Mi sono imbattuto nello stesso problema quando stavo cercando di capire i processi di ottimizzazione di GCC e di scoprire quali istruzioni sono state o non sono state utilizzate durante questo processo. Dato che non sono a mio agio con l'enorme numero di codici operativi, stavo cercando un modo per visualizzare istruzioni specifiche (diciamo SSE3) all'interno del codice disassemblato, o almeno per stampare alcune statistiche minime come se e quante di queste istruzioni ci siano nel binario.
Non ho trovato alcuna soluzione esistente, ma la risposta di Jonathan Ben-Avraham si è rivelata molto utile, in quanto indica una grande (e anche parzialmente strutturata) fonte di codici operativi. Sulla base di questi dati, ho scritto uno script Bash che può visualizzare set di istruzioni specifici o stampare statistiche su di essi usando grepse alimentato con output da objdump.
L'elenco dei codici operativi è stato convertito in uno script Bash autonomo che viene quindi incluso (ai fini di una migliore leggibilità) nel file principale che ho semplicemente nominato opcode. Dato che gli opcode gas.vim( definizioni di sintassi di Shirkvim , dalla risposta di Jonathan) sono stati sistematicamente raggruppati (apparentemente) secondo diverse architetture della CPU, ho cercato di preservare questa divisione e creare una mappatura del set di istruzioni di architettura ; Non sono sicuro ora se fosse una buona idea. La mappatura non è precisa e ho anche dovuto apportare alcune modifiche all'originalegas.vimraggruppamento. Poiché i set di istruzioni relativi all'architettura non erano la mia intenzione originale, ho cercato solo di costruire set di istruzioni delle principali architetture descritte su Internet, ma senza consultare la documentazione dei produttori. Le architetture AMD non mi sembrano affatto affidabili (tranne i set di istruzioni come 3DNow! E SSE5). Tuttavia, ho deciso di lasciare qui il codice per i set di istruzioni di varie architetture per consentire a qualcun altro di esaminare, correggere / migliorare e dare ad altri alcuni risultati sperimentali.
Inizio del file principale denominato opcode:
#!/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"
Un esempio di un Opcode_listfile generato e modificato utilizzando le istruzioni al opcode27 ottobre 2014 è disponibile all'indirizzo http://pastebin.com/yx4rCxqs . È possibile inserire questo file al opcodeposto della source Opcode_listriga. Ho inserito questo codice perché Stack Exchange non mi consente di inviare una risposta così ampia.
Infine, il resto del opcodefile con la logica effettiva:
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
Si noti che se la query di ricerca è troppo grande (ad esempio, con il set di istruzioni Haswell e l' -rinterruttore - questo include centinaia di istruzioni), il calcolo può procedere lentamente e richiedere molto tempo su input di grandi dimensioni a cui questo semplice script non era destinato .
Per informazioni dettagliate sull'utilizzo consultare
./opcode -h
L'intero opcodescript (con Opcode_list incluso) è disponibile all'indirizzo http://pastebin.com/A8bAuHAP .
Sentiti libero di migliorare lo strumento e di correggere eventuali errori che avrei potuto fare. Infine, vorrei ringraziare Jonathan Ben-Avraham per la sua grande idea di usare il gas.vimfile di Shirk .
EDIT: lo script è ora in grado di trovare a quale set di istruzioni appartiene un codice di operazione (è possibile utilizzare l'espressione regolare).