CPUID

CPUIDは、x86の機械語命令の一つ（およびそのアセンブリ・ニーモニック）である。CPUの識別 (IDentification) の意。486の後期のステッピングで導入され、Pentiumで完全に公開された。

CPUIDを使用することで、ソフトウェアはプロセッサの形式と機能（例えば、MMXやSSEなどの拡張のサポートの有無）を識別することができる。機械語オペコードは0F A2であり、オペランドとしてEAXレジスタの値でどのような情報を取得するかを指定する。

CPUID命令は一部の80486およびそれ以降のプロセッサで利用できるため、場合によってはCPUID命令が存在するプロセッサであるか否かを事前に判別する必要が生じる。80486以前のプロセッサを識別する必要がある場合には、それぞれの振舞の微妙な違いを利用する難解なテクニックを駆使する必要があった（たとえばPUSH SPの結果として、PUSHによる変化前と変化後の、どちらの値がプッシュされるか、等）。

80486以上のプロセッサであることが確認できた場合、CPUID命令の存在を確認するためのフラグとして32ビットフラグレジスタ (EFLAGS) の第21ビットが新たに設けられているため、このビットが「変更可能」であればCPUID命令が使用可能であると判断できる。なおEFLAGSは80386以上のプロセッサであればアクセスできるため、80286以下のプロセッサを判別・除外しておく必要はあるものの、CPUID命令の有無だけを調べたいのであれば実質的に80386以上であることが確認できればこのフラグを調べることができる。

CPUID命令の呼び出し

CPUID命令は、EAXレジスタが暗黙のオペランドであり、それ以外の（明示的な）オペランドは無い。どのような情報を返すべきかを指定する値をEAXレジスタに設定し、CPUID命令を実行する。まずEAX = 0でCPUIDを呼び出し、CPUでサポートされている最大のパラメータを取得するべきである。CPUIDの拡張機能情報を取得する場合は、EAXのビット31をセットしてCPUIDを呼び出す。拡張機能情報でサポートされている最大の機能番号を得るためには、EAX = 8000000hでCPUIDを呼び出す。

EAX=0: ベンダIDの取得

これは、CPUベンダのID文字列を返す。12文字のASCII文字列がEBX, EDX, ECXの順序で格納される。基本機能の最大機能番号がEAXに格納される。

既知のCPUベンダのID文字列は以下のとおり：

"AMDisbetter!" - AMD K5の初期のエンジニアリングサンプル
"AuthenticAMD" - AMD
"CentaurHauls" - セントールテクノロジー
"CyrixInstead" - サイリックス
"GenuineIntel" - インテル
"GenuineTMx86", "TransmetaCPU" - トランスメタ
"Geode by NSC" - ナショナルセミコンダクター
"NexGenDriven" - NexGen
"RiseRiseRise" - Rise Technology
"SiS SiS SiS " - SiS
"UMC UMC UMC " - UMC
"VIA VIA VIA " - VIA Technologies

例えば、ベンダIDが"GenuineIntel"の場合、EBXが0x756e6547、EDXが0x49656e69、ECXが0x6c65746eとなる。

.section	.data
s0:		.string	"Largest Standard Function Number Supported: %i\n"
s1:		.string "Vendor ID: %s\n"
.text
	.global main

	.type	main, @function
main:
	pushq	%rbp
	movq	%rsp, %rbp
	
	subl	%eax, %eax
	cpuid
	
	subq	$8, %rsp
	movl	%ebx, (%rsp)
	movl	%edx, 4(%rsp)
	movl	%ecx, 8(%rsp)
	movl	$s0, %edi
	movl	%eax, %esi
	subl	%eax, %eax
	call	printf

	movq	$s1, %rdi
	movq	%rsp, %rsi
	subl	%eax, %eax
	call	printf
	
	subl	%eax, %eax
	movq	%rbp, %rsp
	popq	%rbp
	ret

EAX=1: プロセッサ情報とプロセッサの機能

これはCPUのステッピング、モデル、ファミリーをEAXに返す（これはCPUの「シグネチャ」とも呼ばれる）。また、機能フラグをEDXとECXに、追加の機能情報をEBXに返す。

EAXに格納される情報のフォーマットは以下のとおり:

3:0 - ステッピング
7:4 - モデル
11:8 - ファミリー
13:12 - プロセッサタイプ
19:16 - 拡張モデル
27:20 - 拡張ファミリー

インテルとAMDは、CPUのファミリーを上記の「ファミリー」と「拡張ファミリー」の合計で表示し、モデルを上記の「モデル」と4ビット左シフトした「拡張モデル」の合計で表示するように提案した。

プロセッサ情報と機能フラグはメーカ個別のものであるが、通常は互換性のためにインテルの値を他のメーカも使用している。

また、80386以上のプロセッサではリセット直後のDXレジスタにはこれらの情報（拡張ファミリ・拡張ステッピングは除く）に相当する値が格納されているため、ハード構成によっては80286がプロテクトモードからリアルモードに戻るためのリセット機構（通例、80386以降のシステムでも互換性のために残されている）を利用することで、386/486系プロセッサでもファミリ・モデル・ステッピングなどに相当する情報を得られる場合がある。詳細はIntel 80286およびIntel 80386を参照。

CPUID EAX=1: EDXとECXで取得できる機能フラグ
Bit	EDX		ECX^{[注釈 1]}		Bit
Bit	Short	Feature	Short	Feature	Bit
0	fpu	オンチップ x87 FPU（浮動小数点ユニット）	sse3	SSE3命令(Prescott New Instructions)	0
1	vme	仮想8086モード拡張 (VIF, VIP, PVIなど)	pclmulqdq	`PCLMULQDQ`命令 (carry-less multiply)	1
2	de	デバッグ拡張 (Control register CR4 bit 3)	dtes64	64-bit debug store	2
3	pse	ページサイズ拡張 (4 MByteページ)	monitor	`MONITOR`、`MWAIT`命令(Prescott New Instructions)	3
4	tsc	タイムスタンプカウンタ(Time Stamp Counter)と`RDTSC`命令。	ds-cpl	CPL qualified debug store	4
5	msr	モデル固有レジスタ(Model-specific registers)と`RDMSR`/`WRMSR`命令	vmx	Virtual Machine eXtensions	5
6	pae	物理アドレス拡張	smx	Safer Mode Extensions (LaGrande) (`GETSEC` instruction)	6
7	mce	マシンチェック例外(Machine Check Exception)	est	Enhanced SpeedStep	7
8	cx8	`CMPXCHG8B`命令	tm2	Thermal Monitor 2	8
9	apic^{[注釈 2]}	オンチップAPIC(Advanced Programmable Interrupt Controller)	ssse3	Supplemental SSE3命令	9
10	(reserved)	(reserved)	cnxt-id	L1 Context ID	10
11	sep^{[注釈 3]}	`SYSENTER`および`SYSEXIT`命令	sdbg	Silicon Debug interface	11
12	mtrr	メモリタイプ範囲レジスタ(Memory Type Range Registers)	fma	Fused multiply-add (FMA3)	12
13	pge	ページ・グローバル・イネーブル(Page Global Enable)ビット Control register CR4	cx16	`CMPXCHG16B`命令	13
14	mca	マシン・チェック・アーキテクチャ(Machine check architecture)	xtpr	Can disable sending task priority messages	14
15	cmov	条件付き転送命令。`CMOV`, `FCMOV`, `FCOMI`など^{[注釈 4]}	pdcm	Perfmon & debug capability	15
16	pat	ページ属性テーブル(Page Attribute Table)	(reserved)^{[注釈 5]}		16
17	pse-36	36ビットページサイズ拡張	pcid	Process context identifiers (Control register CR4 bit 17)	17
18	psn	プロセッサ・シリアル番号	dca	Direct cache access for DMA writes	18
19	clfsh	`CLFLUSH`命令 (SSE2)	sse4.1	SSE4.1命令	19
20	(nx)	No-execute (NX) bit (Itanium only)^[6]^{[注釈 6]}	sse4.2	SSE4.2命令	20
21	ds	デバッグストア。 save trace of executed jumps	x2apic	x2APIC (enhanced APIC)	21
22	acpi	Onboard thermal control MSRs for ACPI	movbe	`MOVBE`命令	22
23	mmx	MMX命令	popcnt	`POPCNT`命令	23
24	fxsr	`FXSAVE`, `FXRSTOR`命令。 Control register CR4 bit 9	tsc-deadline	APIC implements one-shot operation using a TSC deadline value	24
25	sse	SSE 命令 (Katmai New Instructions)	aes-ni	AES命令	25
26	sse2	SSE2命令	xsave	Extensible processor state save/restore: `XSAVE`, `XRSTOR`, `XSETBV`, `XGETBV` instructions	26
27	ss	セルフスヌープ(self-snoop)	osxsave	`XSAVE` enabled by OS	27
28	htt	ハイパー・スレッディング・テクノロジ	avx	Advanced Vector Extensions (256-bit SIMD)	28
29	tm	温度モニタ(Thermal monitor)	f16c	Floating-point conversion instructions to/from FP16 format	29
30	ia64	IA64 processor emulating x86^[6]	rdrnd	`RDRAND` (on-chip random number generator) feature	30
31	pbe	Pending Break Enable (PBE# pin) wakeup capability	hypervisor	Hypervisor present (always zero on physical CPUs)^[7]^[8]	31

↑ On some older processors, executing CPUID with a leaf index (EAX) greater than 0 may leave EBX and ECX unmodified, keeping their old values. For this reason, it is recommended to zero out EBX and ECX before executing CPUID with a leaf index of 1.
Processors noted to exhibit this behavior include Cyrix MII^[1] and IDT WinChip 2.^[2]
↑ On early AMD K5 (AuthenticAMD Family 5 Model 0) processors only, EDX bit 9 used to indicate support for PGE instead. This was moved to bit 13 from K5 Model 1 onwards.^[3]
↑ On Pentium Pro (GenuineIntel Family 6 Model 1) processors only, EDX bit 11 is invalid - the bit it set, but the SYSENTER and SYSEXIT instructions are not supported on the Pentium Pro.^[4]
↑ FCMOV and FCOMI instructions only available if onboard x87 FPU also present (indicated by EDX bit 0).
↑ ECX bit 16 is listed as "Reserved" in public Intel and AMD documentation and is not set in any known processor. However, some versions of the Windows Vista kernel are reported to be checking this bit^[5] - if it is set, Vista will recognize it as a "processor channels" feature.
↑ On non-Itanium x86 processors, support for the No-execute bit is indicated in CPUID.(EAX=8000_0001):EDX[bit 20] instead.

EAX=2: キャッシュとTLBディスクリプタ情報

これは、キャッシュとTLBの機能を示すディスクリプタのリストをEAX, EBX, ECX, EDXレジスタに格納する。

EAX=3: プロセッサ・シリアル・ナンバ

これは、プロセッサのシリアル番号を返す。プロセッサ・シリアル・ナンバは、インテルがPentium IIIで導入したが、プライバシーの懸念のためにこの後のモデルでは実装されていない（PSN機能ビットは常にクリアされている）。トランスメタのEfficeonとCrusoeプロセッサはこの機能を提供している。AMDは、この機能をどのCPUにも実装しなかった。

インテルPentium IIIでは、シリアル番号はEDX:ECXレジスタに格納される。トランスメタのEfficeonではEBX:EAXレジスタに、CrusoeではEBXレジスタだけに格納される。

プロセッサ・シリアル・ナンバ機能を使用するためには、BIOSの設定を有効にする必要があることに注意すべきである。

EAX=7, ECX=0: 拡張機能

EBX, ECX, EDXレジスタに拡張機能フラグを返す。また、EAX=7での呼び出しに使用できるECXの最大値をEAXに返す。

CPUID EAX=7,ECX=0: Extended feature bits in EBX, ECX and EDX
Bit	EBX		ECX		EDX		Bit
Bit	Short	Feature	Short	Feature	Short	Feature	Bit
0	fsgsbase	Access to base of FS and GS	prefetchwt1	`PREFETCHWT1` instruction	(sgx-tem)	?	0
1	tsc_adjust	IA32_TSC_ADJUST MSR	avx512-vbmi	AVX-512 Vector Bit Manipulation Instructions	sgx-keys	Attestation Services for Intel SGX	1
2	sgx	Software Guard Extensions	umip	User-mode Instruction Prevention	avx512-4vnniw	AVX-512 4-register Neural Network Instructions	2
3	bmi1	Bit Manipulation Instruction Set 1	pku	Memory Protection Keys for User-mode pages	avx512-4fmaps	AVX-512 4-register Multiply Accumulation Single precision	3
4	hle	TSX Hardware Lock Elision	ospke	PKU enabled by OS	fsrm	Fast Short `REP MOVSB`	4
5	avx2	Advanced Vector Extensions 2	waitpkg	Timed pause and user-level monitor/wait instructions (`TPAUSE`, `UMONITOR`, `UMWAIT`)	uintr	User Inter-processor Interrupts	5
6	fdp-excptn-only	x87 FPU data pointer register updated on exceptions only	avx512-vbmi2	AVX-512 Vector Bit Manipulation Instructions 2	(reserved)		6
7	smep	Supervisor Mode Execution Prevention	cet_ss/shstk	Control flow enforcement (CET): shadow stack (SHSTK alternative name)	(reserved)		7
8	bmi2	Bit Manipulation Instruction Set 2	gfni	Galois Field instructions	avx512-vp2intersect	AVX-512 vector intersection instructions on 32/64-bit integers	8
9	erms	Enhanced `REP MOVSB/STOSB`	vaes	Vector AES instruction set (VEX-256/EVEX)	srbds-ctrl	Special Register Buffer Data Sampling Mitigations	9
10	invpcid	`INVPCID` instruction	vpclmulqdq	CLMUL instruction set (VEX-256/EVEX)	md-clear	`VERW` instruction clears CPU buffers	10
11	rtm	TSX Restricted Transactional Memory	avx512-vnni	AVX-512 Vector Neural Network Instructions	rtm-always-abort^[9]	All TSX transactions are aborted	11
12	rdt-m/pqm	Intel Resource Director (RDT) Monitoring or AMD Platform QOS Monitoring	avx512-bitalg	AVX-512 BITALG instructions	(reserved)		12
13	fcs_fds_deprecation	x87 FPU CS and DS deprecated	tme_en	Total Memory Encryption MSRs available	rtm-force-abort^[9]	TSX_FORCE_ABORT (MSR `0x10f`) is available	13
14	mpx	Intel MPX (Memory Protection Extensions)	avx512-vpopcntdq	AVX-512 Vector Population Count Double and Quad-word	serialize	`SERIALIZE` instruction	14
15	rdt-a/pqe	Intel Resource Director (RDT) Allocation or AMD Platform QOS Enforcement	(fzm)	?	hybrid	Mixture of CPU types in processor topology (e.g. Alder Lake)	15
16	avx512-f	AVX-512 Foundation	la57	5-level paging (57 address bits)	tsxldtrk	TSX load address tracking suspend/resume instructions (`TSUSLDTRK` and `TRESLDTRK`)	16
17	avx512-dq	AVX-512 Doubleword and Quadword Instructions	mawau	The value of userspace MPX Address-Width Adjust used by the `BNDLDX` and `BNDSTX` Intel MPX instructions in 64-bit mode	(reserved)		17
18	rdseed	`RDSEED` instruction			pconfig	Platform configuration (Memory Encryption Technologies Instructions)	18
19	adx	Intel ADX (Multi-Precision Add-Carry Instruction Extensions)			lbr	Architectural Last Branch Records	19
20	smap	Supervisor Mode Access Prevention			cet-ibt	Control flow enforcement (CET): indirect branch tracking	20
21	avx512-ifma	AVX-512 Integer Fused Multiply-Add Instructions			(reserved)		21
22	(pcommit)	(`PCOMMIT` instruction, deprecated)^[10]	rdpid	`RDPID` (Read Processor ID) instruction and IA32_TSC_AUX MSR	amx-bf16	AMX(Advanced Matrix Extensions) tile computation on bfloat16 numbers	22
23	clflushopt	`CLFLUSHOPT` instruction	kl	AES Key Locker	avx512-fp16	AVX-512 half-precision floating-point arithmetic instructions^[11]	23
24	clwb	`CLWB` (Cache line writeback) instruction	bus-lock-detect	Bus lock debug exceptions	amx-tile	AMX tile load/store instructions	24
25	pt	Intel Processor Trace	cldemote	`CLDEMOTE` (Cache line demote) instruction	amx-int8	AMX tile computation on 8-bit integers	25
26	avx512-pf	AVX-512 Prefetch Instructions	(mprr)	?	ibrs / spec_ctrl	Speculation Control, part of Indirect Branch Control (IBC): Indirect Branch Restricted Speculation (IBRS) and Indirect Branch Prediction Barrier (IBPB)^[12]	26
27	avx512-er	AVX-512 Exponential and Reciprocal Instructions	movdiri	`MOVDIRI` instruction	stibp	Single Thread Indirect Branch Predictor, part of IBC^[12]	27
28	avx512-cd	AVX-512 Conflict Detection Instructions	movdir64b	`MOVDIR64B` (64-byte direct store) instruction	L1D_FLUSH	IA32_FLUSH_CMD MSR	28
29	sha	SHA-1 and SHA-256 extensions	enqcmd	Enqueue Stores and `EMQCMD`/`EMQCMDS` instructions		IA32_ARCH_CAPABILITIES MSR (lists speculative side channel mitigations^[12])	29
30	avx512-bw	AVX-512 Byte and Word Instructions	sgx-lc	SGX Launch Configuration		IA32_CORE_CAPABILITIES MSR (lists model-specific core capabilities)	30
31	avx512-vl	AVX-512 Vector Length Extensions	pks	Protection keys for supervisor-mode pages	ssbd	Speculative Store Bypass Disable,^[12] as mitigation for Speculative Store Bypass (IA32_SPEC_CTRL)	31

EAX=80000000h: サポートする最大拡張機能番号の取得

最大の拡張機能番号をEAXに格納する。

EAX=80000001h: 拡張プロセッサ情報とプロセッサの機能

AMD社のCPUの拡張機能フラグをEDXとECXに格納する^[13]^[14]。 EDXのビット 0 から 9, 12 から 17, 23と 24は、AMDのCPUではEAX=1の場合のCPUIDの結果と重複し、IntelのCPUでは未使用である。IntelのCPUでもsyscall, nx, pdpe1gb, rdtscp, lm, lahf_lm, abm/lzcnt, 3dnowprefetchに対応しているものもある。

CPUID EAX=80000001h: Feature bits in EDX and ECX
Bit	EDX		ECX		Bit
Bit	Short	Feature	Short	Feature	Bit
0	fpu	^{[注釈 1]}	lahf_lm	`LAHF`/`SAHF` in long mode	0
1	vme	^{[注釈 1]}	cmp_legacy	Hyperthreading not valid	1
2	de	^{[注釈 1]}	svm	Secure Virtual Machine	2
3	pse	^{[注釈 1]}	extapic	Extended APIC space	3
4	tsc	^{[注釈 1]}	cr8_legacy	Control register CR8 in 32-bit mode	4
5	msr	^{[注釈 1]}	abm/lzcnt	Advanced bit manipulation `(LZCNT` and `POPCNT`)	5
6	pae	^{[注釈 1]}	sse4a	SSE4a	6
7	mce	^{[注釈 1]}	misalignsse	Misaligned SSE mode	7
8	cx8	^{[注釈 1]}	3dnowprefetch	`PREFETCH` and `PREFETCHW` instructions	8
9	apic	^{[注釈 1]}	osvw	OS Visible Workaround	9
10	(syscall)	(`SYSCALL`/`SYSRET`, K6 only)	ibs	Instruction Based Sampling	10
11	syscall^{[注釈 2]}^[15]	`SYSCALL` and `SYSRET` instructions	xop	XOP instruction set	11
12	mtrr	^{[注釈 1]}	skinit	`SKINIT`/`STGI` instructions	12
13	pge	^{[注釈 1]}	wdt	Watchdog timer	13
14	mca	^{[注釈 1]}	(reserved)		14
15	cmov	^{[注釈 1]}	lwp	Light Weight Profiling^[16]	15
16	pat	^{[注釈 1]}	fma4	4-operand fused multiply-add instructions	16
17	pse36	^{[注釈 1]}	tce	Translation Cache Extension	17
18	(reserved)		(reserved)		18
19	ecc	"Athlon MP" / "Sempron" CPU brand identification	nodeid_msr	NodeID MSR (`C001_100C`)^[17]	19
20	nx	NX bit	(reserved)		20
21	(reserved)		tbm	Trailing Bit Manipulation	21
22	mmxext	Extended MMX	topoext	Topology Extensions	22
23	mmx	^{[注釈 1]}	perfctr_core	Core performance counter extensions	23
24	fxsr	^{[注釈 1]}	perfctr_nb	Northbridge performance counter extensions	24
25	fxsr_opt	`FXSAVE`/`FXRSTOR` optimizations	(StreamPerfMon)	Streaming performance monitor architecture	25
26	pdpe1gb	Gigabyte pages	dbx	Data breakpoint extensions	26
27	rdtscp	`RDTSCP` instruction	perftsc	Performance timestamp counter (PTSC)	27
28	(reserved)		pcx_l2i	L2I perf counter extensions	28
29	lm	Long Mode	monitorx	`MONITORX` and `MWAITX` instructions	29
30	3dnowext	Extended 3DNow!	addr_mask_ext	Address mask extension to 32 bits for instruction breakpoints	30
31	3dnow	3DNow!	(reserved)		31

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 EDXのビット 0 から 9, 12 から 17, 23と 24は、AMDのCPUではEAX=1の場合のCPUIDの結果と重複、IntelのCPUでは未使用。
↑ インテル社のCPUではCPUIDのsyscallビットはCPUが64ビットモードで動作しているときのみセットされる。

EAX=80000002h,80000003h,80000004h: プロセッサブランド文字列

プロセッサブランド文字列をEAX, EBX, ECX, EDXに格納する。全体で48バイトのNULL終端ASCII文字列のプロセッサブランド文字列を得るために、各パラメータを順番に設定しCPUIDを呼び出す必要がある。

EAX=80000005h: 予約

この機能は使用されていない。

EAX=80000006h: 拡張L2キャッシュ情報

ECXにL2キャッシュの詳細情報を格納する。2種類の方法で表したキャッシュサイズと、キャッシュとメモリの対応を示すコードを含む。

EAX=80000007h: 予約