有时我们需要编写DOS实模式下的CPU信息诊断程序，但是TurboC++等很多16位C++编译器不支持CPUID指令和32位汇编。于是本文介绍了一种办法，靠内嵌机器码实现了获取CPUID信息。
一、CPUID指令简介
CPUID指令是intel IA32架构下获得CPU信息的汇编指令，可以得到CPU类型，型号，厂商信息，商标信息，序列号，缓存等一系列CPU相关的东西。
CPUID指令一般使用使用eax作为输入参数（某些时候会用到ecx），eax、ebx、ecx、edx作为输出参数。例如这样的汇编代码——
mov eax, 1 cpuid ...
以上代码以1为输入参数，执行cpuid后，eax、ebx、ecx、edx的值都被返回值填充。针对不同的输入参数eax的值，输出参数的意义都不相同。具体含义可参考Intel和AMD的手册——
《Intel® 64 and IA-32 Architectures Software Developer’s Manual Volume 2 (2A, 2B & 2C): Instruction Set Reference, A-Z》. May 2012. http://developer.intel.com/content/www/us/en/processors/processor-identification-cpuid-instruction-note.html
《Intel® Processor Identification and the CPUID Instruction》. April 2012. http://developer.intel.com/content/www/us/en/processors/processor-identification-cpuid-instruction-note.html
《AMD CPUID Specification》. September 2010. http://support.amd.com/us/Embedded_TechDocs/25481.pdf
二、将CPUID封转为函数
用汇编语言来做软件开发的成本很高，所以一般使用C++等高级语言来做软件开发，于是我们希望能将CPUID指令封装为函数。
但现在遇到一个难题——虽然TurboC++等16位C++编译器支持asm语句来实现内嵌汇编，但它只支持16位汇编，不支持CPUID指令和32位汇编。该怎么办呢？
幸好TurboC++支持在asm语句插入机器码。比如我们可以将CPUID指令的机器码插入到asm语句中——
_asm{ ... db 0x0f; db 0xa2; // cpuid ... }
“0f a2”是CPUID指令的机器码，在Intel手册上可以查到——
现在我们又遇到一个难题——CPUID指令使用了eax、ebx、ecx、edx这几个32位寄存器，但TurboC++中的内嵌汇编只支持16位汇编，既只能访问ax、bc、cx、dx。
这时，可以使用66h前缀来调整操作数的大小（66H prefix - Operand Size Override）。给一条16位指令加上66H前缀时，它的操作数——既寄存器宽度变为了32位。比如原16位指令用的是ax，加上66H前缀时变为eax。注意此时的内存寻址方式仍是16位的，仅是操作数变为32位，例如——
_asm{ db 0x66; mov ax, [di]; // mov eax, DWORD PTR [di] }
注：在16位代码中要想使用32位寻址，得使用67H前缀来调整地址大小（67H prefix - Address Size Override）。本文没有用到，读者可自行学习。
利用上述知识，我们可以构造CPUID函数了——
// 获得CPU信息(加强版) // // pdwout4: 返回eax, ebx, ecx, edx这四个寄存器的值。 // id: 功能ID。既CPUID指令的eax参数。 // subid: 子功能ID。既CPUID指令的ecx参数。 void getcpuidex(DWORD* pdwout4, DWORD id, DWORD subid) { if (NULL==pdwout4) return; pdwout4[0] = id; // eax pdwout4[2] = subid; // ecx _asm{ // load. 读取参数到寄存器 mov di, pdwout4; // 准备用di寻址pdwout4 db 0x66; mov cx, [di+8]; // mov ecx, DWORD PTR [di+8] db 0x66; mov ax, [di]; // mov eax, DWORD PTR [di] db 0x66; xor dx, dx; // xor edx, edx db 0x66; xor bx, bx; // xor ebx, ebx // CPUID db 0x0f; db 0xa2; // cpuid // save. 将寄存器保存到pdwout4 db 0x66; mov [di], ax; // mov DWORD PTR [di], eax db 0x66; mov [di+4], bx; // mov DWORD PTR [di+4], ebx db 0x66; mov [di+8], cx; // mov DWORD PTR [di+8], ecx db 0x66; mov [di+12], dx; // mov DWORD PTR [di+12], edx } }
注解——
1. 因为CPUID的返回值会占满eax、ebx、ecx、edx这四个通用寄存器，所以利用di寄存器来寻址。
2. 为了减少寄存器占用，将输入参数id、subid写入pdwout4，然后再在汇编代码中通过di寄存器寻址来加载参数。
3. 虽然对于CPUID指令来说，不需要“xor edx, edx”等指令将edx、dbx清零。但考虑某些16位编译器对内嵌汇编的支持性不够好，手工写上dx、bx后能让编译器知道该内嵌汇编代码用到这2个寄存器，不会将这2个寄存器挪作他用。
上面我们采用了内嵌机器码的形式实现了getcpuidex函数。但手工编写机器码是很容易出错的，怎样才能验证机器码是正确的呢？这时可以先将程序编译为exe，然后利用反汇编器来解析机器码。例如我用IDA Pro打开编译后的exe，因为现在程序很短小，能很快的找到调用cpuid指令的地方——
反汇编的结果与我们预想的相同，验证通过。
三、常用的CPUID功能
3.1 取得CPU厂商（Vendor）
把eax = 0作为输入参数，可以得到CPU的厂商信息。
cpuid指令执行以后，会返回一个12字符的厂商信息，前四个字符的ASC码按低位到高位放在ebx，中间四个放在edx，最后四个字符放在ecx。比如说，对于intel的cpu，会返回一个“GenuineIntel”的字符串，返回值的存储格式为——
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)
代码为——
// 取得CPU厂商（Vendor） // // result: 成功时返回字符串的长度（一般为12）。失败时返回0。 // pvendor: 接收厂商信息的字符串缓冲区。至少为13字节。 int cpu_getvendor(char* pvendor) { DWORD dwBuf[4]; if (NULL==pvendor) return 0; // Function 0: Vendor-ID and Largest Standard Function getcpuid(dwBuf, 0); // save. 保存到pvendor *(DWORD*)&pvendor[0] = dwBuf[1]; // ebx: 前四个字符 *(DWORD*)&pvendor[4] = dwBuf[3]; // edx: 中间四个字符 *(DWORD*)&pvendor[8] = dwBuf[2]; // ecx: 最后四个字符 pvendor[12] = '\0'; return 12; }
3.2 取得CPU商标（Brand）
在我的电脑上点击右键，选择属性，可以在窗口的下面看到一条CPU的信息，这就是CPU的商标字符串。CPU的商标字符串也是通过cpuid得到的。由于商标的字符串很长(48个字符)，所以不能在一次cpuid指令执行时全部得到，所以intel把它分成了3个操作，eax的输入参数分别是0x80000002,0x80000003,0x80000004，每次返回的16个字符，按照从低位到高位的顺序依次放在eax, ebx, ecx, edx。
为了稳妥，最好事先调用0x80000000号功能检查一下扩展功能号的范围。
代码为——
// 取得CPU商标（Brand） // // result: 成功时返回字符串的长度（一般为48）。失败时返回0。 // pbrand: 接收商标信息的字符串缓冲区。至少为49字节。 int cpu_getbrand(char* pbrand) { DWORD dwBuf[4]; if (NULL==pbrand) return 0; // Function 0x80000000: Largest Extended Function Number getcpuid(dwBuf, 0x80000000UL); if (dwBuf[0] < 0x80000004UL) return 0; // Function 80000002h,80000003h,80000004h: Processor Brand String getcpuid((DWORD*)&pbrand[0], 0x80000002UL); // 前16个字符 getcpuid((DWORD*)&pbrand[16], 0x80000003UL); // 中间16个字符 getcpuid((DWORD*)&pbrand[32], 0x80000004UL); // 最后16个字符 pbrand[48] = '\0'; return 48; }
四、全部代码
全部代码——
#include <stdio.h> typedef unsigned long DWORD; char szBuf[64]; DWORD dwBuf[4]; // 获得CPU信息(加强版) // // pdwout4: 返回eax, ebx, ecx, edx这四个寄存器的值。 // id: 功能ID。既CPUID指令的eax参数。 // subid: 子功能ID。既CPUID指令的ecx参数。 void getcpuidex(DWORD* pdwout4, DWORD id, DWORD subid) { if (NULL==pdwout4) return; pdwout4[0] = id; // eax pdwout4[2] = subid; // ecx _asm{ // load. 读取参数到寄存器 mov di, pdwout4; // 准备用di寻址pdwout4 db 0x66; mov cx, [di+8]; // mov ecx, DWORD PTR [di+8] db 0x66; mov ax, [di]; // mov eax, DWORD PTR [di] db 0x66; xor dx, dx; // xor edx, edx db 0x66; xor bx, bx; // xor ebx, ebx // CPUID db 0x0f; db 0xa2; // cpuid // save. 将寄存器保存到pdwout4 db 0x66; mov [di], ax; // mov DWORD PTR [di], eax db 0x66; mov [di+4], bx; // mov DWORD PTR [di+4], ebx db 0x66; mov [di+8], cx; // mov DWORD PTR [di+8], ecx db 0x66; mov [di+12], dx; // mov DWORD PTR [di+12], edx } } // 获得CPU信息 void getcpuid(DWORD* pdwout4, DWORD id) { getcpuidex(pdwout4, id, 0); } // 取得CPU厂商（Vendor） // // result: 成功时返回字符串的长度（一般为12）。失败时返回0。 // pvendor: 接收厂商信息的字符串缓冲区。至少为13字节。 int cpu_getvendor(char* pvendor) { DWORD dwBuf[4]; if (NULL==pvendor) return 0; // Function 0: Vendor-ID and Largest Standard Function getcpuid(dwBuf, 0); // save. 保存到pvendor *(DWORD*)&pvendor[0] = dwBuf[1]; // ebx: 前四个字符 *(DWORD*)&pvendor[4] = dwBuf[3]; // edx: 中间四个字符 *(DWORD*)&pvendor[8] = dwBuf[2]; // ecx: 最后四个字符 pvendor[12] = '\0'; return 12; } // 取得CPU商标（Brand） // // result: 成功时返回字符串的长度（一般为48）。失败时返回0。 // pbrand: 接收商标信息的字符串缓冲区。至少为49字节。 int cpu_getbrand(char* pbrand) { DWORD dwBuf[4]; if (NULL==pbrand) return 0; // Function 0x80000000: Largest Extended Function Number getcpuid(dwBuf, 0x80000000UL); if (dwBuf[0] < 0x80000004UL) return 0; // Function 80000002h,80000003h,80000004h: Processor Brand String getcpuid((DWORD*)&pbrand[0], 0x80000002UL); // 前16个字符 getcpuid((DWORD*)&pbrand[16], 0x80000003UL); // 中间16个字符 getcpuid((DWORD*)&pbrand[32], 0x80000004UL); // 最后16个字符 pbrand[48] = '\0'; return 48; } int main(void) { //getcpuidex(dwBuf, 0,0); //printf("%.8lX\t%.8lX\t%.8lX\t%.8lX\n", dwBuf[0],dwBuf[1],dwBuf[2],dwBuf[3]); cpu_getvendor(szBuf); printf("CPU Vendor:\t%s\n", szBuf); cpu_getbrand(szBuf); printf("CPU Name:\t%s\n", szBuf); return 0; }
五、编译和运行
在Turbo C++ 3.0和Borland C++ 3.1中编译通过。将编译后的exe放在C盘根目录。然后重启电脑进入DOS实模式，运行成功——
在Windows的命令提示符中也运行成功——
参考文献——
《Intel® 64 and IA-32 Architectures Software Developer’s Manual Volume 2 (2A, 2B & 2C): Instruction Set Reference, A-Z》. May 2012. http://www.intel.com/content/www/us/en/architecture-and-technology/64-ia-32-architectures-software-developer-instruction-set-reference-manual-325383.html
《Intel® Processor Identification and the CPUID Instruction》. April 2012. http://developer.intel.com/content/www/us/en/processors/processor-identification-cpuid-instruction-note.html
《AMD CPUID Specification》. September 2010. http://support.amd.com/us/Embedded_TechDocs/25481.pdf
《DOS下使用32位寄存器及CPUID》。senvei著。http://hi.baidu.com/senvei/blog/item/4820c11b4ad4e09b6438db64.html
《x86/x64 指令编码内幕（适用于 AMD/Intel）》中的“2. 深入了解 prefix”。mik著。http://www.mouseos.com/x64/doc3.html
《在C++中使用cpuid指令获得CPU信息》。闲人（freeman）著。http://freeman.cnblogs.com/archive/2005/08/30/226128.html
http://en.wikipedia.org/wiki/CPUID
http://baike.baidu.com/view/1829765.htm
