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.


64 bit guests initially supported
[palacios.git] / palacios / src / palacios / vmm_ctrl_regs.c
index 0322c07..95b36d5 100644 (file)
@@ -1,3 +1,22 @@
+/* 
+ * 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_ctrl_regs.h>
 
 
+#ifndef DEBUG_CTRL_REGS
+#undef PrintDebug
+#define PrintDebug(fmt, args...)
+#endif
 
-extern void SerialMemDump(unsigned char *start, int n);
 
-/* Segmentation is a problem here...
- *
- * When we get a memory operand, presumably we use the default segment (which is?) 
- * unless an alternate segment was specfied in the prefix...
- */
+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);
 
 
-int handle_cr0_write(struct guest_info * info) {
-  char instr[15];
-  
-  
-  switch (info->cpu_mode) { 
-  case REAL: 
-    {
-      int index = 0;
-      int ret;
-      
-      PrintDebug("Real Mode write to CR0 at linear guest pa 0x%x\n",get_addr_linear(info,info->rip,&(info->segments.cs)));
-
-      // 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++; 
-      }
+// 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 ((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);
-
-       addr_type = decode_operands16(&(info->vm_regs), instr + index, &index, &first_operand, &second_operand, REG16);
-
-
-       if (addr_type == REG_OPERAND) {
-         new_cr0 = (struct cr0_real *)first_operand;
-       } else if (addr_type == MEM_OPERAND) {
-         addr_t host_addr;
+  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 (guest_pa_to_host_va(info, first_operand + (info->segments.ds.base << 4), &host_addr) == -1) {
-           // gpf the guest
-           return -1;
-         }
+  if (v3_decode(info, (addr_t)instr, &dec_instr) == -1) {
+    PrintError("Could not decode instruction\n");
+    return -1;
+  }
 
-         new_cr0 = (struct cr0_real *)host_addr;
-       } else {
-         PrintDebug("Memory operand in real mode write to CR0 is UNIMPLEMENTED\n");
-         // 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 (dec_instr.op_type == V3_OP_LMSW) {
+    if (handle_lmsw(info, &dec_instr) == -1) {
+      return -1;
+    }
+  } else if (dec_instr.op_type == V3_OP_MOV2CR) {
+    if (handle_mov_to_cr0(info, &dec_instr) == -1) {
+      return -1;
+    }
+  } else if (dec_instr.op_type == V3_OP_CLTS) {
+    if (handle_clts(info, &dec_instr) == -1) {
+      return -1;
+    }
+  } else {
+    PrintError("Unhandled opcode in handle_cr0_write\n");
+    return -1;
+  }
 
-       if (info->shdw_pg_mode == SHADOW_PAGING) {
-         struct cr0_real * shadow_cr0 = (struct cr0_real*)&(info->shdw_pg_state.guest_cr0);
+  info->rip += dec_instr.instr_length;
 
-         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;
+  return 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("New CR0=%x\n", *real_cr0);        
-       }
 
 
-       info->rip += index;
+// 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;
 
-      } else if ((instr[index] == cr_access_byte) && 
-                (instr[index + 1] == clts_byte)) {
-       // CLTS
-       PrintDebug("CLTS unhandled in CR0 write\n");
-       return -1;
+  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);      
 
-      } 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);
 
-       addr_type = decode_operands16(&(info->vm_regs), instr + index, &index, &first_operand, &second_operand, REG32);
+  // We detect if this is a paging transition
+  if (guest_cr0->pg != new_cr0->pg) {
+    paging_transition = 1;
+  }  
 
-       if (addr_type != REG_OPERAND) {
-         PrintDebug("Moving to CR0 from non-register operand in CR0 write\n");
-         /* Mov to CR0 Can only be a 32 bit register */
-         // FIX ME
-         return -1;
-       }
+  // Guest always sees the value they wrote
+  *guest_cr0 = *new_cr0;
 
-       new_cr0 = (struct cr0_32 *)first_operand;
+  // This value must always be set to 1 
+  guest_cr0->et = 1;    
 
-       if (new_cr0->pe == 1) {
-         PrintDebug("Entering Protected Mode\n");
-         info->cpu_mode = PROTECTED;
-       }
+  // Set the shadow register to catch non-virtualized flags
+  *shadow_cr0 = *guest_cr0;
 
-       if (new_cr0->pe == 0) { 
-         PrintDebug("Entering Real Mode\n");
-         info->cpu_mode = REAL;
-       }
-         
+  // Paging is always enabled
+  shadow_cr0->pg = 1;  
 
-       if (new_cr0->pg == 1) {
-         PrintDebug("Paging is already turned on in switch to protected mode in CR0 write\n");
+  // Was there a paging transition
+  // Meaning we need to change the page tables
+  if (paging_transition) {
+    if (v3_get_mem_mode(info) == VIRTUAL_MEM) {
 
-         // GPF the guest??
-         return -1;
-       }
+      struct efer_64 * guest_efer  = (struct efer_64 *)&(info->guest_efer);
+      struct efer_64 * shadow_efer = (struct efer_64 *)&(info->ctrl_regs.efer);
 
-       if (info->shdw_pg_mode == SHADOW_PAGING) {
-         struct cr0_32 * shadow_cr0 = (struct cr0_32 *)&(info->shdw_pg_state.guest_cr0);
+      // Check long mode LME to set LME
+      if (guest_efer->lme == 1) {
+       PrintDebug("Enabing Long Mode\n");
+       guest_efer->lma = 1;
        
-         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;
-      }
+       shadow_efer->lma = 1;
+       shadow_efer->lme = 1;
+       
+       v3_print_segments(info);
 
-    } 
-    break;
-  case PROTECTED: 
-    {
-
-      int index = 0;
-      int ret;
-
-      PrintDebug("Protected %s Mode write to CR0 at guest %s linear rip 0x%x\n", 
-                info->mem_mode == VIRTUAL_MEM ? "Paged" : "",
-                info->mem_mode == VIRTUAL_MEM ? "virtual" : "",
-                get_addr_linear(info, info->rip, &(info->segments.cs)));
-
-      // OK, now we will read the instruction
-      // The only difference between PROTECTED and PROTECTED_PG is whether we read
-      // from guest_pa or guest_va
-      if (info->mem_mode == PHYSICAL_MEM) { 
-       // 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);
-      } else { 
-       ret = read_guest_va_memory(info, get_addr_linear(info, info->rip, &(info->segments.cs)), 15, instr);
+       PrintDebug("New EFER %p\n", (void *)*(addr_t *)(shadow_efer));
       }
-       
 
-      if (ret != 15) {
-       // I think we should inject a GPF into the guest
-       PrintDebug("Could not read instruction (ret=%d)\n", ret);
+      PrintDebug("Activating Shadow Page Tables\n");
+      
+      if (v3_activate_shadow_pt(info) == -1) {
+       PrintError("Failed to activate shadow page tables\n");
        return -1;
       }
-
-      while (is_prefix_byte(instr[index])) {
-       index++; 
+    } else  {
+      
+      if (v3_activate_passthrough_pt(info) == -1) {
+       PrintError("Failed to activate passthrough page tables\n");
+       return -1;
       }
+    }
+  }
 
-      struct cr0_32 * shadow_cr0 = (struct cr0_32 *)&(info->shdw_pg_state.guest_cr0);
-
-      struct cr0_32 * real_cr0 = (struct cr0_32*)&(info->ctrl_regs.cr0);
-
-      if ((instr[index] == cr_access_byte) && 
-         (instr[index + 1] == mov_to_cr_byte)) {
-
-       // MOV to CR0
-    
-       addr_t first_operand;
-       addr_t second_operand;
-       struct cr0_32 *new_cr0;
-       operand_type_t addr_type;
 
-       index += 2;
+  PrintDebug("New Guest CR0=%x\n",*(uint_t *)guest_cr0);  
+  PrintDebug("New CR0=%x\n", *(uint_t *)shadow_cr0);
 
-       addr_type = decode_operands32(&(info->vm_regs), instr + index, &index, &first_operand, &second_operand, REG32);
+  return 0;
+}
 
-       if (addr_type != REG_OPERAND) {
-         PrintDebug("Non-register operand in write to CR0\n");
-         return -1;
-       }
 
-       new_cr0 = (struct cr0_32 *)first_operand;
 
 
+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;
+}
 
-       if (info->shdw_pg_mode == SHADOW_PAGING) {
-         struct cr0_32 * shadow_cr0 = (struct cr0_32 *)&(info->shdw_pg_state.guest_cr0);
 
-         if (new_cr0->pg == 1){
-           // This should be new_cr0->pg && !(old_cr->pg), right?
-           // and then a case for turning paging off?
+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;
+}
 
-           struct cr3_32 * shadow_cr3 = (struct cr3_32 *)&(info->shdw_pg_state.shadow_cr3);
 
-           info->mem_mode = VIRTUAL_MEM;
-         
-           *shadow_cr0 = *new_cr0;
-           *real_cr0 = *new_cr0;
 
-           //
-           // Activate Shadow Paging
-           //
-           PrintDebug("Turning on paging in the guest\n");
 
-           info->ctrl_regs.cr3 = *(addr_t*)shadow_cr3;
-         
 
-         } else if (new_cr0->pe == 0) {
-           info->cpu_mode = REAL;
+// 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;
 
-           *shadow_cr0 = *new_cr0;
-           *real_cr0 = *new_cr0;
-           real_cr0->pg = 1;
-         }
+  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);
+  }
 
 
-       } else {
-         *real_cr0 = *new_cr0;
-       }
+  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_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);
 
-       info->rip += index;
+    PrintDebug("MOVCR2 (mode=%s)\n", v3_cpu_mode_to_str(info->cpu_mode));
 
-      } else if ((instr[index] == 0x0f) &&
-                (instr[index + 1] == 0x06)) { 
-       // CLTS instruction
-       PrintDebug("CLTS instruction - clearing TS flag of real and shadow CR0\n");
-       shadow_cr0->ts = 0;
-       real_cr0->ts = 0;
-       
-       index+=2;
-       
-       info->rip+=index;
-
-      } else {
-       PrintDebug("Unkown instruction: \n");
-       SerialMemDump(instr,15);
-       return -1;
-      }
+    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;
     }
-    break;
+
+    PrintDebug("Shadow CR0: %x\n", *(uint_t*)shadow_cr0);    
+    PrintDebug("returned CR0: %x\n", *(uint_t*)dst_reg);
+  } 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;
     
-  case PROTECTED_PAE:
-    PrintDebug("Protected PAE Mode write to CR0 is UNIMPLEMENTED\n");
-    return -1;
+    PrintDebug("SMSW\n");
 
-  case LONG:
-    PrintDebug("Protected Long Mode write to CR0 is UNIMPLEMENTED\n");
+    // 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 {
+    PrintError("Unhandled opcode in handle_cr0_read\n");
     return -1;
-
-  default: 
-    {
-      PrintDebug("Unknown Mode write to CR0 (info->cpu_mode=0x%x\n)",info->cpu_mode);
-      return -1;
-    }
-    break;
-
   }
 
+  info->rip += dec_instr.instr_length;
+
   return 0;
 }
 
 
-int handle_cr0_read(struct guest_info * info) {
-  char instr[15];
-
-  switch (info->cpu_mode) { 
-
-  case REAL: 
-    {
 
-      int index = 0;
-      int ret;
 
-      PrintDebug("Real Mode read from CR0 at linear guest pa 0x%x\n",get_addr_linear(info,info->rip,&(info->segments.cs)));
+// 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;
 
-      // 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;
-      }
-
-
-      while (is_prefix_byte(instr[index])) {
-       index++; 
-      }
-
-      if ((instr[index] == cr_access_byte) && 
-         (instr[index + 1] == smsw_byte) && 
-         (MODRM_REG(instr[index + 2]) == smsw_reg_byte)) {
+  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);
+  }
 
-       // SMSW (store machine status word)
+  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 (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));
       
+    
+      // 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;
+      }
       
-       addr_type = decode_operands16(&(info->vm_regs), instr + index, &index, &first_operand, &second_operand, REG16);
-      
-       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");
-           return -1;
-         }
-       
-         first_operand = host_addr;
-       } else {
-         // Register operand
-         // Should be ok??
-       }
-
-       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));
-       // success
-
-      } 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;
-
-       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");
+      // 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;
        }
-
-       if (info->shdw_pg_mode == SHADOW_PAGING) {
-         *virt_cr0 = *(struct cr0_32 *)&(info->shdw_pg_state.guest_cr0);
-       } else {
-         *virt_cr0 = *real_cr0;
-       }
-
-       info->rip += index;
-
+      } 
+      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 {
-       PrintDebug("Unknown read instr from CR0\n");
-       return -1;
+       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;
       }
 
-    } 
+    }
+  } else {
+    PrintError("Unhandled opcode in handle_cr3_write\n");
+    return -1;
+  }
 
-    break;
+  info->rip += dec_instr.instr_length;
 
-  case PROTECTED:
-    {
-    
-      int index = 0;
-      int ret;
-
-      PrintDebug("Protected %s Mode read from CR0 at guest %s linear rip 0x%x\n", 
-                info->mem_mode == VIRTUAL_MEM ? "Paged" : "",
-                info->mem_mode == VIRTUAL_MEM ? "virtual" : "",
-                get_addr_linear(info, info->rip, &(info->segments.cs)));
-
-      // We need to read the instruction, which is at CS:IP, but that 
-      // linear address is guest physical without PG and guest virtual with PG
-      if (info->cpu_mode == PHYSICAL_MEM) { 
-       // 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);
-      } else { 
-       // The real rip address is actually a combination of the rip + CS base 
-       ret = read_guest_va_memory(info, get_addr_linear(info, info->rip, &(info->segments.cs)), 15, instr);
-      }
+  return 0;
+}
 
-      if (ret != 15) {
-       // I think we should inject a GPF into the guest
-       PrintDebug("Could not read Protected %s mode instruction (ret=%d)\n", 
-                  info->cpu_mode == VIRTUAL_MEM ? "Paged" : "", ret);
-       return -1;
-      }
 
-      while (is_prefix_byte(instr[index])) {
-       index++; 
-      }
 
+// 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;
 
-      if ((instr[index] == cr_access_byte) &&
-         (instr[index+1] == mov_from_cr_byte)) {
-       
-       // MOV from CR0 to register
+  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);
+  }
 
-       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 (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;
-       }
-      
-       virt_cr0 = (struct cr0_32 *)first_operand;
-
-       if (info->shdw_pg_mode == SHADOW_PAGING) {
-         *virt_cr0 = *(struct cr0_32 *)&(info->shdw_pg_state.guest_cr0);
-         
-         if (info->mem_mode == PHYSICAL_MEM) {
-           virt_cr0->pg = 0; // clear the pg bit because guest doesn't think it's on
-         }
-         
-       } else {
-         *virt_cr0 = *real_cr0;
-       }
-      
-       info->rip += index;
+      if ((v3_get_cpu_mode(info) == LONG) || 
+         (v3_get_cpu_mode(info) == LONG_32_COMPAT)) {
+       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;
+      }
 
-      } else { 
-       PrintDebug("Unknown read instruction from CR0\n");
-       return -1;
+    } else if (info->shdw_pg_mode == NESTED_PAGING) {
+
+      // This is just a passthrough operation which we probably don't need here
+      if ((v3_get_cpu_mode(info) == LONG) || 
+         (v3_get_cpu_mode(info) == LONG_32_COMPAT)) {
+       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 {
+       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;
       }
     }
-    break;
 
-  case PROTECTED_PAE:
-    PrintDebug("Protected PAE Mode read to CR0 is UNIMPLEMENTED\n");
-    return -1;
-
-  case LONG:
-    PrintDebug("Protected Long Mode read to CR0 is UNIMPLEMENTED\n");
+  } else {
+    PrintError("Unhandled opcode in handle_cr3_read\n");
     return -1;
-
-
-  default:
-    {
-      PrintDebug("Unknown Mode read from CR0 (info->cpu_mode=0x%x)\n",info->cpu_mode);
-      return -1;
-    }
-    break;
   }
 
+  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;
+  v3_vm_cpu_mode_t cpu_mode = v3_get_cpu_mode(info);
 
-int handle_cr3_write(struct guest_info * info) {
-  if (info->cpu_mode == PROTECTED) {
-    int index = 0;
-    int ret;
-    char instr[15];
+  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);
+  }
 
-    PrintDebug("Protected %s mode write to CR3 at %s 0x%x\n",
-              info->cpu_mode==PROTECTED ? "" : "Paged", 
-              info->cpu_mode==PROTECTED ? "guest physical" : "guest virtual",
-              get_addr_linear(info,info->rip,&(info->segments.cs)));
+  if (v3_decode(info, (addr_t)instr, &dec_instr) == -1) {
+    PrintError("Could not decode instruction\n");
+    return -1;
+  }
 
-    // We need to read the instruction, which is at CS:IP, but that 
-    // linear address is guest physical without PG and guest virtual with PG
-    if (info->mem_mode == PHYSICAL_MEM) { 
-      // The real rip address is actually a combination of the rip + CS base 
-      PrintDebug("Writing Guest CR3 Write (Physical Address)\n");
-      ret = read_guest_pa_memory(info, get_addr_linear(info, info->rip, &(info->segments.cs)), 15, instr);
-    } else { 
-      PrintDebug("Writing Guest CR3 Write (Virtual Address)\n");
-      // The real rip address is actually a combination of the rip + CS base 
-      ret = read_guest_va_memory(info, get_addr_linear(info, info->rip, &(info->segments.cs)), 15, instr);
-    }
+  if (dec_instr.op_type != V3_OP_MOV2CR) {
+    PrintError("Invalid opcode in write to CR4\n");
+    return -1;
+  }
 
-    if (ret != 15) {
-      PrintDebug("Could not read instruction (ret=%d)\n", ret);
-      return -1;
-    }
+  if ((cpu_mode == PROTECTED) || (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);
     
-    while (is_prefix_byte(instr[index])) {
-      index++;
-    }
+    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->shdw_pg_mode == SHADOW_PAGING) && 
+       (v3_get_mem_mode(info) == PHYSICAL_MEM)) {
 
-    if ((instr[index] == cr_access_byte) && 
-       (instr[index + 1] == mov_to_cr_byte)) {
+      if ((cr4->pae == 0) && (new_cr4->pae == 1)) {
+       PrintDebug("Creating PAE passthrough tables\n");
 
-      addr_t first_operand;
-      addr_t second_operand;
-      struct cr3_32 * new_cr3;
-      //      struct cr3_32 * real_cr3;
-      operand_type_t addr_type;
+       // Delete the old 32 bit direct map page tables
+       delete_page_tables_32((pde32_t *)V3_VAddr((void *)(info->direct_map_pt)));
 
-      index += 2;
+       // create 32 bit PAE direct map page table
+       info->direct_map_pt = (addr_t)V3_PAddr(create_passthrough_pts_32PAE(info));
 
-      addr_type = decode_operands32(&(info->vm_regs), instr + index, &index, &first_operand, &second_operand, REG32);
+       // reset cr3 to new page tables
+       info->ctrl_regs.cr3 = *(addr_t*)&(info->direct_map_pt);
 
-      if (addr_type != REG_OPERAND) {
-       /* Mov to CR3 can only be a 32 bit register */
+      } else if ((cr4->pae == 1) && (new_cr4->pae == 0)) {
+       // Create passthrough standard 32bit pagetables
        return -1;
       }
+    }
 
-      new_cr3 = (struct cr3_32 *)first_operand;
-
-      if (info->shdw_pg_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 (CR3_TO_PDE32(*(uint_t*)shadow_cr3) != 0) {
-           PrintDebug("Shadow Page Table\n");
-           PrintDebugPageTables((pde32_t *)CR3_TO_PDE32(*(uint_t*)shadow_cr3));
-         }
-
-       /* Delete the current Page Tables */
-       delete_page_tables_pde32((pde32_t *)CR3_TO_PDE32(*(uint_t*)shadow_cr3));
-
-       PrintDebug("Old Shadow CR3=%x; Old Guest CR3=%x\n", 
-                  *(uint_t*)shadow_cr3, *(uint_t*)guest_cr3);
-
-
-       *guest_cr3 = *new_cr3;
-
-
-
-       // Something like this
-       shadow_pt =  create_new_shadow_pt32(info);
-       //shadow_pt = setup_shadow_pt32(info, CR3_TO_PDE32(*(addr_t *)new_cr3));
-
-       /* Copy Various flags */
-       *shadow_cr3 = *new_cr3;
-
-       {
-         addr_t tmp_addr;
-         guest_pa_to_host_va(info, ((*(uint_t*)guest_cr3) & 0xfffff000), &tmp_addr);
-         PrintDebug("Guest PD\n");
-         PrintPD32((pde32_t *)tmp_addr);
-
-       }
-       
-
-       
-       shadow_cr3->pdt_base_addr = PD32_BASE_ADDR(shadow_pt);
-
-       PrintDebug("New Shadow CR3=%x; New Guest CR3=%x\n", 
-                  *(uint_t*)shadow_cr3, *(uint_t*)guest_cr3);
-
-
+    *cr4 = *new_cr4;
+    PrintDebug("New CR4=%x\n", *(uint_t *)cr4);
 
-       if (info->mem_mode == VIRTUAL_MEM) {
-         // 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 ((cpu_mode == LONG) || (cpu_mode == LONG_32_COMPAT)) {
+    struct cr4_64 * new_cr4 = (struct cr4_64 *)(dec_instr.src_operand.operand);
+    struct cr4_64 * cr4 = (struct cr4_64 *)&(info->ctrl_regs.cr4);
 
-      info->rip += index;
+    PrintDebug("Old CR4=%p\n", (void *)*(addr_t *)cr4);
+    PrintDebug("New CR4=%p\n", (void *)*(addr_t *)new_cr4);
 
-    } else {
-      PrintDebug("Unknown Instruction\n");
-      SerialMemDump(instr,15);
+    if (new_cr4->pae == 0) {
+      // cannot turn off PAE in long mode GPF the guest
+      PrintError("Cannot disable PAE in long mode, sending GPF\n");
       return -1;
     }
+
+    *cr4 = *new_cr4;
+
   } else {
-    PrintDebug("Invalid operating Mode (0x%x)\n", info->cpu_mode);
+    PrintError("CR4 write not supported in CPU_MODE: %s\n", v3_cpu_mode_to_str(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 HI=%x LO=%x\n", info->guest_efer.hi, info->guest_efer.lo);
 
+  dst->value = info->guest_efer.value;
 
-int handle_cr3_read(struct guest_info * info) {
-  if (info->cpu_mode == PROTECTED) {
-    int index = 0;
-    int ret;
-    char instr[15];
-
-   
-    // We need to read the instruction, which is at CS:IP, but that 
-    // linear address is guest physical without PG and guest virtual with PG
-    if (info->cpu_mode == PHYSICAL_MEM) { 
-      // 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);
-    } else { 
-      // The real rip address is actually a combination of the rip + CS base 
-      ret = read_guest_va_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++;
-    }
+  info->rip += 2; // WRMSR/RDMSR are two byte operands
+  return 0;
+}
 
-    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;
 
-      index += 2;
+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);
 
-      addr_type = decode_operands32(&(info->vm_regs), instr + index, &index, &first_operand, &second_operand, REG32);
+  PrintDebug("EFER Write\n");
+  PrintDebug("EFER Write Values: HI=%x LO=%x\n", src.hi, src.lo);
+  PrintDebug("Old EFER=%p\n", (void *)*(addr_t*)(shadow_efer));
 
-      if (addr_type != REG_OPERAND) {
-       /* Mov to CR3 can only be a 32 bit register */
-       return -1;
-      }
+  // We virtualize the guests efer to hide the SVME and LMA bits
+  guest_efer->value = src.value;
 
-      virt_cr3 = (struct cr3_32 *)first_operand;
+       
+  v3_print_segments(info);
+  // We have to handle long mode writes....
 
-      if (info->shdw_pg_mode == SHADOW_PAGING) {
-       *virt_cr3 = *(struct cr3_32 *)&(info->shdw_pg_state.guest_cr3);
-      } else {
-       *virt_cr3 = *real_cr3;
-      }
-      
-      info->rip += index;
-    } else {
-      PrintDebug("Unknown Instruction\n");
-      SerialMemDump(instr,15);
-      return -1;
-    }
-  } else {
-    PrintDebug("Invalid operating Mode (0x%x)\n", info->cpu_mode);
-    return -1;
-  }
+  /* 
+     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
+     
+     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;
+     
+     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 {
+     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;
 }