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INTEL处理器识别和CPUID指令(二) CPUID指令

2013年08月08日 ⁄ 综合 ⁄ 共 4249字 ⁄ 字号 评论关闭

CPUID指令有两套函数,第一套函数返回处理器的基本信息,第二套函数返回处理器的扩展信息。图一总结了CPUID指令所能输出的处理器的基本信息。CPUID指令的输出完全依赖于EAX寄存器的内容,根据EAX寄存器中的值,执行CPUID指令时会调用不同的函数(见表一)。

为了确定CPUID指令输出处理器的基本信息时,EAX寄存器所能接受的最大的输入值,应用程序应该将EAX寄存器赋值为0并执行CPUID指令:

MOV EAX, 00H
CPUID

执行完后结果会保存在EAX寄存器中,为了返回有效的CPU基本信息,应该总是给EAX寄存器传递大于等于0并小于等于该结果的值。

为了确定CPUID指令输出处理器的扩展信息时,EAX寄存器所能接受的最大的输入值,应用程序应该将EAX寄存器赋值为80000000h并执行CPUID指令:

MOV EAX, 80000000H
CPUID

执行完成后结果会保存在EAX寄存器中,为了返回有效的CPU扩展信息,应该总是给EAX寄存器传递大于等于80000000h并小于等于该结果的值。

在任何一种情况下,如果给EAX传递的值大于其所能接受的最大值,或者返回扩展信息的函数不被支持的话,执行完CPUID指令后,EAX寄存器的最高位都会被清零,其它位的数值由具体的处理器模型指定(moel specific),并且是不可信赖的。

一、厂商ID字符串(Vendor ID String)

除了EAX寄存器所能接受的最大值,CPUID指令还能够同时返回处理器的厂商ID字符串(Verdor ID String)。当给EAX寄存器传递0作为输入值时,EBX、EDX和ECX寄存器中会保存厂商ID字符串,见图一。该信息为ASCII码字符串:

        GenuineIntel(*)

任何INTEL处理器架构的模仿者都可以支持CPUID指令,但他们确不能正当地宣称其架构为真正的INTEL架构。因此,这个字符串是一个保证,它能够确保基于它的CPUID指令和处理器签名完全符合本文档中的说明。如果返回的字符串不是“GenuineIntel”,则不能根据本文档中的描述对实际返回的字符串进行解释。   
  

CPUID执行返回的基本信息
图一

EAX的输入值 处理器返回的信息
  基本的CPUID信息
0H   EAX    返回CPU基本信息时EAX能接受的最大值
  EBX    “Genu” 
  ECX    “ntel” 
  EDX    “ineI”
1H   EAX   32位的处理器签名
  EBX   Bits 7-0: 商标索引 – 如果值为0表示不支持
             Bits 15-8: CLFLUSH 行的大小, (该值 * 8 = 缓存行大小),仅CLFSH 标志置位时有效 
             Bits 23-16: 逻辑处理器的个数,仅当超线程标志置位时有效
             Bits 31-24: 处理器本地APIC的物理ID,仅对Pentium4及以后的处理器有效
  ECX   Feature Flags
  EDX   Feature Flags
2H   EAX, EBX, ECX, EDX   缓存和TLB描述符
3H
  EAX   保留 
  EBX   保留 
  ECX   96位处理器序列号的前31位
  EDX   96位处理器序列号的前31位
4H   Deterministic Cache Parameters Function 
  EAX   Bits 4-0: Cache Type** 
            Bits 7-5: Cache Level (starts at 1) 
            Bits 8: Self Initializing cache level (does not need SW initialization) 
            Bits 9: Fully Associative cache 
            Bits 13-10: Reserved 
            Bits 25-14: Number of threads sharing this cache* 
            Bits 31-26: Number of processor cores on this die (Multicore)* 
   EBX Bits 11-00: L = System Coherency Line Size* 
            Bits 21-12: P = Physical Line partitions* 
            Bits 31-22: W = Ways of associativity* 
   ECX Bits 31-00: S = Number of Sets* 
   EDX Reserved = 0 
5H    MONITOR/MWAIT Function 
   EAX  Bits 15-00: Smallest monitor-line size in bytes
             Bits 31-16: Reserved = 0 
   EBX  Bits 15-00: Largest monitor-line size in bytes
             Bits 31-16: Reserved = 0 
   ECX  Reserved = 0 
   EDX  Reserved = 0 
  Extended Function CPUID Information
80000000H    EAX   返回CPU扩展信息时EAX所能接受的最大值
   EBX, ECX, EDX 保留
80000001H    EAX  可扩展的处理器签名和可扩展特性位
   EBX, ECX, EDX 保留
80000002H
   EAX   处理器商标字符串 
   EBX,  ECX, EDX  后续的处理器商标字符串
80000003H
   EAX , EBX,  ECX, EDX  后续的处理器商标字符串
80000004H    EAX , EBX,  ECX, EDX  后续的处理器商标字符串
80000005H    EAX , EBX,  ECX, EDX   保留
80000006H    扩展的二级缓存特性函数
   EAX   保留 
   EBX   保留
   ECX   Bits 7:0:二级缓存大小
              Bits 15:8: 二级缓存关联性
              Bits 31:16: L2 Cache Size in 1-K units
   EDX   保留
80000007H    EAX , EBX,  ECX, EDX   保留
80000008H    扩展的地址大小函数
   EAX   Bits 7:0 物理地址大小
             Bits 15:8 虚拟地址大小 
表一

二、处理器签名(Processor Signature)

从INTEL486处理器家族开始,EDX寄存器在复位后保存了处理器鉴别签名(Processor Identification Signature),见图二。处理器鉴别签名是一个32位的值,由八个位域组成。灰色的位域代表保留位,在使用处理器签名的时候应该被排除在外(masked out)。剩余的六个位域构成了处理器鉴别签名。

处理器签名
图二

实现了CPUID指令的处理器也会在复位后返回处理器,不过使用CPUID指令更灵活,可以随时检查处理器签名,就是说不需要复位也能查看。图二展示了INTEL486及后续处理器的签名格式。值得注意的是,复位后EDX中返回的处理器签名和图一中EAX中输出的处理器签名是相同的。

上图中,第20位到27位的Extended Family,用于和第8位到第11位的Family Code连接起来,表明处理器属于INTEL386、486、Pentium、Pentium Pro还是Pentium 4。Pentium 6家族包括所有基于Pentium Pro架构的处理器型号,并且其Extended Family值为00h,Family
Code值为6h。Pentium 4家族包括所有基于NetBurst架构的处理器,并且其Extended Family值为00h,Family Code值为0fh。

Extended Model和Model Number联合起来标示处理器家族中的处理器模型。Stepping ID表示该模型的修订版本号。

第十二位和第十三位指定处理器类型,包括原生OEM处理器、超速处理器(OverDrive Processor)以及双核处理器(Dual Processor)。表二展示了Type所代表的处理器类型。

Value Type
00    原生OEM处理器
01    超速处理器
10    双核处理器
11    Intel保留 (不能使用)
表二

Model值为5的奔腾II处理器、奔腾II至强处理器和赛扬处理器,共享相同的Extended Family、Family Code、Extended Model和Model Number。为了区分这几种处理器,应用程序应该使用检查缓存的大小,方法是使EAX=2,然后调用CPUID指令。如果不返回二级缓存的描述信息,则使用的是赛扬处理器;如果返回的二级缓存大小为1M或者2M,则CPU为奔腾II至强处理器;不然就是二级缓存为512K的奔腾II至强处理器或者奔腾II处理器。

属于Model 7的奔腾III处理器和奔腾III至强处理器,它们也共享相同的Extended Family、Family Code、Extended Model和Model Number。为了区分这几种处理器,应用程序应该使用检查缓存的大小,方法是是EAX=2,然后调用CPUID指令。如果不返回二级缓存的描述信息,则使用的是奔腾III至强处理器;如果返回的二级缓存大小为1M或者2M,则CPU为奔腾III至强处理器;不然就是二级缓存为512K的奔腾III至强处理器或者奔腾III处理器。

Model值为8的奔腾III处理器、奔腾III至强处理器以及赛扬处理器,它们的处理器商标(Processor brand)可以通过Brand ID来确定,方法是使EAX=1,然后调用CPUID指令。

更早版本的处理器,诸如Intel486 SX, Intel486 DX和IntelDX2™,并不支持CPUID指令,因此它们的处理器签名只能在处理器复位后查看。

图三展示了INTEL 386处理器签名的格式,这种格式跟其它处理器不同。

Intel 386 处理器签名格式
图三

(*Inel的CPU将返回:

EBX:756E6547H 'Genu'

EDX:49656E69H 'ineI'

ECX:6C65746EH 'ntel'

EBX,EDX,ECX 将连成"GenuineIntel", 真正的Intel。

Cyrix 的CPU 将返回:

EBX:43797269H

EDX:78496E73H

ECX:74656164H

"CyrixInstead","Cyrix 来代替"。

AMD 的CPU 将返回:

EBX:41757468H

EDX:656E7469H

ECX:63414D44H

"AuthenticAMD", 可信的AMD。

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