作者通过开发ip32prom-decompiler工具，成功逆向分析了SGI O2工作站的PROM固件，将其反编译为可重新组装的源代码，解决了20年来无法修改固件以升级CPU的问题。该工具能生成易于理解和修改的汇编代码，为硬件升级扫清了障碍。

逆向工程SGI O2的PROM固件

背景

SGI O2是一款搭载MIPS CPU的Unix工作站，支持两种CPU家族： - 顺序执行的R5000/RM7000系列（180-350 MHz） - 乱序执行的R10000/R12000系列（150-400 MHz）

2000年代初，Nekochan社区成员曾成功将300 MHz RM5200和350 MHz RM7000A CPU升级至600 MHz RM7000C型号。然而，由于无法修改PROM固件，升级至900 MHz RM7900的计划一直受阻。

问题核心

RM7900采用与早期RM7000兼容的304针BGA封装，但需要特定的IP32 PROM固件支持。随着SGI公司的消亡，获取原始PROM源代码的希望彻底破灭。

解决方案

作者通过逆向工程开发了ip32prom-decompiler工具，能够： 1. 将PROM固件反编译为可重新组装的汇编文件 2. 通过外部注解文件（如labels.json、comments.json）提升代码可读性 3. 支持生成与原固件完全一致的二进制映像

逆向工程过程

1. 结构解析：

   • 发现固件包含5个SHDR（段头）结构
   • 每个段头包含魔数"SHDR"、段长度、名称/版本字符串等信息
   • 识别出sloader、env、post1、firmware、version五个功能段

2. 代码识别：

   • 使用Capstone反汇编器进行指令分析
   • 通过广度优先搜索追踪跳转目标
   • 发现MIPS跳转指令的地址计算特性（高4位取自PC寄存器）

3. 可视化分析：

   • 开发XPM格式可视化工具
   • 不同颜色标记代码、数据、字符串、未识别区域
   • 识别出死代码（编译器优化残留）和虚拟子段（RAM执行代码）

4. 关键突破：

   • 发现firmware段采用自定义ELF变体格式
   • 解析出.text、.rodata、.data三个子段
   • 破解校验和算法（简单的二进制补码求和）

技术细节

• 地址空间：固件在kseg0（0x81000000）和kseg1（0xbfc00000）区域执行
• 特殊处理：post1段包含需要复制到RAM（0xa0004000）执行的代码
• 校验机制：SHDR校验和与段校验和采用相同算法

成果与展望

目前反编译生成的汇编文件已能完美重组原始固件。通过添加函数标签、变量命名和注释，固件的硬件初始化流程已具备可读性。这项工作为SGI O2的CPU升级扫清了关键障碍，未来有望实现RM7900处理器的支持。

完整固件结构

（红色：代码，蓝色：头/校验和，绿色：ASCII数据，黄色：访问内存，黑色：0x00000000，白色：0xffffffff，灰色：未知区域）

总结评论内容：

1. 关于SGI设备的使用现状

• 观点：SGI设备缺乏创新的自制软件
• 引用："Is there any actual cool homebrew occuring on these platforms?"（这些平台上有真正有趣的自制软件吗？）
• 引用："I have never seen any interesting new software or usage of these machines other than the stock 'cool' demo programs"（除了那些自带的"酷炫"演示程序外，我从未见过这些机器上有任何有趣的新软件或用途）

2. 关于逆向工程工具的建议

• 观点：推荐使用Ghidra进行反汇编
• 引用："try Ghidra's decompiler. It produces very sloppy C code, but still reads faster than assembly most of the time"（试试Ghidra的反编译器。它生成的C代码很粗糙，但大多数时候比汇编代码更容易阅读）
• 引用："have you tried Ghidra?"（你试过Ghidra吗？）

3. 关于IBM大型机微码的逆向工程

• 观点：期待对IBM大型机微码进行全面逆向工程
• 引用："I for one is awaiting for the world to completely decompile and or reverse engineering the IBM mainframe microcodes"（我期待着全世界能完全反编译或逆向工程IBM大型机的微码）
• 引用："because Mainframes without the microcode is sent to the junkyard"（因为没有微码的大型机就会被送去垃圾场）

4. 关于SGI的后续发展

• 观点：指出SGI的继承者是HPE
• 引用："The successor to SGI, after several acquisitions and bankruptcies, is Hewlett Packard Enterprise"（经过多次收购和破产后，SGI的继承者是惠普企业）
• 引用："There's a forum for abandoned HP products"（有一个关于被HP放弃产品的论坛）