Palacios Public Git Repository

To checkout Palacios execute

  git clone http://v3vee.org/palacios/palacios.web/palacios.git
This will give you the master branch. You probably want the devel branch or one of the release branches. To switch to the devel branch, simply execute
  cd palacios
  git checkout --track -b devel origin/devel
The other branches are similar.


working instruction emulation
[palacios.git] / palacios / src / palacios / vmm_ctrl_regs.c
index 8f7f6fc..7b637ed 100644 (file)
@@ -1,11 +1,31 @@
+/* 
+ * This file is part of the Palacios Virtual Machine Monitor developed
+ * by the V3VEE Project with funding from the United States National 
+ * Science Foundation and the Department of Energy.  
+ *
+ * The V3VEE Project is a joint project between Northwestern University
+ * and the University of New Mexico.  You can find out more at 
+ * http://www.v3vee.org
+ *
+ * Copyright (c) 2008, Jack Lange <jarusl@cs.northwestern.edu> 
+ * Copyright (c) 2008, The V3VEE Project <http://www.v3vee.org> 
+ * All rights reserved.
+ *
+ * Author: Jack Lange <jarusl@cs.northwestern.edu>
+ *
+ * This is free software.  You are permitted to use,
+ * redistribute, and modify it as specified in the file "V3VEE_LICENSE".
+ */
+
 #include <palacios/vmm_mem.h>
 #include <palacios/vmm.h>
 #include <palacios/vmcb.h>
-#include <palacios/vmm_emulate.h>
+#include <palacios/vmm_decoder.h>
 #include <palacios/vm_guest_mem.h>
 #include <palacios/vmm_ctrl_regs.h>
 
 
+
 /* Segmentation is a problem here...
  *
  * When we get a memory operand, presumably we use the default segment (which is?) 
  */
 
 
-int handle_cr0_write(struct guest_info * info) {
-  char instr[15];
-  
-  
-  if (info->cpu_mode == REAL) {
-    int index = 0;
-    int ret;
+#ifndef DEBUG_CTRL_REGS
+#undef PrintDebug
+#define PrintDebug(fmt, args...)
+#endif
+
+
+static int handle_lmsw(struct guest_info * info, struct x86_instr * dec_instr);
+static int handle_clts(struct guest_info * info, struct x86_instr * dec_instr);
+static int handle_mov_to_cr0(struct guest_info * info, struct x86_instr * dec_instr);
 
-    // The real rip address is actually a combination of the rip + CS base 
+
+// First Attempt = 494 lines
+// current = 106 lines
+int v3_handle_cr0_write(struct guest_info * info) {
+  uchar_t instr[15];
+  int ret;
+  struct x86_instr dec_instr;
+
+  if (info->mem_mode == PHYSICAL_MEM) { 
     ret = read_guest_pa_memory(info, get_addr_linear(info, info->rip, &(info->segments.cs)), 15, instr);
-    if (ret != 15) {
-      // I think we should inject a GPF into the guest
-      PrintDebug("Could not read instruction (ret=%d)\n", ret);
+  } else { 
+    ret = read_guest_va_memory(info, get_addr_linear(info, info->rip, &(info->segments.cs)), 15, instr);
+  }
+
+  if (v3_decode(info, (addr_t)instr, &dec_instr) == -1) {
+    PrintError("Could not decode instruction\n");
+    return -1;
+  }
+
+  if (dec_instr.op_type == V3_OP_LMSW) {
+  //  if (v3_opcode_cmp(V3_OPCODE_LMSW, (const uchar_t *)(dec_instr.opcode)) == 0) {
+
+    if (handle_lmsw(info, &dec_instr) == -1) {
       return -1;
     }
 
-    while (is_prefix_byte(instr[index])) {
-      index++; 
+    //  } else if (v3_opcode_cmp(V3_OPCODE_MOV2CR, (const uchar_t *)(dec_instr.opcode)) == 0) {
+  } else if (dec_instr.op_type == V3_OP_MOV2CR) {
+    if (handle_mov_to_cr0(info, &dec_instr) == -1) {
+      return -1;
     }
 
-    if ((instr[index] == cr_access_byte) && 
-       (instr[index + 1] == lmsw_byte) && 
-       (MODRM_REG(instr[index + 2]) == lmsw_reg_byte)) {
-      addr_t first_operand;
-      addr_t second_operand;
-      struct cr0_real *real_cr0;
-      struct cr0_real *new_cr0;
-      operand_type_t addr_type;
-      char new_cr0_val = 0;
-      // LMSW
-      // decode mod/RM
-      index += 2;
-      real_cr0 = (struct cr0_real*)&(info->ctrl_regs.cr0);
+    //  } else if (v3_opcode_cmp(V3_OPCODE_CLTS, (const uchar_t *)(dec_instr.opcode)) == 0) {
+  } else if (dec_instr.op_type == V3_OP_CLTS) {
 
-      addr_type = decode_operands16(&(info->vm_regs), instr + index, &index, &first_operand, &second_operand, REG16);
+    if (handle_clts(info, &dec_instr) == -1) {
+      return -1;
+    }
 
+  } else {
+    PrintError("Unhandled opcode in handle_cr0_write\n");
+    return -1;
+  }
 
-      if (addr_type == REG_OPERAND) {
-       new_cr0 = (struct cr0_real *)first_operand;
-      } else if (addr_type == MEM_OPERAND) {
-       addr_t host_addr;
+  info->rip += dec_instr.instr_length;
 
-       if (guest_pa_to_host_va(info, first_operand + (info->segments.ds.base << 4), &host_addr) == -1) {
-         // gpf the guest
-         return -1;
-       }
+  return 0;
+}
 
-       new_cr0 = (struct cr0_real *)host_addr;
-      } else {
-       // error... don't know what to do
-       return -1;
-      }
-                
-      if ((new_cr0->pe == 1) && (real_cr0->pe == 0)) {
-       info->cpu_mode = PROTECTED;
-      } else if ((new_cr0->pe == 0) && (real_cr0->pe == 1)) {
-       info->cpu_mode = REAL;
-      }
-      
-      new_cr0_val = *(char*)(new_cr0) & 0x0f;
 
 
-      if (info->page_mode == SHADOW_PAGING) {
-       struct cr0_real * shadow_cr0 = (struct cr0_real*)&(info->shdw_pg_state.guest_cr0);
 
-       PrintDebug("Old CR0=%x, Old Shadow CR0=%x\n", *real_cr0, *shadow_cr0);  
-       /* struct cr0_real is only 4 bits wide, 
-        * so we can overwrite the real_cr0 without worrying about the shadow fields
-        */
-       *(char*)real_cr0 &= 0xf0;
-       *(char*)real_cr0 |= new_cr0_val;
-       
-       *(char*)shadow_cr0 &= 0xf0;
-       *(char*)shadow_cr0 |= new_cr0_val;
+// The CR0 register only has flags in the low 32 bits
+// The hardware does a format check to make sure the high bits are zero
+// Because of this we can ignore the high 32 bits here
+static int handle_mov_to_cr0(struct guest_info * info, struct x86_instr * dec_instr) {
+  // 32 bit registers
+  struct cr0_32 * shadow_cr0 = (struct cr0_32 *)&(info->ctrl_regs.cr0);
+  struct cr0_32 * new_cr0 = (struct cr0_32 *)(dec_instr->src_operand.operand);
+  struct cr0_32 * guest_cr0 = (struct cr0_32 *)&(info->shdw_pg_state.guest_cr0);
+  uint_t paging_transition = 0;
 
-       PrintDebug("New CR0=%x, New Shadow CR0=%x\n", *real_cr0, *shadow_cr0);  
-      } else {
-       PrintDebug("Old CR0=%x\n", *real_cr0);  
-       // for now we just pass through....
-       *(char*)real_cr0 &= 0xf0;
-       *(char*)real_cr0 |= new_cr0_val;
+  PrintDebug("MOV2CR0 (MODE=%s)\n", v3_cpu_mode_to_str(info->cpu_mode));
+  
+  PrintDebug("OperandVal = %x, length=%d\n", *(uint_t *)new_cr0, dec_instr->src_operand.size);
+  
+  PrintDebug("Old CR0=%x\n", *(uint_t *)shadow_cr0);
+  PrintDebug("Old Guest CR0=%x\n", *(uint_t *)guest_cr0);      
 
-       PrintDebug("New CR0=%x\n", *real_cr0);  
-      }
 
+  // We detect if this is a paging transition
+  if (guest_cr0->pg != new_cr0->pg) {
+    paging_transition = 1;
+  }  
 
-      info->rip += index;
+  // Guest always sees the value they wrote
+  *guest_cr0 = *new_cr0;
 
-    } else if ((instr[index] == cr_access_byte) && 
-              (instr[index + 1] == clts_byte)) {
-      // CLTS
+  // This value must always be set to 1 
+  guest_cr0->et = 1;    
 
+  // Set the shadow register to catch non-virtualized flags
+  *shadow_cr0 = *guest_cr0;
 
-    } else if ((instr[index] == cr_access_byte) && 
-              (instr[index + 1] = mov_to_cr_byte)) {
-      addr_t first_operand;
-      addr_t second_operand;
-      struct cr0_32 *real_cr0;
-      struct cr0_32 *new_cr0;
-      operand_type_t addr_type;
-     
-      
-      index += 2;
-      real_cr0 = (struct cr0_32*)&(info->ctrl_regs.cr0);
+  // Paging is always enabled
+  shadow_cr0->pg = 1;  
 
-      addr_type = decode_operands16(&(info->vm_regs), instr + index, &index, &first_operand, &second_operand, REG32);
+  // Was there a paging transition
+  // Meaning we need to change the page tables
+  if (paging_transition) {
+    if (v3_get_mem_mode(info) == VIRTUAL_MEM) {
 
-      if (addr_type != REG_OPERAND) {
-       /* Mov to CR0 Can only be a 32 bit register */
-       // FIX ME
+      PrintDebug("Activating Shadow Page Tables\n");
+      
+      if (v3_activate_shadow_pt(info) == -1) {
+       PrintError("Failed to activate shadow page tables\n");
        return -1;
       }
-
-      new_cr0 = (struct cr0_32 *)first_operand;
-
-      if (new_cr0->pe == 1) {
-       PrintDebug("Entering Protected Mode\n");
-       info->cpu_mode = PROTECTED;
-      }
-
-      if (new_cr0->pg == 1) {
-       // GPF the guest??
+    } else  {
+      
+      if (v3_activate_passthrough_pt(info) == -1) {
+       PrintError("Failed to activate passthrough page tables\n");
        return -1;
       }
-
-      if (info->page_mode == SHADOW_PAGING) {
-       struct cr0_32 * shadow_cr0 = (struct cr0_32 *)&(info->shdw_pg_state.guest_cr0);
-       
-       PrintDebug("Old CR0=%x, Old Shadow CR0=%x\n", *real_cr0, *shadow_cr0);  
-       *real_cr0 = *new_cr0;
-       real_cr0->pg = 1;
-
-       *shadow_cr0 = *new_cr0;
-
-       PrintDebug("New CR0=%x, New Shadow CR0=%x\n", *real_cr0, *shadow_cr0);  
-      } else {
-       PrintDebug("Old CR0=%x\n", *real_cr0);  
-       *real_cr0 = *new_cr0;
-       PrintDebug("New CR0=%x\n", *real_cr0);  
-      }
-
-      info->rip += index;
-
-    } else {
-      PrintDebug("Unsupported Instruction\n");
-      // unsupported instruction, UD the guest
-      return -1;
     }
+  }
 
+  PrintDebug("New Guest CR0=%x\n",*(uint_t *)guest_cr0);  
+  PrintDebug("New CR0=%x\n", *(uint_t *)shadow_cr0);
 
-  } else if (info->cpu_mode == PROTECTED) {
-    int index = 0;
-    int ret;
-
-    PrintDebug("Protected Mode write to CR0\n");
+  return 0;
+}
 
-    // The real rip address is actually a combination of the rip + CS base 
-    ret = read_guest_pa_memory(info, get_addr_linear(info, info->rip, &(info->segments.cs)), 15, instr);
-    if (ret != 15) {
-      // I think we should inject a GPF into the guest
-      PrintDebug("Could not read instruction (ret=%d)\n", ret);
-      return -1;
-    }
 
-    while (is_prefix_byte(instr[index])) {
-      index++; 
-    }
 
-    if ((instr[index] == cr_access_byte) && 
-       (instr[index + 1] == mov_to_cr_byte)) {
-    
-      addr_t first_operand;
-      addr_t second_operand;
-      struct cr0_32 *real_cr0;
-      struct cr0_32 *new_cr0;
-      operand_type_t addr_type;
 
-      index += 2;
-      real_cr0 = (struct cr0_32*)&(info->ctrl_regs.cr0);
+static int handle_clts(struct guest_info * info, struct x86_instr * dec_instr) {
+  // CLTS
+  struct cr0_32 * real_cr0 = (struct cr0_32*)&(info->ctrl_regs.cr0);
+  
+  real_cr0->ts = 0;
+  
+  if (info->shdw_pg_mode == SHADOW_PAGING) {
+    struct cr0_32 * guest_cr0 = (struct cr0_32 *)&(info->shdw_pg_state.guest_cr0);
+    guest_cr0->ts = 0;
+  }
+  return 0;
+}
 
-      addr_type = decode_operands32(&(info->vm_regs), instr + index, &index, &first_operand, &second_operand, REG32);
 
-      if (addr_type != REG_OPERAND) {
-       return -1;
-      }
+static int handle_lmsw(struct guest_info * info, struct x86_instr * dec_instr) {
+ struct cr0_real * real_cr0  = (struct cr0_real*)&(info->ctrl_regs.cr0);
+ struct cr0_real * new_cr0 = (struct cr0_real *)(dec_instr->src_operand.operand);      
+ uchar_t new_cr0_val;
+ PrintDebug("LMSW\n");
+ new_cr0_val = (*(char*)(new_cr0)) & 0x0f;
+ PrintDebug("OperandVal = %x\n", new_cr0_val);
+ // We can just copy the new value through
+ // we don't need to virtualize the lower 4 bits
+ PrintDebug("Old CR0=%x\n", *(uint_t *)real_cr0);      
+ *(uchar_t*)real_cr0 &= 0xf0;
+ *(uchar_t*)real_cr0 |= new_cr0_val;
+ PrintDebug("New CR0=%x\n", *(uint_t *)real_cr0);      
+ // If Shadow paging is enabled we push the changes to the virtualized copy of cr0
+ if (info->shdw_pg_mode == SHADOW_PAGING) {
+   struct cr0_real * guest_cr0 = (struct cr0_real*)&(info->shdw_pg_state.guest_cr0);
+   
+   PrintDebug("Old Guest CR0=%x\n", *(uint_t *)guest_cr0);     
+   *(uchar_t*)guest_cr0 &= 0xf0;
+   *(uchar_t*)guest_cr0 |= new_cr0_val;
+   PrintDebug("New Guest CR0=%x\n", *(uint_t *)guest_cr0);     
+ }
+ return 0;
+}
 
-      new_cr0 = (struct cr0_32 *)first_operand;
 
 
-      if (info->page_mode == SHADOW_PAGING) {
-       struct cr0_32 * shadow_cr0 = (struct cr0_32 *)&(info->shdw_pg_state.guest_cr0);
 
-       if (new_cr0->pg == 1){
-         struct cr3_32 * shadow_cr3 = (struct cr3_32 *)&(info->shdw_pg_state.shadow_cr3);
 
-         info->cpu_mode = PROTECTED_PG;
-         
-         *shadow_cr0 = *new_cr0;
-         *real_cr0 = *new_cr0;
+// First attempt = 253 lines
+// current = 51 lines
+int v3_handle_cr0_read(struct guest_info * info) {
+  uchar_t instr[15];
+  int ret;
+  struct x86_instr dec_instr;
 
-         //
-         // Activate Shadow Paging
-         //
-         PrintDebug("Turning on paging in the guest\n");
+  if (info->mem_mode == PHYSICAL_MEM) { 
+    ret = read_guest_pa_memory(info, get_addr_linear(info, info->rip, &(info->segments.cs)), 15, instr);
+  } else { 
+    ret = read_guest_va_memory(info, get_addr_linear(info, info->rip, &(info->segments.cs)), 15, instr);
+  }
 
-         info->ctrl_regs.cr3 = *(addr_t*)shadow_cr3;
-         
 
-       } else if (new_cr0->pe == 0) {
-         info->cpu_mode = REAL;
+  if (v3_decode(info, (addr_t)instr, &dec_instr) == -1) {
+    PrintError("Could not decode instruction\n");
+    return -1;
+  }
+  
+  //  if (v3_opcode_cmp(V3_OPCODE_MOVCR2, (const uchar_t *)(dec_instr.opcode)) == 0) {
+  if (dec_instr.op_type == V3_OP_MOVCR2) {
+    struct cr0_32 * dst_reg = (struct cr0_32 *)(dec_instr.dst_operand.operand);
+    struct cr0_32 * shadow_cr0 = (struct cr0_32 *)&(info->ctrl_regs.cr0);
 
-         *shadow_cr0 = *new_cr0;
-         *real_cr0 = *new_cr0;
-         real_cr0->pg = 1;
-       }
+    PrintDebug("MOVCR2 (mode=%s)\n", v3_cpu_mode_to_str(info->cpu_mode));
 
+    if (info->shdw_pg_mode == SHADOW_PAGING) {
+      struct cr0_32 * guest_cr0 = (struct cr0_32 *)&(info->shdw_pg_state.guest_cr0);
+      *dst_reg = *guest_cr0;
+    } else {
+      *dst_reg = *shadow_cr0;
+    }
 
-      } else {
-       *real_cr0 = *new_cr0;
-      }
+    PrintDebug("Shadow CR0: %x\n", *(uint_t*)shadow_cr0);    
+    PrintDebug("returned CR0: %x\n", *(uint_t*)dst_reg);
+    //  } else if (v3_opcode_cmp(V3_OPCODE_SMSW, (const uchar_t *)(dec_instr.opcode)) == 0) {
+  } else if (dec_instr.op_type == V3_OP_SMSW) {
+    struct cr0_real * shadow_cr0 = (struct cr0_real *)&(info->ctrl_regs.cr0);
+    struct cr0_real * dst_reg = (struct cr0_real *)(dec_instr.dst_operand.operand);
+    char cr0_val = *(char*)shadow_cr0 & 0x0f;
+    
+    PrintDebug("SMSW\n");
 
-      info->rip += index;
-    }
+    // The lower 4 bits of the guest/shadow CR0 are mapped through
+    // We can treat nested and shadow paging the same here
+    *(char *)dst_reg &= 0xf0;
+    *(char *)dst_reg |= cr0_val;
     
-  } else { 
-    PrintDebug("Unknown Mode write to CR0\n");
+  } else {
+    PrintError("Unhandled opcode in handle_cr0_read\n");
     return -1;
   }
+
+  info->rip += dec_instr.instr_length;
+
   return 0;
 }
 
 
-int handle_cr0_read(struct guest_info * info) {
-  char instr[15];
 
-  if (info->cpu_mode == REAL) {
-    int index = 0;
-    int ret;
-
-    // The real rip address is actually a combination of the rip + CS base 
-    ret = read_guest_pa_memory(info, get_addr_linear(info, info->rip, &(info->segments.cs)), 15, instr);
-    if (ret != 15) {
-      // I think we should inject a GPF into the guest
-      PrintDebug("Could not read Real Mode instruction (ret=%d)\n", ret);
-      return -1;
-    }
 
+// First Attempt = 256 lines
+// current = 65 lines
+int v3_handle_cr3_write(struct guest_info * info) {
+  int ret;
+  uchar_t instr[15];
+  struct x86_instr dec_instr;
 
-    while (is_prefix_byte(instr[index])) {
-      index++; 
-    }
+  if (info->mem_mode == PHYSICAL_MEM) { 
+    ret = read_guest_pa_memory(info, get_addr_linear(info, info->rip, &(info->segments.cs)), 15, instr);
+  } else { 
+    ret = read_guest_va_memory(info, get_addr_linear(info, info->rip, &(info->segments.cs)), 15, instr);
+  }
 
-    if ((instr[index] == cr_access_byte) && 
-       (instr[index + 1] == smsw_byte) && 
-       (MODRM_REG(instr[index + 2]) == smsw_reg_byte)) {
+  if (v3_decode(info, (addr_t)instr, &dec_instr) == -1) {
+    PrintError("Could not decode instruction\n");
+    return -1;
+  }
 
-      addr_t first_operand;
-      addr_t second_operand;
-      struct cr0_real *cr0;
-      operand_type_t addr_type;
-      char cr0_val = 0;
+  //  if (v3_opcode_cmp(V3_OPCODE_MOV2CR, (const uchar_t *)(dec_instr.opcode)) == 0) {
+  if (dec_instr.op_type == V3_OP_MOV2CR) {
+    PrintDebug("MOV2CR3 (cpu_mode=%s)\n", v3_cpu_mode_to_str(info->cpu_mode));
 
-      index += 2;
-      
-      cr0 = (struct cr0_real*)&(info->ctrl_regs.cr0);
-      
+    if (info->shdw_pg_mode == SHADOW_PAGING) {
+      PrintDebug("Old Shadow CR3=%p; Old Guest CR3=%p\n", 
+                (void *)(addr_t)(info->ctrl_regs.cr3), 
+                (void*)(addr_t)(info->shdw_pg_state.guest_cr3));
       
-      addr_type = decode_operands16(&(info->vm_regs), instr + index, &index, &first_operand, &second_operand, REG16);
+    
+      // We update the guest CR3    
+      if (info->cpu_mode == LONG) {
+       struct cr3_64 * new_cr3 = (struct cr3_64 *)(dec_instr.src_operand.operand);
+       struct cr3_64 * guest_cr3 = (struct cr3_64 *)&(info->shdw_pg_state.guest_cr3);
+       *guest_cr3 = *new_cr3;
+      } else {
+       struct cr3_32 * new_cr3 = (struct cr3_32 *)(dec_instr.src_operand.operand);
+       struct cr3_32 * guest_cr3 = (struct cr3_32 *)&(info->shdw_pg_state.guest_cr3);
+       *guest_cr3 = *new_cr3;
+      }
       
-      if (addr_type == MEM_OPERAND) {
-       addr_t host_addr;
-       
-       if (guest_pa_to_host_va(info, first_operand + (info->segments.ds.base << 4), &host_addr) == -1) {
-         // gpf the guest
-         PrintDebug("Could not convert guest physical address to host virtual address\n");
+      // If Paging is enabled in the guest then we need to change the shadow page tables
+      if (info->mem_mode == VIRTUAL_MEM) {
+       if (v3_activate_shadow_pt(info) == -1) {
+         PrintError("Failed to activate 32 bit shadow page table\n");
          return -1;
        }
-       
-       first_operand = host_addr;
+      } 
+      PrintDebug("New Shadow CR3=%p; New Guest CR3=%p\n", 
+                (void *)(addr_t)(info->ctrl_regs.cr3), 
+                (void*)(addr_t)(info->shdw_pg_state.guest_cr3));
+      
+    } else if (info->shdw_pg_mode == NESTED_PAGING) {
+     // This is just a passthrough operation which we probably don't need here
+      if (info->cpu_mode == LONG) {
+       struct cr3_64 * new_cr3 = (struct cr3_64 *)(dec_instr.src_operand.operand);
+       struct cr3_64 * guest_cr3 = (struct cr3_64 *)&(info->ctrl_regs.cr3);
+       *guest_cr3 = *new_cr3;
       } else {
-       // Register operand
-       // Should be ok??
+       struct cr3_32 * new_cr3 = (struct cr3_32 *)(dec_instr.src_operand.operand);
+       struct cr3_32 * guest_cr3 = (struct cr3_32 *)&(info->ctrl_regs.cr3);
+       *guest_cr3 = *new_cr3;
       }
 
-      cr0_val = *(char*)cr0 & 0x0f;
-
-      *(char *)first_operand &= 0xf0;
-      *(char *)first_operand |= cr0_val;
-
-      PrintDebug("index = %d, rip = %x\n", index, (ulong_t)(info->rip));
-      info->rip += index;
-      PrintDebug("new_rip = %x\n", (ulong_t)(info->rip));
-    } else if ((instr[index] == cr_access_byte) &&
-              (instr[index+1] == mov_from_cr_byte)) {
-      /* Mov from CR0
-       * This can only take a 32 bit register argument in anything less than 64 bit mode.
-       */
-      addr_t first_operand;
-      addr_t second_operand;
-      operand_type_t addr_type;
-
-      struct cr0_32 * real_cr0 = (struct cr0_32 *)&(info->ctrl_regs.cr0);
-
-      index += 2;
+    }
+  } else {
+    PrintError("Unhandled opcode in handle_cr3_write\n");
+    return -1;
+  }
 
-      addr_type = decode_operands16(&(info->vm_regs), instr + index, &index, &first_operand, &second_operand, REG32);
-     
-      struct cr0_32 * virt_cr0 = (struct cr0_32 *)first_operand;
-  
-      if (addr_type != REG_OPERAND) {
-       // invalid opcode to guest
-       PrintDebug("Invalid operand type in mov from CR0\n");
-       return -1;
-      }
+  info->rip += dec_instr.instr_length;
 
-      if (info->page_mode == SHADOW_PAGING) {
-       *virt_cr0 = *(struct cr0_32 *)&(info->shdw_pg_state.guest_cr0);
-      } else {
-       *virt_cr0 = *real_cr0;
-      }
+  return 0;
+}
 
-      info->rip += index;
 
-    } else {
-      PrintDebug("Unknown read instr from CR0\n");
-      return -1;
-    }
 
-  } else if (info->cpu_mode == PROTECTED) {
-    int index = 0;
-    int ret;
+// first attempt = 156 lines
+// current = 36 lines
+int v3_handle_cr3_read(struct guest_info * info) {
+  uchar_t instr[15];
+  int ret;
+  struct x86_instr dec_instr;
 
-    // The real rip address is actually a combination of the rip + CS base 
+  if (info->mem_mode == PHYSICAL_MEM) { 
     ret = read_guest_pa_memory(info, get_addr_linear(info, info->rip, &(info->segments.cs)), 15, instr);
-    if (ret != 15) {
-      // I think we should inject a GPF into the guest
-      PrintDebug("Could not read Proteced mode instruction (ret=%d)\n", ret);
-      return -1;
-    }
-
-    while (is_prefix_byte(instr[index])) {
-      index++; 
-    }
-
+  } else { 
+    ret = read_guest_va_memory(info, get_addr_linear(info, info->rip, &(info->segments.cs)), 15, instr);
+  }
 
-    if ((instr[index] == cr_access_byte) &&
-       (instr[index+1] == mov_from_cr_byte)) {
-      addr_t first_operand;
-      addr_t second_operand;
-      operand_type_t addr_type;
-      struct cr0_32 * virt_cr0;
-      struct cr0_32 * real_cr0 = (struct cr0_32 *)&(info->ctrl_regs.cr0);
+  if (v3_decode(info, (addr_t)instr, &dec_instr) == -1) {
+    PrintError("Could not decode instruction\n");
+    return -1;
+  }
 
-      index += 2;
+  //  if (v3_opcode_cmp(V3_OPCODE_MOVCR2, (const uchar_t *)(dec_instr.opcode)) == 0) {
+  if (dec_instr.op_type == V3_OP_MOVCR2) {
+    PrintDebug("MOVCR32 (mode=%s)\n", v3_cpu_mode_to_str(info->cpu_mode));
 
-      addr_type = decode_operands32(&(info->vm_regs), instr + index, &index, &first_operand, &second_operand, REG32);
+    if (info->shdw_pg_mode == SHADOW_PAGING) {
 
-      if (addr_type != REG_OPERAND) {
-       PrintDebug("Invalid operand type in mov from CR0\n");
-       return -1;
+      if (info->cpu_mode == LONG) {
+       struct cr3_64 * dst_reg = (struct cr3_64 *)(dec_instr.dst_operand.operand);
+       struct cr3_64 * guest_cr3 = (struct cr3_64 *)&(info->shdw_pg_state.guest_cr3);
+       *dst_reg = *guest_cr3;
+      } else {
+       struct cr3_32 * dst_reg = (struct cr3_32 *)(dec_instr.dst_operand.operand);
+       struct cr3_32 * guest_cr3 = (struct cr3_32 *)&(info->shdw_pg_state.guest_cr3);
+       *dst_reg = *guest_cr3;
       }
-      
-      virt_cr0 = (struct cr0_32 *)first_operand;
 
-      if (info->page_mode == SHADOW_PAGING) {
-       *virt_cr0 = *(struct cr0_32 *)&(info->shdw_pg_state.guest_cr0);
+    } else if (info->shdw_pg_mode == NESTED_PAGING) {
+
+      // This is just a passthrough operation which we probably don't need here
+      if (info->cpu_mode == LONG) {
+       struct cr3_64 * dst_reg = (struct cr3_64 *)(dec_instr.dst_operand.operand);
+       struct cr3_64 * guest_cr3 = (struct cr3_64 *)&(info->ctrl_regs.cr3);
+       *dst_reg = *guest_cr3;
       } else {
-       *virt_cr0 = *real_cr0;
+       struct cr3_32 * dst_reg = (struct cr3_32 *)(dec_instr.dst_operand.operand);
+       struct cr3_32 * guest_cr3 = (struct cr3_32 *)&(info->ctrl_regs.cr3);
+       *dst_reg = *guest_cr3;
       }
-      
-      info->rip += index;
-
-    } else { 
-      PrintDebug("Unknown read instruction from CR0\n");
-      return -1;
     }
 
   } else {
-    PrintDebug("Unknown mode read from CR0\n");
+    PrintError("Unhandled opcode in handle_cr3_read\n");
     return -1;
   }
 
+  info->rip += dec_instr.instr_length;
 
   return 0;
 }
 
 
+// We don't need to virtualize CR4, all we need is to detect the activation of PAE
+int v3_handle_cr4_read(struct guest_info * info) {
+  //  PrintError("CR4 Read not handled\n");
+  // Do nothing...
+  return 0;
+}
 
+int v3_handle_cr4_write(struct guest_info * info) {
+  uchar_t instr[15];
+  int ret;
+  struct x86_instr dec_instr;
 
-int handle_cr3_write(struct guest_info * info) {
-  if ((info->cpu_mode == PROTECTED) || (info->cpu_mode == PROTECTED_PG)) {
-    int index = 0;
-    int ret;
-    char instr[15];
-
-
-    /* Isn't the RIP a Guest Virtual Address???????? */
+  if (info->mem_mode == PHYSICAL_MEM) { 
     ret = read_guest_pa_memory(info, get_addr_linear(info, info->rip, &(info->segments.cs)), 15, instr);
-    if (ret != 15) {
-      PrintDebug("Could not read instruction (ret=%d)\n", ret);
-      return -1;
-    }
-    
-    while (is_prefix_byte(instr[index])) {
-      index++;
-    }
-
-    if ((instr[index] == cr_access_byte) && 
-       (instr[index + 1] == mov_to_cr_byte)) {
-
-      addr_t first_operand;
-      addr_t second_operand;
-      struct cr3_32 * new_cr3;
-      //      struct cr3_32 * real_cr3;
-      operand_type_t addr_type;
-
-      index += 2;
+  } else { 
+    ret = read_guest_va_memory(info, get_addr_linear(info, info->rip, &(info->segments.cs)), 15, instr);
+  }
 
-      addr_type = decode_operands32(&(info->vm_regs), instr + index, &index, &first_operand, &second_operand, REG32);
+  if (v3_decode(info, (addr_t)instr, &dec_instr) == -1) {
+    PrintError("Could not decode instruction\n");
+    return -1;
+  }
 
-      if (addr_type != REG_OPERAND) {
-       /* Mov to CR3 can only be a 32 bit register */
-       return -1;
-      }
+  //  if (v3_opcode_cmp(V3_OPCODE_MOV2CR, (const uchar_t *)(dec_instr.opcode)) != 0) {
+  if (dec_instr.op_type != V3_OP_MOV2CR) {
+    PrintError("Invalid opcode in write to CR4\n");
+    return -1;
+  }
 
-      new_cr3 = (struct cr3_32 *)first_operand;
+  if ((info->cpu_mode == PROTECTED) || (info->cpu_mode == PROTECTED_PAE)) {
+    struct cr4_32 * new_cr4 = (struct cr4_32 *)(dec_instr.src_operand.operand);
+    struct cr4_32 * cr4 = (struct cr4_32 *)&(info->ctrl_regs.cr4);
+    
+    PrintDebug("OperandVal = %x, length = %d\n", *(uint_t *)new_cr4, dec_instr.src_operand.size);
+    PrintDebug("Old CR4=%x\n", *(uint_t *)cr4);
 
-      if (info->page_mode == SHADOW_PAGING) {
-       addr_t shadow_pt;
-       struct cr3_32 * shadow_cr3 = (struct cr3_32 *)&(info->shdw_pg_state.shadow_cr3);
-       struct cr3_32 * guest_cr3 = (struct cr3_32 *)&(info->shdw_pg_state.guest_cr3);
+    if ((info->shdw_pg_mode == SHADOW_PAGING) && 
+       (v3_get_mem_mode(info) == PHYSICAL_MEM)) {
 
+      if ((cr4->pae == 0) && (new_cr4->pae == 1)) {
+       PrintDebug("Creating PAE passthrough tables\n");
 
-       *guest_cr3 = *new_cr3;
+       // Delete the old 32 bit direct map page tables
+       delete_page_tables_32((pde32_t *)V3_VAddr((void *)(info->direct_map_pt)));
 
-       // Something like this
-       shadow_pt =  create_new_shadow_pt32(info);
-       //shadow_pt = setup_shadow_pt32(info, CR3_TO_PDE32(*(addr_t *)new_cr3));
+       // create 32 bit PAE direct map page table
+       info->direct_map_pt = (addr_t)V3_PAddr(create_passthrough_pts_32PAE(info));
 
-       /* Copy Various flags */
-       *shadow_cr3 = *new_cr3;
-       
-       shadow_cr3->pdt_base_addr = PD32_BASE_ADDR(shadow_pt);
+       // reset cr3 to new page tables
+       info->ctrl_regs.cr3 = *(addr_t*)&(info->direct_map_pt);
 
-       if (info->cpu_mode == PROTECTED_PG) {
-         // If we aren't in paged mode then we have to preserve the identity mapped CR3
-         info->ctrl_regs.cr3 = *(addr_t*)shadow_cr3;
-       }
+      } else if ((cr4->pae == 1) && (new_cr4->pae == 0)) {
+       // Create passthrough standard 32bit pagetables
+       return -1;
       }
+    }
 
-      info->rip += index;
+    *cr4 = *new_cr4;
+    PrintDebug("New CR4=%x\n", *(uint_t *)cr4);
 
-    } else {
-      PrintDebug("Unknown Instruction\n");
-      return -1;
-    }
   } else {
-    PrintDebug("Invalid operating Mode\n");
+    PrintError("CR4 write not supported in CPU_MODE: %d\n", info->cpu_mode);
     return -1;
   }
 
+  info->rip += dec_instr.instr_length;
   return 0;
 }
 
 
+int v3_handle_efer_read(uint_t msr, struct v3_msr * dst, void * priv_data) {
+  struct guest_info * info = (struct guest_info *)(priv_data);
+  PrintDebug("EFER Read\n");
 
+  dst->value = info->guest_efer.value;
 
-int handle_cr3_read(struct guest_info * info) {
-  if ((info->cpu_mode == PROTECTED) || (info->cpu_mode == PROTECTED_PG)) {
-    int index = 0;
-    int ret;
-    char instr[15];
-
-    ret = read_guest_pa_memory(info, get_addr_linear(info, info->rip, &(info->segments.cs)), 15, instr);
-    if (ret != 15) {
-      PrintDebug("Could not read instruction (ret=%d)\n", ret);
-      return -1;
-    }
-    
-    while (is_prefix_byte(instr[index])) {
-      index++;
-    }
-
-    if ((instr[index] == cr_access_byte) && 
-       (instr[index + 1] == mov_from_cr_byte)) {
-      addr_t first_operand;
-      addr_t second_operand;
-      struct cr3_32 * virt_cr3;
-      struct cr3_32 * real_cr3 = (struct cr3_32 *)&(info->ctrl_regs.cr3);
-      operand_type_t addr_type;
+  info->rip += 2; // WRMSR/RDMSR are two byte operands
+  return 0;
+}
 
-      index += 2;
 
-      addr_type = decode_operands32(&(info->vm_regs), instr + index, &index, &first_operand, &second_operand, REG32);
+int v3_handle_efer_write(uint_t msr, struct v3_msr src, void * priv_data) {
+  struct guest_info * info = (struct guest_info *)(priv_data);
+  struct efer_64 * new_efer = (struct efer_64 *)&(src.value);
+  struct efer_64 * shadow_efer = (struct efer_64 *)&(info->ctrl_regs.efer);
+  struct v3_msr * guest_efer = &(info->guest_efer);
 
-      if (addr_type != REG_OPERAND) {
-       /* Mov to CR3 can only be a 32 bit register */
-       return -1;
-      }
+  PrintDebug("EFER Write\n");
+  PrintDebug("Old EFER=%p\n", (void *)*(addr_t*)(shadow_efer));
 
-      virt_cr3 = (struct cr3_32 *)first_operand;
+  // We virtualize the guests efer to hide the SVME and LMA bits
+  guest_efer->value = src.value;
 
-      if (info->page_mode == SHADOW_PAGING) {
-       *virt_cr3 = *(struct cr3_32 *)&(info->shdw_pg_state.guest_cr3);
-      } else {
-       *virt_cr3 = *real_cr3;
-      }
+  if ((info->shdw_pg_mode == SHADOW_PAGING) && 
+      (v3_get_mem_mode(info) == PHYSICAL_MEM)) {
+    
+    if ((shadow_efer->lme == 0) && (new_efer->lme == 1)) {
+      PrintDebug("Transition to longmode\n");
+      PrintDebug("Creating Passthrough 64 bit page tables\n");
+      
+      // Delete the old 32 bit direct map page tables
+      /* 
+       * JRL BUG? 
+       * Will these page tables always be in PAE format?? 
+       */
+      PrintDebug("Deleting old PAE Page tables\n");
+      PrintError("JRL BUG?: Will the old page tables always be in PAE format??\n");
+      delete_page_tables_32PAE((pdpe32pae_t *)V3_VAddr((void *)(info->direct_map_pt)));
+      
+      // create 64 bit direct map page table
+      info->direct_map_pt = (addr_t)V3_PAddr(create_passthrough_pts_64(info));
+      
+      // reset cr3 to new page tables
+      info->ctrl_regs.cr3 = *(addr_t*)&(info->direct_map_pt);
+      
+      // We mark the Long Mode active  because we have paging enabled
+      // We do this in new_efer because we copy the msr in full below
+      new_efer->lma = 1;
+      
+    } else if ((shadow_efer->lme == 1) && (new_efer->lme == 0)) {
+      // transition out of long mode
+      //((struct efer_64 *)&(info->guest_efer.value))->lme = 0;
+      //((struct efer_64 *)&(info->guest_efer.value))->lma = 0;
       
-      info->rip += index;
-    } else {
-      PrintDebug("Unknown Instruction\n");
       return -1;
     }
+
+    // accept all changes to the efer, but make sure that the SVME bit is set... (SVM specific)
+    *shadow_efer = *new_efer;
+    shadow_efer->svme = 1;
+    
+
+
+    PrintDebug("New EFER=%p\n", (void *)*(addr_t *)(shadow_efer));
   } else {
-    PrintDebug("Invalid operating Mode\n");
+    PrintError("Write to EFER in NESTED_PAGING or VIRTUAL_MEM mode not supported\n");
+    // Should probably just check for a long mode transition, and bomb out if it is
     return -1;
   }
 
+  info->rip += 2; // WRMSR/RDMSR are two byte operands
+
   return 0;
 }