arch/x86/kvm/x86_emulate.c

   1 /******************************************************************************
   2  * x86_emulate.c
   3  *
   4  * Generic x86 (32-bit and 64-bit) instruction decoder and emulator.
   5  *
   6  * Copyright (c) 2005 Keir Fraser
   7  *
   8  * Linux coding style, mod r/m decoder, segment base fixes, real-mode
   9  * privileged instructions:
  10  *
  11  * Copyright (C) 2006 Qumranet
  12  *
  13  *   Avi Kivity <avi@qumranet.com>
  14  *   Yaniv Kamay <yaniv@qumranet.com>
  15  *
  16  * This work is licensed under the terms of the GNU GPL, version 2.  See
  17  * the COPYING file in the top-level directory.
  18  *
  19  * From: xen-unstable 10676:af9809f51f81a3c43f276f00c81a52ef558afda4
  20  */
  21
  22 #ifndef __KERNEL__
  23 #include <stdio.h>
  24 #include <stdint.h>
  25 #include <public/xen.h>
  26 #define DPRINTF(_f, _a ...) printf(_f , ## _a)
  27 #else
  28 #include <linux/kvm_host.h>
  29 #include "kvm_cache_regs.h"
  30 #define DPRINTF(x...) do {} while (0)
  31 #endif
  32 #include <linux/module.h>
  33 #include <asm/kvm_x86_emulate.h>
  34
  35 /*
  36  * Opcode effective-address decode tables.
  37  * Note that we only emulate instructions that have at least one memory
  38  * operand (excluding implicit stack references). We assume that stack
  39  * references and instruction fetches will never occur in special memory
  40  * areas that require emulation. So, for example, 'mov <imm>,<reg>' need
  41  * not be handled.
  42  */
  43
  44 /* Operand sizes: 8-bit operands or specified/overridden size. */
  45 #define ByteOp      (1<<0)      /* 8-bit operands. */
  46 /* Destination operand type. */
  47 #define ImplicitOps (1<<1)      /* Implicit in opcode. No generic decode. */
  48 #define DstReg      (2<<1)      /* Register operand. */
  49 #define DstMem      (3<<1)      /* Memory operand. */
  50 #define DstAcc      (4<<1)      /* Destination Accumulator */
  51 #define DstMask     (7<<1)
  52 /* Source operand type. */
  53 #define SrcNone     (0<<4)      /* No source operand. */
  54 #define SrcImplicit (0<<4)      /* Source operand is implicit in the opcode. */
  55 #define SrcReg      (1<<4)      /* Register operand. */
  56 #define SrcMem      (2<<4)      /* Memory operand. */
  57 #define SrcMem16    (3<<4)      /* Memory operand (16-bit). */
  58 #define SrcMem32    (4<<4)      /* Memory operand (32-bit). */
  59 #define SrcImm      (5<<4)      /* Immediate operand. */
  60 #define SrcImmByte  (6<<4)      /* 8-bit sign-extended immediate operand. */
  61 #define SrcOne      (7<<4)      /* Implied '1' */
  62 #define SrcMask     (7<<4)
  63 /* Generic ModRM decode. */
  64 #define ModRM       (1<<7)
  65 /* Destination is only written; never read. */
  66 #define Mov         (1<<8)
  67 #define BitOp       (1<<9)
  68 #define MemAbs      (1<<10)      /* Memory operand is absolute displacement */
  69 #define String      (1<<12)     /* String instruction (rep capable) */
  70 #define Stack       (1<<13)     /* Stack instruction (push/pop) */
  71 #define Group       (1<<14)     /* Bits 3:5 of modrm byte extend opcode */
  72 #define GroupDual   (1<<15)     /* Alternate decoding of mod == 3 */
  73 #define GroupMask   0xff        /* Group number stored in bits 0:7 */
  74 /* Source 2 operand type */
  75 #define Src2None    (0<<29)
  76 #define Src2CL      (1<<29)
  77 #define Src2ImmByte (2<<29)
  78 #define Src2One     (3<<29)
  79 #define Src2Mask    (7<<29)
  80
  81 enum {
  82         Group1_80, Group1_81, Group1_82, Group1_83,
  83         Group1A, Group3_Byte, Group3, Group4, Group5, Group7,
  84 };
  85
  86 static u32 opcode_table[256] = {
  87         /* 0x00 - 0x07 */
  88         ByteOp | DstMem | SrcReg | ModRM, DstMem | SrcReg | ModRM,
  89         ByteOp | DstReg | SrcMem | ModRM, DstReg | SrcMem | ModRM,
  90         ByteOp | DstAcc | SrcImm, DstAcc | SrcImm, 0, 0,
  91         /* 0x08 - 0x0F */
  92         ByteOp | DstMem | SrcReg | ModRM, DstMem | SrcReg | ModRM,
  93         ByteOp | DstReg | SrcMem | ModRM, DstReg | SrcMem | ModRM,
  94         0, 0, 0, 0,
  95         /* 0x10 - 0x17 */
  96         ByteOp | DstMem | SrcReg | ModRM, DstMem | SrcReg | ModRM,
  97         ByteOp | DstReg | SrcMem | ModRM, DstReg | SrcMem | ModRM,
  98         0, 0, 0, 0,
  99         /* 0x18 - 0x1F */
 100         ByteOp | DstMem | SrcReg | ModRM, DstMem | SrcReg | ModRM,
 101         ByteOp | DstReg | SrcMem | ModRM, DstReg | SrcMem | ModRM,
 102         0, 0, 0, 0,
 103         /* 0x20 - 0x27 */
 104         ByteOp | DstMem | SrcReg | ModRM, DstMem | SrcReg | ModRM,
 105         ByteOp | DstReg | SrcMem | ModRM, DstReg | SrcMem | ModRM,
 106         DstAcc | SrcImmByte, DstAcc | SrcImm, 0, 0,
 107         /* 0x28 - 0x2F */
 108         ByteOp | DstMem | SrcReg | ModRM, DstMem | SrcReg | ModRM,
 109         ByteOp | DstReg | SrcMem | ModRM, DstReg | SrcMem | ModRM,
 110         0, 0, 0, 0,
 111         /* 0x30 - 0x37 */
 112         ByteOp | DstMem | SrcReg | ModRM, DstMem | SrcReg | ModRM,
 113         ByteOp | DstReg | SrcMem | ModRM, DstReg | SrcMem | ModRM,
 114         0, 0, 0, 0,
 115         /* 0x38 - 0x3F */
 116         ByteOp | DstMem | SrcReg | ModRM, DstMem | SrcReg | ModRM,
 117         ByteOp | DstReg | SrcMem | ModRM, DstReg | SrcMem | ModRM,
 118         ByteOp | DstAcc | SrcImm, DstAcc | SrcImm,
 119         0, 0,
 120         /* 0x40 - 0x47 */
 121         DstReg, DstReg, DstReg, DstReg, DstReg, DstReg, DstReg, DstReg,
 122         /* 0x48 - 0x4F */
 123         DstReg, DstReg, DstReg, DstReg, DstReg, DstReg, DstReg, DstReg,
 124         /* 0x50 - 0x57 */
 125         SrcReg | Stack, SrcReg | Stack, SrcReg | Stack, SrcReg | Stack,
 126         SrcReg | Stack, SrcReg | Stack, SrcReg | Stack, SrcReg | Stack,
 127         /* 0x58 - 0x5F */
 128         DstReg | Stack, DstReg | Stack, DstReg | Stack, DstReg | Stack,
 129         DstReg | Stack, DstReg | Stack, DstReg | Stack, DstReg | Stack,
 130         /* 0x60 - 0x67 */
 131         0, 0, 0, DstReg | SrcMem32 | ModRM | Mov /* movsxd (x86/64) */ ,
 132         0, 0, 0, 0,
 133         /* 0x68 - 0x6F */
 134         SrcImm | Mov | Stack, 0, SrcImmByte | Mov | Stack, 0,
 135         SrcNone  | ByteOp  | ImplicitOps, SrcNone  | ImplicitOps, /* insb, insw/insd */
 136         SrcNone  | ByteOp  | ImplicitOps, SrcNone  | ImplicitOps, /* outsb, outsw/outsd */
 137         /* 0x70 - 0x77 */
 138         ImplicitOps, ImplicitOps, ImplicitOps, ImplicitOps,
 139         ImplicitOps, ImplicitOps, ImplicitOps, ImplicitOps,
 140         /* 0x78 - 0x7F */
 141         ImplicitOps, ImplicitOps, ImplicitOps, ImplicitOps,
 142         ImplicitOps, ImplicitOps, ImplicitOps, ImplicitOps,
 143         /* 0x80 - 0x87 */
 144         Group | Group1_80, Group | Group1_81,
 145         Group | Group1_82, Group | Group1_83,
 146         ByteOp | DstMem | SrcReg | ModRM, DstMem | SrcReg | ModRM,
 147         ByteOp | DstMem | SrcReg | ModRM, DstMem | SrcReg | ModRM,
 148         /* 0x88 - 0x8F */
 149         ByteOp | DstMem | SrcReg | ModRM | Mov, DstMem | SrcReg | ModRM | Mov,
 150         ByteOp | DstReg | SrcMem | ModRM | Mov, DstReg | SrcMem | ModRM | Mov,
 151         DstMem | SrcReg | ModRM | Mov, ModRM | DstReg,
 152         DstReg | SrcMem | ModRM | Mov, Group | Group1A,
 153         /* 0x90 - 0x97 */
 154         DstReg, DstReg, DstReg, DstReg, DstReg, DstReg, DstReg, DstReg,
 155         /* 0x98 - 0x9F */
 156         0, 0, 0, 0, ImplicitOps | Stack, ImplicitOps | Stack, 0, 0,
 157         /* 0xA0 - 0xA7 */
 158         ByteOp | DstReg | SrcMem | Mov | MemAbs, DstReg | SrcMem | Mov | MemAbs,
 159         ByteOp | DstMem | SrcReg | Mov | MemAbs, DstMem | SrcReg | Mov | MemAbs,
 160         ByteOp | ImplicitOps | Mov | String, ImplicitOps | Mov | String,
 161         ByteOp | ImplicitOps | String, ImplicitOps | String,
 162         /* 0xA8 - 0xAF */
 163         0, 0, ByteOp | ImplicitOps | Mov | String, ImplicitOps | Mov | String,
 164         ByteOp | ImplicitOps | Mov | String, ImplicitOps | Mov | String,
 165         ByteOp | ImplicitOps | String, ImplicitOps | String,
 166         /* 0xB0 - 0xB7 */
 167         ByteOp | DstReg | SrcImm | Mov, ByteOp | DstReg | SrcImm | Mov,
 168         ByteOp | DstReg | SrcImm | Mov, ByteOp | DstReg | SrcImm | Mov,
 169         ByteOp | DstReg | SrcImm | Mov, ByteOp | DstReg | SrcImm | Mov,
 170         ByteOp | DstReg | SrcImm | Mov, ByteOp | DstReg | SrcImm | Mov,
 171         /* 0xB8 - 0xBF */
 172         DstReg | SrcImm | Mov, DstReg | SrcImm | Mov,
 173         DstReg | SrcImm | Mov, DstReg | SrcImm | Mov,
 174         DstReg | SrcImm | Mov, DstReg | SrcImm | Mov,
 175         DstReg | SrcImm | Mov, DstReg | SrcImm | Mov,
 176         /* 0xC0 - 0xC7 */
 177         ByteOp | DstMem | SrcImm | ModRM, DstMem | SrcImmByte | ModRM,
 178         0, ImplicitOps | Stack, 0, 0,
 179         ByteOp | DstMem | SrcImm | ModRM | Mov, DstMem | SrcImm | ModRM | Mov,
 180         /* 0xC8 - 0xCF */
 181         0, 0, 0, ImplicitOps | Stack, 0, 0, 0, 0,
 182         /* 0xD0 - 0xD7 */
 183         ByteOp | DstMem | SrcImplicit | ModRM, DstMem | SrcImplicit | ModRM,
 184         ByteOp | DstMem | SrcImplicit | ModRM, DstMem | SrcImplicit | ModRM,
 185         0, 0, 0, 0,
 186         /* 0xD8 - 0xDF */
 187         0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
 188         /* 0xE0 - 0xE7 */
 189         0, 0, 0, 0,
 190         SrcNone | ByteOp | ImplicitOps, SrcNone | ImplicitOps,
 191         SrcNone | ByteOp | ImplicitOps, SrcNone | ImplicitOps,
 192         /* 0xE8 - 0xEF */
 193         ImplicitOps | Stack, SrcImm | ImplicitOps,
 194         ImplicitOps, SrcImmByte | ImplicitOps,
 195         SrcNone | ByteOp | ImplicitOps, SrcNone | ImplicitOps,
 196         SrcNone | ByteOp | ImplicitOps, SrcNone | ImplicitOps,
 197         /* 0xF0 - 0xF7 */
 198         0, 0, 0, 0,
 199         ImplicitOps, ImplicitOps, Group | Group3_Byte, Group | Group3,
 200         /* 0xF8 - 0xFF */
 201         ImplicitOps, 0, ImplicitOps, ImplicitOps,
 202         ImplicitOps, ImplicitOps, Group | Group4, Group | Group5,
 203 };
 204
 205 static u32 twobyte_table[256] = {
 206         /* 0x00 - 0x0F */
 207         0, Group | GroupDual | Group7, 0, 0, 0, 0, ImplicitOps, 0,
 208         ImplicitOps, ImplicitOps, 0, 0, 0, ImplicitOps | ModRM, 0, 0,
 209         /* 0x10 - 0x1F */
 210         0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, ImplicitOps | ModRM, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
 211         /* 0x20 - 0x2F */
 212         ModRM | ImplicitOps, ModRM, ModRM | ImplicitOps, ModRM, 0, 0, 0, 0,
 213         0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
 214         /* 0x30 - 0x3F */
 215         ImplicitOps, 0, ImplicitOps, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
 216         /* 0x40 - 0x47 */
 217         DstReg | SrcMem | ModRM | Mov, DstReg | SrcMem | ModRM | Mov,
 218         DstReg | SrcMem | ModRM | Mov, DstReg | SrcMem | ModRM | Mov,
 219         DstReg | SrcMem | ModRM | Mov, DstReg | SrcMem | ModRM | Mov,
 220         DstReg | SrcMem | ModRM | Mov, DstReg | SrcMem | ModRM | Mov,
 221         /* 0x48 - 0x4F */
 222         DstReg | SrcMem | ModRM | Mov, DstReg | SrcMem | ModRM | Mov,
 223         DstReg | SrcMem | ModRM | Mov, DstReg | SrcMem | ModRM | Mov,
 224         DstReg | SrcMem | ModRM | Mov, DstReg | SrcMem | ModRM | Mov,
 225         DstReg | SrcMem | ModRM | Mov, DstReg | SrcMem | ModRM | Mov,
 226         /* 0x50 - 0x5F */
 227         0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
 228         /* 0x60 - 0x6F */
 229         0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
 230         /* 0x70 - 0x7F */
 231         0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
 232         /* 0x80 - 0x8F */
 233         ImplicitOps, ImplicitOps, ImplicitOps, ImplicitOps,
 234         ImplicitOps, ImplicitOps, ImplicitOps, ImplicitOps,
 235         ImplicitOps, ImplicitOps, ImplicitOps, ImplicitOps,
 236         ImplicitOps, ImplicitOps, ImplicitOps, ImplicitOps,
 237         /* 0x90 - 0x9F */
 238         0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
 239         /* 0xA0 - 0xA7 */
 240         0, 0, 0, DstMem | SrcReg | ModRM | BitOp,
 241         DstMem | SrcReg | Src2ImmByte | ModRM,
 242         DstMem | SrcReg | Src2CL | ModRM, 0, 0,
 243         /* 0xA8 - 0xAF */
 244         0, 0, 0, DstMem | SrcReg | ModRM | BitOp,
 245         DstMem | SrcReg | Src2ImmByte | ModRM,
 246         DstMem | SrcReg | Src2CL | ModRM,
 247         ModRM, 0,
 248         /* 0xB0 - 0xB7 */
 249         ByteOp | DstMem | SrcReg | ModRM, DstMem | SrcReg | ModRM, 0,
 250             DstMem | SrcReg | ModRM | BitOp,
 251         0, 0, ByteOp | DstReg | SrcMem | ModRM | Mov,
 252             DstReg | SrcMem16 | ModRM | Mov,
 253         /* 0xB8 - 0xBF */
 254         0, 0, DstMem | SrcImmByte | ModRM, DstMem | SrcReg | ModRM | BitOp,
 255         0, 0, ByteOp | DstReg | SrcMem | ModRM | Mov,
 256             DstReg | SrcMem16 | ModRM | Mov,
 257         /* 0xC0 - 0xCF */
 258         0, 0, 0, DstMem | SrcReg | ModRM | Mov, 0, 0, 0, ImplicitOps | ModRM,
 259         0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
 260         /* 0xD0 - 0xDF */
 261         0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
 262         /* 0xE0 - 0xEF */
 263         0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
 264         /* 0xF0 - 0xFF */
 265         0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0
 266 };
 267
 268 static u32 group_table[] = {
 269         [Group1_80*8] =
 270         ByteOp | DstMem | SrcImm | ModRM, ByteOp | DstMem | SrcImm | ModRM,
 271         ByteOp | DstMem | SrcImm | ModRM, ByteOp | DstMem | SrcImm | ModRM,
 272         ByteOp | DstMem | SrcImm | ModRM, ByteOp | DstMem | SrcImm | ModRM,
 273         ByteOp | DstMem | SrcImm | ModRM, ByteOp | DstMem | SrcImm | ModRM,
 274         [Group1_81*8] =
 275         DstMem | SrcImm | ModRM, DstMem | SrcImm | ModRM,
 276         DstMem | SrcImm | ModRM, DstMem | SrcImm | ModRM,
 277         DstMem | SrcImm | ModRM, DstMem | SrcImm | ModRM,
 278         DstMem | SrcImm | ModRM, DstMem | SrcImm | ModRM,
 279         [Group1_82*8] =
 280         ByteOp | DstMem | SrcImm | ModRM, ByteOp | DstMem | SrcImm | ModRM,
 281         ByteOp | DstMem | SrcImm | ModRM, ByteOp | DstMem | SrcImm | ModRM,
 282         ByteOp | DstMem | SrcImm | ModRM, ByteOp | DstMem | SrcImm | ModRM,
 283         ByteOp | DstMem | SrcImm | ModRM, ByteOp | DstMem | SrcImm | ModRM,
 284         [Group1_83*8] =
 285         DstMem | SrcImmByte | ModRM, DstMem | SrcImmByte | ModRM,
 286         DstMem | SrcImmByte | ModRM, DstMem | SrcImmByte | ModRM,
 287         DstMem | SrcImmByte | ModRM, DstMem | SrcImmByte | ModRM,
 288         DstMem | SrcImmByte | ModRM, DstMem | SrcImmByte | ModRM,
 289         [Group1A*8] =
 290         DstMem | SrcNone | ModRM | Mov | Stack, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
 291         [Group3_Byte*8] =
 292         ByteOp | SrcImm | DstMem | ModRM, 0,
 293         ByteOp | DstMem | SrcNone | ModRM, ByteOp | DstMem | SrcNone | ModRM,
 294         0, 0, 0, 0,
 295         [Group3*8] =
 296         DstMem | SrcImm | ModRM, 0,
 297         DstMem | SrcNone | ModRM, DstMem | SrcNone | ModRM,
 298         0, 0, 0, 0,
 299         [Group4*8] =
 300         ByteOp | DstMem | SrcNone | ModRM, ByteOp | DstMem | SrcNone | ModRM,
 301         0, 0, 0, 0, 0, 0,
 302         [Group5*8] =
 303         DstMem | SrcNone | ModRM, DstMem | SrcNone | ModRM,
 304         SrcMem | ModRM | Stack, 0,
 305         SrcMem | ModRM | Stack, 0, SrcMem | ModRM | Stack, 0,
 306         [Group7*8] =
 307         0, 0, ModRM | SrcMem, ModRM | SrcMem,
 308         SrcNone | ModRM | DstMem | Mov, 0,
 309         SrcMem16 | ModRM | Mov, SrcMem | ModRM | ByteOp,
 310 };
 311
 312 static u32 group2_table[] = {
 313         [Group7*8] =
 314         SrcNone | ModRM, 0, 0, SrcNone | ModRM,
 315         SrcNone | ModRM | DstMem | Mov, 0,
 316         SrcMem16 | ModRM | Mov, 0,
 317 };
 318
 319 /* EFLAGS bit definitions. */
 320 #define EFLG_OF (1<<11)
 321 #define EFLG_DF (1<<10)
 322 #define EFLG_SF (1<<7)
 323 #define EFLG_ZF (1<<6)
 324 #define EFLG_AF (1<<4)
 325 #define EFLG_PF (1<<2)
 326 #define EFLG_CF (1<<0)
 327
 328 /*
 329  * Instruction emulation:
 330  * Most instructions are emulated directly via a fragment of inline assembly
 331  * code. This allows us to save/restore EFLAGS and thus very easily pick up
 332  * any modified flags.
 333  */
 334
 335 #if defined(CONFIG_X86_64)
 336 #define _LO32 "k"               /* force 32-bit operand */
 337 #define _STK  "%%rsp"           /* stack pointer */
 338 #elif defined(__i386__)
 339 #define _LO32 ""                /* force 32-bit operand */
 340 #define _STK  "%%esp"           /* stack pointer */
 341 #endif
 342
 343 /*
 344  * These EFLAGS bits are restored from saved value during emulation, and
 345  * any changes are written back to the saved value after emulation.
 346  */
 347 #define EFLAGS_MASK (EFLG_OF|EFLG_SF|EFLG_ZF|EFLG_AF|EFLG_PF|EFLG_CF)
 348
 349 /* Before executing instruction: restore necessary bits in EFLAGS. */
 350 #define _PRE_EFLAGS(_sav, _msk, _tmp)                                   \
 351         /* EFLAGS = (_sav & _msk) | (EFLAGS & ~_msk); _sav &= ~_msk; */ \
 352         "movl %"_sav",%"_LO32 _tmp"; "                                  \
 353         "push %"_tmp"; "                                                \
 354         "push %"_tmp"; "                                                \
 355         "movl %"_msk",%"_LO32 _tmp"; "                                  \
 356         "andl %"_LO32 _tmp",("_STK"); "                                 \
 357         "pushf; "                                                       \
 358         "notl %"_LO32 _tmp"; "                                          \
 359         "andl %"_LO32 _tmp",("_STK"); "                                 \
 360         "andl %"_LO32 _tmp","__stringify(BITS_PER_LONG/4)"("_STK"); "   \
 361         "pop  %"_tmp"; "                                                \
 362         "orl  %"_LO32 _tmp",("_STK"); "                                 \
 363         "popf; "                                                        \
 364         "pop  %"_sav"; "
 365
 366 /* After executing instruction: write-back necessary bits in EFLAGS. */
 367 #define _POST_EFLAGS(_sav, _msk, _tmp) \
 368         /* _sav |= EFLAGS & _msk; */            \
 369         "pushf; "                               \
 370         "pop  %"_tmp"; "                        \
 371         "andl %"_msk",%"_LO32 _tmp"; "          \
 372         "orl  %"_LO32 _tmp",%"_sav"; "
 373
 374 #ifdef CONFIG_X86_64
 375 #define ON64(x) x
 376 #else
 377 #define ON64(x)
 378 #endif
 379
 380 #define ____emulate_2op(_op, _src, _dst, _eflags, _x, _y, _suffix)      \
 381         do {                                                            \
 382                 __asm__ __volatile__ (                                  \
 383                         _PRE_EFLAGS("0", "4", "2")                      \
 384                         _op _suffix " %"_x"3,%1; "                      \
 385                         _POST_EFLAGS("0", "4", "2")                     \
 386                         : "=m" (_eflags), "=m" ((_dst).val),            \
 387                           "=&r" (_tmp)                                  \
 388                         : _y ((_src).val), "i" (EFLAGS_MASK));          \
 389         } while (0)
 390
 391
 392 /* Raw emulation: instruction has two explicit operands. */
 393 #define __emulate_2op_nobyte(_op,_src,_dst,_eflags,_wx,_wy,_lx,_ly,_qx,_qy) \
 394         do {                                                            \
 395                 unsigned long _tmp;                                     \
 396                                                                         \
 397                 switch ((_dst).bytes) {                                 \
 398                 case 2:                                                 \
 399                         ____emulate_2op(_op,_src,_dst,_eflags,_wx,_wy,"w"); \
 400                         break;                                          \
 401                 case 4:                                                 \
 402                         ____emulate_2op(_op,_src,_dst,_eflags,_lx,_ly,"l"); \
 403                         break;                                          \
 404                 case 8:                                                 \
 405                         ON64(____emulate_2op(_op,_src,_dst,_eflags,_qx,_qy,"q")); \
 406                         break;                                          \
 407                 }                                                       \
 408         } while (0)
 409
 410 #define __emulate_2op(_op,_src,_dst,_eflags,_bx,_by,_wx,_wy,_lx,_ly,_qx,_qy) \
 411         do {                                                                 \
 412                 unsigned long _tmp;                                          \
 413                 switch ((_dst).bytes) {                                      \
 414                 case 1:                                                      \
 415                         ____emulate_2op(_op,_src,_dst,_eflags,_bx,_by,"b");  \
 416                         break;                                               \
 417                 default:                                                     \
 418                         __emulate_2op_nobyte(_op, _src, _dst, _eflags,       \
 419                                              _wx, _wy, _lx, _ly, _qx, _qy);  \
 420                         break;                                               \
 421                 }                                                            \
 422         } while (0)
 423
 424 /* Source operand is byte-sized and may be restricted to just %cl. */
 425 #define emulate_2op_SrcB(_op, _src, _dst, _eflags)                      \
 426         __emulate_2op(_op, _src, _dst, _eflags,                         \
 427                       "b", "c", "b", "c", "b", "c", "b", "c")
 428
 429 /* Source operand is byte, word, long or quad sized. */
 430 #define emulate_2op_SrcV(_op, _src, _dst, _eflags)                      \
 431         __emulate_2op(_op, _src, _dst, _eflags,                         \
 432                       "b", "q", "w", "r", _LO32, "r", "", "r")
 433
 434 /* Source operand is word, long or quad sized. */
 435 #define emulate_2op_SrcV_nobyte(_op, _src, _dst, _eflags)               \
 436         __emulate_2op_nobyte(_op, _src, _dst, _eflags,                  \
 437                              "w", "r", _LO32, "r", "", "r")
 438
 439 /* Instruction has three operands and one operand is stored in ECX register */
 440 #define __emulate_2op_cl(_op, _cl, _src, _dst, _eflags, _suffix, _type)         \
 441         do {                                                                    \
 442                 unsigned long _tmp;                                             \
 443                 _type _clv  = (_cl).val;                                        \
 444                 _type _srcv = (_src).val;                                       \
 445                 _type _dstv = (_dst).val;                                       \
 446                                                                                 \
 447                 __asm__ __volatile__ (                                          \
 448                         _PRE_EFLAGS("0", "5", "2")                              \
 449                         _op _suffix " %4,%1 \n"                                 \
 450                         _POST_EFLAGS("0", "5", "2")                             \
 451                         : "=m" (_eflags), "+r" (_dstv), "=&r" (_tmp)            \
 452                         : "c" (_clv) , "r" (_srcv), "i" (EFLAGS_MASK)           \
 453                         );                                                      \
 454                                                                                 \
 455                 (_cl).val  = (unsigned long) _clv;                              \
 456                 (_src).val = (unsigned long) _srcv;                             \
 457                 (_dst).val = (unsigned long) _dstv;                             \
 458         } while (0)
 459
 460 #define emulate_2op_cl(_op, _cl, _src, _dst, _eflags)                           \
 461         do {                                                                    \
 462                 switch ((_dst).bytes) {                                         \
 463                 case 2:                                                         \
 464                         __emulate_2op_cl(_op, _cl, _src, _dst, _eflags,         \
 465                                                 "w", unsigned short);           \
 466                         break;                                                  \
 467                 case 4:                                                         \
 468                         __emulate_2op_cl(_op, _cl, _src, _dst, _eflags,         \
 469                                                 "l", unsigned int);             \
 470                         break;                                                  \
 471                 case 8:                                                         \
 472                         ON64(__emulate_2op_cl(_op, _cl, _src, _dst, _eflags,    \
 473                                                 "q", unsigned long));           \
 474                         break;                                                  \
 475                 }                                                               \
 476         } while (0)
 477
 478 #define __emulate_1op(_op, _dst, _eflags, _suffix)                      \
 479         do {                                                            \
 480                 unsigned long _tmp;                                     \
 481                                                                         \
 482                 __asm__ __volatile__ (                                  \
 483                         _PRE_EFLAGS("0", "3", "2")                      \
 484                         _op _suffix " %1; "                             \
 485                         _POST_EFLAGS("0", "3", "2")                     \
 486                         : "=m" (_eflags), "+m" ((_dst).val),            \
 487                           "=&r" (_tmp)                                  \
 488                         : "i" (EFLAGS_MASK));                           \
 489         } while (0)
 490
 491 /* Instruction has only one explicit operand (no source operand). */
 492 #define emulate_1op(_op, _dst, _eflags)                                    \
 493         do {                                                            \
 494                 switch ((_dst).bytes) {                                 \
 495                 case 1: __emulate_1op(_op, _dst, _eflags, "b"); break;  \
 496                 case 2: __emulate_1op(_op, _dst, _eflags, "w"); break;  \
 497                 case 4: __emulate_1op(_op, _dst, _eflags, "l"); break;  \
 498                 case 8: ON64(__emulate_1op(_op, _dst, _eflags, "q")); break; \
 499                 }                                                       \
 500         } while (0)
 501
 502 /* Fetch next part of the instruction being emulated. */
 503 #define insn_fetch(_type, _size, _eip)                                  \
 504 ({      unsigned long _x;                                               \
 505         rc = do_insn_fetch(ctxt, ops, (_eip), &_x, (_size));            \
 506         if (rc != 0)                                                    \
 507                 goto done;                                              \
 508         (_eip) += (_size);                                              \
 509         (_type)_x;                                                      \
 510 })
 511
 512 static inline unsigned long ad_mask(struct decode_cache *c)
 513 {
 514         return (1UL << (c->ad_bytes << 3)) - 1;
 515 }
 516
 517 /* Access/update address held in a register, based on addressing mode. */
 518 static inline unsigned long
 519 address_mask(struct decode_cache *c, unsigned long reg)
 520 {
 521         if (c->ad_bytes == sizeof(unsigned long))
 522                 return reg;
 523         else
 524                 return reg & ad_mask(c);
 525 }
 526
 527 static inline unsigned long
 528 register_address(struct decode_cache *c, unsigned long base, unsigned long reg)
 529 {
 530         return base + address_mask(c, reg);
 531 }
 532
 533 static inline void
 534 register_address_increment(struct decode_cache *c, unsigned long *reg, int inc)
 535 {
 536         if (c->ad_bytes == sizeof(unsigned long))
 537                 *reg += inc;
 538         else
 539                 *reg = (*reg & ~ad_mask(c)) | ((*reg + inc) & ad_mask(c));
 540 }
 541
 542 static inline void jmp_rel(struct decode_cache *c, int rel)
 543 {
 544         register_address_increment(c, &c->eip, rel);
 545 }
 546
 547 static void set_seg_override(struct decode_cache *c, int seg)
 548 {
 549         c->has_seg_override = true;
 550         c->seg_override = seg;
 551 }
 552
 553 static unsigned long seg_base(struct x86_emulate_ctxt *ctxt, int seg)
 554 {
 555         if (ctxt->mode == X86EMUL_MODE_PROT64 && seg < VCPU_SREG_FS)
 556                 return 0;
 557
 558         return kvm_x86_ops->get_segment_base(ctxt->vcpu, seg);
 559 }
 560
 561 static unsigned long seg_override_base(struct x86_emulate_ctxt *ctxt,
 562                                        struct decode_cache *c)
 563 {
 564         if (!c->has_seg_override)
 565                 return 0;
 566
 567         return seg_base(ctxt, c->seg_override);
 568 }
 569
 570 static unsigned long es_base(struct x86_emulate_ctxt *ctxt)
 571 {
 572         return seg_base(ctxt, VCPU_SREG_ES);
 573 }
 574
 575 static unsigned long ss_base(struct x86_emulate_ctxt *ctxt)
 576 {
 577         return seg_base(ctxt, VCPU_SREG_SS);
 578 }
 579
 580 static int do_fetch_insn_byte(struct x86_emulate_ctxt *ctxt,
 581                               struct x86_emulate_ops *ops,
 582                               unsigned long linear, u8 *dest)
 583 {
 584         struct fetch_cache *fc = &ctxt->decode.fetch;
 585         int rc;
 586         int size;
 587
 588         if (linear < fc->start || linear >= fc->end) {
 589                 size = min(15UL, PAGE_SIZE - offset_in_page(linear));
 590                 rc = ops->read_std(linear, fc->data, size, ctxt->vcpu);
 591                 if (rc)
 592                         return rc;
 593                 fc->start = linear;
 594                 fc->end = linear + size;
 595         }
 596         *dest = fc->data[linear - fc->start];
 597         return 0;
 598 }
 599
 600 static int do_insn_fetch(struct x86_emulate_ctxt *ctxt,
 601                          struct x86_emulate_ops *ops,
 602                          unsigned long eip, void *dest, unsigned size)
 603 {
 604         int rc = 0;
 605
 606         eip += ctxt->cs_base;
 607         while (size--) {
 608                 rc = do_fetch_insn_byte(ctxt, ops, eip++, dest++);
 609                 if (rc)
 610                         return rc;
 611         }
 612         return 0;
 613 }
 614
 615 /*
 616  * Given the 'reg' portion of a ModRM byte, and a register block, return a
 617  * pointer into the block that addresses the relevant register.
 618  * @highbyte_regs specifies whether to decode AH,CH,DH,BH.
 619  */
 620 static void *decode_register(u8 modrm_reg, unsigned long *regs,
 621                              int highbyte_regs)
 622 {
 623         void *p;
 624
 625         p = &regs[modrm_reg];
 626         if (highbyte_regs && modrm_reg >= 4 && modrm_reg < 8)
 627                 p = (unsigned char *)&regs[modrm_reg & 3] + 1;
 628         return p;
 629 }
 630
 631 static int read_descriptor(struct x86_emulate_ctxt *ctxt,
 632                            struct x86_emulate_ops *ops,
 633                            void *ptr,
 634                            u16 *size, unsigned long *address, int op_bytes)
 635 {
 636         int rc;
 637
 638         if (op_bytes == 2)
 639                 op_bytes = 3;
 640         *address = 0;
 641         rc = ops->read_std((unsigned long)ptr, (unsigned long *)size, 2,
 642                            ctxt->vcpu);
 643         if (rc)
 644                 return rc;
 645         rc = ops->read_std((unsigned long)ptr + 2, address, op_bytes,
 646                            ctxt->vcpu);
 647         return rc;
 648 }
 649
 650 static int test_cc(unsigned int condition, unsigned int flags)
 651 {
 652         int rc = 0;
 653
 654         switch ((condition & 15) >> 1) {
 655         case 0: /* o */
 656                 rc |= (flags & EFLG_OF);
 657                 break;
 658         case 1: /* b/c/nae */
 659                 rc |= (flags & EFLG_CF);
 660                 break;
 661         case 2: /* z/e */
 662                 rc |= (flags & EFLG_ZF);
 663                 break;
 664         case 3: /* be/na */
 665                 rc |= (flags & (EFLG_CF|EFLG_ZF));
 666                 break;
 667         case 4: /* s */
 668                 rc |= (flags & EFLG_SF);
 669                 break;
 670         case 5: /* p/pe */
 671                 rc |= (flags & EFLG_PF);
 672                 break;
 673         case 7: /* le/ng */
 674                 rc |= (flags & EFLG_ZF);
 675                 /* fall through */
 676         case 6: /* l/nge */
 677                 rc |= (!(flags & EFLG_SF) != !(flags & EFLG_OF));
 678                 break;
 679         }
 680
 681         /* Odd condition identifiers (lsb == 1) have inverted sense. */
 682         return (!!rc ^ (condition & 1));
 683 }
 684
 685 static void decode_register_operand(struct operand *op,
 686                                     struct decode_cache *c,
 687                                     int inhibit_bytereg)
 688 {
 689         unsigned reg = c->modrm_reg;
 690         int highbyte_regs = c->rex_prefix == 0;
 691
 692         if (!(c->d & ModRM))
 693                 reg = (c->b & 7) | ((c->rex_prefix & 1) << 3);
 694         op->type = OP_REG;
 695         if ((c->d & ByteOp) && !inhibit_bytereg) {
 696                 op->ptr = decode_register(reg, c->regs, highbyte_regs);
 697                 op->val = *(u8 *)op->ptr;
 698                 op->bytes = 1;
 699         } else {
 700                 op->ptr = decode_register(reg, c->regs, 0);
 701                 op->bytes = c->op_bytes;
 702                 switch (op->bytes) {
 703                 case 2:
 704                         op->val = *(u16 *)op->ptr;
 705                         break;
 706                 case 4:
 707                         op->val = *(u32 *)op->ptr;
 708                         break;
 709                 case 8:
 710                         op->val = *(u64 *) op->ptr;
 711                         break;
 712                 }
 713         }
 714         op->orig_val = op->val;
 715 }
 716
 717 static int decode_modrm(struct x86_emulate_ctxt *ctxt,
 718                         struct x86_emulate_ops *ops)
 719 {
 720         struct decode_cache *c = &ctxt->decode;
 721         u8 sib;
 722         int index_reg = 0, base_reg = 0, scale;
 723         int rc = 0;
 724
 725         if (c->rex_prefix) {
 726                 c->modrm_reg = (c->rex_prefix & 4) << 1;        /* REX.R */
 727                 index_reg = (c->rex_prefix & 2) << 2; /* REX.X */
 728                 c->modrm_rm = base_reg = (c->rex_prefix & 1) << 3; /* REG.B */
 729         }
 730
 731         c->modrm = insn_fetch(u8, 1, c->eip);
 732         c->modrm_mod |= (c->modrm & 0xc0) >> 6;
 733         c->modrm_reg |= (c->modrm & 0x38) >> 3;
 734         c->modrm_rm |= (c->modrm & 0x07);
 735         c->modrm_ea = 0;
 736         c->use_modrm_ea = 1;
 737
 738         if (c->modrm_mod == 3) {
 739                 c->modrm_ptr = decode_register(c->modrm_rm,
 740                                                c->regs, c->d & ByteOp);
 741                 c->modrm_val = *(unsigned long *)c->modrm_ptr;
 742                 return rc;
 743         }
 744
 745         if (c->ad_bytes == 2) {
 746                 unsigned bx = c->regs[VCPU_REGS_RBX];
 747                 unsigned bp = c->regs[VCPU_REGS_RBP];
 748                 unsigned si = c->regs[VCPU_REGS_RSI];
 749                 unsigned di = c->regs[VCPU_REGS_RDI];
 750
 751                 /* 16-bit ModR/M decode. */
 752                 switch (c->modrm_mod) {
 753                 case 0:
 754                         if (c->modrm_rm == 6)
 755                                 c->modrm_ea += insn_fetch(u16, 2, c->eip);
 756                         break;
 757                 case 1:
 758                         c->modrm_ea += insn_fetch(s8, 1, c->eip);
 759                         break;
 760                 case 2:
 761                         c->modrm_ea += insn_fetch(u16, 2, c->eip);
 762                         break;
 763                 }
 764                 switch (c->modrm_rm) {
 765                 case 0:
 766                         c->modrm_ea += bx + si;
 767                         break;
 768                 case 1:
 769                         c->modrm_ea += bx + di;
 770                         break;
 771                 case 2:
 772                         c->modrm_ea += bp + si;
 773                         break;
 774                 case 3:
 775                         c->modrm_ea += bp + di;
 776                         break;
 777                 case 4:
 778                         c->modrm_ea += si;
 779                         break;
 780                 case 5:
 781                         c->modrm_ea += di;
 782                         break;
 783                 case 6:
 784                         if (c->modrm_mod != 0)
 785                                 c->modrm_ea += bp;
 786                         break;
 787                 case 7:
 788                         c->modrm_ea += bx;
 789                         break;
 790                 }
 791                 if (c->modrm_rm == 2 || c->modrm_rm == 3 ||
 792                     (c->modrm_rm == 6 && c->modrm_mod != 0))
 793                         if (!c->has_seg_override)
 794                                 set_seg_override(c, VCPU_SREG_SS);
 795                 c->modrm_ea = (u16)c->modrm_ea;
 796         } else {
 797                 /* 32/64-bit ModR/M decode. */
 798                 if ((c->modrm_rm & 7) == 4) {
 799                         sib = insn_fetch(u8, 1, c->eip);
 800                         index_reg |= (sib >> 3) & 7;
 801                         base_reg |= sib & 7;
 802                         scale = sib >> 6;
 803
 804                         if ((base_reg & 7) == 5 && c->modrm_mod == 0)
 805                                 c->modrm_ea += insn_fetch(s32, 4, c->eip);
 806                         else
 807                                 c->modrm_ea += c->regs[base_reg];
 808                         if (index_reg != 4)
 809                                 c->modrm_ea += c->regs[index_reg] << scale;
 810                 } else if ((c->modrm_rm & 7) == 5 && c->modrm_mod == 0) {
 811                         if (ctxt->mode == X86EMUL_MODE_PROT64)
 812                                 c->rip_relative = 1;
 813                 } else
 814                         c->modrm_ea += c->regs[c->modrm_rm];
 815                 switch (c->modrm_mod) {
 816                 case 0:
 817                         if (c->modrm_rm == 5)
 818                                 c->modrm_ea += insn_fetch(s32, 4, c->eip);
 819                         break;
 820                 case 1:
 821                         c->modrm_ea += insn_fetch(s8, 1, c->eip);
 822                         break;
 823                 case 2:
 824                         c->modrm_ea += insn_fetch(s32, 4, c->eip);
 825                         break;
 826                 }
 827         }
 828 done:
 829         return rc;
 830 }
 831
 832 static int decode_abs(struct x86_emulate_ctxt *ctxt,
 833                       struct x86_emulate_ops *ops)
 834 {
 835         struct decode_cache *c = &ctxt->decode;
 836         int rc = 0;
 837
 838         switch (c->ad_bytes) {
 839         case 2:
 840                 c->modrm_ea = insn_fetch(u16, 2, c->eip);
 841                 break;
 842         case 4:
 843                 c->modrm_ea = insn_fetch(u32, 4, c->eip);
 844                 break;
 845         case 8:
 846                 c->modrm_ea = insn_fetch(u64, 8, c->eip);
 847                 break;
 848         }
 849 done:
 850         return rc;
 851 }
 852
 853 int
 854 x86_decode_insn(struct x86_emulate_ctxt *ctxt, struct x86_emulate_ops *ops)
 855 {
 856         struct decode_cache *c = &ctxt->decode;
 857         int rc = 0;
 858         int mode = ctxt->mode;
 859         int def_op_bytes, def_ad_bytes, group;
 860
 861         /* Shadow copy of register state. Committed on successful emulation. */
 862
 863         memset(c, 0, sizeof(struct decode_cache));
 864         c->eip = kvm_rip_read(ctxt->vcpu);
 865         ctxt->cs_base = seg_base(ctxt, VCPU_SREG_CS);
 866         memcpy(c->regs, ctxt->vcpu->arch.regs, sizeof c->regs);
 867
 868         switch (mode) {
 869         case X86EMUL_MODE_REAL:
 870         case X86EMUL_MODE_PROT16:
 871                 def_op_bytes = def_ad_bytes = 2;
 872                 break;
 873         case X86EMUL_MODE_PROT32:
 874                 def_op_bytes = def_ad_bytes = 4;
 875                 break;
 876 #ifdef CONFIG_X86_64
 877         case X86EMUL_MODE_PROT64:
 878                 def_op_bytes = 4;
 879                 def_ad_bytes = 8;
 880                 break;
 881 #endif
 882         default:
 883                 return -1;
 884         }
 885
 886         c->op_bytes = def_op_bytes;
 887         c->ad_bytes = def_ad_bytes;
 888
 889         /* Legacy prefixes. */
 890         for (;;) {
 891                 switch (c->b = insn_fetch(u8, 1, c->eip)) {
 892                 case 0x66:      /* operand-size override */
 893                         /* switch between 2/4 bytes */
 894                         c->op_bytes = def_op_bytes ^ 6;
 895                         break;
 896                 case 0x67:      /* address-size override */
 897                         if (mode == X86EMUL_MODE_PROT64)
 898                                 /* switch between 4/8 bytes */
 899                                 c->ad_bytes = def_ad_bytes ^ 12;
 900                         else
 901                                 /* switch between 2/4 bytes */
 902                                 c->ad_bytes = def_ad_bytes ^ 6;
 903                         break;
 904                 case 0x26:      /* ES override */
 905                 case 0x2e:      /* CS override */
 906                 case 0x36:      /* SS override */
 907                 case 0x3e:      /* DS override */
 908                         set_seg_override(c, (c->b >> 3) & 3);
 909                         break;
 910                 case 0x64:      /* FS override */
 911                 case 0x65:      /* GS override */
 912                         set_seg_override(c, c->b & 7);
 913                         break;
 914                 case 0x40 ... 0x4f: /* REX */
 915                         if (mode != X86EMUL_MODE_PROT64)
 916                                 goto done_prefixes;
 917                         c->rex_prefix = c->b;
 918                         continue;
 919                 case 0xf0:      /* LOCK */
 920                         c->lock_prefix = 1;
 921                         break;
 922                 case 0xf2:      /* REPNE/REPNZ */
 923                         c->rep_prefix = REPNE_PREFIX;
 924                         break;
 925                 case 0xf3:      /* REP/REPE/REPZ */
 926                         c->rep_prefix = REPE_PREFIX;
 927                         break;
 928                 default:
 929                         goto done_prefixes;
 930                 }
 931
 932                 /* Any legacy prefix after a REX prefix nullifies its effect. */
 933
 934                 c->rex_prefix = 0;
 935         }
 936
 937 done_prefixes:
 938
 939         /* REX prefix. */
 940         if (c->rex_prefix)
 941                 if (c->rex_prefix & 8)
 942                         c->op_bytes = 8;        /* REX.W */
 943
 944         /* Opcode byte(s). */
 945         c->d = opcode_table[c->b];
 946         if (c->d == 0) {
 947                 /* Two-byte opcode? */
 948                 if (c->b == 0x0f) {
 949                         c->twobyte = 1;
 950                         c->b = insn_fetch(u8, 1, c->eip);
 951                         c->d = twobyte_table[c->b];
 952                 }
 953         }
 954
 955         if (c->d & Group) {
 956                 group = c->d & GroupMask;
 957                 c->modrm = insn_fetch(u8, 1, c->eip);
 958                 --c->eip;
 959
 960                 group = (group << 3) + ((c->modrm >> 3) & 7);
 961                 if ((c->d & GroupDual) && (c->modrm >> 6) == 3)
 962                         c->d = group2_table[group];
 963                 else
 964                         c->d = group_table[group];
 965         }
 966
 967         /* Unrecognised? */
 968         if (c->d == 0) {
 969                 DPRINTF("Cannot emulate %02x\n", c->b);
 970                 return -1;
 971         }
 972
 973         if (mode == X86EMUL_MODE_PROT64 && (c->d & Stack))
 974                 c->op_bytes = 8;
 975
 976         /* ModRM and SIB bytes. */
 977         if (c->d & ModRM)
 978                 rc = decode_modrm(ctxt, ops);
 979         else if (c->d & MemAbs)
 980                 rc = decode_abs(ctxt, ops);
 981         if (rc)
 982                 goto done;
 983
 984         if (!c->has_seg_override)
 985                 set_seg_override(c, VCPU_SREG_DS);
 986
 987         if (!(!c->twobyte && c->b == 0x8d))
 988                 c->modrm_ea += seg_override_base(ctxt, c);
 989
 990         if (c->ad_bytes != 8)
 991                 c->modrm_ea = (u32)c->modrm_ea;
 992         /*
 993          * Decode and fetch the source operand: register, memory
 994          * or immediate.
 995          */
 996         switch (c->d & SrcMask) {
 997         case SrcNone:
 998                 break;
 999         case SrcReg:
1000                 decode_register_operand(&c->src, c, 0);
1001                 break;
1002         case SrcMem16:
1003                 c->src.bytes = 2;
1004                 goto srcmem_common;
1005         case SrcMem32:
1006                 c->src.bytes = 4;
1007                 goto srcmem_common;
1008         case SrcMem:
1009                 c->src.bytes = (c->d & ByteOp) ? 1 :
1010                                                            c->op_bytes;
1011                 /* Don't fetch the address for invlpg: it could be unmapped. */
1012                 if (c->twobyte && c->b == 0x01 && c->modrm_reg == 7)
1013                         break;
1014         srcmem_common:
1015                 /*
1016                  * For instructions with a ModR/M byte, switch to register
1017                  * access if Mod = 3.
1018                  */
1019                 if ((c->d & ModRM) && c->modrm_mod == 3) {
1020                         c->src.type = OP_REG;
1021                         c->src.val = c->modrm_val;
1022                         c->src.ptr = c->modrm_ptr;
1023                         break;
1024                 }
1025                 c->src.type = OP_MEM;
1026                 break;
1027         case SrcImm:
1028                 c->src.type = OP_IMM;
1029                 c->src.ptr = (unsigned long *)c->eip;
1030                 c->src.bytes = (c->d & ByteOp) ? 1 : c->op_bytes;
1031                 if (c->src.bytes == 8)
1032                         c->src.bytes = 4;
1033                 /* NB. Immediates are sign-extended as necessary. */
1034                 switch (c->src.bytes) {
1035                 case 1:
1036                         c->src.val = insn_fetch(s8, 1, c->eip);
1037                         break;
1038                 case 2:
1039                         c->src.val = insn_fetch(s16, 2, c->eip);
1040                         break;
1041                 case 4:
1042                         c->src.val = insn_fetch(s32, 4, c->eip);
1043                         break;
1044                 }
1045                 break;
1046         case SrcImmByte:
1047                 c->src.type = OP_IMM;
1048                 c->src.ptr = (unsigned long *)c->eip;
1049                 c->src.bytes = 1;
1050                 c->src.val = insn_fetch(s8, 1, c->eip);
1051                 break;
1052         case SrcOne:
1053                 c->src.bytes = 1;
1054                 c->src.val = 1;
1055                 break;
1056         }
1057
1058         /*
1059          * Decode and fetch the second source operand: register, memory
1060          * or immediate.
1061          */
1062         switch (c->d & Src2Mask) {
1063         case Src2None:
1064                 break;
1065         case Src2CL:
1066                 c->src2.bytes = 1;
1067                 c->src2.val = c->regs[VCPU_REGS_RCX] & 0x8;
1068                 break;
1069         case Src2ImmByte:
1070                 c->src2.type = OP_IMM;
1071                 c->src2.ptr = (unsigned long *)c->eip;
1072                 c->src2.bytes = 1;
1073                 c->src2.val = insn_fetch(u8, 1, c->eip);
1074                 break;
1075         case Src2One:
1076                 c->src2.bytes = 1;
1077                 c->src2.val = 1;
1078                 break;
1079         }
1080
1081         /* Decode and fetch the destination operand: register or memory. */
1082         switch (c->d & DstMask) {
1083         case ImplicitOps:
1084                 /* Special instructions do their own operand decoding. */
1085                 return 0;
1086         case DstReg:
1087                 decode_register_operand(&c->dst, c,
1088                          c->twobyte && (c->b == 0xb6 || c->b == 0xb7));
1089                 break;
1090         case DstMem:
1091                 if ((c->d & ModRM) && c->modrm_mod == 3) {
1092                         c->dst.bytes = (c->d & ByteOp) ? 1 : c->op_bytes;
1093                         c->dst.type = OP_REG;
1094                         c->dst.val = c->dst.orig_val = c->modrm_val;
1095                         c->dst.ptr = c->modrm_ptr;
1096                         break;
1097                 }
1098                 c->dst.type = OP_MEM;
1099                 break;
1100         case DstAcc:
1101                 c->dst.type = OP_REG;
1102                 c->dst.bytes = c->op_bytes;
1103                 c->dst.ptr = &c->regs[VCPU_REGS_RAX];
1104                 switch (c->op_bytes) {
1105                         case 1:
1106                                 c->dst.val = *(u8 *)c->dst.ptr;
1107                                 break;
1108                         case 2:
1109                                 c->dst.val = *(u16 *)c->dst.ptr;
1110                                 break;
1111                         case 4:
1112                                 c->dst.val = *(u32 *)c->dst.ptr;
1113                                 break;
1114                 }
1115                 c->dst.orig_val = c->dst.val;
1116                 break;
1117         }
1118
1119         if (c->rip_relative)
1120                 c->modrm_ea += c->eip;
1121
1122 done:
1123         return (rc == X86EMUL_UNHANDLEABLE) ? -1 : 0;
1124 }
1125
1126 static inline void emulate_push(struct x86_emulate_ctxt *ctxt)
1127 {
1128         struct decode_cache *c = &ctxt->decode;
1129
1130         c->dst.type  = OP_MEM;
1131         c->dst.bytes = c->op_bytes;
1132         c->dst.val = c->src.val;
1133         register_address_increment(c, &c->regs[VCPU_REGS_RSP], -c->op_bytes);
1134         c->dst.ptr = (void *) register_address(c, ss_base(ctxt),
1135                                                c->regs[VCPU_REGS_RSP]);
1136 }
1137
1138 static int emulate_pop(struct x86_emulate_ctxt *ctxt,
1139                        struct x86_emulate_ops *ops,
1140                        void *dest, int len)
1141 {
1142         struct decode_cache *c = &ctxt->decode;
1143         int rc;
1144
1145         rc = ops->read_emulated(register_address(c, ss_base(ctxt),
1146                                                  c->regs[VCPU_REGS_RSP]),
1147                                 dest, len, ctxt->vcpu);
1148         if (rc != 0)
1149                 return rc;
1150
1151         register_address_increment(c, &c->regs[VCPU_REGS_RSP], len);
1152         return rc;
1153 }
1154
1155 static inline int emulate_grp1a(struct x86_emulate_ctxt *ctxt,
1156                                 struct x86_emulate_ops *ops)
1157 {
1158         struct decode_cache *c = &ctxt->decode;
1159         int rc;
1160
1161         rc = emulate_pop(ctxt, ops, &c->dst.val, c->dst.bytes);
1162         if (rc != 0)
1163                 return rc;
1164         return 0;
1165 }
1166
1167 static inline void emulate_grp2(struct x86_emulate_ctxt *ctxt)
1168 {
1169         struct decode_cache *c = &ctxt->decode;
1170         switch (c->modrm_reg) {
1171         case 0: /* rol */
1172                 emulate_2op_SrcB("rol", c->src, c->dst, ctxt->eflags);
1173                 break;
1174         case 1: /* ror */
1175                 emulate_2op_SrcB("ror", c->src, c->dst, ctxt->eflags);
1176                 break;
1177         case 2: /* rcl */
1178                 emulate_2op_SrcB("rcl", c->src, c->dst, ctxt->eflags);
1179                 break;
1180         case 3: /* rcr */
1181                 emulate_2op_SrcB("rcr", c->src, c->dst, ctxt->eflags);
1182                 break;
1183         case 4: /* sal/shl */
1184         case 6: /* sal/shl */
1185                 emulate_2op_SrcB("sal", c->src, c->dst, ctxt->eflags);
1186                 break;
1187         case 5: /* shr */
1188                 emulate_2op_SrcB("shr", c->src, c->dst, ctxt->eflags);
1189                 break;
1190         case 7: /* sar */
1191                 emulate_2op_SrcB("sar", c->src, c->dst, ctxt->eflags);
1192                 break;
1193         }
1194 }
1195
1196 static inline int emulate_grp3(struct x86_emulate_ctxt *ctxt,
1197                                struct x86_emulate_ops *ops)
1198 {
1199         struct decode_cache *c = &ctxt->decode;
1200         int rc = 0;
1201
1202         switch (c->modrm_reg) {
1203         case 0 ... 1:   /* test */
1204                 emulate_2op_SrcV("test", c->src, c->dst, ctxt->eflags);
1205                 break;
1206         case 2: /* not */
1207                 c->dst.val = ~c->dst.val;
1208                 break;
1209         case 3: /* neg */
1210                 emulate_1op("neg", c->dst, ctxt->eflags);
1211                 break;
1212         default:
1213                 DPRINTF("Cannot emulate %02x\n", c->b);
1214                 rc = X86EMUL_UNHANDLEABLE;
1215                 break;
1216         }
1217         return rc;
1218 }
1219
1220 static inline int emulate_grp45(struct x86_emulate_ctxt *ctxt,
1221                                struct x86_emulate_ops *ops)
1222 {
1223         struct decode_cache *c = &ctxt->decode;
1224
1225         switch (c->modrm_reg) {
1226         case 0: /* inc */
1227                 emulate_1op("inc", c->dst, ctxt->eflags);
1228                 break;
1229         case 1: /* dec */
1230                 emulate_1op("dec", c->dst, ctxt->eflags);
1231                 break;
1232         case 2: /* call near abs */ {
1233                 long int old_eip;
1234                 old_eip = c->eip;
1235                 c->eip = c->src.val;
1236                 c->src.val = old_eip;
1237                 emulate_push(ctxt);
1238                 break;
1239         }
1240         case 4: /* jmp abs */
1241                 c->eip = c->src.val;
1242                 break;
1243         case 6: /* push */
1244                 emulate_push(ctxt);
1245                 break;
1246         }
1247         return 0;
1248 }
1249
1250 static inline int emulate_grp9(struct x86_emulate_ctxt *ctxt,
1251                                struct x86_emulate_ops *ops,
1252                                unsigned long memop)
1253 {
1254         struct decode_cache *c = &ctxt->decode;
1255         u64 old, new;
1256         int rc;
1257
1258         rc = ops->read_emulated(memop, &old, 8, ctxt->vcpu);
1259         if (rc != 0)
1260                 return rc;
1261
1262         if (((u32) (old >> 0) != (u32) c->regs[VCPU_REGS_RAX]) ||
1263             ((u32) (old >> 32) != (u32) c->regs[VCPU_REGS_RDX])) {
1264
1265                 c->regs[VCPU_REGS_RAX] = (u32) (old >> 0);
1266                 c->regs[VCPU_REGS_RDX] = (u32) (old >> 32);
1267                 ctxt->eflags &= ~EFLG_ZF;
1268
1269         } else {
1270                 new = ((u64)c->regs[VCPU_REGS_RCX] << 32) |
1271                        (u32) c->regs[VCPU_REGS_RBX];
1272
1273                 rc = ops->cmpxchg_emulated(memop, &old, &new, 8, ctxt->vcpu);
1274                 if (rc != 0)
1275                         return rc;
1276                 ctxt->eflags |= EFLG_ZF;
1277         }
1278         return 0;
1279 }
1280
1281 static int emulate_ret_far(struct x86_emulate_ctxt *ctxt,
1282                            struct x86_emulate_ops *ops)
1283 {
1284         struct decode_cache *c = &ctxt->decode;
1285         int rc;
1286         unsigned long cs;
1287
1288         rc = emulate_pop(ctxt, ops, &c->eip, c->op_bytes);
1289         if (rc)
1290                 return rc;
1291         if (c->op_bytes == 4)
1292                 c->eip = (u32)c->eip;
1293         rc = emulate_pop(ctxt, ops, &cs, c->op_bytes);
1294         if (rc)
1295                 return rc;
1296         rc = kvm_load_segment_descriptor(ctxt->vcpu, (u16)cs, 1, VCPU_SREG_CS);
1297         return rc;
1298 }
1299
1300 static inline int writeback(struct x86_emulate_ctxt *ctxt,
1301                             struct x86_emulate_ops *ops)
1302 {
1303         int rc;
1304         struct decode_cache *c = &ctxt->decode;
1305
1306         switch (c->dst.type) {
1307         case OP_REG:
1308                 /* The 4-byte case *is* correct:
1309                  * in 64-bit mode we zero-extend.
1310                  */
1311                 switch (c->dst.bytes) {
1312                 case 1:
1313                         *(u8 *)c->dst.ptr = (u8)c->dst.val;
1314                         break;
1315                 case 2:
1316                         *(u16 *)c->dst.ptr = (u16)c->dst.val;
1317                         break;
1318                 case 4:
1319                         *c->dst.ptr = (u32)c->dst.val;
1320                         break;  /* 64b: zero-ext */
1321                 case 8:
1322                         *c->dst.ptr = c->dst.val;
1323                         break;
1324                 }
1325                 break;
1326         case OP_MEM:
1327                 if (c->lock_prefix)
1328                         rc = ops->cmpxchg_emulated(
1329                                         (unsigned long)c->dst.ptr,
1330                                         &c->dst.orig_val,
1331                                         &c->dst.val,
1332                                         c->dst.bytes,
1333                                         ctxt->vcpu);
1334                 else
1335                         rc = ops->write_emulated(
1336                                         (unsigned long)c->dst.ptr,
1337                                         &c->dst.val,
1338                                         c->dst.bytes,
1339                                         ctxt->vcpu);
1340                 if (rc != 0)
1341                         return rc;
1342                 break;
1343         case OP_NONE:
1344                 /* no writeback */
1345                 break;
1346         default:
1347                 break;
1348         }
1349         return 0;
1350 }
1351
1352 int
1353 x86_emulate_insn(struct x86_emulate_ctxt *ctxt, struct x86_emulate_ops *ops)
1354 {
1355         unsigned long memop = 0;
1356         u64 msr_data;
1357         unsigned long saved_eip = 0;
1358         struct decode_cache *c = &ctxt->decode;
1359         unsigned int port;
1360         int io_dir_in;
1361         int rc = 0;
1362
1363         /* Shadow copy of register state. Committed on successful emulation.
1364          * NOTE: we can copy them from vcpu as x86_decode_insn() doesn't
1365          * modify them.
1366          */
1367
1368         memcpy(c->regs, ctxt->vcpu->arch.regs, sizeof c->regs);
1369         saved_eip = c->eip;
1370
1371         if (((c->d & ModRM) && (c->modrm_mod != 3)) || (c->d & MemAbs))
1372                 memop = c->modrm_ea;
1373
1374         if (c->rep_prefix && (c->d & String)) {
1375                 /* All REP prefixes have the same first termination condition */
1376                 if (c->regs[VCPU_REGS_RCX] == 0) {
1377                         kvm_rip_write(ctxt->vcpu, c->eip);
1378                         goto done;
1379                 }
1380                 /* The second termination condition only applies for REPE
1381                  * and REPNE. Test if the repeat string operation prefix is
1382                  * REPE/REPZ or REPNE/REPNZ and if it's the case it tests the
1383                  * corresponding termination condition according to:
1384                  *      - if REPE/REPZ and ZF = 0 then done
1385                  *      - if REPNE/REPNZ and ZF = 1 then done
1386                  */
1387                 if ((c->b == 0xa6) || (c->b == 0xa7) ||
1388                                 (c->b == 0xae) || (c->b == 0xaf)) {
1389                         if ((c->rep_prefix == REPE_PREFIX) &&
1390                                 ((ctxt->eflags & EFLG_ZF) == 0)) {
1391                                         kvm_rip_write(ctxt->vcpu, c->eip);
1392                                         goto done;
1393                         }
1394                         if ((c->rep_prefix == REPNE_PREFIX) &&
1395                                 ((ctxt->eflags & EFLG_ZF) == EFLG_ZF)) {
1396                                 kvm_rip_write(ctxt->vcpu, c->eip);
1397                                 goto done;
1398                         }
1399                 }
1400                 c->regs[VCPU_REGS_RCX]--;
1401                 c->eip = kvm_rip_read(ctxt->vcpu);
1402         }
1403
1404         if (c->src.type == OP_MEM) {
1405                 c->src.ptr = (unsigned long *)memop;
1406                 c->src.val = 0;
1407                 rc = ops->read_emulated((unsigned long)c->src.ptr,
1408                                         &c->src.val,
1409                                         c->src.bytes,
1410                                         ctxt->vcpu);
1411                 if (rc != 0)
1412                         goto done;
1413                 c->src.orig_val = c->src.val;
1414         }
1415
1416         if ((c->d & DstMask) == ImplicitOps)
1417                 goto special_insn;
1418
1419
1420         if (c->dst.type == OP_MEM) {
1421                 c->dst.ptr = (unsigned long *)memop;
1422                 c->dst.bytes = (c->d & ByteOp) ? 1 : c->op_bytes;
1423                 c->dst.val = 0;
1424                 if (c->d & BitOp) {
1425                         unsigned long mask = ~(c->dst.bytes * 8 - 1);
1426
1427                         c->dst.ptr = (void *)c->dst.ptr +
1428                                                    (c->src.val & mask) / 8;
1429                 }
1430                 if (!(c->d & Mov) &&
1431                                    /* optimisation - avoid slow emulated read */
1432                     ((rc = ops->read_emulated((unsigned long)c->dst.ptr,
1433                                            &c->dst.val,
1434                                           c->dst.bytes, ctxt->vcpu)) != 0))
1435                         goto done;
1436         }
1437         c->dst.orig_val = c->dst.val;
1438
1439 special_insn:
1440
1441         if (c->twobyte)
1442                 goto twobyte_insn;
1443
1444         switch (c->b) {
1445         case 0x00 ... 0x05:
1446               add:              /* add */
1447                 emulate_2op_SrcV("add", c->src, c->dst, ctxt->eflags);
1448                 break;
1449         case 0x08 ... 0x0d:
1450               or:               /* or */
1451                 emulate_2op_SrcV("or", c->src, c->dst, ctxt->eflags);
1452                 break;
1453         case 0x10 ... 0x15:
1454               adc:              /* adc */
1455                 emulate_2op_SrcV("adc", c->src, c->dst, ctxt->eflags);
1456                 break;
1457         case 0x18 ... 0x1d:
1458               sbb:              /* sbb */
1459                 emulate_2op_SrcV("sbb", c->src, c->dst, ctxt->eflags);
1460                 break;
1461         case 0x20 ... 0x25:
1462               and:              /* and */
1463                 emulate_2op_SrcV("and", c->src, c->dst, ctxt->eflags);
1464                 break;
1465         case 0x28 ... 0x2d:
1466               sub:              /* sub */
1467                 emulate_2op_SrcV("sub", c->src, c->dst, ctxt->eflags);
1468                 break;
1469         case 0x30 ... 0x35:
1470               xor:              /* xor */
1471                 emulate_2op_SrcV("xor", c->src, c->dst, ctxt->eflags);
1472                 break;
1473         case 0x38 ... 0x3d:
1474               cmp:              /* cmp */
1475                 emulate_2op_SrcV("cmp", c->src, c->dst, ctxt->eflags);
1476                 break;
1477         case 0x40 ... 0x47: /* inc r16/r32 */
1478                 emulate_1op("inc", c->dst, ctxt->eflags);
1479                 break;
1480         case 0x48 ... 0x4f: /* dec r16/r32 */
1481                 emulate_1op("dec", c->dst, ctxt->eflags);
1482                 break;
1483         case 0x50 ... 0x57:  /* push reg */
1484                 emulate_push(ctxt);
1485                 break;
1486         case 0x58 ... 0x5f: /* pop reg */
1487         pop_instruction:
1488                 rc = emulate_pop(ctxt, ops, &c->dst.val, c->op_bytes);
1489                 if (rc != 0)
1490                         goto done;
1491                 break;
1492         case 0x63:              /* movsxd */
1493                 if (ctxt->mode != X86EMUL_MODE_PROT64)
1494                         goto cannot_emulate;
1495                 c->dst.val = (s32) c->src.val;
1496                 break;
1497         case 0x68: /* push imm */
1498         case 0x6a: /* push imm8 */
1499                 emulate_push(ctxt);
1500                 break;
1501         case 0x6c:              /* insb */
1502         case 0x6d:              /* insw/insd */
1503                  if (kvm_emulate_pio_string(ctxt->vcpu, NULL,
1504                                 1,
1505                                 (c->d & ByteOp) ? 1 : c->op_bytes,
1506                                 c->rep_prefix ?
1507                                 address_mask(c, c->regs[VCPU_REGS_RCX]) : 1,
1508                                 (ctxt->eflags & EFLG_DF),
1509                                 register_address(c, es_base(ctxt),
1510                                                  c->regs[VCPU_REGS_RDI]),
1511                                 c->rep_prefix,
1512                                 c->regs[VCPU_REGS_RDX]) == 0) {
1513                         c->eip = saved_eip;
1514                         return -1;
1515                 }
1516                 return 0;
1517         case 0x6e:              /* outsb */
1518         case 0x6f:              /* outsw/outsd */
1519                 if (kvm_emulate_pio_string(ctxt->vcpu, NULL,
1520                                 0,
1521                                 (c->d & ByteOp) ? 1 : c->op_bytes,
1522                                 c->rep_prefix ?
1523                                 address_mask(c, c->regs[VCPU_REGS_RCX]) : 1,
1524                                 (ctxt->eflags & EFLG_DF),
1525                                          register_address(c,
1526                                           seg_override_base(ctxt, c),
1527                                                  c->regs[VCPU_REGS_RSI]),
1528                                 c->rep_prefix,
1529                                 c->regs[VCPU_REGS_RDX]) == 0) {
1530                         c->eip = saved_eip;
1531                         return -1;
1532                 }
1533                 return 0;
1534         case 0x70 ... 0x7f: /* jcc (short) */ {
1535                 int rel = insn_fetch(s8, 1, c->eip);
1536
1537                 if (test_cc(c->b, ctxt->eflags))
1538                         jmp_rel(c, rel);
1539                 break;
1540         }
1541         case 0x80 ... 0x83:     /* Grp1 */
1542                 switch (c->modrm_reg) {
1543                 case 0:
1544                         goto add;
1545                 case 1:
1546                         goto or;
1547                 case 2:
1548                         goto adc;
1549                 case 3:
1550                         goto sbb;
1551                 case 4:
1552                         goto and;
1553                 case 5:
1554                         goto sub;
1555                 case 6:
1556                         goto xor;
1557                 case 7:
1558                         goto cmp;
1559                 }
1560                 break;
1561         case 0x84 ... 0x85:
1562                 emulate_2op_SrcV("test", c->src, c->dst, ctxt->eflags);
1563                 break;
1564         case 0x86 ... 0x87:     /* xchg */
1565         xchg:
1566                 /* Write back the register source. */
1567                 switch (c->dst.bytes) {
1568                 case 1:
1569                         *(u8 *) c->src.ptr = (u8) c->dst.val;
1570                         break;
1571                 case 2:
1572                         *(u16 *) c->src.ptr = (u16) c->dst.val;
1573                         break;
1574                 case 4:
1575                         *c->src.ptr = (u32) c->dst.val;
1576                         break;  /* 64b reg: zero-extend */
1577                 case 8:
1578                         *c->src.ptr = c->dst.val;
1579                         break;
1580                 }
1581                 /*
1582                  * Write back the memory destination with implicit LOCK
1583                  * prefix.
1584                  */
1585                 c->dst.val = c->src.val;
1586                 c->lock_prefix = 1;
1587                 break;
1588         case 0x88 ... 0x8b:     /* mov */
1589                 goto mov;
1590         case 0x8c: { /* mov r/m, sreg */
1591                 struct kvm_segment segreg;
1592
1593                 if (c->modrm_reg <= 5)
1594                         kvm_get_segment(ctxt->vcpu, &segreg, c->modrm_reg);
1595                 else {
1596                         printk(KERN_INFO "0x8c: Invalid segreg in modrm byte 0x%02x\n",
1597                                c->modrm);
1598                         goto cannot_emulate;
1599                 }
1600                 c->dst.val = segreg.selector;
1601                 break;
1602         }
1603         case 0x8d: /* lea r16/r32, m */
1604                 c->dst.val = c->modrm_ea;
1605                 break;
1606         case 0x8e: { /* mov seg, r/m16 */
1607                 uint16_t sel;
1608                 int type_bits;
1609                 int err;
1610
1611                 sel = c->src.val;
1612                 if (c->modrm_reg <= 5) {
1613                         type_bits = (c->modrm_reg == 1) ? 9 : 1;
1614                         err = kvm_load_segment_descriptor(ctxt->vcpu, sel,
1615                                                           type_bits, c->modrm_reg);
1616                 } else {
1617                         printk(KERN_INFO "Invalid segreg in modrm byte 0x%02x\n",
1618                                         c->modrm);
1619                         goto cannot_emulate;
1620                 }
1621
1622                 if (err < 0)
1623                         goto cannot_emulate;
1624
1625                 c->dst.type = OP_NONE;  /* Disable writeback. */
1626                 break;
1627         }
1628         case 0x8f:              /* pop (sole member of Grp1a) */
1629                 rc = emulate_grp1a(ctxt, ops);
1630                 if (rc != 0)
1631                         goto done;
1632                 break;
1633         case 0x90: /* nop / xchg r8,rax */
1634                 if (!(c->rex_prefix & 1)) { /* nop */
1635                         c->dst.type = OP_NONE;
1636                         break;
1637                 }
1638         case 0x91 ... 0x97: /* xchg reg,rax */
1639                 c->src.type = c->dst.type = OP_REG;
1640                 c->src.bytes = c->dst.bytes = c->op_bytes;
1641                 c->src.ptr = (unsigned long *) &c->regs[VCPU_REGS_RAX];
1642                 c->src.val = *(c->src.ptr);
1643                 goto xchg;
1644         case 0x9c: /* pushf */
1645                 c->src.val =  (unsigned long) ctxt->eflags;
1646                 emulate_push(ctxt);
1647                 break;
1648         case 0x9d: /* popf */
1649                 c->dst.type = OP_REG;
1650                 c->dst.ptr = (unsigned long *) &ctxt->eflags;
1651                 c->dst.bytes = c->op_bytes;
1652                 goto pop_instruction;
1653         case 0xa0 ... 0xa1:     /* mov */
1654                 c->dst.ptr = (unsigned long *)&c->regs[VCPU_REGS_RAX];
1655                 c->dst.val = c->src.val;
1656                 break;
1657         case 0xa2 ... 0xa3:     /* mov */
1658                 c->dst.val = (unsigned long)c->regs[VCPU_REGS_RAX];
1659                 break;
1660         case 0xa4 ... 0xa5:     /* movs */
1661                 c->dst.type = OP_MEM;
1662                 c->dst.bytes = (c->d & ByteOp) ? 1 : c->op_bytes;
1663                 c->dst.ptr = (unsigned long *)register_address(c,
1664                                                    es_base(ctxt),
1665                                                    c->regs[VCPU_REGS_RDI]);
1666                 if ((rc = ops->read_emulated(register_address(c,
1667                                            seg_override_base(ctxt, c),
1668                                         c->regs[VCPU_REGS_RSI]),
1669                                         &c->dst.val,
1670                                         c->dst.bytes, ctxt->vcpu)) != 0)
1671                         goto done;
1672                 register_address_increment(c, &c->regs[VCPU_REGS_RSI],
1673                                        (ctxt->eflags & EFLG_DF) ? -c->dst.bytes
1674                                                            : c->dst.bytes);
1675                 register_address_increment(c, &c->regs[VCPU_REGS_RDI],
1676                                        (ctxt->eflags & EFLG_DF) ? -c->dst.bytes
1677                                                            : c->dst.bytes);
1678                 break;
1679         case 0xa6 ... 0xa7:     /* cmps */
1680                 c->src.type = OP_NONE; /* Disable writeback. */
1681                 c->src.bytes = (c->d & ByteOp) ? 1 : c->op_bytes;
1682                 c->src.ptr = (unsigned long *)register_address(c,
1683                                        seg_override_base(ctxt, c),
1684                                                    c->regs[VCPU_REGS_RSI]);
1685                 if ((rc = ops->read_emulated((unsigned long)c->src.ptr,
1686                                                 &c->src.val,
1687                                                 c->src.bytes,
1688                                                 ctxt->vcpu)) != 0)
1689                         goto done;
1690
1691                 c->dst.type = OP_NONE; /* Disable writeback. */
1692                 c->dst.bytes = (c->d & ByteOp) ? 1 : c->op_bytes;
1693                 c->dst.ptr = (unsigned long *)register_address(c,
1694                                                    es_base(ctxt),
1695                                                    c->regs[VCPU_REGS_RDI]);
1696                 if ((rc = ops->read_emulated((unsigned long)c->dst.ptr,
1697                                                 &c->dst.val,
1698                                                 c->dst.bytes,
1699                                                 ctxt->vcpu)) != 0)
1700                         goto done;
1701
1702                 DPRINTF("cmps: mem1=0x%p mem2=0x%p\n", c->src.ptr, c->dst.ptr);
1703
1704                 emulate_2op_SrcV("cmp", c->src, c->dst, ctxt->eflags);
1705
1706                 register_address_increment(c, &c->regs[VCPU_REGS_RSI],
1707                                        (ctxt->eflags & EFLG_DF) ? -c->src.bytes
1708                                                                   : c->src.bytes);
1709                 register_address_increment(c, &c->regs[VCPU_REGS_RDI],
1710                                        (ctxt->eflags & EFLG_DF) ? -c->dst.bytes
1711                                                                   : c->dst.bytes);
1712
1713                 break;
1714         case 0xaa ... 0xab:     /* stos */
1715                 c->dst.type = OP_MEM;
1716                 c->dst.bytes = (c->d & ByteOp) ? 1 : c->op_bytes;
1717                 c->dst.ptr = (unsigned long *)register_address(c,
1718                                                    es_base(ctxt),
1719                                                    c->regs[VCPU_REGS_RDI]);
1720                 c->dst.val = c->regs[VCPU_REGS_RAX];
1721                 register_address_increment(c, &c->regs[VCPU_REGS_RDI],
1722                                        (ctxt->eflags & EFLG_DF) ? -c->dst.bytes
1723                                                            : c->dst.bytes);
1724                 break;
1725         case 0xac ... 0xad:     /* lods */
1726                 c->dst.type = OP_REG;
1727                 c->dst.bytes = (c->d & ByteOp) ? 1 : c->op_bytes;
1728                 c->dst.ptr = (unsigned long *)&c->regs[VCPU_REGS_RAX];
1729                 if ((rc = ops->read_emulated(register_address(c,
1730                                                  seg_override_base(ctxt, c),
1731                                                  c->regs[VCPU_REGS_RSI]),
1732                                                  &c->dst.val,
1733                                                  c->dst.bytes,
1734                                                  ctxt->vcpu)) != 0)
1735                         goto done;
1736                 register_address_increment(c, &c->regs[VCPU_REGS_RSI],
1737                                        (ctxt->eflags & EFLG_DF) ? -c->dst.bytes
1738                                                            : c->dst.bytes);
1739                 break;
1740         case 0xae ... 0xaf:     /* scas */
1741                 DPRINTF("Urk! I don't handle SCAS.\n");
1742                 goto cannot_emulate;
1743         case 0xb0 ... 0xbf: /* mov r, imm */
1744                 goto mov;
1745         case 0xc0 ... 0xc1:
1746                 emulate_grp2(ctxt);
1747                 break;
1748         case 0xc3: /* ret */
1749                 c->dst.type = OP_REG;
1750                 c->dst.ptr = &c->eip;
1751                 c->dst.bytes = c->op_bytes;
1752                 goto pop_instruction;
1753         case 0xc6 ... 0xc7:     /* mov (sole member of Grp11) */
1754         mov:
1755                 c->dst.val = c->src.val;
1756                 break;
1757         case 0xcb:              /* ret far */
1758                 rc = emulate_ret_far(ctxt, ops);
1759                 if (rc)
1760                         goto done;
1761                 break;
1762         case 0xd0 ... 0xd1:     /* Grp2 */
1763                 c->src.val = 1;
1764                 emulate_grp2(ctxt);
1765                 break;
1766         case 0xd2 ... 0xd3:     /* Grp2 */
1767                 c->src.val = c->regs[VCPU_REGS_RCX];
1768                 emulate_grp2(ctxt);
1769                 break;
1770         case 0xe4:      /* inb */
1771         case 0xe5:      /* in */
1772                 port = insn_fetch(u8, 1, c->eip);
1773                 io_dir_in = 1;
1774                 goto do_io;
1775         case 0xe6: /* outb */
1776         case 0xe7: /* out */
1777                 port = insn_fetch(u8, 1, c->eip);
1778                 io_dir_in = 0;
1779                 goto do_io;
1780         case 0xe8: /* call (near) */ {
1781                 long int rel;
1782                 switch (c->op_bytes) {
1783                 case 2:
1784                         rel = insn_fetch(s16, 2, c->eip);
1785                         break;
1786                 case 4:
1787                         rel = insn_fetch(s32, 4, c->eip);
1788                         break;
1789                 default:
1790                         DPRINTF("Call: Invalid op_bytes\n");
1791                         goto cannot_emulate;
1792                 }
1793                 c->src.val = (unsigned long) c->eip;
1794                 jmp_rel(c, rel);
1795                 c->op_bytes = c->ad_bytes;
1796                 emulate_push(ctxt);
1797                 break;
1798         }
1799         case 0xe9: /* jmp rel */
1800                 goto jmp;
1801         case 0xea: /* jmp far */ {
1802                 uint32_t eip;
1803                 uint16_t sel;
1804
1805                 switch (c->op_bytes) {
1806                 case 2:
1807                         eip = insn_fetch(u16, 2, c->eip);
1808                         break;
1809                 case 4:
1810                         eip = insn_fetch(u32, 4, c->eip);
1811                         break;
1812                 default:
1813                         DPRINTF("jmp far: Invalid op_bytes\n");
1814                         goto cannot_emulate;
1815                 }
1816                 sel = insn_fetch(u16, 2, c->eip);
1817                 if (kvm_load_segment_descriptor(ctxt->vcpu, sel, 9, VCPU_SREG_CS) < 0) {
1818                         DPRINTF("jmp far: Failed to load CS descriptor\n");
1819                         goto cannot_emulate;
1820                 }
1821
1822                 c->eip = eip;
1823                 break;
1824         }
1825         case 0xeb:
1826               jmp:              /* jmp rel short */
1827                 jmp_rel(c, c->src.val);
1828                 c->dst.type = OP_NONE; /* Disable writeback. */
1829                 break;
1830         case 0xec: /* in al,dx */
1831         case 0xed: /* in (e/r)ax,dx */
1832                 port = c->regs[VCPU_REGS_RDX];
1833                 io_dir_in = 1;
1834                 goto do_io;
1835         case 0xee: /* out al,dx */
1836         case 0xef: /* out (e/r)ax,dx */
1837                 port = c->regs[VCPU_REGS_RDX];
1838                 io_dir_in = 0;
1839         do_io:  if (kvm_emulate_pio(ctxt->vcpu, NULL, io_dir_in,
1840                                    (c->d & ByteOp) ? 1 : c->op_bytes,
1841                                    port) != 0) {
1842                         c->eip = saved_eip;
1843                         goto cannot_emulate;
1844                 }
1845                 break;
1846         case 0xf4:              /* hlt */
1847                 ctxt->vcpu->arch.halt_request = 1;
1848                 break;
1849         case 0xf5:      /* cmc */
1850                 /* complement carry flag from eflags reg */
1851                 ctxt->eflags ^= EFLG_CF;
1852                 c->dst.type = OP_NONE;  /* Disable writeback. */
1853                 break;
1854         case 0xf6 ... 0xf7:     /* Grp3 */
1855                 rc = emulate_grp3(ctxt, ops);
1856                 if (rc != 0)
1857                         goto done;
1858                 break;
1859         case 0xf8: /* clc */
1860                 ctxt->eflags &= ~EFLG_CF;
1861                 c->dst.type = OP_NONE;  /* Disable writeback. */
1862                 break;
1863         case 0xfa: /* cli */
1864                 ctxt->eflags &= ~X86_EFLAGS_IF;
1865                 c->dst.type = OP_NONE;  /* Disable writeback. */
1866                 break;
1867         case 0xfb: /* sti */
1868                 ctxt->eflags |= X86_EFLAGS_IF;
1869                 c->dst.type = OP_NONE;  /* Disable writeback. */
1870                 break;
1871         case 0xfc: /* cld */
1872                 ctxt->eflags &= ~EFLG_DF;
1873                 c->dst.type = OP_NONE;  /* Disable writeback. */
1874                 break;
1875         case 0xfd: /* std */
1876                 ctxt->eflags |= EFLG_DF;
1877                 c->dst.type = OP_NONE;  /* Disable writeback. */
1878                 break;
1879         case 0xfe ... 0xff:     /* Grp4/Grp5 */
1880                 rc = emulate_grp45(ctxt, ops);
1881                 if (rc != 0)
1882                         goto done;
1883                 break;
1884         }
1885
1886 writeback:
1887         rc = writeback(ctxt, ops);
1888         if (rc != 0)
1889                 goto done;
1890
1891         /* Commit shadow register state. */
1892         memcpy(ctxt->vcpu->arch.regs, c->regs, sizeof c->regs);
1893         kvm_rip_write(ctxt->vcpu, c->eip);
1894
1895 done:
1896         if (rc == X86EMUL_UNHANDLEABLE) {
1897                 c->eip = saved_eip;
1898                 return -1;
1899         }
1900         return 0;
1901
1902 twobyte_insn:
1903         switch (c->b) {
1904         case 0x01: /* lgdt, lidt, lmsw */
1905                 switch (c->modrm_reg) {
1906                         u16 size;
1907                         unsigned long address;
1908
1909                 case 0: /* vmcall */
1910                         if (c->modrm_mod != 3 || c->modrm_rm != 1)
1911                                 goto cannot_emulate;
1912
1913                         rc = kvm_fix_hypercall(ctxt->vcpu);
1914                         if (rc)
1915                                 goto done;
1916
1917                         /* Let the processor re-execute the fixed hypercall */
1918                         c->eip = kvm_rip_read(ctxt->vcpu);
1919                         /* Disable writeback. */
1920                         c->dst.type = OP_NONE;
1921                         break;
1922                 case 2: /* lgdt */
1923                         rc = read_descriptor(ctxt, ops, c->src.ptr,
1924                                              &size, &address, c->op_bytes);
1925                         if (rc)
1926                                 goto done;
1927                         realmode_lgdt(ctxt->vcpu, size, address);
1928                         /* Disable writeback. */
1929                         c->dst.type = OP_NONE;
1930                         break;
1931                 case 3: /* lidt/vmmcall */
1932                         if (c->modrm_mod == 3) {
1933                                 switch (c->modrm_rm) {
1934                                 case 1:
1935                                         rc = kvm_fix_hypercall(ctxt->vcpu);
1936                                         if (rc)
1937                                                 goto done;
1938                                         break;
1939                                 default:
1940                                         goto cannot_emulate;
1941                                 }
1942                         } else {
1943                                 rc = read_descriptor(ctxt, ops, c->src.ptr,
1944                                                      &size, &address,
1945                                                      c->op_bytes);
1946                                 if (rc)
1947                                         goto done;
1948                                 realmode_lidt(ctxt->vcpu, size, address);
1949                         }
1950                         /* Disable writeback. */
1951                         c->dst.type = OP_NONE;
1952                         break;
1953                 case 4: /* smsw */
1954                         c->dst.bytes = 2;
1955                         c->dst.val = realmode_get_cr(ctxt->vcpu, 0);
1956                         break;
1957                 case 6: /* lmsw */
1958                         realmode_lmsw(ctxt->vcpu, (u16)c->src.val,
1959                                       &ctxt->eflags);
1960                         c->dst.type = OP_NONE;
1961                         break;
1962                 case 7: /* invlpg*/
1963                         emulate_invlpg(ctxt->vcpu, memop);
1964                         /* Disable writeback. */
1965                         c->dst.type = OP_NONE;
1966                         break;
1967                 default:
1968                         goto cannot_emulate;
1969                 }
1970                 break;
1971         case 0x06:
1972                 emulate_clts(ctxt->vcpu);
1973                 c->dst.type = OP_NONE;
1974                 break;
1975         case 0x08:              /* invd */
1976         case 0x09:              /* wbinvd */
1977         case 0x0d:              /* GrpP (prefetch) */
1978         case 0x18:              /* Grp16 (prefetch/nop) */
1979                 c->dst.type = OP_NONE;
1980                 break;
1981         case 0x20: /* mov cr, reg */
1982                 if (c->modrm_mod != 3)
1983                         goto cannot_emulate;
1984                 c->regs[c->modrm_rm] =
1985                                 realmode_get_cr(ctxt->vcpu, c->modrm_reg);
1986                 c->dst.type = OP_NONE;  /* no writeback */
1987                 break;
1988         case 0x21: /* mov from dr to reg */
1989                 if (c->modrm_mod != 3)
1990                         goto cannot_emulate;
1991                 rc = emulator_get_dr(ctxt, c->modrm_reg, &c->regs[c->modrm_rm]);
1992                 if (rc)
1993                         goto cannot_emulate;
1994                 c->dst.type = OP_NONE;  /* no writeback */
1995                 break;
1996         case 0x22: /* mov reg, cr */
1997                 if (c->modrm_mod != 3)
1998                         goto cannot_emulate;
1999                 realmode_set_cr(ctxt->vcpu,
2000                                 c->modrm_reg, c->modrm_val, &ctxt->eflags);
2001                 c->dst.type = OP_NONE;
2002                 break;
2003         case 0x23: /* mov from reg to dr */
2004                 if (c->modrm_mod != 3)
2005                         goto cannot_emulate;
2006                 rc = emulator_set_dr(ctxt, c->modrm_reg,
2007                                      c->regs[c->modrm_rm]);
2008                 if (rc)
2009                         goto cannot_emulate;
2010                 c->dst.type = OP_NONE;  /* no writeback */
2011                 break;
2012         case 0x30:
2013                 /* wrmsr */
2014                 msr_data = (u32)c->regs[VCPU_REGS_RAX]
2015                         | ((u64)c->regs[VCPU_REGS_RDX] << 32);
2016                 rc = kvm_set_msr(ctxt->vcpu, c->regs[VCPU_REGS_RCX], msr_data);
2017                 if (rc) {
2018                         kvm_inject_gp(ctxt->vcpu, 0);
2019                         c->eip = kvm_rip_read(ctxt->vcpu);
2020                 }
2021                 rc = X86EMUL_CONTINUE;
2022                 c->dst.type = OP_NONE;
2023                 break;
2024         case 0x32:
2025                 /* rdmsr */
2026                 rc = kvm_get_msr(ctxt->vcpu, c->regs[VCPU_REGS_RCX], &msr_data);
2027                 if (rc) {
2028                         kvm_inject_gp(ctxt->vcpu, 0);
2029                         c->eip = kvm_rip_read(ctxt->vcpu);
2030                 } else {
2031                         c->regs[VCPU_REGS_RAX] = (u32)msr_data;
2032                         c->regs[VCPU_REGS_RDX] = msr_data >> 32;
2033                 }
2034                 rc = X86EMUL_CONTINUE;
2035                 c->dst.type = OP_NONE;
2036                 break;
2037         case 0x40 ... 0x4f:     /* cmov */
2038                 c->dst.val = c->dst.orig_val = c->src.val;
2039                 if (!test_cc(c->b, ctxt->eflags))
2040                         c->dst.type = OP_NONE; /* no writeback */
2041                 break;
2042         case 0x80 ... 0x8f: /* jnz rel, etc*/ {
2043                 long int rel;
2044
2045                 switch (c->op_bytes) {
2046                 case 2:
2047                         rel = insn_fetch(s16, 2, c->eip);
2048                         break;
2049                 case 4:
2050                         rel = insn_fetch(s32, 4, c->eip);
2051                         break;
2052                 case 8:
2053                         rel = insn_fetch(s64, 8, c->eip);
2054                         break;
2055                 default:
2056                         DPRINTF("jnz: Invalid op_bytes\n");
2057                         goto cannot_emulate;
2058                 }
2059                 if (test_cc(c->b, ctxt->eflags))
2060                         jmp_rel(c, rel);
2061                 c->dst.type = OP_NONE;
2062                 break;
2063         }
2064         case 0xa3:
2065               bt:               /* bt */
2066                 c->dst.type = OP_NONE;
2067                 /* only subword offset */
2068                 c->src.val &= (c->dst.bytes << 3) - 1;
2069                 emulate_2op_SrcV_nobyte("bt", c->src, c->dst, ctxt->eflags);
2070                 break;
2071         case 0xa4: /* shld imm8, r, r/m */
2072         case 0xa5: /* shld cl, r, r/m */
2073                 emulate_2op_cl("shld", c->src2, c->src, c->dst, ctxt->eflags);
2074                 break;
2075         case 0xab:
2076               bts:              /* bts */
2077                 /* only subword offset */
2078                 c->src.val &= (c->dst.bytes << 3) - 1;
2079                 emulate_2op_SrcV_nobyte("bts", c->src, c->dst, ctxt->eflags);
2080                 break;
2081         case 0xac: /* shrd imm8, r, r/m */
2082         case 0xad: /* shrd cl, r, r/m */
2083                 emulate_2op_cl("shrd", c->src2, c->src, c->dst, ctxt->eflags);
2084                 break;
2085         case 0xae:              /* clflush */
2086                 break;
2087         case 0xb0 ... 0xb1:     /* cmpxchg */
2088                 /*
2089                  * Save real source value, then compare EAX against
2090                  * destination.
2091                  */
2092                 c->src.orig_val = c->src.val;
2093                 c->src.val = c->regs[VCPU_REGS_RAX];
2094                 emulate_2op_SrcV("cmp", c->src, c->dst, ctxt->eflags);
2095                 if (ctxt->eflags & EFLG_ZF) {
2096                         /* Success: write back to memory. */
2097                         c->dst.val = c->src.orig_val;
2098                 } else {
2099                         /* Failure: write the value we saw to EAX. */
2100                         c->dst.type = OP_REG;
2101                         c->dst.ptr = (unsigned long *)&c->regs[VCPU_REGS_RAX];
2102                 }
2103                 break;
2104         case 0xb3:
2105               btr:              /* btr */
2106                 /* only subword offset */
2107                 c->src.val &= (c->dst.bytes << 3) - 1;
2108                 emulate_2op_SrcV_nobyte("btr", c->src, c->dst, ctxt->eflags);
2109                 break;
2110         case 0xb6 ... 0xb7:     /* movzx */
2111                 c->dst.bytes = c->op_bytes;
2112                 c->dst.val = (c->d & ByteOp) ? (u8) c->src.val
2113                                                        : (u16) c->src.val;
2114                 break;
2115         case 0xba:              /* Grp8 */
2116                 switch (c->modrm_reg & 3) {
2117                 case 0:
2118                         goto bt;
2119                 case 1:
2120                         goto bts;
2121                 case 2:
2122                         goto btr;
2123                 case 3:
2124                         goto btc;
2125                 }
2126                 break;
2127         case 0xbb:
2128               btc:              /* btc */
2129                 /* only subword offset */
2130                 c->src.val &= (c->dst.bytes << 3) - 1;
2131                 emulate_2op_SrcV_nobyte("btc", c->src, c->dst, ctxt->eflags);
2132                 break;
2133         case 0xbe ... 0xbf:     /* movsx */
2134                 c->dst.bytes = c->op_bytes;
2135                 c->dst.val = (c->d & ByteOp) ? (s8) c->src.val :
2136                                                         (s16) c->src.val;
2137                 break;
2138         case 0xc3:              /* movnti */
2139                 c->dst.bytes = c->op_bytes;
2140                 c->dst.val = (c->op_bytes == 4) ? (u32) c->src.val :
2141                                                         (u64) c->src.val;
2142                 break;
2143         case 0xc7:              /* Grp9 (cmpxchg8b) */
2144                 rc = emulate_grp9(ctxt, ops, memop);
2145                 if (rc != 0)
2146                         goto done;
2147                 c->dst.type = OP_NONE;
2148                 break;
2149         }
2150         goto writeback;
2151
2152 cannot_emulate:
2153         DPRINTF("Cannot emulate %02x\n", c->b);
2154         c->eip = saved_eip;
2155         return -1;
2156 }