CPUID

CPUID | 0F A2

CPUID 命令は、プロセッサの情報や、プロセッサがサポートしている機能を確認するために使います。

CPUID 命令を実行する前に、取得したい情報の機能番号を、EAX レジスタにセットします。
一部の機能では、さらにサブ番号を指定する必要があるため、その場合は ECX にサブ番号をセットします。

CPUID 実行後、EAX, EBX, ECX, EDX レジスタに結果の値が返ります。
※64bit モードの場合、結果の値は 64bit にゼロ拡張されます。

機能番号には、標準機能と拡張機能の２つがあり、0000_xxxxh は標準機能、8000_xxxxh は拡張機能を示します。

以下で、いくつかの基本的な機能を紹介していきます。

0000_0000h

機能番号 0000_0000h は、サポートされている標機能番号の最大値と、プロセッサ識別子の文字列を取得します。

EAX	このプロセッサがサポートする、最大の標準機能番号
EBX EDX ECX	３つのレジスタを合わせて、12 文字の文字列となる。 EBX-EDX-ECX の順で、文字は下位バイトから順に格納される。 AMD の場合、"AuthenticAMD" (EBX = 6874_7541h, EDX = 6974_6E65h, ECX = 444D_4163h) Intel の場合、"GenuineIntel" (EBX = 756E_6547h, EDX = 4965_6E69h, ECX = 6C65_746Eh)

ソースコード

<24_cpuid.c>

#include <stdio.h>

int testfunc(char *);

int main(void)
{
    int max;
    char name[13];

    max = testfunc(name);

    printf("max: %xh\nname: %s\n", max, name);

    return 0;
}

<24_cpuid.asm>

global testfunc

section .text

; arg1 = 文字列を格納するポインタ
testfunc:
    push rbx

    xor eax, eax
    cpuid

    mov [rdi], ebx
    mov [rdi+4], edx
    mov [rdi+8], ecx
    mov byte [rdi+13], 0

    pop rbx
    ret

$ nasm -f elf64 24_cpuid.asm
$ cc -o test 24_cpuid.c 24_cpuid.o

$ ./test
max: 16h
name: GenuineIntel

文字が、整数として下位バイトから順に並んでいるということは、メモリに格納した時は、先頭から順に並ぶので、EBX-EDX-ECX の順で、値を 4 byte ずつメモリに格納すれば、12 文字の文字列になります。

なお、RBX レジスタは、System V AMD64 ABI に準拠する場合、呼び出し元の値を維持しておく必要があるため、PUSH しています。

8000_0000h

拡張機能番号 8000_0000h は、EAX に、サポートされている拡張機能番号の最大値 (8000_xxxxh) を返します。

EBX, ECX, EDX は、Intel 64 では予約されています。
AMD64 では、0000_0000h と同じ値が返ります。

0000_0001h

標準機能番号 0000_0001h は、プロセッサのモデルなどの情報と、サポートしている機能のフラグを返します。

どのプロセッサでも共通して判断できる情報もありますが、Intel または AMD プロセッサの片方でしか使われない情報もあります。

表の左の数値は、ビット位置、またはビット範囲です。

EAX

31:28 (4)	-	予約
27:20 (8)	ExtendedFamilyID	プロセッサ拡張ファミリ。 FamilyID が 0Fh の場合、ExtendedFamilyID を加算する。
19:16 (4)	ExtendedModelID	プロセッサ拡張モデル。 FamilyID が 06h or 0Fh の場合、モデルは (ExtendedModelID << 4) + Model となる。
15:14 (2)	-	予約
13:12 (2)	ProcessorType	AMD では予約。 Intel ではプロセッサタイプ。 00b = Original OEM Processor 01b = Intel OverDrive Processor 10b = Dual processor (Intel 486 プロセッサには適用されない) 11b = Intel reserved
11:8 (4)	FamilyID	基本プロセッサファミリ。
7:4 (4)	Model	基本プロセッサモデル。
3:0 (4)	SteppingID	特定のモデルのプロセッサステッピング (リビジョン)。

EBX

31:24 (8)	電源入時に、ローカル APIC 物理 ID レジスタに割り当てられる 8bit 値。
23:16 (8)	[Intel] この物理パッケージ内の論理プロセッサの、アドレス指定可能な ID の最大数。 [AMD] 論理プロセッサ数。 CPUID: 0000_0001h EDX[HTT] = 1 の場合、パッケージあたりの論理プロセッサの数。 CPUID: 0000_0001h EDX[HTT] = 0 の場合、予約。
15:8 (8)	CLFLUSH サイズ。 CLFLUSH 命令によってフラッシュされるキャッシュラインのサイズを、8 byte 単位で指定。
7:0 (8)	[Intel] ブランドインデックス。 [AMD] CPUID:8000_0001h EBX と組み合わせて、プロセッサ名の文字列を生成するために使用されます。

ECX

31	-	0
30	RDRAND	RDRAND 命令のサポート
29	F16C	半精度浮動小数点数の変換命令のサポート
28	AVX	AVX 命令のサポート
27	OSXSAVE	OS が CR4.OSXSAVE[bit 18] を設定して、XSETBV/XGETBV 命令が XCR0 にアクセスし、XSAVE/XRSTOR を使用したプロセッサ拡張状態管理をサポートできるようにした
26	XSAVE	XSAVE/XRSTOR プロセッサ拡張状態機能、XSETBV/XGETBV 命令、XCR0 をサポートしている
25	AES	AES 命令のサポート
24	TSC-Deadline	[Intel] ローカル APIC タイマーが、TSC 期限値を使用したワンショット操作をサポートしている
23	POPCNT	POPCNT 命令
22	MOVBE	MOVBE 命令のサポート
21	x2APIC	x2APIC のサポート
20	SSE42	SSE4.2 命令のサポート
19	SSE41	SSE4.1 命令のサポート
18	DCA	[Intel] メモリマップされたデバイスからデータをプリフェッチする機能
17	PCID	[Intel] Process-context identifiers
16	-	予約
15	PDCM	[Intel] Perfmon and Debug Capability
14	xTPR Update Control	[Intel] xTPR Update Control
13	CMPXCHG16B	CMPXCHG16B 命令のサポート
12	FMA	FMA 命令のサポート
11	SDBG	[Intel] IA32_DEBUG_INTERFACE MSR
10	CNXT-ID	[Intel] L1 Context ID
9	SSSE3	SSSE3 命令のサポート
8	TM2	[Intel] Thermal Monitor 2
7	EIST	[Intel] Enhanced Intel SpeedStep technology
6	SMX	[Intel] Safer Mode Extensions
5	VMX	[Intel] Virtual Machine 拡張機能のサポート
4	DS-CPL	[Intel] CPL によって修飾されたブランチメッセージストレージを可能にする、デバッグストア機能の拡張機能をサポート
3	MONITOR	MONITOR/MWAIT 命令
2	DTES64	[Intel] DS 領域の 64bit レイアウトをサポート。 [AMD] 予約。
1	PCLMULQDQ	PCLMULQDQ 命令のサポート
0	SSE3	SSE3 命令のサポート

EDX

31	PBE	[Intel] Pending Break Enable
30	-	予約
29	TM	[Intel] サーマルモニター
28	HTT	ハイパースレッディングテクノロジー。コアごとに複数のスレッドがあるか、コンピューティングユニットごとに複数のコアがあることを示す。
27	SS	[Intel] Self Snoop
26	SSE2	SSE2 命令のサポート
25	SSE	SSE 命令のサポート
24	FXSR	FXSAVE 命令と FXRSTOR 命令のサポート
23	MMX	MMX 命令のサポート
22	ACPI	温度モニターおよびソフトウェア制御クロック機能
21	DS	デバッグストア
20	-	予約
19	CLFSH	CLFLUSH 命令のサポート
18	PSN	[Intel] プロセッサシリアルナンバー
17	PSE36	ページサイズの拡張。 PDE[20:13] は、物理アドレス [39:32] を供給します。
16	PAT	ページ属性テーブル
15	CMOV	CMOVcc 命令のサポート
14	MCA	マシンチェックアーキテクチャ
13	PGE	ページのグローバル拡張
12	MTRR	メモリ型レンジレジスタ
11	SysEnterSysExit	SYSENTER 命令と SYSEXIT 命令のサポート
10	-	予約
9	APIC	高度なプログラマブル割り込みコントローラ。 APIC が存在し、有効になっていることを示します。
8	CMPXCHG8B	CMPXCHG8B 命令のサポート
7	MCE	マシンチェック例外
6	PAE	32bit を超える物理アドレスのサポート
5	MSR	RDMSR および WRMSR 命令による、モデル固有レジスタ (MSR) のサポート
4	TSC	RDTSC および RDTSCP 命令のサポート
3	PSE	ページサイズの拡張
2	DE	デバッグ拡張機能
1	VME	仮想 8086 モードの機能強化
0	FPU	x87 浮動小数点ユニット

0000_0007h (ECX = 0)

標準機能番号 0000_0007h は、ECX でサブ機能番号を指定する必要があります。
AVX など、より拡張的な機能のサポートを確認できます。

EAX

0000_0007h でサポートされているサブ機能の数が返ります。

EBX

31	AVX512VL	[Intel]
30	AVX512BW	[Intel]
29	SHA	セキュアハッシュアルゴリズム (SHA) 命令拡張
28	AVX512CD	[Intel]
27	AVX512ER	[Intel] (Intel Xeon Phi)
26	AVX512PF	[Intel] (Intel Xeon Phi)
25	-	[Intel] Intel Processor Trace
24	CLWB	CLWB 命令のサポート
23	CLFLUSHOPT	CLFLUSHOPT 命令のサポート
22	RDPID	[AMD] RDPID 命令と TSC_AUX MSR のサポート
21	AVX512_IFMA	[Intel]
20	SMAP	スーパーバイザモードのアクセス防止
19	ADX	ADCX, ADOX 命令サポート
18	RDSEED	RDSEED 命令のサポート
17	AVX512DQ	[Intel]
16	AVX512F	[Intel]
15	RDT-A/PQE	[Intel] Intel Resource Director Technology Allocation [AMD] プラットフォーム QOS 強制のサポート。
14	MPX	[Intel] Intel Memory Protection Extensions
13	-	[Intel] FPU CS および FPU DS を非推奨にする
12	RDT-M/PQM	[Intel] Intel Resource Director Technology Monitoring [AMD] 予約済みプラットフォーム QOS モニタリングのサポート
11	RTM	[Intel]
10	INVPCID	INVPCID 命令のサポート
9	-	[Intel] REP MOVSB/STOSB のサポート
8	BMI2	BMI2 命令のサポート
7	SMEP	スーパーバイザモードの実行防止
6	FDP_EXCPTN_ONLY	[Intel] 87 FPU データポインタは x87 例外でのみ更新されました
5	AVX2	AVX2 命令サブセットのサポート
4	HLE	[Intel]
3	BMI1	BMI1 命令のサポート
2	SGX	[Intel] Intel Software Guard Extensions
1	-	[Intel] IA32_TSC_ADJUST MSR
0	FSGSBASE	RDFSBASE/RDGSBASE/WRFSBASE/WRGSBASE 命令のサポート

ECX

31	PKS	[Intel] スーパーバイザモードページの保護キー
30	SGX_LC	[Intel] SGX Launch Configuration
29	ENQCMD	[Intel]
28	MOVDIR64B	[Intel]
27	MOVDIRI	[Intel]
26	-	予約
25	CLDEMOTE	[Intel] cache line demote
24	BUS_LOCK_DETECT	バスロックトラップ (#DB) のサポート
23	KL	[Intel] Key Locker
22	-	[Intel] RDPID and IA32_TSC_AUX
21:17	-	[Intel] 64bit モードの BNDLDX/BNDSTX 命令によって使用される MAWAU の値
16	LA57	5 レベルのページングのサポート
15	-	予約
14	AVX512_VPOPCNTDQ	[Intel]
13	TME_EN	[Intel]
12	AVX512_BITALG	[Intel]
11	AVX512_VNNI	[Intel]
10	VPCMULQDQ	VPCLMULQDQ 256 ビット命令のサポート
9	VAES	VAES 256 ビット命令のサポート
8	GFNI	[Intel]
7	CET_SS	シャドウスタックのサポート
6	AVX512_VBMI2	[Intel]
5	WAITPKG	[Intel]
4	OSPKE	OS は、CR4.PKE=1 を設定することにより、メモリ保護キーと RDPKRU/WRPKRU 命令の使用を有効にした
3	PKU	メモリ保護キーがサポート
2	UMIP	ユーザーモード命令防止のサポート
1	AVX512_VBMI	[Intel]
0	PREFETCHWT1	[Intel] (Intel Xeon Phi)

EDX

AMD では予約。Intel プロセッサでのみ使われます。
あまり一般的でない機能のフラグが多いので、省略します。

8000_0001h

拡張機能番号 8000_0001h では、追加の情報を取得できます。

EAX

ファミリ、モデル、ステッピング識別子。

EBX

Intel プロセッサでは予約。

ECX

21	TBM	[AMD] TBM 命令のサポート
16	FMA4	[AMD] FMA4 命令のサポート
11	XOP	[AMD] XOP のサポート
8	PREFETCHW	PREFETCHW 命令のサポート
7	MisAlignSse	[AMD] SSE 非アライメントのサポート
6	SSE4A	[AMD] EXTRQ, INSERTQ, MOVNTSS, MOVNTSD 命令のサポート
5	LZCNT	LZCNT 命令のサポート
0	LahfSahf	64bit モードで LAHF/SAHF 命令のサポート

EDX

31	3DNow	[AMD] 3DNow! 命令のサポート
30	3DNowExt	[AMD] 3DNow! 拡張命令のサポート
29	-	[Intel] Intel 64 アーキテクチャ [AMD] ロングモード
27	RDTSCP	RDTSCP 命令のサポート
26	Page1GB	1GB ページサポート
25	FFXSR	[AMD]
24	FXSR	[AMD]
23	MMX	[AMD] MMX 命令のサポート
22	MmxExt	[AMD] MMX 拡張命令のサポート
11	SysCallSysRet	SYSCALL/SYSRET 命令のサポート

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