как узнать процессор с поддержкой ssse3
Технологии и инструкции,
используемые в процессорах
Люди обычно оценивают процессор по количеству ядер, тактовой частоте, объему кэша и других показателях, редко обращая внимание на поддерживаемые им технологии.
Отдельные из этих технологий нужны только для решения специфических заданий и в «домашнем» компьютере вряд ли когда-нибудь понадобятся. Наличие же других является непременным условием работы программ, необходимых для повседневного использования.
Так, полюбившийся многим браузер Google Chrome не работает без поддержки процессором SSE2. Инструкции AVX могут в разы ускорить обработку фото- и видеоконтента. А недавно один мой знакомый на достаточно быстром Phenom II (6 ядер) не смог запустить игру Mafia 3, поскольку его процессор не поддерживает инструкции SSE4.2.
Если аббревиатуры SSE, MMX, AVX, SIMD вам ни о чем не говорят и вы хотели бы разобраться в этом вопросе, изложенная здесь информация станет неплохим подспорьем.
В кратких описаниях ниже упор сделан только на практическую ценность технологий. Пройдя по приведенным ссылкам, можно получить более подробные сведения о каждой из них.
Аббревиатура образована от MultiMedia eXtensions (мультимедийные расширения). Это набор инструкций процессора, предназначенных для ускорения обработки фото-, аудио- и видеоданных. Разработан компанией Intel, используется в процессорах с 1997 года и на момент внедрения обеспечивал до 70% прироста производительности. Сегодня вам вряд ли удастся встретить процессор без поддержки этой технологии. Подробнее.
3DNow!
Технология впервые была использована в 1998 году в процессорах AMD и стала развитием технологии MMX, значительно расширив возможности процессора в области обработи мультимедийных данных. Ее презентацию совместили с выходом игры Quake 2, в которой 3DNow! обеспечивала до 30% прироста быстродействия. Но широкого распространения 3DNow! не получила. Сейчас она заменена другими технологиями и в новых процессорах не используется. Подробнее.
SSE впервые использована в 1999 году в процессорах Pentium ІІІ и стала своеобразным ответом компании Intel на разработанную компанией AMD технологию 3DNow!, устранив некоторые ее недостатки. SSE применяется процессором, когда нужно совершить одни и те же действия над разными данными и обеспечивает осуществление до 4 таких вычислений за 1 такт, чем обеспечивает существенный прирост быстродействия.
SSE используется огромным числом приложений. Процессоров без ее поддержки сегодня уже не встретишь. Подробнее.
Поддержка инструкций SSE2 является обязательным условием использования современного программного обеспечения. В частности, без этого набора команд не будут работать популярные браузеры Google Chrome и Яндекс-браузер. На компьютере без SSE2 также невозможно использовать Windows 8, Windows 10, Microsoft Office 2013 и др. Подробнее.
Набор из 13 инструкций, разработанный компанией Intel и впервые использованный ею в 2004 г. в процессорах с ядром Prescott. Позволяет процессору более эффективно использовать 128-битные регистры SSE.
Инструкции SSE3 заметно упростили ряд DSP- и 3D-операций. Практическая польза от них больше всего ощущается в приложениях, связанных с обработкой потоков графической информации, аудио- и видеосигналов. Подробнее.
SSSE 3
Сокращение от «Supplemental SSE3», что значит «Дополнительный SSE3». Это набор дополнительных инструкций процессора, внедренных компанией Intel в 2006 году в продолжение развития предыдущих наборов команд SSE. По сути, это был четвертый по счету набор инструкций SSE. Но в Intel решили иначе, возможно, посчитав его лишь незначительным дополнением к предыдущему пакету.
Инструкции SSSE3 необходимы для нормальной работы многих современных приложений, в частности программ распознавания речи, используемых алгоритм DNN (Deep Neural Network). Подробнее.
SSE 4.1
Набор инструкций, разработанный компанией Intel. Используется в процессорах с 2006 года.
SSE 4.1 в значительной степени повышает эффективность процессора при компиляторной векторизации обработки данных, работе с трехмерной графикой и в играх, обработке изображений, видеоинформации и другого мультимедийного контента. Подробнее.
SSE 4.2
Набор инструкций процессора, включающий 7 команд обработки строк, подсчета CRC32 и популяции единичных бит, а также работы с векторными примитивами. Впервые использован компанией Intel в 2008 году.
На практике инструкции SSE 4.2 повышают производительность при сканировании вирусов, поиска текста, строковой обработки библиотек (ZLIB, базы данных и др.), обработки 3D информации. Подробнее.
SSE4A (SSE128)
Набор инструкций, используемый в процессорах AMD с 2007 года. Включает всего 4 команды (инструкции, ускоряющие подсчет числа нулевых/единичных битов, комбинированные инструкции маскирования и сдвига, а также скалярные инструкции потоковой записи).
Аналогичные инструкций есть также в наборе SSE 4 (4.1, 4.2.) от Intel, который является значительно более эффективным (в общей сложности 54 инструкции), см. выше. Подробнее.
Расширение системы команд процессора, разработанное в 2008 году компанией Intel с целью ускорения работы и повышения уровня защищенности программ, использующих алгоритм шифрования AES (Advanced Encryption Standard).
В США и некоторых других странах AES является официальным стандартом шифрования. Используется операционной системой Windows и многими популярными программами для защиты конфиденциальной информации (The Bat!, TrueCrypt и др.). Если процессор поддерживает инструкции AES, прирост производительности приложений, использующих этот алгоритм, может достигать 1200 %. Подробнее.
Аббревиатура образована от Advanced Vector Extensions. Это расширение системы команд процессора, разработанное компанией Intel в 2008 году. Оказывает большое влияние на мультимедийные и вычислительные возможности процессора.
Кроме набора новых инструкций, эта технология предусматривает двукратное увеличение размеров SIMD-регистров процессора, благодаря чему в интенсивных вычислениях за каждый такт он может обрабатывать до 2 раз больше информации.
Значительный прирост производительности наблюдается при работе с фото-, видеоконтентом, решении научных задач и др.). Но для этого требуется также использование соответствующей операционной системы и адаптированного программного обеспечения. В Windows поддержка AVX появилась, только начиная с Windows 7 SP1. Подробнее.
AVX 2
Набор инструкций, ставший развитием технологии AVX. Впервые использован в 2013 г. в процессорах Intel на ядре Haswell.
Набор инструкций процессора, ускоряющий операции умножения-сложения чисел с плавающей запятой. Аббревиатура FMA образована от англ. Fused Multiply-Add, что переводится как умножение-сложение с однократным округлением.
Операции умножения-сложения очень распространены и играют важную роль в работе вычислительной техники. Особенно, когда речь идет о цифровой обработке аналоговых сигналов (двоичное кодирование видео, звука и другие подобные операции). В связи с этим, поддержка инструкций FMA внедрена не только в центральные процессоры, но и в графические процессоры многих современных видеокарт. Подробнее.
NX (XD), EVP
AMD64, Intel64
Инструкции XOP впервые использованы в 2011 году в процессорах AMD архитектуры Bulldozer. В этот набор входит несколько различных типов векторных инструкций, большинство из которых являются целочисленными. Однако, есть среди них также инструкции для перестановки чисел с плавающей запятой и инструкции экстракции дробной части. Подробнее.
HT, SMT
Аппаратная виртуализация (VT-x, VT-d, AMD-V)
Аппаратная виртуализация значительно расширяет возможности работы компьютера с виртуальными машинами, позволяя использовать гостевые операционные системы изолировано от основной (хостовой) системы.
Кроме того, появляется возможность «проброса» в гостевую систему устройств ввода-вывода, подключаемых к компьютеру через шину PCI и некоторые другие шины (видеокарты, звуковые карты, сетевые адаптеры и др.). Подробнее.
Turbo Boost, Turbo Core
Несмотря на одинаковое предназначение, Turbo Boost и Turbo Core существенно отличаются. Подробнее.
Это абсолютно новая концепция безопасности. В ее основе лежит эксклюзивное использование части ресурсов компьютера каждым конкретным приложением. Она охватывает практически все подсистемы компьютера: выделение памяти, мониторинг системных событий, связь чипсета и памяти, хранение данных, устройства ввода (клавиатура и мышь), вывод графической информации. Подробнее.
SpeedStep, PowerNow!, Cool’n’Quiet
Это особенно важно для мобильных устройств, расход заряда аккумулятора которых существенно уменьшается. В настольных системах самым ощутимым моментом является снижение шума системы охлаждения процессора. Подробнее.
Процессор получает возможность дополнительно проверять границы буферов стека и буферов кучи перед доступом к памяти, чтобы приложение, обращающееся к памяти, имело доступ лишь к той ее области, которая ему назначена. Вследствие этого хакеру или вредоносной программе становится значительно сложнее через память «подставлять» процессору свой код. Подробнее.
SGX позволяет организовать защищённые участки кода и данных (так называемые «анклавы»), обеспечивающие высокий уровень защиты работающих с ними программ от вредоносных приложений и хакерских атак. Подробнее.
Intel SHA
Эти алгоритмы используются в системах контроля версий и электронных подписей, а также для построения кодов аутентификации. SHA-1 является более распространённым и применяется в самых разнообразных криптографических программах. Подробнее.
Стандарт ACPI предусматривает несколько режимов работы процессора. В зависимости от модели, они могут поддерживаться процессором в полном объеме или только какая-то их часть. Подробнее.
Процессор переводится в режим SMM не программным обеспечением, а после поступления сигнала, генерируемого при наступлении определенных событий специальными схемами материнской платы. Нужен для решения некоторых важных задач, таких как обработка ошибок памяти и чипсета материнской платы, защита процессора от перегрева путем выключения компьютера и др. Подробнее.
SenseMI
Некоторые из упомянутых компонентов, по сути, являются усовершенствованными вариантами технологий, используемых в предыдущих моделях процессоров AMD. Подробнее.
AMD CoolCore
AMD CoolSpeed
AMD Enduro
Ценной Enduro является для мобильных компьютеров, поскольку позволяет существенно экономить заряд аккумулятора. Подробнее.
BMI, TBM, ABM
Операции манипулирования битами чаще всего используется приложениями, предназначенными для низкоуровневого управления устройствами, обнаружения и исправления ошибок, оптимизации, сжатия и шифрования данных. Использование BMI программами значительно ускоряет эти операции (иногда в несколько раз), однако, код программ становится более сложным для написания программистами. Подробнее.
DPM, DDPM
Dynamic Power Management и Dual Dynamic Power Management- технологии автоматического динамического изменения питания процессора. В совокупности с другими энергосберегающими технологиями, они значительно повышают его энергоэффективность, снижая уровень питания в периоды простоя или незначительных загрузок и повышая его, когда это необходимо. Подробнее.
SMEP, SMAP
F16C используется как в процессорах AMD, так и в процессорах Intel, значительно расширяя их возможности в плане работы с мультимедийными данными, а также данными других типов. Подробнее.
SSSE3 (Supplemental SSE3)
SSSE3 (Supplemental SSE3, то есть дополнительный SSE3) — это набор дополнительных инструкций процессора, разработанный компанией Intel в продолжение развития наборов команд SSE, SSE2 и SSE3.
По сути, это был четвертый по счету набор инструкций SSE и, по логике вещей, ему нужно бы было присвоить название SSE4. Но в Intel решили иначе, возможно, посчитав его лишь незначительным дополнением к предыдущему пакету.
На первых порах SSSE3 также назывался Merom New Instructions (MNI) по названию процессорного ядра, в котором Intel впервые намеревалась его использовать.
SSSE3 представляет собой набор из 16 новых команд, улучшающих работу с упакованными целыми. При этом, каждая из инструкций может использоваться процессором как для 64-битных, так и для 128-битных регистров. Поэтому в документации Intel речь идет не о 16, а о 32 командах SSSE3.
Инструкции SSSE3 необходимы для нормальной работы многих современных приложений, в частности программ распознавания речи, используемых алгоритм DNN (Deep Neural Network), и др.
Начало использование SSSE3 приходится на 2006 год (выход процессоров архитектуры Intel Core).
Люди обычно оценивают процессор по количеству ядер, тактовой частоте, объему кэша и других показателях, редко обращая внимание на поддерживаемые им технологии.
Отдельные из этих технологий нужны только для решения специфических заданий и в «домашнем» компьютере вряд ли когда-нибудь понадобятся. Наличие же других является непременным условием работы программ, необходимых для повседневного использования.
Так, полюбившийся многим браузер Google Chrome не работает без поддержки процессором SSE2. Инструкции AVX могут в разы ускорить обработку фото- и видеоконтента. А недавно один мой знакомый на достаточно быстром Phenom II (6 ядер) не смог запустить игру Mafia 3, поскольку его процессор не поддерживает инструкции SSE4.2.
Если аббревиатуры SSE, MMX, AVX, SIMD вам ни о чем не говорят и вы хотели бы разобраться в этом вопросе, изложенная здесь информация станет неплохим подспорьем.
Одной из особенностей компьютеров на базе процессоров AMD, которой они выгодно отличаются от платформ Intel, является высокий уровень совместимости процессоров и материнских плат. У владельцев относительно не старых настольных систем на базе AMD есть высокие шансы безболезненно «прокачать» компьютер путем простой замены процессора на «камень» из более новой линейки или же флагман из предыдущей.
Если вы принадлежите к их числу и задались вопросом «апгрейда», эта небольшая табличка вам в помощь.
В таблицу можно одновременно добавить до 6 процессоров, выбрав их из списка (кнопка «Добавить процессор»). Всего доступно больше 2,5 тыс. процессоров Intel и AMD.
Пользователю предоставляется возможность в удобной форме сравнивать производительность процессоров в синтетических тестах, количество ядер, частоту, структуру и объем кэша, поддерживаемые типы оперативной памяти, скорость шины, а также другие их характеристики.
Дополнительные рекомендации по использованию таблицы можно найти внизу страницы.
В этой базе собраны подробные характеристики процессоров Intel и AMD. Она содержит спецификации около 2,7 тысяч десктопных, мобильных и серверных процессоров, начиная с первых Пентиумов и Атлонов и заканчивая последними моделями.
Информация систематизирована в алфавитном порядке и будет полезна всем, кто интересуется компьютерной техникой.
Таблица содержит информацию о почти 2 тыс. процессоров и будет весьма полезной людям, интересующимся компьютерным «железом». Положение каждого процессора в таблице определяется уровнем его быстродействия в синтетических тестах (расположены по убыванию).
Есть фильтр, отбирающий процессоры по производителю, модели, сокету, количеству ядер, наличию встроенного видеоядра и другим параметрам.
Для получения подробной информации о любом процессоре достаточно нажать на его название.
Проверка стабильности работы центрального процессора требуется не часто. Как правило, такая необходимость возникает при приобретении компьютера, разгоне процессора (оверлокинге), при возникновении сбоев в работе компьютера, а также в некоторых других случаях.
В статье описан порядок проверки процессора при помощи программы Prime95, которая, по мнению многих экспертов и оверлокеров, является лучшим средством для этих целей.
ПОКАЗАТЬ ЕЩЕ 
Как проверить, поддерживает ли процессор набор инструкций SSE3?
Является ли следующий код действительным для проверки того, поддерживает ли процессор набор инструкций SSE3?
Я создал GitHub-реестр, который обнаружит поддержку ЦП и ОС для всех основных расширений ISA x86: https://github.com/Mysticial/FeatureDetector
Здесь короче версия:
Сначала вам нужно получить доступ к инструкции CPUID:
Затем вы можете запустить следующий код:
Обратите внимание, что это только определяет, поддерживает ли процессор инструкции. Чтобы запустить их, вам также потребуется поддержка операционной системы.
В частности, поддержка операционной системы требуется для:
После недолгих поисков я также нашел решения от Intel:
Также обратите внимание, что в GCC есть некоторые специальные встроенные функции, которые вы можете использовать (см.: https://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc-4.9.2/gcc/X86-Built-in-Functions.html):
Если вы сложите это вместе с информацией выше, все будет хорошо.
На Mac OS это работает:
В моей машине это выводит это:
machdep.cpu.features: ФПУ УМЭ ДЕ ПСЭ ТСК МСР РАЙ МОК CX8 APIC сентябрь MTRR ПГЕ MCA CMOV РАТ PSE36 CLFSH DS ACPI МОГО FXSR SSE, SSE2, СС НТТ ТМ РВЕ SSE3 PCLMULQDQ DTES64 ПН DSCPL VMX EST ТМ2 SSSE3 ФМА CX16 Т PDCM SSE4.1 SSE4.2 x2APIC MOVBE POPCNT AES PCID XSAVE OSXSAVE SEGLIM64 TSCTMR AVX1.0 RDRAND F16C
Как вы можете видеть из инструкций, написанных жирным шрифтом, SSE3 и куча других инструкций SIMD поддерживаются.
Чтобы добавить в Abhiroop ответ: В linux вы можете запустить эту команду оболочки, чтобы узнать функции, поддерживаемые вашим процессором.
cat/proc/cpuinfo | grep flags | uniq
На моей машине это печатает
флаги: FPU VME-де-псевдоэфедрин TSC MSR пае MCE CX8 APIC SEP MTRR PGE MCA CMOV погладить pse36 clflush MMX fxsr ссе sse2 ХТ системный вызов пх pdpe1gb rdtscp лм constant_tsc rep_good nopl xtopology nonstop_tsc aperfmperf eagerfpu ПНИ PCLMULQDQ SSSE3 FMA CX16 PCID sse4_1 sse4_2 x2APIC movbe POPCNT tsc_deadline_timer АЕС xsave avx f16c гипервизор rdrand lahf_lm abm 3dnowprefetch invpcid_single retpoline kaiser fsgsbase bmi1 hle avx2 smep bmi2 erms invpcid rtm rdseed adx xsaveopt
Технология расширений набора команд Intel®
Тип материала Информация о продукции и документация
Идентификатор статьи 000005779
Последняя редакция 02.11.2020
Расширения набора инструкций Intel® — это дополнительные инструкции, которые могут увеличить производительность при выполнении одних и тех же операций над несколькими объектами данных.
Расширения наборов команд могут включать:
Нажмите или в теме, чтобы получить подробную информацию
Как узнать, какие расширения набора команд Intel моей системы имеют? Есть ли какое бы то ни было средство, которое отображает эту информацию?
Вы можете использовать программу Intel для идентификации, нажмите на вкладку » технологии ЦП » и найдите расширения набора инструкций Intel®. См. Следующий пример:
Потоковые SIMD-расширения (SSE)
SSE — это процессорная технология, которая обеспечивает единую инструкцию для нескольких данных. Более старые процессоры обрабатывают только один элемент данных на каждой инструкции. SSE позволяет выполнять инструкции для обработки нескольких элементов данных. Она используется в ресурсоемких приложениях, таких как 3D-графика, для ускорения обработки.
SSE предназначен для замены технологии MMX™. Она расширяется по поколениям процессоров Intel®, включая SSE2, SSE3/SSE3S и SSE4. Каждая итерация привела новые инструкции и повышенную производительность.
Потоковые SIMD-расширения 2 (SSE2)
SSE2 расширяет технологии MMX и SSE Благодаря дополнению 144 инструкций, обеспечивающих повышенную производительность для широкого спектра приложений. Инструкции SIMD Integer, представленные с помощью технологии MMX, расширены с 64 на 128 бит. Это удваивает эффективную скорость выполнения операций с типом SIMD Integer.
Удвоенная точность с плавающей запятой позволяет одновременно выполнять две операции с плавающей запятой в формате SIMD. Эта поддержка для операций удвоенной точности помогает ускорить процесс создания контента, составления финансовых, инженерных и научных заявлений.
Первоначальные инструкции SSE усовершенствованы для поддержки гибкого и более высокого динамического диапазона вычислительной мощности. Это делается за счет поддержки арифметических операций над несколькими типами данных. Примерами могут служить двухбайтовые слова и четыре слова. Инструкции SSE2 позволяют разработчикам программного обеспечения обеспечить максимальную гибкость. Они могут реализовывать алгоритмы и обеспечивать повышение производительности при выполнении программного обеспечения, такого как MPEG-2, MP3 и 3D Graphics.
Потоковые SIMD-расширения 3 (SSE3)
В процессоре Intel® Pentium® 4 на базе процессоров Intel-нанометровая тактовая частота представляет собой набор потоковых SIMD-расширений 3 (SSE3), который включает 13 более команд SIMD по сравнению с SSE2.90 13 новых инструкций в основном предназначены для улучшения синхронизации потоков и определенных областей приложения, например для мультимедиа и игр.
Потоковые SIMD-расширения 4 (SSE4)
SSE4 состоит из 54 инструкций. Набор, состоящий из 47 инструкций, который называется SSE 4.1 в документации Intel, доступен в Penryn. SSE 4.2, второй набор, состоящий из семи оставшихся инструкций, впервые доступен в Nehalem-процессоре Intel® Core™ i7. Корпорация Intel имеет обратную информацию от разработчиков при разработке набора инструкций.
Intel® Advanced Vector Extensions (Intel® AVX)
Intel® AVX — это 256-разрядное расширение набора команд Intel® SSE, предназначенное для приложений с интенсивной обработкой плавающих точек (FP). Intel AVX повышает производительность из-за более широкого спектра векторов, нового расширяемого синтаксиса и обширных функциональных возможностей. Intel AVX2 был выпущен в 2013, расширяя возможности обработки векторных изображений в доменах с плавающей запятой и целочисленными данными. Это приводит к более высокой производительности и более эффективному управлению данными в широком диапазоне различных приложений. Примерами могут быть обработка изображений и аудио/видео, инженерные симуляции, финансовая аналитика, 3D-моделирование и анализ.
Intel® Advanced Vector Extensions 512 (Intel® AVX-512)
Intel® AVX-512 позволяет обрабатывать два раза больше элементов данных, которые Intel AVX/AVX2 может обрабатывать с помощью одной инструкции и в четыре раза больше возможностей Intel SSE. Инструкции Intel AVX-512 имеют важное значение, так как они открывают более высокую производительность для самых ресурсоемких вычислительных задач. Инструкции Intel AVX-512 предлагают наивысший уровень поддержки компилятора в конструкции возможностей.
(Само)идентификация процессоров. Часть вторая. Волосатый CPUID
В первой части я рассказал о необходимости идентификации расширений, присутствующих на конкретном процессоре. Это нужно для того, чтобы исполняющийся код (операционная система, компилятор или пользовательское приложение) смог надёжно определить, какие возможности аппаратуры он может задействовать. Также в предыдущей статье я сравнил несколько популярных архитектур центральных процессоров общего назначения. Возможности по идентификации между ними сильно разнятся: некоторые предоставляют полную информацию о расширениях ISA, тогда как другие ограничиваются парой чисел для различения вендора и ревизии.
В этой части я расскажу об одной инструкции архитектуры Intel IA-32 — CPUID, введённой специально для перечисления декларируемых процессором расширений. Немного о том, что было до её появления, что она умеет сообщать, какие неожиданности могут поджидать и какой софт позволяет интерпретировать её вывод.
Источник изображения: [1]
История
Как я уже утверждал в первой части, присутствует следующая тенденция: чем более «встраиваемая» природа у процессора, тем меньше возможностей для идентификации заложено в его архитектуру. Создатели встраиваемых систем почему-то не волнуются о переносимости двоичного кода.
Не являлся исключением и Intel 8086 — микропроцессор 1970-х годов, выросший из «калькуляторной» серии 8008, 8080, 8085. Изначально в него не было заложено никаких средств идентификации.
Начиная с 808386 сведения о модели, степпинге и семействе стали сообщаться в регистре EDX сразу после перезагрузки (получения сигнала RESET). Инструкция CPUID, кодируемая байтами 0x0f 0xa2, была введена в процессорах 80486. Наличие CPUID можно было распознать по возможности записи в бит 21 регистра флагов. Для поддержки работы на более старых ЦПУ приходилось идти на очень изощрённые методы для того, чтобы различать процессоры серий от 8086 до 80386.
Перечисленные в оригинальной статье техники были опробованы преимущественно на ЦПУ от Intel. В статье автор признаёт, что они не позволяют надёжно классифицировать клоны x86 других производителей.
Интерфейс
Для системного программиста работа по идентификации некоторого расширения обычно заключается в установке входных значений в регистрах EAX (лист, англ. leaf) и ECX (подлист, англ. subleaf), исполнению CPUID и прочтению результата в четырёх регистрах: EAX, EBX, ECX, EDX. Отдельные битовые поля выходных регистров будут содержать информацию о значениях связанных с ними архитектурных параметров конкретного ядра процессора.
Все валидные сочетания входных листов-подлистов и четвёрок регистров на выходе формируют таблицу CPUID. Для современных процессоров она содержит около двух десятков строк по четыре 32-битных столбца.
Я не буду расписывать детально все официально описанные поля этой таблицы. Интересующиеся всегда могут найти их в Intel SDM [1] (рекомендую запастись терпением — около 40 страниц текста только про CPUID). Болеее того, для уже заявленных, но ещё не выпущенных в физических продуктах расширений ISA соответствующие им новые поля CPUID могут быть найдены в [3]. Вместо этого я классифицирую информацию, которую можно извлечь из вывода этой инструкции. Для обозначения битовых полей таблицы я буду использовать принятую для этого нотацию: CPUID.leaf.subleaf.reg[bitstart:bitend]. Например, CPUID.0.EBX[31:0] — это биты с 0 по 31 выходного регистра EBX после исполнения CPUID, которая на вход получила лист 0 (EAX = 0); подлист (входное значение ECX) игнорируется, поэтому он не указан.
Регионы листов
Неподдерживаемые значения входных EAX и ECX не приводят к возникновению исключений, а вместо этого возвращают нули во всех четырёх регистрах, либо «мусор» (значения другого листа согласно спецификации). Допустимые же сочетания листов и подлистов образуют три непрерывных региона.
Brand String
Конечно же, ни один вендор не упустит возможности увековечить своё имя в идентификационных данных своего продукта. Причём желательно сделать это не просто в виде числа, а впечатать ASCII-строку (хорошо хоть, что не Unicode).
В IA-32 CPUID текст можно найти минимум в двух группах листов. CPUID.0.EBX, ECX, EDX содержат 12 байт ASCII-строки, специфичной для каждого вендора. Для Intel это, конечно же, «GenuineIntel». А три листа CPUID.0x80000002–0x80000004 предоставляют аж 48 байт для кодирования в ASCII так называемой Brand String. Именно её видно при распечатке cat /proc/cpuinfo в Linux. И, хотя формат её более-менее стандартизован: «вендор марка серия CPU @ частота», я настоятельно не рекомендую по её содержимому принимать решения в программном коде. Слишком значительно её содержимое может варьироваться: частота может быть указана в МГц или в ГГц (а в реальности быть совсем иной из-за динамической подстройки), пробелы могут менять положение, а симулятор или виртуальная машина могут подставить туда вообще что угодно. Вся информация из brand string может быть найдена программно более надёжными способами.
Информация о кэшах, такая как их тип, количество, ёмкость, геометрия, разделяемость между ядрами полезна для тюнинга высокопроизводительного математического софта, например, библиотек BLAS (basic linear algebra system).
Изначально конфигурацию кэшей описывал лист 2. Спроектировали его не очень дальновидно. Формат кодирования информации в нём был выбран не самый гибкий, он не смог в будущем поддержать постоянные изменения в объёме и конфигурации нескольких уровней кэшей. В настоящее время использование информации из листа 2 не рекомендуется, там могут стоять 0xFF-ки.
Судя по тому, что лист 0x80000006 входит в расширенный диапазон (хотя я не уверен, документальных доказательств пока что не нашёл), он был добавлен не Intel. С помощью него была сделана попытка информацию листа 2 дополнить данными о строении кэшей, которые потребовались разработчикам софта. При этом опять же не было намерения предоставить пространство для роста.
Лист 4 — последнее и пока что наиболее гибкое представление данных о кэшах. Цена этому — добавление концепции подлистов, кодируемых в ECX. Каждый подлист описывает один кэш: данных, кода или совмещённый, определяет его уровень, ёмкость и т.д. Хватит ли четвёртого листа надолго — поживём, увидим.
Топология
Изменяемые поля
Разное
В этой секции я собрал прочие интересные моменты, связанные с историей и работой команды CPUID.
Processor Serial Number
Во времена Pentium III каждый процессор получил уникальный серийный номер, содержавшийся в CPUID.3.ECX и CPUID.3.EDX [7]. Легко представить, насколько такая фича была бы удобна для нужд защиты ПО от копирования. Однако в 1999 году Европейское сообщество запротестовало, разумно опасаясь, что подобная функциональность повредит приватности пользователей таких систем. Уже в Intel Pentium IV серийный номер был убран, сейчас лист 3 возвращает нули.
Вендоры и CPUID
Очень интересная таблица [5] повествует о том, что хранят (или в прошлом хранили) в разных листах CPUID разные вендоры. Например, описывается некий mystery level 0x8fffffff, в котором процессоры AMD K8 возвращали строку IT’S HAMMER TIME.
Agner Fog о войнах ISA
История появления расширений набора инструкций IA-32 в условиях конкурентной борьбы нескольких компаний [4]. Добавление новых инструкций всегда влияло на CPUID, и не всегда все могли договориться о том, как это сделать правильно.
Они испортили CPUID! IA32_BIOS_SIGN_ID
Инструкция CPUID всегда нравилась мне лаконичностью своего интерфейса и отсутствием неожиданностей в работе: один регистр на входе и четыре на выходе. В её работе нет генерации исключений, нет обращений к памяти, нет чтения/модификации регистра флагов, на неё не влияют префиксы, она работает во всех режимах процессора. По сравнению с зоопарком CISC-команд IA-32 это был почти идеал.
… пока не оказалось, что иногда на вход необходимо подать два регистра для кодирования листа и подлиста. Окей, не так всё хорошо. Ну хотя бы выходные регистры заранее известны и всегда изменяются…
И тут оказалось, что иногда CPUID изменяет ещё один регистр — а именно IA32_BIOS_SIGN_ID, — и сохраняет в нём сигнатуру текущей программы микрокода процессора. Происходит это, если до этого было произведено обновление прошивки процессора. По каким-то причинам информация об этой процедуре была раскидана по мануалу [1] на тысячу страниц, и потому она ускользала от меня очень долго.