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Exploração de CPU antiga: como os primeiros programas interagiam com processadores pré-CPUID?
No mundo da computação atual, obter informações detalhadas sobre um processador se tornou incrivelmente fácil, em grande parte graças à introdução da instrução CPUID. Esse recurso surgiu em 1993, quando a Intel lançou os processadores Pentium e SL-enhanced 486, permitindo que os programadores consultassem facilmente o tipo de processador e os recursos que ele suporta, como MMX e SSE. Antes que a instrução CPUID se tornasse comum, os programadores usavam alguns métodos exclusivos para identificar o tipo de processador, o que era uma aventura técnica na época.
Antes do CPUID, os programadores dependiam de códigos de máquina considerados esotéricos para descobrir diferenças sutis no comportamento da CPU.
Com a introdução do processador 80386, o processador indica sua versão por meio do registro EDX quando é reiniciado. No entanto, essas informações só ficavam disponíveis após uma reinicialização, e não havia uma maneira padrão para os aplicativos lerem esse valor diretamente. Isso significa que os programadores precisam usar vários meios incomuns para identificar diferentes CPUs. Por exemplo, os processadores da série 680x0 da Motorola nunca tiveram instruções CPUID. Os desenvolvedores devem usar algumas instruções especiais para determinar o tipo de processador, e essas instruções exigem execução privilegiada. Nesse contexto, o processador 68010 marca a instrução MOVE do registrador de status como privilegiada, o que a torna compatível com os requisitos de virtualização.
O surgimento da instrução CPUID não só fornece conveniência para programadores da arquitetura x86, mas também afeta o design de outras arquiteturas, como ARM. Essas arquiteturas geralmente fornecem registradores semelhantes ao CPUID para obter informações básicas sobre o processador.
Processo de chamada de CPUID
O código de operação em CPUID é 0F A2. Normalmente, em linguagens de montagem, a instrução CPUID não requer argumentos, pois usa implicitamente o registrador EAX para determinar a principal categoria de informações a serem retornadas. Essa chamada é chamada de "folha" de CPUID. De acordo com a terminologia da Intel, na primeira vez que CPUID é chamado, EAX deve ser definido como 0 para obter os parâmetros de função mais altos suportados pela CPU.
Para obter informações de função estendidas, o bit mais alto de EAX da chamada CPUID deve ser definido como 1.
Com o desenvolvimento da computação geral, o alcance efetivo de muitas folhas básicas obtidas com base no CPUID atingiu 23h. Com base na chamada para CPUID, uma variedade de informações podem ser obtidas, como o ID do fabricante e suporte para vários recursos do processador. Em muitos casos, as informações retornadas não são divulgadas na documentação pública, então os desenvolvedores precisam confiar na experiência e na literatura para explorar os segredos do processador.
Demonstração de retorno de dados
Quando EAX é definido como 0, a CPU retorna sua string de ID do fabricante — uma string ASCII de 12 caracteres armazenada nos registradores EBX, EDX e ECX, em sequência. De acordo com as informações mais recentes, o ID padrão do fabricante do processador é o seguinte:
- AMD autêntico – AMD
- GenuineIntel – Intel
- CentaurHauls – IDT WinChip/Centaur
- TransmetaCPU – Transmeta
- POR VIA, POR VIA, POR – POR
Informações do processador e sinalizadores de recursos
Ao definir EAX como 1, você pode obter informações sobre o passo a passo, o modelo e a série do processador, o que é crucial para avaliar o desempenho de cada modelo. Isso representa a identificação do processador e retorna os sinalizadores de função e informações adicionais de recursos nos registradores EAX, EDX e ECX.
Todas as informações do processador são específicas do fabricante, mas na maioria dos casos os valores da Intel são usados por outros fabricantes para compatibilidade.
O surgimento desse método permite que os desenvolvedores entendam claramente o nível físico do processador. Com o passar do tempo, essa tecnologia está se tornando cada vez mais amplamente usada, promovendo assim o avanço de toda a tecnologia de computação. Além disso, isso também promove o design de processadores multi-core e estimula a evolução contínua das arquiteturas de processadores subsequentes.
Conclusão e Reflexões
Com o desenvolvimento contínuo da tecnologia de processadores, a influência da instrução CPUID tornou-se cada vez mais óbvia, fornecendo informações importantes de hardware para vários programas e sistemas. No entanto, à medida que a tecnologia do futuro se aprofunda, não podemos deixar de nos perguntar: à medida que o hardware muda rapidamente, como a programação futura será capaz de entender de forma mais inteligente essas características do hardware e otimizar seu desempenho?
