Возможно ли это?
В gdb есть вот такая штука:
https://www.sourceware.org/gdb/news/reversible.html
Т.е. ответ для gdb -- возможно, но при определённой подготовке и с определёнными ограничениями.
С другой стороны, во всяких coresight есть возможность записывать выполненные процессором переходы, но это нужна железка с поддержкой этой технологии и железка которая будет собирать эти логи.