检测CPU指令集支持级别(SSE、AVX、AVX2、F16C、FMA、FMA4、XOP）

http://blog.csdn.net/zyl910/article/details/7715558

 

从2011年的Sandy Bridge微架构处理器开始，现在支持AVX系列指令集的处理器越来越多了。本文探讨如何用VC编写检测AVX系列指令集的程序，并利用了先前的CPUIDFIELD方案。

一、AVX系列指令集简介

　　SSE5 指令：SSE5 是一个纸面上的指令集，并没有最终实现，AMD 在 2007 年 8 月公布 SSE5 指令集规范，在 2009 年 5 月 AMD 推出了 XOP，FMA4 以及 CVT16 来取代 SSE5 指令。
　　AVX 指令：2008 年 3 月 Intel 发布了 AVX（Advanced Vector Extensions）指令集规范，首次在 Sandy Bridge 微架构的处理器上使用。AMD 首次在 Bulldozer 微架构的处理器上加入 AVX 指令的支持。
　　FMA 指令：FMA 指令是 AVX 指令集中的一部分，Intel 将在 2013 年的 Haswell 微架构处理器上使用。据说AMD将在2012年的Piledriver微架构处理器上支持FMA。
　　XOP，FMA4 以及 CVT16 指令：AMD 在 2009 年 5 月发布了 XOP，FMA4 以及 CVT16 指令集规范，这些指令集取代了 SSE5 指令，在原有的 SSE5 指令基础上，使用了兼容 AVX 指令的设计方案重新进行了设计，因此，XOP，FMA4 以及 CVT16 在指令的编码方面是兼容于 AVX 的方案。这使得 AVX/FAM4/CVT16 指令与 AVX 指令同时存在，而不会产生冲突。AMD首次在 Bulldozer 微架构的处理器上使用。
　　F16C 指令：F16C指令就是AMD的CVT16指令，Intel换了一个名称，随后AMD也接收了这一称呼。Intel 首次在 2012 年的 Ivy Bridge 微架构处理器上使用。
　　AVX2 指令：2011 年 6 月，Intel 发布了 AVX2 指令集规范，将在 2013 年的 Haswell 微架构处理器上使用。

二、检测AVX、AVX2

2.1 应用程序如何检测AVX

　　在Intel手册第一卷的“13.5 DETECTION OF AVX INSTRUCTIONS”中介绍了AVX指令集的检测办法，具体步骤为——
1) Detect CPUID.1:ECX.OSXSAVE[bit 27] = 1 (XGETBV enabled for application use)
2) Issue XGETBV and verify that XCR0[2:1] = ‘11b’ (XMM state and YMM state are enabled by OS).
3) detect CPUID.1:ECX.AVX[bit 28] = 1 (AVX instructions supported).
(Step 3 can be done in any order relative to 1 and 2)

　　Intel还给出了汇编伪代码——

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1. INT supports_AVX()  
2. {   mov eax, 1  
3.     cpuid  
4.     and ecx, 018000000H  
5.     cmp ecx, 018000000H; check both OSXSAVE and AVX feature flags  
6.     jne not_supported  
7.     ; processor supports AVX instructions and XGETBV is enabled by OS  
8.     mov ecx, 0; specify 0 for XCR0 register  
9.     XGETBV ; result in EDX:EAX  
10.     and eax, 06H  
11.     cmp eax, 06H; check OS has enabled both XMM and YMM state support  
12.     jne not_supported  
13.     mov eax, 1  
14.     jmp done  
15. NOT_SUPPORTED:  
16.     mov eax, 0  
17. done:  

INT supports_AVX(){mov eax, 1cpuidand ecx, 018000000Hcmp ecx, 018000000H; check both OSXSAVE and AVX feature flagsjne not_supported; processor supports AVX instructions and XGETBV is enabled by OSmov ecx, 0; specify 0 for XCR0 registerXGETBV ; result in EDX:EAXand eax, 06Hcmp eax, 06H; check OS has enabled both XMM and YMM state supportjne not_supportedmov eax, 1jmp doneNOT_SUPPORTED:mov eax, 0done:

 

　　解释一下它的检测步骤——
1) 检测CPUID.1:ECX.OSXSAVE[bit 27] = 1。该位为1表示操作系统支持XSAVE系列指令，于是在应用程序中可以使用XGETBV等XSAVE系列指令。
2) 使用XGETBV指令获取XCR0寄存器的值，并检查第1位至第2位是否都为1。即检查操作系统是否支持XMM和YMM状态。
3) 检测CPUID.1:ECX.OSXSAVE[bit 27] = 1。该位为1表示硬件支持AVX指令集。

　　XCR0叫做XFEATURE_ENABLED_MASK寄存器，它是一个64位寄存器。它的第0位是x87 FPU/MMX状态，第1位是XMM状态，第2位是YMM状态。如果操作系统支持AVX指令集，它就会将XMM和YMM状态均置为1。详见Intel手册第3卷的“2.6 EXTENDED CONTROL REGISTERS (INCLUDING XCR0)”——

　　AMD对XCR0寄存器做了扩展，第62位是LWP状态。详见AMD手册第3卷的“11.5.2 XFEATURE_ENABLED_MASK”——

2.2 应用程序如何检测AVX2

　　在《Intel® Architecture Instruction Set Extensions Programming Reference》的“2.2.3 Detection of AVX2”中介绍了AVX2指令集的检测方法和汇编伪代码，摘录如下——

[plain] view plaincopyprint?

1. Hardware support for AVX2 is indicated by CPUID.(EAX=07H,ECX=0H):EBX.AVX2[bit 5]=1.  
2. Application Software must identify that hardware supports AVX as explained in Section 2.2, after that it must also detect support for AVX2 by checking  
3. CPUID.(EAX=07H, ECX=0H):EBX.AVX2[bit 5]. The recommended pseudocode sequence for detection of AVX2 is:  
4. ----------------------------------------------------------------------------------------  
5. INT supports_avx2()  
6. {   ; result in eax  
7.     mov eax, 1  
8.     cpuid  
9.     and ecx, 018000000H  
10.     cmp ecx, 018000000H; check both OSXSAVE and AVX feature flags  
11.     jne not_supported  
12.     ; processor supports AVX instructions and XGETBV is enabled by OS  
13.     mov eax, 7  
14.     mov ecx, 0  
15.     cpuid  
16.     and ebx, 20H  
17.     cmp ebx, 20H; check AVX2 feature flags  
18.     jne not_supported  
19.     mov ecx, 0; specify 0 for XFEATURE_ENABLED_MASK register  
20.     XGETBV; result in EDX:EAX  
21.     and eax, 06H  
22.     cmp eax, 06H; check OS has enabled both XMM and YMM state support  
23.     jne not_supported  
24.     mov eax, 1  
25.     jmp done  
26. NOT_SUPPORTED:  
27.     mov eax, 0  
28. done:  
29. }  

Hardware support for AVX2 is indicated by CPUID.(EAX=07H,ECX=0H):EBX.AVX2[bit 5]=1.Application Software must identify that hardware supports AVX as explained in Section 2.2, after that it must also detect support for AVX2 by checkingCPUID.(EAX=07H, ECX=0H):EBX.AVX2[bit 5]. The recommended pseudocode sequence for detection of AVX2 is:----------------------------------------------------------------------------------------INT supports_avx2(){; result in eaxmov eax, 1cpuidand ecx, 018000000Hcmp ecx, 018000000H; check both OSXSAVE and AVX feature flagsjne not_supported; processor supports AVX instructions and XGETBV is enabled by OSmov eax, 7mov ecx, 0cpuidand ebx, 20Hcmp ebx, 20H; check AVX2 feature flagsjne not_supportedmov ecx, 0; specify 0 for XFEATURE_ENABLED_MASK registerXGETBV; result in EDX:EAXand eax, 06Hcmp eax, 06H; check OS has enabled both XMM and YMM state supportjne not_supportedmov eax, 1jmp doneNOT_SUPPORTED:mov eax, 0done:}

 

　　可以看出，它是通过三个步奏来检查AVX2指令集的——
1) 使用cpuid指令的功能1，检测OSXSAVE和AVX标志。
2) 使用cpuid指令的功能7，检测AVX2标志。
3) 使用XGETBV指令获取XCR0寄存器的值，判断操作系统是否支持XMM和YMM状态。

2.3 如何获取XCR0寄存器的值

　　官方推荐使用XGETBV指令来获取XCR0寄存器的值。输入寄存器是ECX，是XCR系列寄存器的索引，对于XCR0来说应填0。输出寄存器是EDX和EAX，分别是高32位和低32位。
　　XGETBV指令是在任何访问级别均可调用的指令，即在Ring3的应用程序层也可使用XGETBV指令。
　　虽然应用程序层可以使用XGETBV指令，但在实际使用时会遇到问题。这是因为XGETBV是最近才出现的指令，大多数编译器还不支持XGETBV指令。
　　该怎么办呢？

　　cpuid的0Dh号功能（Processor Extended State Enumeration）就是为这种情况设计的。当使用功能号0Dh、子功能号0调用cpuid指令时，返回的EDX和EAX就是XCR0的值。

2.4 编写检测函数

　　前面我们看到了Intel的检测AVX与AVX2的汇编伪代码。虽然将其直接翻译为VC中的内嵌汇编并不复杂，但存在两个问题——
1. VC在x64平台不支持内嵌汇编；
2. 使用不方便。它比较适合在编写汇编代码时使用，但对于C语言程序来说，我们希望能以更好的方式组织代码。

　　这时可以参考先前的simd_sse_level函数的设计，函数的返回值是操作系统对AVX指令集的支持级别，还提供一个指针参数来接收硬件对AVX指令集的支持级别。于是，定义了这些常数——
#define SIMD_AVX_NONE 0 // 不支持
#define SIMD_AVX_1 1 // AVX
#define SIMD_AVX_2 2 // AVX2

　　我们可以利用先前的CPUIDFIELD方案来简化检测代码的编写。先定义好相关的常数——
#define CPUF_AVX CPUIDFIELD_MAKE(1,0,2,28,1)
#define CPUF_AVX2 CPUIDFIELD_MAKE(7,0,1,5,1)
#define CPUF_XSAVE CPUIDFIELD_MAKE(1,0,2,26,1)
#define CPUF_OSXSAVE CPUIDFIELD_MAKE(1,0,2,27,1)
#define CPUF_XFeatureSupportedMaskLo CPUIDFIELD_MAKE(0xD,0,0,0,32)

　　在编写具体的检测代码时，没必要拘泥于官方的那三个步骤，可以先检查硬件支持性，然后再检查操作系统支持性。函数代码如下——

[cpp] view plaincopyprint?

1. int simd_avx_level(int* phwavx)  
2. {  
3.     int rt = SIMD_AVX_NONE; // result  
4.   
5.     // check processor support  
6.     if (0!=getcpuidfield(CPUF_AVX))  
7.     {  
8.         rt = SIMD_AVX_1;  
9.         if (0!=getcpuidfield(CPUF_AVX2))  
10.         {  
11.             rt = SIMD_AVX_2;  
12.         }  
13.     }  
14.     if (NULL!=phwavx)   *phwavx=rt;  
15.   
16.     // check OS support   
17.     if (0!=getcpuidfield(CPUF_OSXSAVE)) // XGETBV enabled for application use.  
18.     {  
19.         UINT32 n = getcpuidfield(CPUF_XFeatureSupportedMaskLo); // XCR0: XFeatureSupportedMask register.  
20.         if (6==(n&6))   // XCR0[2:1] = ‘11b’ (XMM state and YMM state are enabled by OS).  
21.         {  
22.             return rt;  
23.         }  
24.     }  
25.     return SIMD_AVX_NONE;  
26. }  

intsimd_avx_level(int* phwavx){intrt = SIMD_AVX_NONE;// result// check processor supportif (0!=getcpuidfield(CPUF_AVX)){rt = SIMD_AVX_1;if (0!=getcpuidfield(CPUF_AVX2)){rt = SIMD_AVX_2;}}if (NULL!=phwavx)*phwavx=rt;// check OS supportif (0!=getcpuidfield(CPUF_OSXSAVE))// XGETBV enabled for application use.{UINT32 n = getcpuidfield(CPUF_XFeatureSupportedMaskLo);// XCR0: XFeatureSupportedMask register.if (6==(n&6))// XCR0[2:1] = ‘11b’ (XMM state and YMM state are enabled by OS).{return rt;}}return SIMD_AVX_NONE;}

 

三、检测F16C、FMA、FMA4、XOP

　　在《Intel® Architecture Instruction Set Extensions Programming Reference》的“2.2.1 Detection of FMA”中介绍了FMA指令的检测方法和汇编伪代码，摘录如下——

[plain] view plaincopyprint?

1. Hardware support for FMA is indicated by CPUID.1:ECX.FMA[bit 12]=1.  
2. Application Software must identify that hardware supports AVX as explained in Section 2.2, after that it must also detect support for FMA by CPUID.1:ECX.FMA[bit 12]. The recommended pseudocode sequence for detection of FMA is:  
3. ----------------------------------------------------------------------------------------  
4. INT supports_fma()  
5. {   ; result in eax  
6.     mov eax, 1  
7.     cpuid  
8.     and ecx, 018001000H  
9.     cmp ecx, 018001000H; check OSXSAVE, AVX, FMA feature flags  
10.     jne not_supported  
11.     ; processor supports AVX,FMA instructions and XGETBV is enabled by OS  
12.     mov ecx, 0; specify 0 for XFEATURE_ENABLED_MASK register  
13.     XGETBV; result in EDX:EAX  
14.     and eax, 06H  
15.     cmp eax, 06H; check OS has enabled both XMM and YMM state support  
16.     jne not_supported  
17.     mov eax, 1  
18.     jmp done  
19. NOT_SUPPORTED:  
20.     mov eax, 0  
21. done:  
22. }  
23. -------------------------------------------------------------------------------  
24. Note that FMA comprises 256-bit and 128-bit SIMD instructions operating on YMM states.  

Hardware support for FMA is indicated by CPUID.1:ECX.FMA[bit 12]=1.Application Software must identify that hardware supports AVX as explained in Section 2.2, after that it must also detect support for FMA by CPUID.1:ECX.FMA[bit 12]. The recommended pseudocode sequence for detection of FMA is:----------------------------------------------------------------------------------------INT supports_fma(){; result in eaxmov eax, 1cpuidand ecx, 018001000Hcmp ecx, 018001000H; check OSXSAVE, AVX, FMA feature flagsjne not_supported; processor supports AVX,FMA instructions and XGETBV is enabled by OSmov ecx, 0; specify 0 for XFEATURE_ENABLED_MASK registerXGETBV; result in EDX:EAXand eax, 06Hcmp eax, 06H; check OS has enabled both XMM and YMM state supportjne not_supportedmov eax, 1jmp doneNOT_SUPPORTED:mov eax, 0done:}-------------------------------------------------------------------------------Note that FMA comprises 256-bit and 128-bit SIMD instructions operating on YMM states.

 

　　可以看出上面的代码与AVX2的检测代码很相似，只是多了对FMA标志位的检查。
　　所以我们可以将其分解为两个步骤，先调用simd_avx_level检查AVX的支持性，然后再调用getcpuidfield检查硬件是否支持FMA，即这样的代码——

[cpp] view plaincopyprint?

1. if (simd_avx_level(NULL)>0)  
2. {  
3.     if (getcpuidfield(CPUF_FMA))  
4.     {  
5.         支持FMA  
6.     }  
7. }  

if (simd_avx_level(NULL)>0){    if (getcpuidfield(CPUF_FMA))    {        支持FMA    }}

 

　　这样就只需定义F16C、FMA、FMA4、XOP的常数就够了——
#define CPUF_F16C CPUIDFIELD_MAKE(1,0,2,29,1)
#define CPUF_FMA CPUIDFIELD_MAKE(1,0,2,12,1)
#define CPUF_FMA4 CPUIDFIELD_MAKE(0x80000001,0,2,16,1)
#define CPUF_XOP CPUIDFIELD_MAKE(0x80000001,0,2,11,1)

四、全部代码

　　全部代码——

[cpp] view plaincopyprint?

1. #include <windows.h>   
2. #include <stdio.h>   
3. #include <conio.h>   
4. #include <tchar.h>   
5.   
6. #if _MSC_VER >=1400  // VC2005才支持intrin.h  
7. #include <intrin.h>   // 所有Intrinsics函数  
8. #else   
9. #include <emmintrin.h>    // MMX, SSE, SSE2  
10. #endif   
11.   
12.   
13. // CPUIDFIELD   
14. typedef INT32 CPUIDFIELD;  
15.   
16. #define  CPUIDFIELD_MASK_POS    0x0000001F  // 位偏移. 0~31.  
17. #define  CPUIDFIELD_MASK_LEN    0x000003E0  // 位长. 1~32  
18. #define  CPUIDFIELD_MASK_REG    0x00000C00  // 寄存器. 0=EAX, 1=EBX, 2=ECX, 3=EDX.  
19. #define  CPUIDFIELD_MASK_FIDSUB 0x000FF000  // 子功能号(低8位).  
20. #define  CPUIDFIELD_MASK_FID    0xFFF00000  // 功能号(最高4位 和 低8位).  
21.   
22. #define CPUIDFIELD_SHIFT_POS    0   
23. #define CPUIDFIELD_SHIFT_LEN    5  
24. #define CPUIDFIELD_SHIFT_REG    10   
25. #define CPUIDFIELD_SHIFT_FIDSUB 12  
26. #define CPUIDFIELD_SHIFT_FID    20   
27.   
28. #define CPUIDFIELD_MAKE(fid,fidsub,reg,pos,len) (((fid)&0xF0000000) \  
29.     | ((fid)<<CPUIDFIELD_SHIFT_FID & 0x0FF00000) \  
30.     | ((fidsub)<<CPUIDFIELD_SHIFT_FIDSUB & CPUIDFIELD_MASK_FIDSUB) \  
31.     | ((reg)<<CPUIDFIELD_SHIFT_REG & CPUIDFIELD_MASK_REG) \  
32.     | ((pos)<<CPUIDFIELD_SHIFT_POS & CPUIDFIELD_MASK_POS) \  
33.     | (((len)-1)<<CPUIDFIELD_SHIFT_LEN & CPUIDFIELD_MASK_LEN) \  
34.     )  
35. #define CPUIDFIELD_FID(cpuidfield)  ( ((cpuidfield)&0xF0000000) | (((cpuidfield) & 0x0FF00000)>>CPUIDFIELD_SHIFT_FID) )  
36. #define CPUIDFIELD_FIDSUB(cpuidfield)   ( ((cpuidfield) & CPUIDFIELD_MASK_FIDSUB)>>CPUIDFIELD_SHIFT_FIDSUB )  
37. #define CPUIDFIELD_REG(cpuidfield)  ( ((cpuidfield) & CPUIDFIELD_MASK_REG)>>CPUIDFIELD_SHIFT_REG )  
38. #define CPUIDFIELD_POS(cpuidfield)  ( ((cpuidfield) & CPUIDFIELD_MASK_POS)>>CPUIDFIELD_SHIFT_POS )  
39. #define CPUIDFIELD_LEN(cpuidfield)  ( (((cpuidfield) & CPUIDFIELD_MASK_LEN)>>CPUIDFIELD_SHIFT_LEN) + 1 )  
40.   
41. // 取得位域   
42. #ifndef __GETBITS32   
43. #define __GETBITS32(src,pos,len)    ( ((src)>>(pos)) & (((UINT32)-1)>>(32-len)) )  
44. #endif   
45.   
46.   
47. #define CPUF_SSE4A  CPUIDFIELD_MAKE(0x80000001,0,2,6,1)  
48. #define CPUF_AES    CPUIDFIELD_MAKE(1,0,2,25,1)  
49. #define CPUF_PCLMULQDQ  CPUIDFIELD_MAKE(1,0,2,1,1)  
50.   
51. #define CPUF_AVX    CPUIDFIELD_MAKE(1,0,2,28,1)  
52. #define CPUF_AVX2   CPUIDFIELD_MAKE(7,0,1,5,1)  
53. #define CPUF_OSXSAVE    CPUIDFIELD_MAKE(1,0,2,27,1)  
54. #define CPUF_XFeatureSupportedMaskLo    CPUIDFIELD_MAKE(0xD,0,0,0,32)  
55. #define CPUF_F16C   CPUIDFIELD_MAKE(1,0,2,29,1)  
56. #define CPUF_FMA    CPUIDFIELD_MAKE(1,0,2,12,1)  
57. #define CPUF_FMA4   CPUIDFIELD_MAKE(0x80000001,0,2,16,1)  
58. #define CPUF_XOP    CPUIDFIELD_MAKE(0x80000001,0,2,11,1)  
59.   
60.   
61. // SSE系列指令集的支持级别. simd_sse_level 函数的返回值。  
62. #define SIMD_SSE_NONE   0   // 不支持   
63. #define SIMD_SSE_1  1   // SSE  
64. #define SIMD_SSE_2  2   // SSE2   
65. #define SIMD_SSE_3  3   // SSE3  
66. #define SIMD_SSE_3S 4   // SSSE3   
67. #define SIMD_SSE_41 5   // SSE4.1  
68. #define SIMD_SSE_42 6   // SSE4.2   
69.   
70. const char* simd_sse_names[] = {  
71.     "None",  
72.     "SSE",  
73.     "SSE2",  
74.     "SSE3",  
75.     "SSSE3",  
76.     "SSE4.1",  
77.     "SSE4.2",  
78. };  
79.   
80.   
81. // AVX系列指令集的支持级别. simd_avx_level 函数的返回值。  
82. #define SIMD_AVX_NONE   0   // 不支持   
83. #define SIMD_AVX_1  1   // AVX  
84. #define SIMD_AVX_2  2   // AVX2   
85.   
86. const char* simd_avx_names[] = {  
87.     "None",  
88.     "AVX",  
89.     "AVX2"  
90. };  
91.   
92.   
93.   
94. char szBuf[64];  
95. INT32 dwBuf[4];  
96.   
97. #if defined(_WIN64)   
98. // 64位下不支持内联汇编. 应使用__cpuid、__cpuidex等Intrinsics函数。  
99. #else   
100. #if _MSC_VER < 1600  // VS2010. 据说VC2008 SP1之后才支持__cpuidex  
101. void __cpuidex(INT32 CPUInfo[4], INT32 InfoType, INT32 ECXValue)  
102. {  
103.     if (NULL==CPUInfo)  return;  
104.     _asm{  
105.         // load. 读取参数到寄存器   
106.         mov edi, CPUInfo;   // 准备用edi寻址CPUInfo  
107.         mov eax, InfoType;  
108.         mov ecx, ECXValue;  
109.         // CPUID   
110.         cpuid;  
111.         // save. 将寄存器保存到CPUInfo  
112.         mov [edi], eax;  
113.         mov [edi+4], ebx;  
114.         mov [edi+8], ecx;  
115.         mov [edi+12], edx;  
116.     }  
117. }  
118. #endif  // #if _MSC_VER < 1600   // VS2010. 据说VC2008 SP1之后才支持__cpuidex  
119.   
120. #if _MSC_VER < 1400  // VC2005才支持__cpuid  
121. void __cpuid(INT32 CPUInfo[4], INT32 InfoType)  
122. {  
123.     __cpuidex(CPUInfo, InfoType, 0);  
124. }  
125. #endif  // #if _MSC_VER < 1400   // VC2005才支持__cpuid  
126.   
127. #endif  // #if defined(_WIN64)  
128.   
129. // 根据CPUIDFIELD从缓冲区中获取字段.   
130. UINT32  getcpuidfield_buf(const INT32 dwBuf[4], CPUIDFIELD cpuf)  
131. {  
132.     return __GETBITS32(dwBuf[CPUIDFIELD_REG(cpuf)], CPUIDFIELD_POS(cpuf), CPUIDFIELD_LEN(cpuf));  
133. }  
134.   
135. // 根据CPUIDFIELD获取CPUID字段.   
136. UINT32  getcpuidfield(CPUIDFIELD cpuf)  
137. {  
138.     INT32 dwBuf[4];  
139.     __cpuidex(dwBuf, CPUIDFIELD_FID(cpuf), CPUIDFIELD_FIDSUB(cpuf));  
140.     return getcpuidfield_buf(dwBuf, cpuf);  
141. }  
142.   
143. // 取得CPU厂商（Vendor）   
144. //   
145. // result: 成功时返回字符串的长度（一般为12）。失败时返回0。  
146. // pvendor: 接收厂商信息的字符串缓冲区。至少为13字节。   
147. int cpu_getvendor(char* pvendor)  
148. {  
149.     INT32 dwBuf[4];  
150.     if (NULL==pvendor)  return 0;  
151.     // Function 0: Vendor-ID and Largest Standard Function  
152.     __cpuid(dwBuf, 0);  
153.     // save. 保存到pvendor   
154.     *(INT32*)&pvendor[0] = dwBuf[1];    // ebx: 前四个字符  
155.     *(INT32*)&pvendor[4] = dwBuf[3];    // edx: 中间四个字符  
156.     *(INT32*)&pvendor[8] = dwBuf[2];    // ecx: 最后四个字符  
157.     pvendor[12] = '\0';  
158.     return 12;  
159. }  
160.   
161. // 取得CPU商标（Brand）   
162. //   
163. // result: 成功时返回字符串的长度（一般为48）。失败时返回0。  
164. // pbrand: 接收商标信息的字符串缓冲区。至少为49字节。   
165. int cpu_getbrand(char* pbrand)  
166. {  
167.     INT32 dwBuf[4];  
168.     if (NULL==pbrand)   return 0;  
169.     // Function 0x80000000: Largest Extended Function Number  
170.     __cpuid(dwBuf, 0x80000000);  
171.     if (dwBuf[0] < 0x80000004)   return 0;  
172.     // Function 80000002h,80000003h,80000004h: Processor Brand String  
173.     __cpuid((INT32*)&pbrand[0], 0x80000002);    // 前16个字符  
174.     __cpuid((INT32*)&pbrand[16], 0x80000003);   // 中间16个字符  
175.     __cpuid((INT32*)&pbrand[32], 0x80000004);   // 最后16个字符  
176.     pbrand[48] = '\0';  
177.     return 48;  
178. }  
179.   
180.   
181. // 是否支持MMX指令集   
182. BOOL    simd_mmx(BOOL* phwmmx)  
183. {  
184.     const INT32 BIT_D_MMX = 0x00800000; // bit 23  
185.     BOOL    rt = FALSE; // result  
186.     INT32 dwBuf[4];  
187.   
188.     // check processor support   
189.     __cpuid(dwBuf, 1);  // Function 1: Feature Information  
190.     if ( dwBuf[3] & BIT_D_MMX ) rt=TRUE;  
191.     if (NULL!=phwmmx)   *phwmmx=rt;  
192.   
193.     // check OS support   
194.     if ( rt )  
195.     {  
196. #if defined(_WIN64)   
197.         // VC编译器不支持64位下的MMX。   
198.         rt=FALSE;  
199. #else   
200.         __try   
201.         {  
202.             _mm_empty();    // MMX instruction: emms  
203.         }  
204.         __except (EXCEPTION_EXECUTE_HANDLER)  
205.         {  
206.             rt=FALSE;  
207.         }  
208. #endif  // #if defined(_WIN64)   
209.     }  
210.   
211.     return rt;  
212. }  
213.   
214. // 检测SSE系列指令集的支持级别   
215. int simd_sse_level(int* phwsse)  
216. {  
217.     const INT32 BIT_D_SSE = 0x02000000; // bit 25  
218.     const INT32 BIT_D_SSE2 = 0x04000000;    // bit 26  
219.     const INT32 BIT_C_SSE3 = 0x00000001;    // bit 0  
220.     const INT32 BIT_C_SSSE3 = 0x00000100;   // bit 9  
221.     const INT32 BIT_C_SSE41 = 0x00080000;   // bit 19  
222.     const INT32 BIT_C_SSE42 = 0x00100000;   // bit 20  
223.     int rt = SIMD_SSE_NONE; // result  
224.     INT32 dwBuf[4];  
225.   
226.     // check processor support   
227.     __cpuid(dwBuf, 1);  // Function 1: Feature Information  
228.     if ( dwBuf[3] & BIT_D_SSE )  
229.     {  
230.         rt = SIMD_SSE_1;  
231.         if ( dwBuf[3] & BIT_D_SSE2 )  
232.         {  
233.             rt = SIMD_SSE_2;  
234.             if ( dwBuf[2] & BIT_C_SSE3 )  
235.             {  
236.                 rt = SIMD_SSE_3;  
237.                 if ( dwBuf[2] & BIT_C_SSSE3 )  
238.                 {  
239.                     rt = SIMD_SSE_3S;  
240.                     if ( dwBuf[2] & BIT_C_SSE41 )  
241.                     {  
242.                         rt = SIMD_SSE_41;  
243.                         if ( dwBuf[2] & BIT_C_SSE42 )  
244.                         {  
245.                             rt = SIMD_SSE_42;  
246.                         }  
247.                     }  
248.                 }  
249.             }  
250.         }  
251.     }  
252.     if (NULL!=phwsse)   *phwsse=rt;  
253.   
254.     // check OS support   
255.     __try   
256.     {  
257.         __m128 xmm1 = _mm_setzero_ps(); // SSE instruction: xorps  
258.         if (0!=*(int*)&xmm1)    rt = SIMD_SSE_NONE; // 避免Release模式编译优化时剔除上一条语句  
259.     }  
260.     __except (EXCEPTION_EXECUTE_HANDLER)  
261.     {  
262.         rt = SIMD_SSE_NONE;  
263.     }  
264.   
265.     return rt;  
266. }  
267.   
268. // 检测AVX系列指令集的支持级别.   
269. int simd_avx_level(int* phwavx)  
270. {  
271.     int rt = SIMD_AVX_NONE; // result  
272.   
273.     // check processor support  
274.     if (0!=getcpuidfield(CPUF_AVX))  
275.     {  
276.         rt = SIMD_AVX_1;  
277.         if (0!=getcpuidfield(CPUF_AVX2))  
278.         {  
279.             rt = SIMD_AVX_2;  
280.         }  
281.     }  
282.     if (NULL!=phwavx)   *phwavx=rt;  
283.   
284.     // check OS support   
285.     if (0!=getcpuidfield(CPUF_OSXSAVE)) // XGETBV enabled for application use.  
286.     {  
287.         UINT32 n = getcpuidfield(CPUF_XFeatureSupportedMaskLo); // XCR0: XFeatureSupportedMask register.  
288.         if (6==(n&6))   // XCR0[2:1] = ‘11b’ (XMM state and YMM state are enabled by OS).  
289.         {  
290.             return rt;  
291.         }  
292.     }  
293.     return SIMD_AVX_NONE;  
294. }  
295.   
296.   
297.   
298. int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])  
299. {  
300.     int i;  
301.   
302.     //__cpuidex(dwBuf, 0,0);   
303.     //__cpuid(dwBuf, 0);   
304.     //printf("%.8X\t%.8X\t%.8X\t%.8X\n", dwBuf[0],dwBuf[1],dwBuf[2],dwBuf[3]);  
305.   
306.     cpu_getvendor(szBuf);  
307.     printf("CPU Vendor:\t%s\n", szBuf);  
308.   
309.     cpu_getbrand(szBuf);  
310.     printf("CPU Name:\t%s\n", szBuf);  
311.   
312.     BOOL bhwmmx;    // 硬件支持MMX.  
313.     BOOL bmmx;  // 操作系统支持MMX.  
314.     bmmx = simd_mmx(&bhwmmx);  
315.     printf("MMX: %d\t// hw: %d\n", bmmx, bhwmmx);  
316.   
317.     int nhwsse; // 硬件支持SSE.  
318.     int nsse;   // 操作系统支持SSE.  
319.     nsse = simd_sse_level(&nhwsse);  
320.     printf("SSE: %d\t// hw: %d\n", nsse, nhwsse);  
321.     for(i=1; i<sizeof(simd_sse_names)/sizeof(simd_sse_names[0]); ++i)  
322.     {  
323.         if (nhwsse>=i)   printf("\t%s\n", simd_sse_names[i]);  
324.     }  
325.   
326.     // test SSE4A/AES/PCLMULQDQ   
327.     printf("SSE4A: %d\n", getcpuidfield(CPUF_SSE4A));  
328.     printf("AES: %d\n", getcpuidfield(CPUF_AES));  
329.     printf("PCLMULQDQ: %d\n", getcpuidfield(CPUF_PCLMULQDQ));  
330.   
331.     // test AVX   
332.     int nhwavx; // 硬件支持AVX.  
333.     int navx;   // 操作系统支持AVX.  
334.     navx = simd_avx_level(&nhwavx);  
335.     printf("AVX: %d\t// hw: %d\n", navx, nhwavx);  
336.     for(i=1; i<sizeof(simd_avx_names)/sizeof(simd_avx_names[0]); ++i)  
337.     {  
338.         if (nhwavx>=i)   printf("\t%s\n", simd_avx_names[i]);  
339.     }  
340.   
341.     // test F16C/FMA/FMA4/XOP   
342.     printf("F16C: %d\n", getcpuidfield(CPUF_F16C));  
343.     printf("FMA: %d\n", getcpuidfield(CPUF_FMA));  
344.     printf("FMA4: %d\n", getcpuidfield(CPUF_FMA4));  
345.     printf("XOP: %d\n", getcpuidfield(CPUF_XOP));  
346.   
347.     return 0;  
348. }  

#include <windows.h>#include <stdio.h>#include <conio.h>#include <tchar.h>#if _MSC_VER >=1400// VC2005才支持intrin.h#include <intrin.h>// 所有Intrinsics函数#else#include <emmintrin.h>// MMX, SSE, SSE2#endif// CPUIDFIELDtypedef INT32 CPUIDFIELD;#define  CPUIDFIELD_MASK_POS0x0000001F// 位偏移. 0~31.#define  CPUIDFIELD_MASK_LEN0x000003E0// 位长. 1~32#define  CPUIDFIELD_MASK_REG0x00000C00// 寄存器. 0=EAX, 1=EBX, 2=ECX, 3=EDX.#define  CPUIDFIELD_MASK_FIDSUB0x000FF000// 子功能号(低8位).#define  CPUIDFIELD_MASK_FID0xFFF00000// 功能号(最高4位 和 低8位).#define CPUIDFIELD_SHIFT_POS0#define CPUIDFIELD_SHIFT_LEN5#define CPUIDFIELD_SHIFT_REG10#define CPUIDFIELD_SHIFT_FIDSUB12#define CPUIDFIELD_SHIFT_FID20#define CPUIDFIELD_MAKE(fid,fidsub,reg,pos,len)(((fid)&0xF0000000) \| ((fid)<<CPUIDFIELD_SHIFT_FID & 0x0FF00000) \| ((fidsub)<<CPUIDFIELD_SHIFT_FIDSUB & CPUIDFIELD_MASK_FIDSUB) \| ((reg)<<CPUIDFIELD_SHIFT_REG & CPUIDFIELD_MASK_REG) \| ((pos)<<CPUIDFIELD_SHIFT_POS & CPUIDFIELD_MASK_POS) \| (((len)-1)<<CPUIDFIELD_SHIFT_LEN & CPUIDFIELD_MASK_LEN) \)#define CPUIDFIELD_FID(cpuidfield)( ((cpuidfield)&0xF0000000) | (((cpuidfield) & 0x0FF00000)>>CPUIDFIELD_SHIFT_FID) )#define CPUIDFIELD_FIDSUB(cpuidfield)( ((cpuidfield) & CPUIDFIELD_MASK_FIDSUB)>>CPUIDFIELD_SHIFT_FIDSUB )#define CPUIDFIELD_REG(cpuidfield)( ((cpuidfield) & CPUIDFIELD_MASK_REG)>>CPUIDFIELD_SHIFT_REG )#define CPUIDFIELD_POS(cpuidfield)( ((cpuidfield) & CPUIDFIELD_MASK_POS)>>CPUIDFIELD_SHIFT_POS )#define CPUIDFIELD_LEN(cpuidfield)( (((cpuidfield) & CPUIDFIELD_MASK_LEN)>>CPUIDFIELD_SHIFT_LEN) + 1 )// 取得位域#ifndef __GETBITS32#define __GETBITS32(src,pos,len)( ((src)>>(pos)) & (((UINT32)-1)>>(32-len)) )#endif#define CPUF_SSE4ACPUIDFIELD_MAKE(0x80000001,0,2,6,1)#define CPUF_AESCPUIDFIELD_MAKE(1,0,2,25,1)#define CPUF_PCLMULQDQCPUIDFIELD_MAKE(1,0,2,1,1)#define CPUF_AVXCPUIDFIELD_MAKE(1,0,2,28,1)#define CPUF_AVX2CPUIDFIELD_MAKE(7,0,1,5,1)#define CPUF_OSXSAVECPUIDFIELD_MAKE(1,0,2,27,1)#define CPUF_XFeatureSupportedMaskLoCPUIDFIELD_MAKE(0xD,0,0,0,32)#define CPUF_F16CCPUIDFIELD_MAKE(1,0,2,29,1)#define CPUF_FMACPUIDFIELD_MAKE(1,0,2,12,1)#define CPUF_FMA4CPUIDFIELD_MAKE(0x80000001,0,2,16,1)#define CPUF_XOPCPUIDFIELD_MAKE(0x80000001,0,2,11,1)// SSE系列指令集的支持级别. simd_sse_level 函数的返回值。#define SIMD_SSE_NONE0// 不支持#define SIMD_SSE_11// SSE#define SIMD_SSE_22// SSE2#define SIMD_SSE_33// SSE3#define SIMD_SSE_3S4// SSSE3#define SIMD_SSE_415// SSE4.1#define SIMD_SSE_426// SSE4.2const char*simd_sse_names[] = {"None","SSE","SSE2","SSE3","SSSE3","SSE4.1","SSE4.2",};// AVX系列指令集的支持级别. simd_avx_level 函数的返回值。#define SIMD_AVX_NONE0// 不支持#define SIMD_AVX_11// AVX#define SIMD_AVX_22// AVX2const char*simd_avx_names[] = {"None","AVX","AVX2"};char szBuf[64];INT32 dwBuf[4];#if defined(_WIN64)// 64位下不支持内联汇编. 应使用__cpuid、__cpuidex等Intrinsics函数。#else#if _MSC_VER < 1600// VS2010. 据说VC2008 SP1之后才支持__cpuidexvoid __cpuidex(INT32 CPUInfo[4], INT32 InfoType, INT32 ECXValue){if (NULL==CPUInfo)return;_asm{// load. 读取参数到寄存器mov edi, CPUInfo;// 准备用edi寻址CPUInfomov eax, InfoType;mov ecx, ECXValue;// CPUIDcpuid;// save. 将寄存器保存到CPUInfomov[edi], eax;mov[edi+4], ebx;mov[edi+8], ecx;mov[edi+12], edx;}}#endif// #if _MSC_VER < 1600// VS2010. 据说VC2008 SP1之后才支持__cpuidex#if _MSC_VER < 1400// VC2005才支持__cpuidvoid __cpuid(INT32 CPUInfo[4], INT32 InfoType){__cpuidex(CPUInfo, InfoType, 0);}#endif// #if _MSC_VER < 1400// VC2005才支持__cpuid#endif// #if defined(_WIN64)// 根据CPUIDFIELD从缓冲区中获取字段.UINT32getcpuidfield_buf(const INT32 dwBuf[4], CPUIDFIELD cpuf){return __GETBITS32(dwBuf[CPUIDFIELD_REG(cpuf)], CPUIDFIELD_POS(cpuf), CPUIDFIELD_LEN(cpuf));}// 根据CPUIDFIELD获取CPUID字段.UINT32getcpuidfield(CPUIDFIELD cpuf){INT32 dwBuf[4];__cpuidex(dwBuf, CPUIDFIELD_FID(cpuf), CPUIDFIELD_FIDSUB(cpuf));return getcpuidfield_buf(dwBuf, cpuf);}// 取得CPU厂商（Vendor）//// result: 成功时返回字符串的长度（一般为12）。失败时返回0。// pvendor: 接收厂商信息的字符串缓冲区。至少为13字节。int cpu_getvendor(char* pvendor){INT32 dwBuf[4];if (NULL==pvendor)return 0;// Function 0: Vendor-ID and Largest Standard Function__cpuid(dwBuf, 0);// save. 保存到pvendor*(INT32*)&pvendor[0] = dwBuf[1];// ebx: 前四个字符*(INT32*)&pvendor[4] = dwBuf[3];// edx: 中间四个字符*(INT32*)&pvendor[8] = dwBuf[2];// ecx: 最后四个字符pvendor[12] = '\0';return 12;}// 取得CPU商标（Brand）//// result: 成功时返回字符串的长度（一般为48）。失败时返回0。// pbrand: 接收商标信息的字符串缓冲区。至少为49字节。int cpu_getbrand(char* pbrand){INT32 dwBuf[4];if (NULL==pbrand)return 0;// Function 0x80000000: Largest Extended Function Number__cpuid(dwBuf, 0x80000000);if (dwBuf[0] < 0x80000004)return 0;// Function 80000002h,80000003h,80000004h: Processor Brand String__cpuid((INT32*)&pbrand[0], 0x80000002);// 前16个字符__cpuid((INT32*)&pbrand[16], 0x80000003);// 中间16个字符__cpuid((INT32*)&pbrand[32], 0x80000004);// 最后16个字符pbrand[48] = '\0';return 48;}// 是否支持MMX指令集BOOLsimd_mmx(BOOL* phwmmx){const INT32BIT_D_MMX = 0x00800000;// bit 23BOOLrt = FALSE;// resultINT32 dwBuf[4];// check processor support__cpuid(dwBuf, 1);// Function 1: Feature Informationif ( dwBuf[3] & BIT_D_MMX )rt=TRUE;if (NULL!=phwmmx)*phwmmx=rt;// check OS supportif ( rt ){#if defined(_WIN64)// VC编译器不支持64位下的MMX。rt=FALSE;#else__try {_mm_empty();// MMX instruction: emms}__except (EXCEPTION_EXECUTE_HANDLER){rt=FALSE;}#endif// #if defined(_WIN64)}return rt;}// 检测SSE系列指令集的支持级别intsimd_sse_level(int* phwsse){const INT32BIT_D_SSE = 0x02000000;// bit 25const INT32BIT_D_SSE2 = 0x04000000;// bit 26const INT32BIT_C_SSE3 = 0x00000001;// bit 0const INT32BIT_C_SSSE3 = 0x00000100;// bit 9const INT32BIT_C_SSE41 = 0x00080000;// bit 19const INT32BIT_C_SSE42 = 0x00100000;// bit 20intrt = SIMD_SSE_NONE;// resultINT32 dwBuf[4];// check processor support__cpuid(dwBuf, 1);// Function 1: Feature Informationif ( dwBuf[3] & BIT_D_SSE ){rt = SIMD_SSE_1;if ( dwBuf[3] & BIT_D_SSE2 ){rt = SIMD_SSE_2;if ( dwBuf[2] & BIT_C_SSE3 ){rt = SIMD_SSE_3;if ( dwBuf[2] & BIT_C_SSSE3 ){rt = SIMD_SSE_3S;if ( dwBuf[2] & BIT_C_SSE41 ){rt = SIMD_SSE_41;if ( dwBuf[2] & BIT_C_SSE42 ){rt = SIMD_SSE_42;}}}}}}if (NULL!=phwsse)*phwsse=rt;// check OS support__try {__m128 xmm1 = _mm_setzero_ps();// SSE instruction: xorpsif (0!=*(int*)&xmm1)rt = SIMD_SSE_NONE;// 避免Release模式编译优化时剔除上一条语句}__except (EXCEPTION_EXECUTE_HANDLER){rt = SIMD_SSE_NONE;}return rt;}// 检测AVX系列指令集的支持级别.intsimd_avx_level(int* phwavx){intrt = SIMD_AVX_NONE;// result// check processor supportif (0!=getcpuidfield(CPUF_AVX)){rt = SIMD_AVX_1;if (0!=getcpuidfield(CPUF_AVX2)){rt = SIMD_AVX_2;}}if (NULL!=phwavx)*phwavx=rt;// check OS supportif (0!=getcpuidfield(CPUF_OSXSAVE))// XGETBV enabled for application use.{UINT32 n = getcpuidfield(CPUF_XFeatureSupportedMaskLo);// XCR0: XFeatureSupportedMask register.if (6==(n&6))// XCR0[2:1] = ‘11b’ (XMM state and YMM state are enabled by OS).{return rt;}}return SIMD_AVX_NONE;}int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[]){int i;//__cpuidex(dwBuf, 0,0);//__cpuid(dwBuf, 0);//printf("%.8X\t%.8X\t%.8X\t%.8X\n", dwBuf[0],dwBuf[1],dwBuf[2],dwBuf[3]);cpu_getvendor(szBuf);printf("CPU Vendor:\t%s\n", szBuf);cpu_getbrand(szBuf);printf("CPU Name:\t%s\n", szBuf);BOOL bhwmmx;// 硬件支持MMX.BOOL bmmx;// 操作系统支持MMX.bmmx = simd_mmx(&bhwmmx);printf("MMX: %d\t// hw: %d\n", bmmx, bhwmmx);intnhwsse;// 硬件支持SSE.intnsse;// 操作系统支持SSE.nsse = simd_sse_level(&nhwsse);printf("SSE: %d\t// hw: %d\n", nsse, nhwsse);for(i=1; i<sizeof(simd_sse_names)/sizeof(simd_sse_names[0]); ++i){if (nhwsse>=i)printf("\t%s\n", simd_sse_names[i]);}// test SSE4A/AES/PCLMULQDQprintf("SSE4A: %d\n", getcpuidfield(CPUF_SSE4A));printf("AES: %d\n", getcpuidfield(CPUF_AES));printf("PCLMULQDQ: %d\n", getcpuidfield(CPUF_PCLMULQDQ));// test AVXintnhwavx;// 硬件支持AVX.intnavx;// 操作系统支持AVX.navx = simd_avx_level(&nhwavx);printf("AVX: %d\t// hw: %d\n", navx, nhwavx);for(i=1; i<sizeof(simd_avx_names)/sizeof(simd_avx_names[0]); ++i){if (nhwavx>=i)printf("\t%s\n", simd_avx_names[i]);}// test F16C/FMA/FMA4/XOPprintf("F16C: %d\n", getcpuidfield(CPUF_F16C));printf("FMA: %d\n", getcpuidfield(CPUF_FMA));printf("FMA4: %d\n", getcpuidfield(CPUF_FMA4));printf("XOP: %d\n", getcpuidfield(CPUF_XOP));return 0;}

 

　　在以下编译器中成功编译——
VC6（32位）
VC2003（32位）
VC2005（32位）
VC2010（32位、64位）

五、测试

　　在64位的win7中运行“x64\Release\getcpuidfield_2010.exe”，运行效果——

　　利用cmdarg_ui运行“Debug\getcpuidfield.exe”，顺便测试WinXP与VC6——

 

参考文献——
《Intel® 64 and IA-32 Architectures Software Developer’s Manual Combined Volumes:1, 2A, 2B, 2C, 3A, 3B, and 3C》. May 2012.http://www.intel.com/content/www/us/en/processors/architectures-software-developer-manuals.html
《Intel® Architecture Instruction Set Extensions Programming Reference》. FEBRUARY 2012.http://software.intel.com/file/41604
《Intel® Processor Identification and the CPUID Instruction》. April 2012. http://developer.intel.com/content/www/us/en/processors/processor-identification-cpuid-instruction-note.html
《AMD64 Architecture Programmer's Manual Volume 3: General Purpose and System Instructions》. December 2011.http://support.amd.com/us/Processor_TechDocs/24594_APM_v3.pdf
《AMD CPUID Specification》. September 2010. http://support.amd.com/us/Embedded_TechDocs/25481.pdf
《x86 architecture CPUID》. http://www.sandpile.org/x86/cpuid.htm
《Haswell New Instruction Descriptions Now Available! 》. Mark Buxton. http://software.intel.com/en-us/blogs/2011/06/13/haswell-new-instruction-descriptions-now-available/
[IDF2012]ARCS002《Introduction to the upcoming Intel® Advanced Vector Extensions 2 (Intel® AVX2)》. 王有伟, Henry Ou. 2012-4.
[IDF2012]ARCS002《即将推出的英特尔® 高级矢量扩展指令集2（英特尔® AVX2）介绍》. 王有伟, Henry Ou. 2012-4.
《x86/x64 指令系统》. mik（邓志）. http://www.mouseos.com/x64/default.html
《[x86]SIMD指令集发展历程表（MMX、SSE、AVX等）》. http://www.cnblogs.com/zyl910/archive/2012/02/26/x86_simd_table.html
《如何在各个版本的VC及64位下使用CPUID指令》. http://www.cnblogs.com/zyl910/archive/2012/05/21/vcgetcpuid.html
《[VC兼容32位和64位] 检查MMX和SSE系列指令集的支持级别》. http://www.cnblogs.com/zyl910/archive/2012/05/25/checksimd64.html
《[VC] CPUIDFIELD：CPUID字段的统一编号、读取方案。范例：检查SSE4A、AES、PCLMULQDQ指令》. http://www.cnblogs.com/zyl910/archive/2012/06/29/getcpuidfield.html
《[C#] cmdarg_ui：“简单参数命令行程序”的通用图形界面》.  http://www.cnblogs.com/zyl910/archive/2012/06/19/cmdarg_ui.html

 

源码下载——
http://files.cnblogs.com/zyl910/checkavx.rar