1、什么是cpuid指令
CPUID指令是intel IA32架構(gòu)下獲得CPU信息的匯編指令，可以得到CPU類型，型號(hào)，制造商信息，商標(biāo)信息，序列號(hào)，緩存等一系列CPU相關(guān)的東西。
2、cpuid指令的使用
cpuid使用eax作為輸入?yún)?shù)，eax，ebx，ecx，edx作為輸出參數(shù)，舉個(gè)例子:
__asm
{
mov eax, 1
cpuid
...
}
以上代碼以1為輸入?yún)?shù)，執(zhí)行cpuid后，所有寄存器的值都被返回值填充。針對(duì)不同的輸入?yún)?shù)eax的值，輸出參數(shù)的意義都不相同。
為了更好的在C++中使用cpuid指令，可以使用類對(duì)指令進(jìn)行封裝，在類中定義一個(gè)專門的函數(shù)負(fù)責(zé)cpuid的執(zhí)行，他需要一個(gè)輸入?yún)?shù)。還需要定義四個(gè)成員變量存儲(chǔ)cpuid執(zhí)行以后返回來的值。由于這四個(gè)寄存器都是32位長的，可以使用unsinged long 類型變量存儲(chǔ)。
typedef unsigned long DWORD
class CPUID
{
public:
...
private:
void Executecpuid(DWORD eax); // 用來實(shí)現(xiàn)cpuid
DWORD m_eax; // 存儲(chǔ)返回的eax
DWORD m_ebx; // 存儲(chǔ)返回的ebx
DWORD m_ecx; // 存儲(chǔ)返回的ecx
DWORD m_edx; // 存儲(chǔ)返回的edx
...
}
void CPUID::Executecpuid(DWORD veax)
{
// 因?yàn)榍度胧降膮R編代碼不能識(shí)別 類成員變量
// 所以定義四個(gè)臨時(shí)變量作為過渡
DWORD deax;
DWORD debx;
DWORD decx;
DWORD dedx;
__asm
{
mov eax, veax ;將輸入?yún)?shù)移入eax
cpuid ;執(zhí)行cpuid
mov deax, eax ;以下四行代碼把寄存器中的變量存入臨時(shí)變量
mov debx, ebx
mov decx, ecx
mov dedx, edx
}
m_eax = deax; // 把臨時(shí)變量中的內(nèi)容放入類成員變量
m_ebx = debx;
m_ecx = decx;
m_edx = dedx;
}
這樣就可以通過直接調(diào)用Executecupid()函數(shù)的方式來執(zhí)行cpuid指令了，返回值存在類成員變量m_eax, m_ebx, m_ecx和m_edx中。
3、獲得CPU的制造商信息(Vender ID String)
把eax = 0作為輸入?yún)?shù)，可以得到CPU的制造商信息。
cpuid指令執(zhí)行以后，會(huì)返回一個(gè)12字符的制造商信息，前四個(gè)字符的ASC碼按低位到高位放在ebx，中間四個(gè)放在edx，最后四個(gè)字符放在ecx。比如說，對(duì)于intel的cpu，會(huì)返回一個(gè)“GenuineIntel”的字符串，返回值的存儲(chǔ)格式為:
31 23 15 07 00
EBX| u (75)| n (6E)| e (65)| G (47)
EDX| I (49)| e (65)| n (6E)| i (69)
ECX| l (6C)| e (65)| t (74)| n (6E)
因此可以這樣實(shí)現(xiàn)他：
string CPUID::GetVID()
{
char cVID[13]; // 字符串，用來存儲(chǔ)制造商信息
memset(cVID, 0, 13); // 把數(shù)組清0
Executecpuid(0); // 執(zhí)行cpuid指令，使用輸入?yún)?shù) eax = 0
memcpy(cVID, &m_ebx, 4); // 復(fù)制前四個(gè)字符到數(shù)組
memcpy(cVID+4, &m_edx, 4); // 復(fù)制中間四個(gè)字符到數(shù)組
memcpy(cVID+8, &m_ecx, 4); // 復(fù)制最后四個(gè)字符到數(shù)組
return string(cVID); // 以string的形式返回
}
4、獲得CPU商標(biāo)信息(Brand String)
在我的電腦上點(diǎn)擊右鍵，選擇屬性，可以在窗口的下面看到一條CPU的信息，這就是CPU的商標(biāo)字符串。CPU的商標(biāo)字符串也是通過cpuid得到的。由于商標(biāo)的字符串很長(48個(gè)字符)，所以不能在一次cpuid指令執(zhí)行時(shí)全部得到，所以intel把它分成了3個(gè)操作，eax的輸入?yún)?shù)分別是0x80000002,0x80000003,0x80000004，每次返回的16個(gè)字符，按照從低位到高位的順序依次放在eax, ebx, ecx, edx。因此，可以用循環(huán)的方式，每次執(zhí)行完以后保存結(jié)果，然后執(zhí)行下一次cpuid。
string CPUID::GetBrand()
{
const DWORD BRANDID = 0x80000002; // 從0x80000002開始，到0x80000004結(jié)束
char cBrand[49]; // 用來存儲(chǔ)商標(biāo)字符串，48個(gè)字符
memset(cBrand, 0, 49); // 初始化為0
for (DWORD i = 0; i < 3; i++) // 依次執(zhí)行3個(gè)指令
{
Executecpuid(BRANDID + i);
memcpy(cBrand + i*16, &m_eax, 16); // 每次執(zhí)行結(jié)束后，保存四個(gè)寄存器里的asc碼到數(shù)組
} // 由于在內(nèi)存中，m_eax, m_ebx, m_ecx, m_edx是連續(xù)排列
// 所以可以直接以內(nèi)存copy的方式進(jìn)行保存
return string(cBrand); // 以string的形式返回
}
5、檢測(cè)CPU特性(CPU feature)
我98年初買第一臺(tái)電腦的時(shí)候，CPU能支持MMX就很了不起了。現(xiàn)在的intel CPU，臺(tái)式機(jī)的好點(diǎn)的都支持Hyper-Threading了，移動(dòng)的要支持Speed Sted。這些都是CPU的特性。CPU的特性可以通過cpuid獲得，參數(shù)是eax = 1，返回值放在edx和ecx，通過驗(yàn)證edx或者ecx的某一個(gè)bit，可以獲得CPU的一個(gè)特性是否被支持。比如說，edx的bit 32代表是否支持MMX，edx的bit 28代表是否支持Hyper-Threading，ecx的bit 7代表是否支持speed sted。下面就是獲得CPU特性的例子：
bool CPUID::IsHyperThreading() // 判斷是否支持hyper-threading
{
Executecpuid(1); // 執(zhí)行cpuid指令，使用輸入?yún)?shù) eax = 1
return m_edx & (1<<28); // 返回edx的bit 28
}
bool CPUID::IsEST() // 判斷是否支持speed step
{
Executecpuid(1); // 執(zhí)行cpuid指令，使用輸入?yún)?shù) eax = 1
return m_ecx & (1<<7); // 返回ecx的bit 7
}
bool CPUID::IsMMX() // 判斷是否支持MMX
{
Executecpuid(1); // 執(zhí)行cpuid指令，使用輸入?yún)?shù) eax = 1
return m_edx & (1<<23); // 返回edx的bit 23
}
CPU的特性還有很多，這只是平時(shí)我們聽到比較多的三個(gè)，更多的特性請(qǐng)參考intel的資料。
6、獲得CPU的緩存(cache)
緩存，就是CACHE，已經(jīng)成為判斷CPU性能的一項(xiàng)大指標(biāo)。緩存信息包括：第幾級(jí)緩存(level)，緩存大小(size)，通道數(shù)(way)，吞吐量(line size)。因此可以使用一個(gè)結(jié)構(gòu)體來存儲(chǔ)緩存信息。
struct CacheInfo
{
int level; // 第幾級(jí)緩存
int size; // 緩存大小，單位KB
int way; // 通道數(shù)
int linesize; // 吞吐量
CacheInfo() // 構(gòu)造函數(shù)
{
level = 0;
size = 0;
way = 0;
linesize = 0;
}
CacheInfo(int clevel, int csize, int cway, int clinesize) // 構(gòu)造函數(shù)
{
level = clevel;
size = csize;
way = cway;
linesize = clinesize;
}
};
緩存信息可以通過eax = 2的cpuid來得到（得到的不光有cache信息，還有其他的一些信息），返回值在eax(高24位), ebx, ecx和edx，總共15個(gè)BYTE的信息，每個(gè)BYTE的值不同，代表的意義也不同，所以需要用一個(gè)哈希表存儲(chǔ)各種不同BYTE的定義，可以定義一個(gè)map類型的類成員存儲(chǔ)這些資料。我把資料上和緩存有關(guān)的信息存儲(chǔ)如下：
m_cache[0x06] = CacheInfo(1, 8, 4, 32);
m_cache[0x08] = CacheInfo(1, 16, 4, 32);
m_cache[0x0a] = CacheInfo(1, 8, 2, 32);
m_cache[0x0c] = CacheInfo(1, 16, 4, 32);
m_cache[0x2c] = CacheInfo(1, 32, 8, 64);
m_cache[0x30] = CacheInfo(1, 32, 8, 64);
m_cache[0x60] = CacheInfo(1, 16, 8, 64);
m_cache[0x66] = CacheInfo(1, 8, 4, 64);
m_cache[0x67] = CacheInfo(1, 16, 4, 64);
m_cache[0x68] = CacheInfo(1, 32, 4, 64);
m_cache[0x39] = CacheInfo(2, 128, 4, 64);
m_cache[0x3b] = CacheInfo(2, 128, 2, 64);
m_cache[0x3c] = CacheInfo(2, 256, 4, 64);
m_cache[0x41] = CacheInfo(2, 128, 4, 32);
m_cache[0x42] = CacheInfo(2, 256, 4, 32);
m_cache[0x43] = CacheInfo(2, 512, 4, 32);
m_cache[0x44] = CacheInfo(2, 1024, 4, 32);
m_cache[0x45] = CacheInfo(2, 2048, 4, 32);
m_cache[0x79] = CacheInfo(2, 128, 8, 64);
m_cache[0x7a] = CacheInfo(2, 256, 8, 64);
m_cache[0x7b] = CacheInfo(2, 512, 8, 64);
m_cache[0x7c] = CacheInfo(2, 1024, 8, 64);
m_cache[0x82] = CacheInfo(2, 256, 8, 32);
m_cache[0x83] = CacheInfo(2, 512, 8, 32);
m_cache[0x84] = CacheInfo(2, 1024, 8, 32);
m_cache[0x85] = CacheInfo(2, 2048, 8, 32);
m_cache[0x86] = CacheInfo(2, 512, 4, 64);
m_cache[0x87] = CacheInfo(2, 1024, 8, 64);
m_cache[0x22] = CacheInfo(3, 512, 4, 64);
m_cache[0x23] = CacheInfo(3, 1024, 8, 64);
m_cache[0x25] = CacheInfo(3, 2048, 8, 64);
m_cache[0x29] = CacheInfo(3, 4096, 8, 64);
m_cache是類成員，定義如下：
map<int, CacheInfo> m_cache; // Cache information table
在得到返回值以后，只需要遍歷每一個(gè)BYTE的值，找到在m_cache中存在的元素，就可以得到cache信息了。代碼如下：
typedef unsigned char BYTE;
DWORD CPUID::GetCacheInfo(CacheInfo& L1, CacheInfo& L2, CacheInfo& L3)
{
BYTE cValues[16]; // 存儲(chǔ)返回的16個(gè)byte值
DWORD result = 0; // 記錄發(fā)現(xiàn)的緩存數(shù)量
Executecpuid(2); // 執(zhí)行cpuid，參數(shù)為eax = 2
memcpy(cValues, &m_eax, 16); // 把m_eax, m_ebx, m_ecx和m_edx存儲(chǔ)到cValue
for (int i = 1; i < 16; i++) // 開始遍歷，注意eax的第一個(gè)byte沒有意義，需要跳過
{
if (m_cache.find(cValues[i]) != m_cache.end()) // 從表中查找此信息是否代表緩存
{
switch (m_cache[cValues[i]].level) // 對(duì)號(hào)入座，保存緩存信息
{
case 1: // L1 cache
L1 = m_cache[cValues[i]];
break;
case 2: // L2 cache
L2 = m_cache[cValues[i]];
break;
case 3: // L3 cache
L3 = m_cache[cValues[i]];
break;
default:
break;
}
result++;
}
}
return result;
}
7、獲得CPU的序列號(hào)
序列號(hào)無處不在！！CPU的序列號(hào)用一個(gè)96bit的串表示，格式是連續(xù)的6個(gè)WORD值：XXXX-XXXX-XXXX-XXX-XXXX-XXXX。WORD是16個(gè)bit長的數(shù)據(jù)，可以用unsigned short模擬：
typedef unsigned short WORD;
獲得序列號(hào)需要兩個(gè)步驟，首先用eax = 1做參數(shù)，返回的eax中存儲(chǔ)序列號(hào)的高兩個(gè)WORD。用eax = 3做參數(shù)，返回ecx和edx按從低位到高位的順序存儲(chǔ)前4個(gè)WORD。實(shí)現(xiàn)如下：
bool CPUID::GetSerialNumber(SerialNumber& serial)
{
Executecpuid(1); // 執(zhí)行cpuid，參數(shù)為 eax = 1
bool isSupport = m_edx & (1<<18); // edx是否為1代表CPU是否存在序列號(hào)
if (false == isSupport) // 不支持，返回false
{
return false;
}
memcpy(&serial.nibble[4], &m_eax, 4); // eax為最高位的兩個(gè)WORD
Executecpuid(3); // 執(zhí)行cpuid，參數(shù)為 eax = 3
memcpy(&serial.nibble[0], &m_ecx, 8); // ecx 和 edx為低位的4個(gè)WORD
return true;
}
8、后記
CPUID還能獲得很多信息，以上實(shí)現(xiàn)的都是最常見的。完整的代碼和有關(guān)cpuid的資料我會(huì)用附件的形式附在文章結(jié)尾。昨天代碼寫完后拿給朋友看，朋友罵我使用了太多的memcpy()函數(shù)進(jìn)行赤裸裸的內(nèi)存操作...其實(shí)我這么做的目的是提高程序的性能，減少代碼量，但是可讀性就降了下來，不喜歡這種風(fēng)格的朋友可以自己改一下。還有，因?yàn)镃PUID類只是提供了很多的接口，沒有存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的功能，所以類以Singleton的方式設(shè)計(jì)，使用方法可以參考我代碼中的test2.cpp文件。