【问题标题】：change instruction set in GCC更改 GCC 中的指令集
【发布时间】：2013-11-19 02:54:36
【问题描述】：

我想使用模拟器在现有架构 (x86) 上测试一些架构更改。但是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？

【问题讨论】：

我建议你使用 LLVM 而不是 gcc。 LLVM 更加模块化，因此应该更容易修改。

标签： gcc compiler-construction x86 cpu-architecture instruction-set

【解决方案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;
}

将 (gcc -O3) 编译成：

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），但如果在其中正确实施，模拟器应该会识别它。

请注意，当编译器不知道此指令时，您不能期望编译器为您优化，如果它改变状态（寄存器、内存)，以确保正确性。仅在必要时使用优化。

复杂的解决方案

另一种方法是在您的编译器中实现这一点 - 它可以在 gcc 中完成，但正如 cmets 中所述，LLVM 可能是最好的方法之一，因为它被设计为编译器开发平台，但它是仍然非常复杂，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，它是可行的，如果您还计划让编译器决定何时发出该指令，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。

如果你决定在 LLVM 中实现它，最好的办法是将其定义为一个内在函数，这里有相对更多的文档 - http://llvm.org/docs/ExtendingLLVM.html

【讨论】：

【解决方案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 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，但这一切都有点复杂。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

【讨论】：

【解决方案3】：

这是可行的，我已经做到了，但是很乏味。它基本上是将编译器移植到新平台的过程，使用现有平台作为模型。在 GCC 的某个地方，有一个定义指令集的文件，它在编译期间经历了各种过程，生成了更多的代码和数据。我已经 20 多年了，所以我忘记了所有细节，抱歉。

【讨论】：