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Le mystère de l'instruction CPUID : comment révèle-t-elle les caractéristiques cachées du processeur ?
Avec l'évolution continue de la technologie, les utilisateurs ont des exigences de plus en plus élevées en matière de processeurs, notamment en termes de performances et de fonctionnalités. Depuis qu'Intel a introduit pour la première fois l'instruction CPUID en 1993, cette instruction mystérieuse est devenue un outil indispensable pour comprendre les détails du processeur. CPUID aide non seulement le logiciel à comprendre le type de processeur, mais révèle également si des fonctionnalités avancées telles que MMX et SSE sont implémentées.
L'instruction CPUID élimine le besoin pour les développeurs d'écrire un code machine complexe pour exploiter les caractéristiques du processeur, ce qui est d'une grande importance pour le développement de systèmes informatiques modernes.
Avant l'introduction de l'instruction CPUID, les programmeurs devaient utiliser des méthodes obscures pour obtenir des informations sur le processeur. Avec l'avènement du processeur 80386, le registre EDX affichait la révision lors de la réinitialisation, mais ces informations ne pouvaient être lues qu'après la réinitialisation. Par conséquent, il n’existe aucun moyen standard permettant aux applications de lire ces valeurs. En dehors de l'architecture x86, les développeurs doivent toujours s'appuyer sur des processus complexes pour identifier les variations du processeur. Par exemple, dans la série Motorola 680x0 qui ne dispose pas de l'instruction CPUID, certaines instructions spécifiées nécessitent des privilèges plus élevés pour s'exécuter, qui peuvent être utilisées pour distinguer différentes séries de processeurs.
Comment appeler le CPUID ?
L'opcode de l'instruction CPUID est 0F A2. Cette commande ne nécessite aucun paramètre car CPUID utilise explicitement le registre EAX pour déterminer le type principal d'informations renvoyées. Lors de l'appel de CPUID, si EAX est d'abord défini sur 0, le paramètre d'appel EAX le plus élevé pris en charge par le processeur sera stocké dans le registre EAX. Pour obtenir des informations sur une fonction étendue, CPUID doit être appelé avec le bit le plus significatif défini sur 1.
Les nœuds feuilles fondamentalement valides peuvent durer jusqu'à 23 h, mais les informations de certains nœuds feuilles ne sont pas divulguées dans les documents publics, et ceux-ci sont marqués comme "réservés".
Les résultats renvoyés par CPUID sont divers. Le plus connu est l'appel avec EAX=0, qui renvoie la chaîne d'identification du fabricant du processeur et les paramètres d'appel de base les plus élevés. Il existe plusieurs chaînes d'identification de fabricant de processeurs bien connues, notamment « GenuineIntel » pour Intel, « AuthenticAMD » pour AMD, etc.
Informations et fonctionnalités du processeur
Lorsque EAX=1, les informations sur le pas, le modèle et la série du processeur seront renvoyées dans le registre EAX, et les indicateurs de fonctionnalité sont stockés respectivement dans les registres EDX et ECX. Cet appel affichera également de nombreux indicateurs de fonctionnalités importantes, permettant aux développeurs de comprendre clairement les capacités du processeur. Par exemple, certains processeurs peuvent prendre en charge la virtualisation, l'accélération matérielle AES et d'autres fonctions, et leur impact sur l'informatique quotidienne est évident.
Les informations renvoyées par CPUID peuvent aider les développeurs à optimiser les performances logicielles en fonction de caractéristiques matérielles spécifiques, ce qui est essentiel pour créer des applications efficaces et ciblées.
Informations de description du cache et du TLB
Un appel avec EAX=2 renvoie des informations de descripteur sur le cache et la fonctionnalité TLB. Ces descripteurs fournissent diverses informations sur le cache du processeur et le TLB, notamment la taille de la structure, les balises et les corrélations correspondantes, ce qui est particulièrement important pour le développement d'applications impliquant un réglage des performances.
Comprendre la topologie du processeur
Avec la popularisation de la technologie de traitement multicœur, la demande des utilisateurs en matière d'intelligence topologique des processeurs multicœurs augmente de jour en jour. Les appels EAX=4 et EAX=8000'001Dh peuvent être utilisés pour afficher la hiérarchie et la topologie du cache du processeur, fournissant des informations détaillées sur chaque cœur. Ces informations sont essentielles pour le multithread ou les applications nécessitant un calcul parallèle.
En analysant plus en profondeur la situation de partage entre le cache et les threads d'exécution, les développeurs peuvent optimiser la présentation du logiciel pour réduire la latence et augmenter la vitesse d'accès.
Conclusion
L'instruction CPUID est en effet un outil important pour démystifier les caractéristiques du processeur. En interprétant les informations renvoyées par CPUID, les développeurs peuvent exploiter pleinement les capacités du processeur pour améliorer les performances du logiciel. Cependant, les futurs processeurs introduiront-ils de nouvelles fonctionnalités et le CPUID changera-t-il pour s'adapter à ces fonctionnalités ?
