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cpuid (x86)
辞書:科学用語の基礎知識 中央演算処理装置用語x86編 (IYCP86)
読み:スィーピーユーアイディー
外語:cpuid
品詞:固有名詞

x86系プロセッサーの命令の一つで、CPUの種類などを得ることができる。互換CPUでも利用可能。

目次
概要

この命令は、i386末期から利用可能となった。公式にはi486以降対応。

元々、CPUID命令対応以前のCPUでも、CPUリセット時にDXレジスターに16ビットでCPUの種類を表わすIDがセットされていた(これはEAX=1としてCPUID命令で得られる32ビット値中の下位16ビットそのままである)。これを32ビットに拡張し、また他の情報も得られるようにし、命令で取得可能にしたものである。

具体的には、フラグレジスター(EFLAGS)のビット21が変更可能である場合に命令が利用できる。オペコードは「0F A2」の2バイトである。

この命令を使うとCPUの種類を表わすコードやプロセッサーシリアルナンバー、そのCPUが持つ機能、メーカーなどを取得することができる。

内容

cpuidという命令であることからも分かるように、CPUIDを得ることが主たる目的となる命令である。詳細は後述するが、これはEAX=1でcpuidを呼び出してEAXに返る32ビットの値である。

下位16ビットが従来から使われていたコードで、上位16ビットは拡張された内容である。

このコードは、最下位4ビットがステッピング、つぎの4ビットがモデル、次の4ビットがファミリー、残りの4ビットがタイプと予備(CPUの種類により微妙に違っている)となる。

CPUの大まかな種類はファミリーで表わし、i486=4、Pentiumシリーズ=5、Pentium Pro、Peintium II〜IIIまで=6、Pentium 4=15となる。そして、各ファミリー中の細かい違い(SXとDXや、Pentium IIとIIIの違いなど)はモデルで表わされる。ステッピングはダイのバージョンなどを表わすものである。

利用方法

実際には、EAXレジスターに取得したい情報の番号を入れcpuid命令を実行すると、EAXに応じた内容が各レジスターに返る。

利用できるEAXの範囲は、cpuid命令にて取得できる。

範囲の確認

まずEAX=0でcpuid命令を実行すると、EAXに利用できる最大の番号(例えばEAX=2)が返る。

また拡張で、EAX=8000_0000でcpuid命令を実行すると、EAXに利用できる最大の番号(例えばEAX=8000_0004)が返る。

この範囲を越える値を入れて実行した場合、返却値は未定義となる。無効オペコード例外などは生成されないので注意。

基本機能

EAX=0000_0000

EAX=0でcpuidを実行すると、次の値が得られる。cpuid対応の全CPU対象。


EAX=0000_0001

EAX=1でcpuidを実行すると、次の値が得られる。cpuid対応の全CPU対象。

現在のIA-32プロセッサーの仕様書では、ビット30は予約としか記載がない。IA-64は名を出すことも憚られる黒歴史だったらしい。


EAX=0000_0002

EAX=2でcpuidを実行すると、次の値が得られる。cpuid対応の全CPU対象。


EAX=0000_0003

EAX=3でcpuidを実行すると、次の値が得られる。これは、プロセッサーシリアルナンバー対応製品のみで有効で、事前にEAX=0で最大入力値を確認せねばならない。

Transmetaの場合、EAXとEBXにも値を返す。CrusoeではEBXに、EfficeonではEAXとEBXに返される。


EAX=0000_0004〜5

基本cpuid情報の最大入力値が4〜5以上で、かつIA32_CR_MISC_ENABLES.BOOT_NT4(ビット22)が0(デフォルト)時には、EAX=4またはEAX=5で、次の値が得られる。

EAX=4では、引数ECXが必要である。0ならL1D、1ならL2の情報、あるいは、0ならL1D、1ならL1I、2ならL2、を得る、といった動作をする。

いずれも、MSRのMISC_ENABLEのLCMVが0の場合に有効となる。Windows NTのバグ対策のためとされる。


EAX=0000_0006

EAX=6でcpuidを実行すると、パワーマネージメント情報が得られる。基本CPUID情報の最大入力値が6以上の場合のみ有効。


EAX=0000_0007

ECXにサブリーフ番号を入れ、EAX=7でcpuidを実行すると、拡張Feature flags情報が得られる。基本CPUID情報の最大入力値が7以上の場合のみ有効。

今後の拡張も考慮し、ECXで最大4294967296種類の情報が得られるらしい。


ECX=0

EAX=0000_0008

予約 (未使用)


EAX=0000_0009

EAX=9でcpuidを実行すると、DCA(Direct Cache Access)パラメーターが得られる。基本CPUID情報の最大入力値が9以上の場合のみ有効。

MSRのMISC_ENABLEのLCMVが0の場合に有効となる。Windows NTのバグ対策のためとされる。


EAX=0000_000A

EAX=10でcpuidを実行すると、DCAパラメーターが得られる。基本CPUID情報の最大入力値が10以上の場合のみ有効。

EDXのビット12〜0は、リビジョン2以降で有効。

MSRのMISC_ENABLEのLCMVが0の場合に有効となる。Windows NTのバグ対策のためとされる。


EAX=0000_000B

EAX=11でcpuidを実行すると、topology enumeration情報が得られる。基本CPUID情報の最大入力値が11以上の場合のみ有効。

引数としてECXを求める。ECX=0でcpuidを実行するとSMTの情報が得られる。

MSRのMISC_ENABLEのLCMVが0の場合に有効となる。Windows NTのバグ対策のためとされる。


EAX=0000_000C

予約 (未使用)


EAX=0000_000D

EAX=13でcpuidを実行すると、extended state enumeration情報が得られる。基本CPUID情報の最大入力値が13以上の場合のみ有効。

引数としてECXを求める。0でメイン、1でサブ、2〜62でXCR0.nのsub情報が得られる。

MSRのMISC_ENABLEのLCMVが0の場合に有効となる。Windows NTのバグ対策のためとされる。


EAX=0000_0014

ECXにサブリーフ番号を入れ、EAX=20(=14H)でcpuidを実行すると、Intel Processor Trace Enumeration情報が得られる。基本CPUID情報の最大入力値が20以上の場合のみ有効。

今後の拡張も考慮し、ECXで最大4294967296種類の情報が得られるらしい。


EAX=0000_0016

EAX=22(=16H)でcpuidを実行すると、CPUの周波数情報が得られる。基本CPUID情報の最大入力値が22以上の場合のみ有効。

未実装機能

後述する他社による実装EAX=8000_0000にIntelが対応するにあたり用意した範囲。未実装である。

拡張機能

これは、元々はAMDが自社プロセッサーの情報取得用に作った仕様である。

Intel製品にない機能の有無を表現するのに、Intelの用意したフラグの空きを使っては、のちのち競合する恐れがあったためである。このため、この仕様においてビットの定義についてはAMD側に主導権があるようである。なお、IntelもPentium 4以降で対応するようになった。


EAX=8000_0000

EAX=80000000Hでcpuidを実行すると、次の値が得られる。拡張機能対応チェックも兼ねている。

拡張CPUIDに対応していない場合、EAXは80000000Hよりも小さな値を返す。

IntelではEBX,ECX,EDXは0だが、他のブランドではEAX=0000_0000と同じベンダー文字列を返すことがある(AMD、Transmeta、NSCのGX2など)。


EAX=8000_0001

EAX=80000001Hでcpuidを実行すると、次の値が得られる。対応しているCPUのみ。

Feature flagsと同じ、とされている領域については、CPU種類によっては別の情報が格納されていることもある。

殆どがAMD用の情報ビットで、Intelの仕様書では、ECXのビット0と、EDXのビット11、20、26、27、29のみ明記があり、他は予約で値は0としている。


EAX=8000_0002〜0004

対応しているCPUでEAX=80000002〜4Hでcpuidを実行すると、EAX,EBX,ECX,EDXにプロセッサーブランド文字列が得られる。最大48バイト。

Intelのプロセッサーも対応している。


EAX=8000_0005

EAX=80000005Hでcpuidを実行すると、1次キャッシュの情報が得られる。対応しているCPUのみ。

Intelのプロセッサーは対応せず、予約で値は全て0としている。


EAX=8000_0006

EAX=80000006Hでcpuidを実行すると、2次キャッシュ、3次キャッシュの情報が得られる。対応しているCPUのみ。

Intelプロセッサーの仕様書では、次のような記載がある。


EAX=8000_0007

EAX=80000007Hでcpuidを実行すると、電源管理関係の機能の情報が得られる。対応しているCPUのみ。

Intelプロセッサーでは、ビット8(ITSC)のみ定義していたことがあったが、最新の資料ではなくなり、全ビットが予約で0となっている。


EAX=8000_0008

EAX=80000008Hでcpuidを実行すると、拡張アドレス長機能などの情報が得られる。対応しているCPUのみ。

Intelプロセッサーの仕様書では、EAXのビット15〜0の範囲のみ定義がある。


EAX=8000_000A

EAX=8000000AHでcpuidを実行すると、SVM情報が得られる。対応しているCPUのみ。


EAX=8000_0019

EAX=80000019Hでcpuidを実行すると、TLBコンフィギュレーションディスクリプターが得られる。対応しているCPUのみ。


EAX=8000_001A

EAX=8000001AHでcpuidを実行すると、パフォーマンス最適化に関する情報が得られる。対応しているCPUのみ。

特殊拡張機能

AMDの拡張とは別に、TransmetaとVIAは、それぞれ独自のFeature Flagを提供している。


Transmeta

EAX=8086_0000

EAX=80860000Hでcpuidを実行すると、次の値が得られる。拡張機能対応チェックも兼ねている。

拡張CPUIDに対応していない場合、EAXは80860000Hよりも小さな値を返す。


EAX=8086_0001

EAX=80860001Hでcpuidを実行すると、CPUの情報を返す。対応しているCPUのみ。

EAX,EBXにCPUの種類、ECXにコアクロック周波数、EDXにFeature Flagが得られる。EDXの内容は次の通り。

0BADrecovery CMS active
1LRLongRun
2 予約
3LRTILongRun Table Interface
4 予約
5 予約
6 予約
7 予約
8 予約
9 予約
10 予約
11 予約
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EAX=8086_0002

EAX=80860002Hでcpuidを実行すると、プロセッサーの情報を返す。対応しているCPUのみ。


EAX=8086_0003〜6

EAX=80860003〜6Hでcpuidを実行すると、CPUの情報文字列を返す。対応しているCPUのみ。


EAX=8086_0007

EAX=80860007Hでcpuidを実行すると、CPUの情報を返す。対応しているCPUのみ。


VIA

EAX=C000_0000

EAX=C0000000Hでcpuidを実行すると、次の値が得られる。拡張機能対応チェックも兼ねている。

拡張CPUIDに対応していない場合、EAXはC0000000Hよりも小さな値を返す。


EAX=C000_0001

EAX=C0000001Hでcpuidを実行すると、EDXにFeature Flagが得られる。対応しているCPUのみ。

0AISAlternate Instruction Set
1AIS_ENAlternate Instruction Set enabled
2RNGRandom Number Generator (XSTORE)
3RNG_ENRandom Number Generator (XSTORE) enabled
4LHLongHaul MSR 0000_110Ah
5FEMMSFEMMS
6ACEAdvanced Cryptography Engine (XCRYPT)
7ACE_ENAdvanced Cryptography Engine (XCRYPT) enabled
8ACE2Advanced Cryptography Engine v2
9ACE2_ENACE v2 enabled
10PHEPadLock Hash Engine
11PHE_ENPHE enabled
12PMMPadLock Montgomery Multiplier
13PMM_ENPMM enabled
14 予約
15 予約
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17 予約
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関連するリンク
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関連する用語
プロセッサーシリアルナンバー
ステッピング
オペコード (IA-32)

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