与高级语言使用CPUID的不同

Question

我试图利用需要特定处理器体系结构的x86 ASM函数。我知道在调用"CPUID标准函数01H“之后，需要检查一个特定的位。下面是调用CPUID的C实现，它来自CPUID维基百科页面：

#include <stdio.h>

int main() {
    int i;
    unsigned int index = 0;
    unsigned int regs[4];
    int sum;
    __asm__ __volatile__(
#if defined(__x86_64__) || defined(_M_AMD64) || defined (_M_X64)
        "pushq %%rbx     \n\t" /* save %rbx */
#else
        "pushl %%ebx     \n\t" /* save %ebx */
#endif
        "cpuid            \n\t"
        "movl %%ebx ,%[ebx]  \n\t" /* write the result into output var */
#if defined(__x86_64__) || defined(_M_AMD64) || defined (_M_X64)
        "popq %%rbx \n\t"
#else
        "popl %%ebx \n\t"
#endif
        : "=a"(regs[0]), [ebx] "=r"(regs[1]), "=c"(regs[2]), "=d"(regs[3])
        : "a"(index));
    for (i=4; i<8; i++) {
        printf("%c" ,((char *)regs)[i]);
    }
    for (i=12; i<16; i++) {
        printf("%c" ,((char *)regs)[i]);
    }
    for (i=8; i<12; i++) {
        printf("%c" ,((char *)regs)[i]);
    }
    printf("\n");
}

尽管Linux内核使用以下函数：

static inline void native_cpuid(unsigned int *eax, unsigned int *ebx,
                                unsigned int *ecx, unsigned int *edx)
{
        /* ecx is often an input as well as an output. */
        asm volatile("cpuid"
            : "=a" (*eax),
              "=b" (*ebx),
              "=c" (*ecx),
              "=d" (*edx)
            : "0" (*eax), "2" (*ecx));
}

哪一个更好？其他本质上等同的？

Answer 1

正如Jester所说，GNU中的-- cpuid.h 包装器的内在特性--可能是最好的选择。

还有__builtin_cpu_supports("popcnt")或"avx"之类的，在您调用__builtin_cpu_init()之后就可以工作了。不过，只有真正重要的特征位才能得到支持。例如，文档没有提到rdrand的特性位，因此__builtin_cpu_supports("rdrand")可能无法工作。

自定义内联装配版本：

Linux的实现可以在没有浪费指令的情况下内联，而且它看起来写得很好，所以没有理由使用其他任何东西。您可能会收到关于不能满足"=b"约束的抱怨；如果是这样，请参见下面clang的cpuid.h所做的工作。(但我认为这是不必要的，也是文档错误的结果)。

但是，如果您将它用于生成的值，而不是管道上的序列化效果，那么它实际上并不需要volatile：使用相同输入的CPUID将产生相同的结果，因此我们可以让优化器将其移动或将其吊出循环。(因此运行次数较少)。这可能没有什么帮助，因为普通代码一开始就不会在循环中使用它。

cpuid.h做了一些奇怪的事情，比如保存%rbx，因为很明显，一些x86-64环境可能无法满足使用%rbx作为输出操作数的约束？评论是/* x86-64 uses %rbx as the base register, so preserve it. */，但我不知道他们在说什么。如果有任何x86-32PIC代码在SysV ABI中使用%ebx作为一个固定用途(作为指向GOT的指针)，但是我不知道x86-64中有什么类似的东西。也许这段代码是由ABI文档中的错误驱动的？见陆志强的邮寄名单上有关此事的帖子。

最重要的是，--问题 (inside main()) 中的第一个版本--是坏的，因为它是push。

要修复它，只需告诉编译器结果将在ebx中(使用"=b")，并让它担心在函数开始/结束时保存/恢复ebx/rbx。