更改 GCC 中的指令集

Question

我想使用模拟器在现有架构（x86）上测试一些架构更改。然而，为了正确测试它们并运行基准测试，我可能必须对指令集进行一些更改，有没有办法将这些更改添加到 GCC 或任何其他编译器？

Answer 1

简单的解决方案：

一种常见的方法是添加内联汇编，并直接对指令字节进行编码。

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

因此只需将 0x90 替换为您的 inst 字节即可。当然，您不会在常规 objdump 上看到实际指令，并且该程序可能不会在您的系统上运行（除非您使用 nop 组合之一），但如果在那里正确实现，模拟器应该能够识别它。

请注意，当编译器不知道这条指令时，您不能指望编译器能够很好地为您优化，并且如果它更改状态（寄存器，内存），您应该小心并使用内联汇编破坏/输入/输出选项，以确保正确性。仅在必要时才使用优化。

复杂的解决方案

另一种方法是在编译器中实现这一点 - 它可以在 gcc 中完成，但正如评论中所述，LLVM 可能是最好用的方法之一，因为它被设计为编译器开发平台，但它仍然非常有用复杂，因为 LLVM 最适合 IR 优化阶段，并且在尝试修改特定于目标的后端时不太友好。
尽管如此，它仍然是可行的，如果您还计划让编译器决定何时发出此指令，则必须这样做。 我建议从第一个选项开始，看看你的模拟器是否可以使用这个添加，然后才花时间在编译器方面。

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，这里有相对更多的相关文档 - http://llvm.org/docs/ExtendingLLVM.html

Answer 2

您可以添加新指令，或通过修改 GCC 中称为“机器描述”的文件组来更改现有指令。

<target>.md

文件中的指令模式，

<target>.c

文件中的一些代码，谓词，约束等。所有这些都位于

$GCCHOME/gcc/config/<target>/

文件夹中。所有这些东西都使用从 RTL 生成 ASM 代码的步骤。您还可以通过更改其他一些通用 GCC 源文件、更改 SSA 树生成、RTL 生成来更改发出指令的情况，但所有这些都有点复杂。 简单解释一下发生了什么：

https://www.cse.iitb.ac.in/grc/slides/cgotut-gcc/topic5-md-intro.pdf

Answer 3

这是可行的，我已经做到了，但是很乏味。它基本上是使用现有平台作为模型将编译器移植到新平台的过程。 GCC 中的某个位置有一个定义指令集的文件，它在编译过程中经历各种过程，生成进一步的代码和数据。距我这样做已有 20 多年了，所以我忘记了所有细节，抱歉。