base/cpu.cc

   1 // Copyright (c) 2012 The Chromium Authors. All rights reserved.
   2 // Use of this source code is governed by a BSD-style license that can be
   3 // found in the LICENSE file.
   4
   5 #include "base/cpu.h"
   6
   7 #include <limits.h>
   8 #include <stddef.h>
   9 #include <stdint.h>
  10 #include <string.h>
  11
  12 #include <algorithm>
  13 #include <utility>
  14
  15 #include "base/stl_util.h"
  16 #include "build/build_config.h"
  17
  18 #if defined(ARCH_CPU_ARM_FAMILY) && (defined(OS_ANDROID) || defined(OS_LINUX))
  19 #include "base/files/file_util.h"
  20 #endif
  21
  22 #if defined(ARCH_CPU_X86_FAMILY)
  23 #if defined(COMPILER_MSVC)
  24 #include <intrin.h>
  25 #include <immintrin.h>  // For _xgetbv()
  26 #endif
  27 #endif
  28
  29 namespace base {
  30
  31 CPU::CPU()
  32   : signature_(0),
  33     type_(0),
  34     family_(0),
  35     model_(0),
  36     stepping_(0),
  37     ext_model_(0),
  38     ext_family_(0),
  39     has_mmx_(false),
  40     has_sse_(false),
  41     has_sse2_(false),
  42     has_sse3_(false),
  43     has_ssse3_(false),
  44     has_sse41_(false),
  45     has_sse42_(false),
  46     has_popcnt_(false),
  47     has_avx_(false),
  48     has_avx2_(false),
  49     has_aesni_(false),
  50     has_non_stop_time_stamp_counter_(false),
  51     cpu_vendor_("unknown") {
  52   Initialize();
  53 }
  54
  55 namespace {
  56
  57 #if defined(ARCH_CPU_X86_FAMILY)
  58 #if !defined(COMPILER_MSVC)
  59
  60 #if defined(__pic__) && defined(__i386__)
  61
  62 void __cpuid(int cpu_info[4], int info_type) {
  63   __asm__ volatile(
  64       "mov %%ebx, %%edi\n"
  65       "cpuid\n"
  66       "xchg %%edi, %%ebx\n"
  67       : "=a"(cpu_info[0]), "=D"(cpu_info[1]), "=c"(cpu_info[2]),
  68         "=d"(cpu_info[3])
  69       : "a"(info_type), "c"(0));
  70 }
  71
  72 #else
  73
  74 void __cpuid(int cpu_info[4], int info_type) {
  75   __asm__ volatile("cpuid\n"
  76                    : "=a"(cpu_info[0]), "=b"(cpu_info[1]), "=c"(cpu_info[2]),
  77                      "=d"(cpu_info[3])
  78                    : "a"(info_type), "c"(0));
  79 }
  80
  81 #endif
  82 #endif  // !defined(COMPILER_MSVC)
  83
  84 // xgetbv returns the value of an Intel Extended Control Register (XCR).
  85 // Currently only XCR0 is defined by Intel so |xcr| should always be zero.
  86 uint64_t xgetbv(uint32_t xcr) {
  87 #if defined(COMPILER_MSVC)
  88   return _xgetbv(xcr);
  89 #else
  90   uint32_t eax, edx;
  91
  92   __asm__ volatile (
  93     "xgetbv" : "=a"(eax), "=d"(edx) : "c"(xcr));
  94   return (static_cast<uint64_t>(edx) << 32) | eax;
  95 #endif  // defined(COMPILER_MSVC)
  96 }
  97
  98 #endif  // ARCH_CPU_X86_FAMILY
  99
 100 #if defined(ARCH_CPU_ARM_FAMILY) && (defined(OS_ANDROID) || defined(OS_LINUX))
 101 std::string* CpuInfoBrand() {
 102   static std::string* brand = []() {
 103     // This function finds the value from /proc/cpuinfo under the key "model
 104     // name" or "Processor". "model name" is used in Linux 3.8 and later (3.7
 105     // and later for arm64) and is shown once per CPU. "Processor" is used in
 106     // earler versions and is shown only once at the top of /proc/cpuinfo
 107     // regardless of the number CPUs.
 108     const char kModelNamePrefix[] = "model name\t: ";
 109     const char kProcessorPrefix[] = "Processor\t: ";
 110
 111     std::string contents;
 112     ReadFileToString(FilePath("/proc/cpuinfo"), &contents);
 113     DCHECK(!contents.empty());
 114
 115     std::istringstream iss(contents);
 116     std::string line;
 117     while (std::getline(iss, line)) {
 118       if (line.compare(0, strlen(kModelNamePrefix), kModelNamePrefix) == 0)
 119         return new std::string(line.substr(strlen(kModelNamePrefix)));
 120       if (line.compare(0, strlen(kProcessorPrefix), kProcessorPrefix) == 0)
 121         return new std::string(line.substr(strlen(kProcessorPrefix)));
 122     }
 123
 124     return new std::string();
 125   }();
 126
 127   return brand;
 128 }
 129 #endif  // defined(ARCH_CPU_ARM_FAMILY) && (defined(OS_ANDROID) ||
 130         // defined(OS_LINUX))
 131
 132 }  // namespace
 133
 134 void CPU::Initialize() {
 135 #if defined(ARCH_CPU_X86_FAMILY)
 136   int cpu_info[4] = {-1};
 137   // This array is used to temporarily hold the vendor name and then the brand
 138   // name. Thus it has to be big enough for both use cases. There are
 139   // static_asserts below for each of the use cases to make sure this array is
 140   // big enough.
 141   char cpu_string[sizeof(cpu_info) * 3 + 1];
 142
 143   // __cpuid with an InfoType argument of 0 returns the number of
 144   // valid Ids in CPUInfo[0] and the CPU identification string in
 145   // the other three array elements. The CPU identification string is
 146   // not in linear order. The code below arranges the information
 147   // in a human readable form. The human readable order is CPUInfo[1] |
 148   // CPUInfo[3] | CPUInfo[2]. CPUInfo[2] and CPUInfo[3] are swapped
 149   // before using memcpy() to copy these three array elements to |cpu_string|.
 150   __cpuid(cpu_info, 0);
 151   int num_ids = cpu_info[0];
 152   std::swap(cpu_info[2], cpu_info[3]);
 153   static constexpr size_t kVendorNameSize = 3 * sizeof(cpu_info[1]);
 154   static_assert(kVendorNameSize < base::size(cpu_string),
 155                 "cpu_string too small");
 156   memcpy(cpu_string, &cpu_info[1], kVendorNameSize);
 157   cpu_string[kVendorNameSize] = '\0';
 158   cpu_vendor_ = cpu_string;
 159   bool hypervisor = false;
 160
 161   // Interpret CPU feature information.
 162   if (num_ids > 0) {
 163     int cpu_info7[4] = {0};
 164     __cpuid(cpu_info, 1);
 165     if (num_ids >= 7) {
 166       __cpuid(cpu_info7, 7);
 167     }
 168     signature_ = cpu_info[0];
 169     stepping_ = cpu_info[0] & 0xf;
 170     model_ = ((cpu_info[0] >> 4) & 0xf) + ((cpu_info[0] >> 12) & 0xf0);
 171     family_ = (cpu_info[0] >> 8) & 0xf;
 172     type_ = (cpu_info[0] >> 12) & 0x3;
 173     ext_model_ = (cpu_info[0] >> 16) & 0xf;
 174     ext_family_ = (cpu_info[0] >> 20) & 0xff;
 175     has_mmx_ =   (cpu_info[3] & 0x00800000) != 0;
 176     has_sse_ =   (cpu_info[3] & 0x02000000) != 0;
 177     has_sse2_ =  (cpu_info[3] & 0x04000000) != 0;
 178     has_sse3_ =  (cpu_info[2] & 0x00000001) != 0;
 179     has_ssse3_ = (cpu_info[2] & 0x00000200) != 0;
 180     has_sse41_ = (cpu_info[2] & 0x00080000) != 0;
 181     has_sse42_ = (cpu_info[2] & 0x00100000) != 0;
 182     has_popcnt_ = (cpu_info[2] & 0x00800000) != 0;
 183
 184     // "Hypervisor Present Bit: Bit 31 of ECX of CPUID leaf 0x1."
 185     // See https://lwn.net/Articles/301888/
 186     // This is checking for any hypervisor. Hypervisors may choose not to
 187     // announce themselves. Hypervisors trap CPUID and sometimes return
 188     // different results to underlying hardware.
 189     hypervisor = (cpu_info[2] & 0x80000000) != 0;
 190
 191     // AVX instructions will generate an illegal instruction exception unless
 192     //   a) they are supported by the CPU,
 193     //   b) XSAVE is supported by the CPU and
 194     //   c) XSAVE is enabled by the kernel.
 195     // See http://software.intel.com/en-us/blogs/2011/04/14/is-avx-enabled
 196     //
 197     // In addition, we have observed some crashes with the xgetbv instruction
 198     // even after following Intel's example code. (See crbug.com/375968.)
 199     // Because of that, we also test the XSAVE bit because its description in
 200     // the CPUID documentation suggests that it signals xgetbv support.
 201     has_avx_ =
 202         (cpu_info[2] & 0x10000000) != 0 &&
 203         (cpu_info[2] & 0x04000000) != 0 /* XSAVE */ &&
 204         (cpu_info[2] & 0x08000000) != 0 /* OSXSAVE */ &&
 205         (xgetbv(0) & 6) == 6 /* XSAVE enabled by kernel */;
 206     has_aesni_ = (cpu_info[2] & 0x02000000) != 0;
 207     has_avx2_ = has_avx_ && (cpu_info7[1] & 0x00000020) != 0;
 208   }
 209
 210   // Get the brand string of the cpu.
 211   __cpuid(cpu_info, 0x80000000);
 212   const int max_parameter = cpu_info[0];
 213
 214   static constexpr int kParameterStart = 0x80000002;
 215   static constexpr int kParameterEnd = 0x80000004;
 216   static constexpr int kParameterSize = kParameterEnd - kParameterStart + 1;
 217   static_assert(kParameterSize * sizeof(cpu_info) + 1 == base::size(cpu_string),
 218                 "cpu_string has wrong size");
 219
 220   if (max_parameter >= kParameterEnd) {
 221     size_t i = 0;
 222     for (int parameter = kParameterStart; parameter <= kParameterEnd;
 223          ++parameter) {
 224       __cpuid(cpu_info, parameter);
 225       memcpy(&cpu_string[i], cpu_info, sizeof(cpu_info));
 226       i += sizeof(cpu_info);
 227     }
 228     cpu_string[i] = '\0';
 229     cpu_brand_ = cpu_string;
 230   }
 231
 232   static constexpr int kParameterContainingNonStopTimeStampCounter = 0x80000007;
 233   if (max_parameter >= kParameterContainingNonStopTimeStampCounter) {
 234     __cpuid(cpu_info, kParameterContainingNonStopTimeStampCounter);
 235     has_non_stop_time_stamp_counter_ = (cpu_info[3] & (1 << 8)) != 0;
 236   }
 237
 238   if (!has_non_stop_time_stamp_counter_ && hypervisor) {
 239     int cpu_info_hv[4] = {};
 240     __cpuid(cpu_info_hv, 0x40000000);
 241     if (cpu_info_hv[1] == 0x7263694D &&  // Micr
 242         cpu_info_hv[2] == 0x666F736F &&  // osof
 243         cpu_info_hv[3] == 0x76482074) {  // t Hv
 244       // If CPUID says we have a variant TSC and a hypervisor has identified
 245       // itself and the hypervisor says it is Microsoft Hyper-V, then treat
 246       // TSC as invariant.
 247       //
 248       // Microsoft Hyper-V hypervisor reports variant TSC as there are some
 249       // scenarios (eg. VM live migration) where the TSC is variant, but for
 250       // our purposes we can treat it as invariant.
 251       has_non_stop_time_stamp_counter_ = true;
 252     }
 253   }
 254 #elif defined(ARCH_CPU_ARM_FAMILY) && (defined(OS_ANDROID) || defined(OS_LINUX))
 255   cpu_brand_ = *CpuInfoBrand();
 256 #endif
 257 }
 258
 259 CPU::IntelMicroArchitecture CPU::GetIntelMicroArchitecture() const {
 260   if (has_avx2()) return AVX2;
 261   if (has_avx()) return AVX;
 262   if (has_sse42()) return SSE42;
 263   if (has_sse41()) return SSE41;
 264   if (has_ssse3()) return SSSE3;
 265   if (has_sse3()) return SSE3;
 266   if (has_sse2()) return SSE2;
 267   if (has_sse()) return SSE;
 268   return PENTIUM;
 269 }
 270
 271 }  // namespace base