在GCC中更改指令集

Question

我希望在已有的x86架构上使用模拟器测试某些架构变更。但是，为了正确测试并运行基准测试，我可能需要对指令集进行一些更改。是否有一种方法可以将这些更改添加到GCC或任何其他编译器中呢？

- mewais

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我建议您使用LLVM而不是gcc。LLVM更加模块化，因此应该更容易修改。 - Claudio

Answer 1

简单的解决方案：

一种常见的方法是添加内联汇编，并直接编码指令字节。

例如：

int main()
{
    asm __volatile__ (".byte 0x90\n");
    return 0;
}

编译（gcc -O3）为：

00000000004005a0 <main>:
  4005a0:       90                      nop
  4005a1:       31 c0                   xor    %eax,%eax
  4005a3:       c3                      retq

只需将0x90替换为您的指令字节。当然，您在常规objdump上不会看到实际指令，并且该程序可能不会在您的系统上运行（除非使用其中一种nop组合），但是如果在模拟器中正确实现，则模拟器应该能够识别它。

请注意，当编译器不知道此指令时，您不能指望编译器为您进行优化，并且如果它更改状态（寄存器，内存），则应通过内联汇编破坏/输入/输出选项来确保正确性。仅在必要时使用优化。

复杂解决方案

另一种方法是在编译器中实现此功能-可以在gcc中完成，但正如评论中所述，LLVM可能是最适合玩耍的编译器开发平台之一，但在修改特定于目标的后端时，它还是有些复杂。
尽管如此，这是可行的，并且如果您计划让编译器决定何时发出此指令，则必须这样做。我建议首先从第一个选项开始，以查看您的模拟器是否与此添加一起工作，然后才花时间处理编译器方面的问题。

如果您决定在LLVM中实现此功能，最好的选择是将其定义为内部函数，在此处有相对较多的文档-http://llvm.org/docs/ExtendingLLVM.html

- Leeor

Answer 2

你可以通过修改GCC中名为“机器描述”的文件组来添加新指令或更改现有指令。指令模式在<target>.md文件中，一些代码在<target>.c文件中，还有谓词、约束等等。所有这些都位于$GCCHOME/gcc/config/<target>/文件夹中。所有这些东西都用于从RTL生成ASM代码的步骤。您还可以通过更改其他通用GCC源文件的情况来更改指令发射的情况，更改SSA树生成、RTL生成，但所有这些都有点复杂。

简单来说，就是你可以通过修改一些文件中的代码来添加或修改指令，然后再生成汇编代码。具体细节请参考https://www.cse.iitb.ac.in/grc/slides/cgotut-gcc/topic5-md-intro.pdf。

- Alexy Khilaev

Answer 3

这是可行的，我已经做过了，但是很繁琐。基本上就是将编译器移植到一个新平台上，使用现有平台作为模型的过程。在GCC中，有一个文件定义了指令集，并且在编译过程中经过各种处理生成更多的代码和数据。由于我已经做了20多年，所以我忘记了所有的细节，抱歉。

- user207421