通过CPUID指令获取CPU信息

1.简介

在计算机领域中需要用到CPU信息的地方有很多。比如，在可信计算中，需要收集终端的软硬件的完整性信息，其中就包含CPU的信息；再比如，一些加密软件需要绑定CPU的某些信息，去生成加密密钥。本文就关于在Linux平台下CPU信息的获取展开阐述。
CPU信息获取的方式有两种方式：
1. 使用内嵌汇编调用CPUID指令
2. 读取/proc/cpuinfo文件
本文主要对第一种方式-“使用内嵌汇编调用CPUID指令”进行说明，在下一篇中重点对‘读取/proc/cpuinfo文件’的方式进行讲解。
以”使用内嵌汇编调用CPUID指令”的方式获取CPU信息。首先使用内嵌汇编调用CPUID指令来获取CPUID、CPU厂商、CPU Brand、CPU Family、CPU Model、CPU Stepping ID，然后采用MD5算法计算CPU信息的Hash值。

2.CPUID指令

CPUID指令的基本原理是，CPU根据传递给EAX 寄存器的值，将对应的CPU信息返回给 EAX、EBX、ECX 及 EDX 寄存器。通过对这些寄存器的值进行操作即可获取CPU各类信息。CPUID指令带代码如下：

#define cpuid(func,eax,ebx,ecx,edx)\
    __asm__ __volatile__ ("cpuid":\
    "=a" (eax),"=b" (ebx),"=c" (ecx),"=d" (edx):\
    "a" (func));

本文使用了宏定义的方式封装CPUID指令函数。如对此处的宏定义不太清楚，请阅读。GCC内嵌汇编的格式是——
_asm__ _volatile__(“asm statements” : outputs : inputs : registers-modified);
对于上面的__cpuid
asm statements： “cpuid”。汇编代码为——调用cpuid指令
outputs：”=a” (eax), “=b” (ebx), “=c” (ecx), “=d” (edx)。表示有4个输出参数——参数0为eax（绑定到变量a）、参数1为ebx（绑定到变量b）、参数2为ecx（绑定到变量c）、参数3为edx（绑定到变量d）。
inputs：”a” (func)。表示有1个输入参数——将变量func赋给参数0（eax）。
registers-modified：（无）。
因此，上述cpuid函数执行过程为：
1. 将变量func的值赋给eax
2. 执行cpuid指令
3. 将返回的eax的值赋给a
4. 将返回的ebx的值赋给b
5. 将返回的ecx的值赋给c
6. 将返回的edx的值赋给d

3.获取CPU ID

功能号eax=0x80000004，返回CPU ID。执行cpuid指令后，返回值寄存器依次为eax,ebx,ecx,edx。具体代码如下：

void getCPUID(char *cpuId)
{
    int a,b,c,d;
    char cpuid_buf[HWI_BUFFER_SIZE];
    memset((void*)cpuid_buf,0,HWI_BUFFER_SIZE);
    cpuid(0x80000004,a,b,c,d);
    sprintf(cpuid_buf,"%#010x %#010x %#010x %#010x",a,b,c,d);
    strcpy(cpuId,cpuid_buf);
}

4.获取CPU 厂商

功能号eax=0，返回CPU 厂商。执行cpuid指令后，返回值寄存器依次为ebx,ecx,edx。具体代码如下：

void getCPUCompany(char *cCom)
{
    char ComName[13];
    int a,b,c,d;
    int i,k;

    memset((void*)ComName,0,sizeof(ComName));
    cpuid(0,a,b,c,d);

    for(i = 0; b > 0; i++)
    {
        k = b;
        k = (k>>8);
        k = (k<<8);
        ComName[i]=b-k;
        b=(b>>8);
    }
    for(; d > 0; i++)
    {
        k = d;
        k = (k>>8);
        k = (k<<8);
        ComName[i]=d-k;
        d=(d>>8);
    }
    for(; c > 0; i++)
    {
        k = c;
        k = (k>>8);
        k = (k<<8);
        ComName[i]=c-k;
        c=(c>>8);
    }
    ComName[12]='\0';
    strcpy(cCom,ComName);   
}

5.获取CPU Brand

EAX=80000002h、80000003h、80000004h：返回处理器brand字符串。

void getCPUBrand(char *cBrand)
{
    int a,b,c,d,i;
    unsigned int cpu_brand_buf[13];
    int k = 0;

    memset((void*)cpu_brand_buf,0,sizeof(cpu_brand_buf));
    /**
    * eax == 0x800000000
    * 如果CPU支持Brand String，则在EAX中返 >= 0x80000004的值。
    */
    cpuid(0x80000000,a,b,c,d);
    if(a < 0x80000004)
    {
        printf("the cpu is not support\n");
        return;
    }

    for(i=0x80000002;i<=0x80000004;i++)
    {
        cpuid(i,a,b,c,d);
        cpu_brand_buf[k++]=a;
        cpu_brand_buf[k++]=b;
        cpu_brand_buf[k++]=c;
        cpu_brand_buf[k++]=d;
    }
    strcpy(cBrand,(char*)cpu_brand_buf);
    printf("CPU Brand:%s\n", (char *)cpu_brand_buf);
}

6.获取CPU Family,Model,Stepping ID

EAX=0x01，返回Model、Family、Stepping信息.执行CPUID后，返回的EAX寄存器包含Model、Family、Stepping信息。

void getCPUBaseParam(char *baseParam)
{
    char baseParamBuf[HWI_BUFFER_SIZE];
    unsigned long CPUBaseInfo;
    int a,b,c,d;

    memset((void*)baseParamBuf,0,HWI_BUFFER_SIZE);
    cpuid(1,a,b,c,d);

    CPUBaseInfo = a;
    sprintf(baseParamBuf,"Family:%d Model:%d Stepping ID:%d",
        (CPUBaseInfo & 0x0F00)>>8,(CPUBaseInfo & 0xF0)>>4,CPUBaseInfo & 0xF);
    strcpy(baseParam,baseParamBuf);
}

7.运行结果

程序运行结果:

8.完整代码

主要包括获取CPU信息源文件，MD5源文件，Makefile文件。地址:完整代码