GCC 最適化プロセスを理解し、このプロセスで使用された命令と使用されなかった命令を見つけようとしていたときに、同じ問題に遭遇しました。私は膨大な数の命令コードに慣れていないので、逆アセンブルされたコード内の特定の (たとえば SSE3 としましょう) 命令を視覚化する方法、または少なくともこれらの命令が存在するかどうか、およびその数などの最小限の統計を出力する方法を探していました。
既存の解決策は見つかりませんでしたが、Jonathan Ben-Avraham の回答は、操作コードの優れた (そして部分的に構造化された) ソースを指摘しているため、非常に有用であることがわかりました。このデータに基づいて、特定の命令セットを視覚化したり、grep を使用してそれらに関する統計情報を出力したりできる Bash スクリプトを作成しました。 objdump からの出力が供給された場合 .
操作コードのリストは、スタンドアロンの Bash スクリプトに変換され、(読みやすくするために) opcode という名前のメイン ファイルに含まれています。 . gas.vim のオペコード以降 (シャークの vim ジョナサンの答えからの構文定義) は、さまざまな CPU アーキテクチャに従って (一見) 体系的にグループ化されていました。 マッピング;それが良い考えだったのかどうかは、今となってはわかりません。マッピングは正確ではなく、元の gas.vim に変更を加える必要さえありました グループ化。アーキテクチャ関連の命令セットは私の最初の意図ではなかったので、メーカーのドキュメントを参照せずに、インターネットで説明されている主要なアーキテクチャの命令セットのみを構築しようとしました。 AMD アーキテクチャは、私にはまったく信頼できるようには見えません (3DNow! や SSE5 などの命令セットを除く)。 ただし、さまざまなアーキテクチャの命令セットのコードをここに残して、他の誰かが調査および修正/改善し、他の人に暫定的な結果を提供することにしました.
opcode という名前のメイン ファイルの先頭 :
#!/bin/bash
#
# Searches disassembled code for specific instructions.
#
# Opcodes obtained from: https://github.com/Shirk/vim-gas/blob/master/syntax/gas.vim
#
# List of opcodes has been obtained using the following commands and making a few modifications:
# echo '#!/bin/bash' > Opcode_list
# wget -q -O- https://raw.githubusercontent.com/Shirk/vim-gas/master/syntax/gas.vim \
# | grep -B1 -E 'syn keyword gasOpcode_|syn match gasOpcode' | \
# sed -e '/^--$/d' -e 's/"-- Section:/\n#/g' \
# -e 's/syn keyword gasOpcode_\([^\t]*\)*\(\t\)*\(.*\)/Opcode_\1="\${Opcode_\1} \3"/g' \
# -e 's/Opcode_PENT_3DNOW/Opcode_ATHLON_3DNOW/g' -e 's/\\//g' \
# -e 's/syn match gasOpcode_\([^\t]*\)*.*\/<\(.*\)>\//Opcode_\1="\${Opcode_\1} \2"/g' \
# >> Opcode_list
#
# Modify file Opcode_list replacing all occurrences of:
# * Opcode_Base within the section "Tejas New Instructions (SSSE3)" with Opcode_SSSE3
# * Opcode_Base within the section "Willamette MMX instructions (SSE2 SIMD Integer Instructions)"
# with Opcode_WILLAMETTE_Base
# return values
EXIT_FOUND=0
EXIT_NOT_FOUND=1
EXIT_USAGE=2
# settings
InstSet_Base=""
Recursive=false
Count_Matching=false
Leading_Separator='\s'
Trailing_Separator='(\s|$)' # $ matches end of line for non-parametric instructions like nop
Case_Insensitive=false
Invert=false
Verbose=false
Stop_After=0
Line_Numbers=false
Leading_Context=0
Trailing_Context=0
source Opcode_list # include opcodes from a separate file
# GAS-specific opcodes (unofficial names) belonging to the x64 instruction set.
# They are generated by GNU tools (e.g. GDB, objdump) and specify a variant of ordinal opcodes like NOP and MOV.
# If you do not want these opcodes to be recognized by this script, comment out the following line.
Opcode_X64_GAS="nopw nopl movabs"
# instruction sets
InstSet_X86="8086_Base 186_Base 286_Base 386_Base 486_Base PENT_Base P6_Base KATMAI_Base WILLAMETTE_Base PENTM_Base"
InstSet_IA64="IA64_Base"
InstSet_X64="PRESCOTT_Base X64_Base X86_64_Base NEHALEM_Base X64_GAS"
InstSet_MMX="PENT_MMX KATMAI_MMX X64_MMX"
InstSet_MMX2="KATMAI_MMX2"
InstSet_3DNOW="ATHLON_3DNOW"
InstSet_SSE="KATMAI_SSE P6_SSE X64_SSE"
InstSet_SSE2="SSE2 X64_SSE2"
InstSet_SSE3="PRESCOTT_SSE3"
InstSet_SSSE3="SSSE3"
InstSet_VMX="VMX X64_VMX"
InstSet_SSE4_1="SSE41 X64_SSE41"
InstSet_SSE4_2="SSE42 X64_SSE42"
InstSet_SSE4A="AMD_SSE4A"
InstSet_SSE5="AMD_SSE5"
InstSet_FMA="FUTURE_FMA"
InstSet_AVX="SANDYBRIDGE_AVX"
InstSetDep_X64="X86"
InstSetDep_MMX2="MMX"
InstSetDep_SSE2="SSE"
InstSetDep_SSE3="SSE2"
InstSetDep_SSSE3="SSE3"
InstSetDep_SSE4_1="SSSE3"
InstSetDep_SSE4_2="SSE4_1"
InstSetDep_SSE4A="SSE3"
InstSetDep_SSE5="FMA AVX" # FIXME not reliable
InstSetList="X86 IA64 X64 MMX MMX2 3DNOW SSE SSE2 SSE3 SSSE3 VMX SSE4_1 SSE4_2 SSE4A SSE5 FMA AVX"
# architectures
Arch_8086="8086_Base"
Arch_186="186_Base"
Arch_286="286_Base"
Arch_386="386_Base"
Arch_486="486_Base"
Arch_Pentium="PENT_Base PENT_MMX" # Pentium = P5 architecture
Arch_Athlon="ATHLON_3DNOW"
Arch_Deschutes="P6_Base P6_SSE" # Pentium II
Arch_Katmai="KATMAI_Base KATMAI_MMX KATMAI_MMX2 KATMAI_SSE" # Pentium III
Arch_Willamette="WILLAMETTE_Base SSE2" # original Pentium IV (x86)
Arch_PentiumM="PENTM_Base"
Arch_Prescott="PRESCOTT_Base X64_Base X86_64_Base X64_SSE2 PRESCOTT_SSE3 VMX X64_VMX X64_GAS" # later Pentium IV (x64) with SSE3 (Willamette only implemented SSE2 instructions) and VT (VT-x, aka VMX)
Arch_P6=""
Arch_Barcelona="ATHLON_3DNOW AMD_SSE4A"
Arch_IA64="IA64_Base" # 64-bit Itanium RISC processor; incompatible with x64 architecture
Arch_Penryn="SSSE3 SSE41 X64_SSE41" # later (45nm) Core 2 with SSE4.1
Arch_Nehalem="NEHALEM_Base SSE42 X64_SSE42" # Core i#
Arch_SandyBridge="SANDYBRIDGE_AVX"
Arch_Haswell="FUTURE_FMA"
Arch_Bulldozer="AMD_SSE5"
ArchDep_8086=""
ArchDep_186="8086"
ArchDep_286="186"
ArchDep_386="286"
ArchDep_486="386"
ArchDep_Pentium="486"
ArchDep_Athlon="Pentium" # FIXME not reliable
ArchDep_Deschutes="Pentium"
ArchDep_Katmai="Deschutes"
ArchDep_Willamette="Katmai"
ArchDep_PentiumM="Willamette" # FIXME Pentium M is a Pentium III modification (with SSE2). Does it support also WILLAMETTE_Base instructions?
ArchDep_Prescott="Willamette"
ArchDep_P6="Prescott" # P6 started with Pentium Pro; FIXME Pentium Pro did not support MMX instructions (introduced again in Pentium II aka Deschutes)
ArchDep_Barcelona="Prescott" # FIXME not reliable
ArchDep_IA64=""
ArchDep_Penryn="P6"
ArchDep_Nehalem="Penryn"
ArchDep_SandyBridge="Nehalem"
ArchDep_Haswell="SandyBridge"
ArchDep_Bulldozer="Haswell" # FIXME not reliable
ArchList="8086 186 286 386 486 Pentium Athlon Deschutes Katmai Willamette PentiumM Prescott P6 Barcelona IA64 Penryn Nehalem SandyBridge Haswell Bulldozer"
Opcode_list の例 opcode の指示に従って生成および変更されたファイル 2014 年 10 月 27 日現在、http://pastebin.com/yx4rCxqs で確認できます。このファイルを opcode に直接挿入できます source Opcode_list の代わりに ライン。 Stack Exchange ではこのような大規模な回答を送信できないため、このコードを公開しました。
最後に、残りの opcode 実際のロジックを含むファイル:
usage() {
echo "Usage: $0 OPTIONS"
echo ""
echo " -r set instruction sets recursively according to dependency tree (must precede -a or -s)"
echo " -a set architecture"
echo " -s set instruction set"
echo " -L show list of available architectures"
echo " -l show list of available instruction sets"
echo " -i show base instruction sets of current instruction set (requires -a and/or -s)"
echo " -I show instructions in current instruction set (requires -a and/or -s)"
echo " -c print number of matching instructions instead of normal output"
echo " -f find instruction set of the following instruction (regex allowed)"
echo " -d set leading opcode separator (default '$Leading_Separator')"
echo " -D set trailing opcode separator (default '$Trailing_Separator')"
echo " -C case-insensitive"
echo " -v invert the sense of matching"
echo " -V print all lines, not just the highlighted"
echo " -m stop searching after n matched instructions"
echo " -n print line numbers within the original input"
echo " -B print n instructions of leading context"
echo " -A print n instructions of trailing context"
echo " -h print this help"
echo
echo "Multiple architectures and instruction sets can be used."
echo
echo "Typical usage is:"
echo " objdump -M intel -d FILE | $0 OPTIONS"
echo " objdump -M intel -d FILE | $0 -s SSE2 -s SSE3 -V Highlight SSE2 and SSE3 within FILE."
echo " objdump -M intel -d FILE | tail -n +8 | $0 -r -a Haswell -v -m 1 Find first unknown instruction."
echo " $0 -C -f ADDSD Find which instruction set an opcode belongs to."
echo " $0 -f .*fma.* Find all matching instructions and their instruction sets."
echo
echo "The script uses Intel opcode syntax. When used in conjunction with objdump, \`-M intel' must be set in order to prevent opcode translation using AT&T syntax."
echo
echo "BE AWARE THAT THE LIST OF KNOWN INSTRUCTIONS OR INSTRUCTIONS SUPPORTED BY PARTICULAR ARCHITECTURES (ESPECIALLY AMD'S) IS ONLY TENTATIVE AND MAY CONTAIN MISTAKES!"
kill -TRAP $TOP_PID
}
list_contains() { # Returns 0 if $2 is in array $1, 1 otherwise.
local e
for e in $1; do
[ "$e" = "$2" ] && return 0
done
return 1
}
build_instruction_set() { # $1 = enum { Arch, InstSet }, $2 = architecture or instruction set as obtained using -L or -l, $3 = "architecture"/"instruction set" to be used in error message
local e
list_contains "`eval echo \\\$${1}List`" "$2" || (echo "$2 is not a valid $3."; usage) # Test if the architecture/instruction set is valid.
if [ -n "`eval echo \\\$${1}_${2}`" ]; then # Add the instruction set(s) if any.
for e in `eval echo \\\$${1}_${2}`; do # Skip duplicates.
list_contains "$InstSet_Base" $e || InstSet_Base="$e $InstSet_Base"
done
fi
if [ $Recursive = true ]; then
for a in `eval echo \\\$${1}Dep_$2`; do
build_instruction_set $1 $a "$3"
done
fi
InstSet_Base="`echo $InstSet_Base | sed 's/$ *//'`" # Remove trailing space.
}
trap "exit $EXIT_USAGE" TRAP # Allow usage() function to abort script execution.
export TOP_PID=$$ # PID of executing process.
# Parse command line arguments.
while getopts ":ra:s:LliIcf:Fd:D:CvVm:nB:A:h" o; do
case $o in
r) Recursive=true ;;
a) build_instruction_set Arch "$OPTARG" "architecture" ;;
s) build_instruction_set InstSet "$OPTARG" "instruction set" ;;
L) echo $ArchList; exit $EXIT_USAGE ;;
l) echo $InstSetList; exit $EXIT_USAGE ;;
i)
if [ -n "$InstSet_Base" ]; then
echo $InstSet_Base
exit $EXIT_USAGE
else
echo -e "No instruction set or architecture set.\n"
usage
fi
;;
I)
if [ -n "$InstSet_Base" ]; then
for s in $InstSet_Base; do
echo -ne "\e[31;1m$s:\e[0m "
eval echo "\$Opcode_$s"
done
exit $EXIT_USAGE
else
echo -e "No instruction set or architecture set.\n"
usage
fi
;;
c) Count_Matching=true ;;
f)
# Unlike architectures, instruction sets are disjoint.
Found=false
for s in $InstSetList; do
for b in `eval echo \\\$InstSet_$s`; do
Found_In_Base=false
for i in `eval echo \\\$Opcode_$b`; do
if [[ "$i" =~ ^$OPTARG$ ]]; then
$Found_In_Base || echo -ne "Instruction set \e[33;1m$s\e[0m (base instruction set \e[32;1m$b\e[0m):"
echo -ne " \e[31;1m$i\e[0m"
Found_In_Base=true
Found=true
fi
done
$Found_In_Base && echo ""
done
done
if [ $Found = false ]; then
echo -e "Operation code \e[31;1m$OPTARG\e[0m has not been found in the database of known instructions." \
"Perhaps it is translated using other than Intel syntax. If obtained from objdump, check if the \`-M intel' flag is set." \
"Be aware that the search is case sensitive by default (you may use the -C flag, otherwise only lower case opcodes are accepted)."
exit $EXIT_NOT_FOUND
else
exit $EXIT_FOUND
fi
;;
d) Leading_Separator="$OPTARG" ;;
D) Trailing_Separator="$OPTARG" ;;
C) Case_Insensitive=true ;;
v) Invert=true ;;
V) Verbose=true ;;
m) Stop_After=$OPTARG ;;
n) Line_Numbers=true ;;
B) Leading_Context=$OPTARG ;;
A) Trailing_Context=$OPTARG ;;
h) usage ;;
\?)
echo -e "Unknown option: -$OPTARG\n"
usage
;;
esac
done
shift $((OPTIND-1))
[ -n "$1" ] && echo -e "Unknown command line parameter: $1\n" && usage
[ -z "$InstSet_Base" ] && usage
# Create list of grep parameters.
Grep_Params="--color=auto -B $Leading_Context -A $Trailing_Context"
[ $Count_Matching = true ] && Grep_Params="$Grep_Params -c"
[ $Case_Insensitive = true ] && Grep_Params="$Grep_Params -i"
[ $Invert = true ] && Grep_Params="$Grep_Params -v"
[ $Stop_After -gt 0 ] && Grep_Params="$Grep_Params -m $Stop_After"
[ $Line_Numbers = true ] && Grep_Params="$Grep_Params -n"
# Build regular expression for use in grep.
RegEx=""
for s in $InstSet_Base; do
eval RegEx=\"$RegEx \$Opcode_$s\"
done
# Add leading and trailing opcode separators to prevent false positives.
RegEx="$Leading_Separator`echo $RegEx | sed "s/ /$(echo "$Trailing_Separator"|sed 's/[\/&]/\\\&/g')|$(echo "$Leading_Separator"|sed 's/[\/&]/\\\&/g')/g"`$Trailing_Separator"
[ $Verbose = true -a $Count_Matching = false ] && RegEx="$RegEx|\$"
# The actual search.
grep $Grep_Params -E "$RegEx" && exit $EXIT_FOUND || exit $EXIT_NOT_FOUND
検索クエリが大きすぎる場合 (Haswell 命令セットと -r など) に注意してください。 スイッチ - これには数百の命令が含まれます)、この単純なスクリプトが意図していなかった大きな入力に対して、計算の進行が遅くなり、長い時間がかかる場合があります。
詳しい使い方は相談してください
./opcode -h
opcode 全体 スクリプト (Opcode_list を含む) は http://pastebin.com/A8bAuHAP にあります。
ツールを改善し、私が犯したかもしれない間違いを自由に修正してください。最後に、シャークの gas.vim を使用するという彼の素晴らしいアイデアについて、Jonathan Ben-Avraham に感謝したいと思います。 ファイル。
編集: スクリプトは、操作コードが属する命令セットを見つけることができるようになりました (正規表現を使用できます)。
これを行おうとするプログラムを Rust で作りました。文書化されておらず、非常に壊れやすいですが、機能すると思います:
https://github.com/pkgw/elfx86exts
使用例:
$ cd elfx86exts
$ cargo build
[things happen]
$ cargo run -- /bin/ls
Compiling elfx86exts v0.1.0 (file:///home/peter/sw/elfx86exts)
Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 1.9 secs
Running `target/debug/elfx86exts /bin/ls`
MODE64
CMOV
SSE2
SSE1
まず、バイナリを逆コンパイルします:
objdump -d binary > binary.asm
次にすべてを見つけます アセンブリ ファイル内の SSE4 命令:
awk '/[ \t](mpsadbw|phminposuw|pmulld|pmuldq|dpps|dppd|blendps|blendpd|blendvps|blendvpd|pblendvb|pblenddw|pminsb|pmaxsb|pminuw|pmaxuw|pminud|pmaxud|pminsd|pmaxsd|roundps|roundss|roundpd|roundsd|insertps|pinsrb|pinsrd|pinsrq|extractps|pextrb|pextrd|pextrw|pextrq|pmovsxbw|pmovzxbw|pmovsxbd|pmovzxbd|pmovsxbq|pmovzxbq|pmovsxwd|pmovzxwd|pmovsxwq|pmovzxwq|pmovsxdq|pmovzxdq|ptest|pcmpeqq|pcmpgtq|packusdw|pcmpestri|pcmpestrm|pcmpistri|pcmpistrm|crc32|popcnt|movntdqa|extrq|insertq|movntsd|movntss|lzcnt)[ \t]/' binary.asm
(注:CRC32 はコメントと一致する場合があります。)
最も一般的な AVX 命令 (スカラーを含む、AVX2、AVX-512 ファミリ、および vfmadd132pd のようないくつかの FMA を含む) を見つけます ):
awk '/[ \t](vmovapd|vmulpd|vaddpd|vsubpd|vfmadd213pd|vfmadd231pd|vfmadd132pd|vmulsd|vaddsd|vmosd|vsubsd|vbroadcastss|vbroadcastsd|vblendpd|vshufpd|vroundpd|vroundsd|vxorpd|vfnmadd231pd|vfnmadd213pd|vfnmadd132pd|vandpd|vmaxpd|vmovmskpd|vcmppd|vpaddd|vbroadcastf128|vinsertf128|vextractf128|vfmsub231pd|vfmsub132pd|vfmsub213pd|vmaskmovps|vmaskmovpd|vpermilps|vpermilpd|vperm2f128|vzeroall|vzeroupper|vpbroadcastb|vpbroadcastw|vpbroadcastd|vpbroadcastq|vbroadcasti128|vinserti128|vextracti128|vpminud|vpmuludq|vgatherdpd|vgatherqpd|vgatherdps|vgatherqps|vpgatherdd|vpgatherdq|vpgatherqd|vpgatherqq|vpmaskmovd|vpmaskmovq|vpermps|vpermd|vpermpd|vpermq|vperm2i128|vpblendd|vpsllvd|vpsllvq|vpsrlvd|vpsrlvq|vpsravd|vblendmpd|vblendmps|vpblendmd|vpblendmq|vpblendmb|vpblendmw|vpcmpd|vpcmpud|vpcmpq|vpcmpuq|vpcmpb|vpcmpub|vpcmpw|vpcmpuw|vptestmd|vptestmq|vptestnmd|vptestnmq|vptestmb|vptestmw|vptestnmb|vptestnmw|vcompresspd|vcompressps|vpcompressd|vpcompressq|vexpandpd|vexpandps|vpexpandd|vpexpandq|vpermb|vpermw|vpermt2b|vpermt2w|vpermi2pd|vpermi2ps|vpermi2d|vpermi2q|vpermi2b|vpermi2w|vpermt2ps|vpermt2pd|vpermt2d|vpermt2q|vshuff32x4|vshuff64x2|vshuffi32x4|vshuffi64x2|vpmultishiftqb|vpternlogd|vpternlogq|vpmovqd|vpmovsqd|vpmovusqd|vpmovqw|vpmovsqw|vpmovusqw|vpmovqb|vpmovsqb|vpmovusqb|vpmovdw|vpmovsdw|vpmovusdw|vpmovdb|vpmovsdb|vpmovusdb|vpmovwb|vpmovswb|vpmovuswb|vcvtps2udq|vcvtpd2udq|vcvttps2udq|vcvttpd2udq|vcvtss2usi|vcvtsd2usi|vcvttss2usi|vcvttsd2usi|vcvtps2qq|vcvtpd2qq|vcvtps2uqq|vcvtpd2uqq|vcvttps2qq|vcvttpd2qq|vcvttps2uqq|vcvttpd2uqq|vcvtudq2ps|vcvtudq2pd|vcvtusi2ps|vcvtusi2pd|vcvtusi2sd|vcvtusi2ss|vcvtuqq2ps|vcvtuqq2pd|vcvtqq2pd|vcvtqq2ps|vgetexppd|vgetexpps|vgetexpsd|vgetexpss|vgetmantpd|vgetmantps|vgetmantsd|vgetmantss|vfixupimmpd|vfixupimmps|vfixupimmsd|vfixupimmss|vrcp14pd|vrcp14ps|vrcp14sd|vrcp14ss|vrndscaleps|vrndscalepd|vrndscaless|vrndscalesd|vrsqrt14pd|vrsqrt14ps|vrsqrt14sd|vrsqrt14ss|vscalefps|vscalefpd|vscalefss|vscalefsd|valignd|valignq|vdbpsadbw|vpabsq|vpmaxsq|vpmaxuq|vpminsq|vpminuq|vprold|vprolvd|vprolq|vprolvq|vprord|vprorvd|vprorq|vprorvq|vpscatterdd|vpscatterdq|vpscatterqd|vpscatterqq|vscatterdps|vscatterdpd|vscatterqps|vscatterqpd|vpconflictd|vpconflictq|vplzcntd|vplzcntq|vpbroadcastmb2q|vpbroadcastmw2d|vexp2pd|vexp2ps|vrcp28pd|vrcp28ps|vrcp28sd|vrcp28ss|vrsqrt28pd|vrsqrt28ps|vrsqrt28sd|vrsqrt28ss|vgatherpf0dps|vgatherpf0qps|vgatherpf0dpd|vgatherpf0qpd|vgatherpf1dps|vgatherpf1qps|vgatherpf1dpd|vgatherpf1qpd|vscatterpf0dps|vscatterpf0qps|vscatterpf0dpd|vscatterpf0qpd|vscatterpf1dps|vscatterpf1qps|vscatterpf1dpd|vscatterpf1qpd|vfpclassps|vfpclasspd|vfpclassss|vfpclasssd|vrangeps|vrangepd|vrangess|vrangesd|vreduceps|vreducepd|vreducess|vreducesd|vpmovm2d|vpmovm2q|vpmovm2b|vpmovm2w|vpmovd2m|vpmovq2m|vpmovb2m|vpmovw2m|vpmullq|vpmadd52luq|vpmadd52huq|v4fmaddps|v4fmaddss|v4fnmaddps|v4fnmaddss|vp4dpwssd|vp4dpwssds|vpdpbusd|vpdpbusds|vpdpwssd|vpdpwssds|vpcompressb|vpcompressw|vpexpandb|vpexpandw|vpshld|vpshldv|vpshrd|vpshrdv|vpopcntd|vpopcntq|vpopcntb|vpopcntw|vpshufbitqmb|gf2p8affineinvqb|gf2p8affineqb|gf2p8mulb|vpclmulqdq|vaesdec|vaesdeclast|vaesenc|vaesenclast)[ \t]/' binary.asm
注:gawk でテスト済み と nawk .