cpuid、cpuidex

[アーティクル]
08/04/2024

Microsoft 固有の仕様

x86 と x64 で使用できる cpuid 命令を生成します。この命令は、サポートされる機能と CPU の種類に関する情報についてプロセッサに照会します。

構文

void __cpuid(
   int cpuInfo[4],
   int function_id
);

void __cpuidex(
   int cpuInfo[4],
   int function_id,
   int subfunction_id
);

パラメーター

cpuInfo
[out] CPU のサポートされる機能に関して EAX、EBX、ECX、および EDX に返された情報を含む 4 つの整数の配列。

function_id
[in] 取得する情報を指定するコード。EAX で渡される。

subfunction_id
[in] 取得する情報を指定する追加コード。ECX で渡される。

要件

Intrinsic	Architecture
`__cpuid`	x86、x64
`__cpuidex`	x86、x64

ヘッダーファイル<intrin.h>

解説

この組み込みは、cpuid 命令で返されたサポートされている機能と CPU の情報を cpuInfo に格納します。この配列は、4 つの 32 ビット整数で構成され、EAX、EBX、ECX、EDX の各レジスタの値 (順に) で満たされます。返される情報は、function_id パラメーターとして渡された値によって異なる意味を持ちます。 function_id のさまざまな値で返される情報は、プロセッサに依存します。

__cpuid の組み込みは、cpuid 命令を呼び出す前に ECX レジスタをクリアします。 __cpuidex 組込み関数は、cpuid 命令を生成する前に、ECX レジスタの値を subfunction_id に設定します。これにより、プロセッサに関する追加情報を収集できます。

Intel プロセッサにおけるこれらの組込み関数の使用パラメータと戻り値の詳細は、Intel 64 と IA-32 アーキテクチャソフトウェアデベロッパーズマニュアル 2: 命令セット・リファレンスと、Intel アーキテクチャの命令セットの拡張機能のプログラミングリファレンスの cpuid 命令に関するドキュメントを参照してください。 Intel のマニュアルでは、EAX および ECX で渡される function_id と subfunction_id パラメーターに対して "leaf"と "subleaf" という用語が使用されています。

AMD プロセッサで使用する特定のパラメーターとこれらの組み込みによって返される値の詳細は、AMD64 アーキテクチャプログラマーズ·マニュアル 3: 汎用命令およびシステム命令の cpuid 命令のドキュメントを参照してください。これらのドキュメントおよびその他の情報へのリンクについては、AMD Developer Guides、Manuals > ISA Documents ページを参照してください。 AMD のマニュアルでは、EAX および ECX で渡されるパラメーター function_id と subfunction_id に対して、 "function number" と "subfunction number" という用語が使用されています。

引数 function_id が 0 の場合、cpuInfo[0] は、プロセッサがサポートしている拡張されていない function_id の中で最大の値を返します。プロセッサの製造元は、cpuInfo[1]、cpuInfo[2]、cpuInfo[3] でエンコードされています。

特定の命令セット拡張および CPU 機能のサポートは、高い function_id 値に返される cpuInfo の結果にエンコードされます。詳細については、上記リンクのマニュアルおよび次のコード例を参照してください。

一部のプロセッサでは、拡張機能 CPUID 情報がサポートされます。これがサポートされる場合、0x80000000 からの function_id 値が、情報を返すために使用される場合があります。許容される最大の意味のある値を決定するために、function_id を 0x80000000 に設定します。拡張機能でサポートされている function_id の最大値が cpuInfo[0] に書き込まれます。

例

次の例は、__cpuid 組み込みおよび __cpuidex 組み込みで入手可能な情報の一部を示しています。このアプリケーションは、現在のプロセッサでサポートされている命令セットの拡張を一覧表示します。出力には、特定のプロセッサで得られる結果が示されます。

// InstructionSet.cpp
// Compile by using: cl /EHsc /W4 InstructionSet.cpp
// processor: x86, x64
// Uses the __cpuid intrinsic to get information about
// CPU extended instruction set support.

#include <iostream>
#include <vector>
#include <bitset>
#include <array>
#include <string>
#include <intrin.h>

class InstructionSet
{
    // forward declarations
    class InstructionSet_Internal;

public:
    // getters
    static std::string Vendor(void) { return CPU_Rep.vendor_; }
    static std::string Brand(void) { return CPU_Rep.brand_; }

    static bool SSE3(void) { return CPU_Rep.f_1_ECX_[0]; }
    static bool PCLMULQDQ(void) { return CPU_Rep.f_1_ECX_[1]; }
    static bool MONITOR(void) { return CPU_Rep.f_1_ECX_[3]; }
    static bool SSSE3(void) { return CPU_Rep.f_1_ECX_[9]; }
    static bool FMA(void) { return CPU_Rep.f_1_ECX_[12]; }
    static bool CMPXCHG16B(void) { return CPU_Rep.f_1_ECX_[13]; }
    static bool SSE41(void) { return CPU_Rep.f_1_ECX_[19]; }
    static bool SSE42(void) { return CPU_Rep.f_1_ECX_[20]; }
    static bool MOVBE(void) { return CPU_Rep.f_1_ECX_[22]; }
    static bool POPCNT(void) { return CPU_Rep.f_1_ECX_[23]; }
    static bool AES(void) { return CPU_Rep.f_1_ECX_[25]; }
    static bool XSAVE(void) { return CPU_Rep.f_1_ECX_[26]; }
    static bool OSXSAVE(void) { return CPU_Rep.f_1_ECX_[27]; }
    static bool AVX(void) { return CPU_Rep.f_1_ECX_[28]; }
    static bool F16C(void) { return CPU_Rep.f_1_ECX_[29]; }
    static bool RDRAND(void) { return CPU_Rep.f_1_ECX_[30]; }

    static bool MSR(void) { return CPU_Rep.f_1_EDX_[5]; }
    static bool CX8(void) { return CPU_Rep.f_1_EDX_[8]; }
    static bool SEP(void) { return CPU_Rep.f_1_EDX_[11]; }
    static bool CMOV(void) { return CPU_Rep.f_1_EDX_[15]; }
    static bool CLFSH(void) { return CPU_Rep.f_1_EDX_[19]; }
    static bool MMX(void) { return CPU_Rep.f_1_EDX_[23]; }
    static bool FXSR(void) { return CPU_Rep.f_1_EDX_[24]; }
    static bool SSE(void) { return CPU_Rep.f_1_EDX_[25]; }
    static bool SSE2(void) { return CPU_Rep.f_1_EDX_[26]; }

    static bool FSGSBASE(void) { return CPU_Rep.f_7_EBX_[0]; }
    static bool BMI1(void) { return CPU_Rep.f_7_EBX_[3]; }
    static bool HLE(void) { return CPU_Rep.isIntel_ && CPU_Rep.f_7_EBX_[4]; }
    static bool AVX2(void) { return CPU_Rep.f_7_EBX_[5]; }
    static bool BMI2(void) { return CPU_Rep.f_7_EBX_[8]; }
    static bool ERMS(void) { return CPU_Rep.f_7_EBX_[9]; }
    static bool INVPCID(void) { return CPU_Rep.f_7_EBX_[10]; }
    static bool RTM(void) { return CPU_Rep.isIntel_ && CPU_Rep.f_7_EBX_[11]; }
    static bool AVX512F(void) { return CPU_Rep.f_7_EBX_[16]; }
    static bool RDSEED(void) { return CPU_Rep.f_7_EBX_[18]; }
    static bool ADX(void) { return CPU_Rep.f_7_EBX_[19]; }
    static bool AVX512PF(void) { return CPU_Rep.f_7_EBX_[26]; }
    static bool AVX512ER(void) { return CPU_Rep.f_7_EBX_[27]; }
    static bool AVX512CD(void) { return CPU_Rep.f_7_EBX_[28]; }
    static bool SHA(void) { return CPU_Rep.f_7_EBX_[29]; }

    static bool PREFETCHWT1(void) { return CPU_Rep.f_7_ECX_[0]; }

    static bool LAHF(void) { return CPU_Rep.f_81_ECX_[0]; }
    static bool LZCNT(void) { return CPU_Rep.isIntel_ && CPU_Rep.f_81_ECX_[5]; }
    static bool ABM(void) { return CPU_Rep.isAMD_ && CPU_Rep.f_81_ECX_[5]; }
    static bool SSE4a(void) { return CPU_Rep.isAMD_ && CPU_Rep.f_81_ECX_[6]; }
    static bool XOP(void) { return CPU_Rep.isAMD_ && CPU_Rep.f_81_ECX_[11]; }
    static bool TBM(void) { return CPU_Rep.isAMD_ && CPU_Rep.f_81_ECX_[21]; }

    static bool SYSCALL(void) { return CPU_Rep.isIntel_ && CPU_Rep.f_81_EDX_[11]; }
    static bool MMXEXT(void) { return CPU_Rep.isAMD_ && CPU_Rep.f_81_EDX_[22]; }
    static bool RDTSCP(void) { return CPU_Rep.isIntel_ && CPU_Rep.f_81_EDX_[27]; }
    static bool _3DNOWEXT(void) { return CPU_Rep.isAMD_ && CPU_Rep.f_81_EDX_[30]; }
    static bool _3DNOW(void) { return CPU_Rep.isAMD_ && CPU_Rep.f_81_EDX_[31]; }

private:
    static const InstructionSet_Internal CPU_Rep;

    class InstructionSet_Internal
    {
    public:
        InstructionSet_Internal()
            : nIds_{ 0 },
            nExIds_{ 0 },
            isIntel_{ false },
            isAMD_{ false },
            f_1_ECX_{ 0 },
            f_1_EDX_{ 0 },
            f_7_EBX_{ 0 },
            f_7_ECX_{ 0 },
            f_81_ECX_{ 0 },
            f_81_EDX_{ 0 },
            data_{},
            extdata_{}
        {
            //int cpuInfo[4] = {-1};
            std::array<int, 4> cpui;

            // Calling __cpuid with 0x0 as the function_id argument
            // gets the number of the highest valid function ID.
            __cpuid(cpui.data(), 0);
            nIds_ = cpui[0];

            for (int i = 0; i <= nIds_; ++i)
            {
                __cpuidex(cpui.data(), i, 0);
                data_.push_back(cpui);
            }

            // Capture vendor string
            char vendor[0x20];
            memset(vendor, 0, sizeof(vendor));
            *reinterpret_cast<int*>(vendor) = data_[0][1];
            *reinterpret_cast<int*>(vendor + 4) = data_[0][3];
            *reinterpret_cast<int*>(vendor + 8) = data_[0][2];
            vendor_ = vendor;
            if (vendor_ == "GenuineIntel")
            {
                isIntel_ = true;
            }
            else if (vendor_ == "AuthenticAMD")
            {
                isAMD_ = true;
            }

            // load bitset with flags for function 0x00000001
            if (nIds_ >= 1)
            {
                f_1_ECX_ = data_[1][2];
                f_1_EDX_ = data_[1][3];
            }

            // load bitset with flags for function 0x00000007
            if (nIds_ >= 7)
            {
                f_7_EBX_ = data_[7][1];
                f_7_ECX_ = data_[7][2];
            }

            // Calling __cpuid with 0x80000000 as the function_id argument
            // gets the number of the highest valid extended ID.
            __cpuid(cpui.data(), 0x80000000);
            nExIds_ = cpui[0];

            char brand[0x40];
            memset(brand, 0, sizeof(brand));

            for (int i = 0x80000000; i <= nExIds_; ++i)
            {
                __cpuidex(cpui.data(), i, 0);
                extdata_.push_back(cpui);
            }

            // load bitset with flags for function 0x80000001
            if (nExIds_ >= 0x80000001)
            {
                f_81_ECX_ = extdata_[1][2];
                f_81_EDX_ = extdata_[1][3];
            }

            // Interpret CPU brand string if reported
            if (nExIds_ >= 0x80000004)
            {
                memcpy(brand, extdata_[2].data(), sizeof(cpui));
                memcpy(brand + 16, extdata_[3].data(), sizeof(cpui));
                memcpy(brand + 32, extdata_[4].data(), sizeof(cpui));
                brand_ = brand;
            }
        };

        int nIds_;
        int nExIds_;
        std::string vendor_;
        std::string brand_;
        bool isIntel_;
        bool isAMD_;
        std::bitset<32> f_1_ECX_;
        std::bitset<32> f_1_EDX_;
        std::bitset<32> f_7_EBX_;
        std::bitset<32> f_7_ECX_;
        std::bitset<32> f_81_ECX_;
        std::bitset<32> f_81_EDX_;
        std::vector<std::array<int, 4>> data_;
        std::vector<std::array<int, 4>> extdata_;
    };
};

// Initialize static member data
const InstructionSet::InstructionSet_Internal InstructionSet::CPU_Rep;

// Print out supported instruction set extensions
int main()
{
    auto& outstream = std::cout;

    auto support_message = [&outstream](std::string isa_feature, bool is_supported) {
        outstream << isa_feature << (is_supported ? " supported" : " not supported") << std::endl;
    };

    std::cout << InstructionSet::Vendor() << std::endl;
    std::cout << InstructionSet::Brand() << std::endl;

    support_message("3DNOW",       InstructionSet::_3DNOW());
    support_message("3DNOWEXT",    InstructionSet::_3DNOWEXT());
    support_message("ABM",         InstructionSet::ABM());
    support_message("ADX",         InstructionSet::ADX());
    support_message("AES",         InstructionSet::AES());
    support_message("AVX",         InstructionSet::AVX());
    support_message("AVX2",        InstructionSet::AVX2());
    support_message("AVX512CD",    InstructionSet::AVX512CD());
    support_message("AVX512ER",    InstructionSet::AVX512ER());
    support_message("AVX512F",     InstructionSet::AVX512F());
    support_message("AVX512PF",    InstructionSet::AVX512PF());
    support_message("BMI1",        InstructionSet::BMI1());
    support_message("BMI2",        InstructionSet::BMI2());
    support_message("CLFSH",       InstructionSet::CLFSH());
    support_message("CMPXCHG16B",  InstructionSet::CMPXCHG16B());
    support_message("CX8",         InstructionSet::CX8());
    support_message("ERMS",        InstructionSet::ERMS());
    support_message("F16C",        InstructionSet::F16C());
    support_message("FMA",         InstructionSet::FMA());
    support_message("FSGSBASE",    InstructionSet::FSGSBASE());
    support_message("FXSR",        InstructionSet::FXSR());
    support_message("HLE",         InstructionSet::HLE());
    support_message("INVPCID",     InstructionSet::INVPCID());
    support_message("LAHF",        InstructionSet::LAHF());
    support_message("LZCNT",       InstructionSet::LZCNT());
    support_message("MMX",         InstructionSet::MMX());
    support_message("MMXEXT",      InstructionSet::MMXEXT());
    support_message("MONITOR",     InstructionSet::MONITOR());
    support_message("MOVBE",       InstructionSet::MOVBE());
    support_message("MSR",         InstructionSet::MSR());
    support_message("OSXSAVE",     InstructionSet::OSXSAVE());
    support_message("PCLMULQDQ",   InstructionSet::PCLMULQDQ());
    support_message("POPCNT",      InstructionSet::POPCNT());
    support_message("PREFETCHWT1", InstructionSet::PREFETCHWT1());
    support_message("RDRAND",      InstructionSet::RDRAND());
    support_message("RDSEED",      InstructionSet::RDSEED());
    support_message("RDTSCP",      InstructionSet::RDTSCP());
    support_message("RTM",         InstructionSet::RTM());
    support_message("SEP",         InstructionSet::SEP());
    support_message("SHA",         InstructionSet::SHA());
    support_message("SSE",         InstructionSet::SSE());
    support_message("SSE2",        InstructionSet::SSE2());
    support_message("SSE3",        InstructionSet::SSE3());
    support_message("SSE4.1",      InstructionSet::SSE41());
    support_message("SSE4.2",      InstructionSet::SSE42());
    support_message("SSE4a",       InstructionSet::SSE4a());
    support_message("SSSE3",       InstructionSet::SSSE3());
    support_message("SYSCALL",     InstructionSet::SYSCALL());
    support_message("TBM",         InstructionSet::TBM());
    support_message("XOP",         InstructionSet::XOP());
    support_message("XSAVE",       InstructionSet::XSAVE());
}

GenuineIntel
        Intel(R) Core(TM) i5-2500 CPU @ 3.30GHz
3DNOW not supported
3DNOWEXT not supported
ABM not supported
ADX not supported
AES supported
AVX supported
AVX2 not supported
AVX512CD not supported
AVX512ER not supported
AVX512F not supported
AVX512PF not supported
BMI1 not supported
BMI2 not supported
CLFSH supported
CMPXCHG16B supported
CX8 supported
ERMS not supported
F16C not supported
FMA not supported
FSGSBASE not supported
FXSR supported
HLE not supported
INVPCID not supported
LAHF supported
LZCNT not supported
MMX supported
MMXEXT not supported
MONITOR not supported
MOVBE not supported
MSR supported
OSXSAVE supported
PCLMULQDQ supported
POPCNT supported
PREFETCHWT1 not supported
RDRAND not supported
RDSEED not supported
RDTSCP supported
RTM not supported
SEP supported
SHA not supported
SSE supported
SSE2 supported
SSE3 supported
SSE4.1 supported
SSE4.2 supported
SSE4a not supported
SSSE3 supported
SYSCALL supported
TBM not supported
XOP not supported
XSAVE supported

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