与高级语言不同的CPUID用法

Question

我正在尝试使用需要特定处理器架构的 x86 ASM 函数。我知道我需要在调用“CPUID 标准函数 01H”后检查特定位。下面是来自 CPUID Wikipedia 页面的 C 实现，用于调用 CPUID：

#include <stdio.h>

int main() {
    int i;
    unsigned int index = 0;
    unsigned int regs[4];
    int sum;
    __asm__ __volatile__(
#if defined(__x86_64__) || defined(_M_AMD64) || defined (_M_X64)
        "pushq %%rbx     \n\t" /* save %rbx */
#else
        "pushl %%ebx     \n\t" /* save %ebx */
#endif
        "cpuid            \n\t"
        "movl %%ebx ,%[ebx]  \n\t" /* write the result into output var */
#if defined(__x86_64__) || defined(_M_AMD64) || defined (_M_X64)
        "popq %%rbx \n\t"
#else
        "popl %%ebx \n\t"
#endif
        : "=a"(regs[0]), [ebx] "=r"(regs[1]), "=c"(regs[2]), "=d"(regs[3])
        : "a"(index));
    for (i=4; i<8; i++) {
        printf("%c" ,((char *)regs)[i]);
    }
    for (i=12; i<16; i++) {
        printf("%c" ,((char *)regs)[i]);
    }
    for (i=8; i<12; i++) {
        printf("%c" ,((char *)regs)[i]);
    }
    printf("\n");
}

尽管 Linux kernel 使用以下函数：

static inline void native_cpuid(unsigned int *eax, unsigned int *ebx,
                                unsigned int *ecx, unsigned int *edx)
{
        /* ecx is often an input as well as an output. */
        asm volatile("cpuid"
            : "=a" (*eax),
              "=b" (*ebx),
              "=c" (*ecx),
              "=d" (*edx)
            : "0" (*eax), "2" (*ecx));
}

哪个更好？其他的他们本质上是等价的？

Answer 1

正如 Jester 所说，在 GNU C 中，cpuid.h 内在包装器可能是您最好的选择。

还有 __builtin_cpu_supports("popcnt") 或 "avx" 之类的，它们在您调用 __builtin_cpu_init() 后起作用。不过，仅支持真正主要的功能位。例如，文档没有提及 rdrand 的功能位，因此 __builtin_cpu_supports("rdrand") 可能不起作用。

自定义 inline-assembly 版本：

Linux的实现可以内联，没有浪费指令，而且看起来写得很好，所以没有理由使用其他任何东西。您极有可能会收到有关无法满足 "=b" 约束的投诉；如果是这样，请参阅下面的 clang cpuid.h 的作用。（但我认为这从来没有必要，而且是文档错误的结果）。

它实际上并不需要 volatile，但是，如果您将它用于生成的值而不是对管道的序列化效果：运行具有相同输入的 CPUID 将提供相同的结果，所以我们可以让优化器移动它或将它提升到循环之外。（所以它运行的次数更少）。这可能没有帮助，因为普通代码首先不会在循环中使用它。

The source for clang's implementation of cpuid.h does some weird stuff, like preserving %rbx because apparently some x86-64 environments might not be able to satisfy a constraint that uses %rbx as an output operand? The comment is /* x86-64 uses %rbx as the base register, so preserve it. */, but I have no idea what they're talking about. If anything x86-32 PIC code in the SysV ABI uses %ebx for a fixed purpose (as a pointer to the GOT), but I don't know about anything like that for x86-64. Perhaps that code is motivated by a mistake in the ABI documentation? See HJ Lu's mailing list post about it.

最重要的是，问题中的第一个版本（在main()内）已损坏，因为它.

要修复它，只需告诉编译器结果将在 ebx 中（使用 "=b"），让它担心 saving/restoring ebx/rbx 在 start/end的功能。

与高级语言不同的CPUID用法

Differing CPUID usage from high-level languages

c

linux

assembly

cpuid

自定义 inline-assembly 版本：