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經典 CPU 偵測演算法：從 8088 到 Pentium 的組合語言實作

編輯：組合語言

前言：無 CPUID 時代的處理器辨識術

在 CPUID 指令 (Pentium 才引入) 普及之前，軟體必須靠「副作用差異」來辨識 CPU 型號：旗標暫存器保留位行為、指令預取佇列長度、移位指令計數遮罩、特權指令可用性等。這份由 Richard C. Leinecker 撰寫的經典程式碼 (發表於 Dr. Dobb's Journal) 系統性實作了從 8088/8086 到 80486 的偵測邏輯，並附贈 Pentium 偵測補充 (LISTING TWO) 及記憶體對齊效能測試 (LISTING THREE)。程式碼結構模組化，每個偵測步驟獨立成 PROC，極具教學與參考價值。

偵測決策樹架構

主程式 _Processor 依序呼叫：

IsItAn8088：區分 8088/8086 (回傳 0) 與 286 以上 (回傳 2)
IsItAn8086：若為 8088/8086 組，進一步區分 8088 (0) vs 8086 (1)
IsItA286：若 ≥286，測試旗標 NT/IOPL 位 (bits 12-14) 是否可設定，區分 286 (2) 與 386+ (3→4)
IsItA386：若 ≥386，測試 EFLAGS AC 位 (bit 18) 可否設定，區分 386 (3) 與 486 (4)
Pentium (LISTING TWO)：嘗試切換 EFLAGS ID 位 (bit 21)，成功則為 Pentium+，再用 CPUID 取 Family 欄位。

關鍵偵測技術深度解析

1. 旗標暫存器保留位測試 (8088/86 vs 286+)

IsItAn8088 利用 8088/86 的 FLAGS 高 4 位 (bits 12-15) 永遠為 1 的特性：

pushf
pop bx
and bx, 00fffh    ; 清除高 4 位
push bx
popf              ; 嘗試寫入 FLAGS
pushf
pop bx
and bx, 0f000h    ; 讀回高 4 位
cmp bx, 0f000h    ; 若仍為 1 → 8088/86
je Not286
mov al, 2         ; 否則 ≥286

286+ 將這些位定義為 NT/IOPL/RF/VM，可被修改；8088/86 硬體強制為 1。

2. 指令預取佇列長度差異 (8088 vs 8086)

IsItAn8086 利用 8088 (4 bytes) vs 8086 (6 bytes) 預取佇列差異：

mov di, OFFSET EndLabel
mov al, 90h       ; NOP 機器碼
mov cx, 3
rep stosb         ; 向後寫入 3 個 NOP (修改 EndLabel 前 5 位元組)
cld
nop               ; 3 個 NOP 填充
nop
nop
dec dx            ; 只有 8088 會執行到這裡 (佇列未刷新)
nop               ; 第 6 位元組
EndLabel: nop

若 CPU 為 8088，預取佇列僅 4 位元組，dec dx 指令已被預取進佇列，自我修改的 NOP 不生效，DX 保持 1；8086 佇列 6 位元組，修改生效，dec dx 執行，DX 變 0。極具巧思的「自我修改程式碼」偵測法。

3. NT/IOPL 位測試 (286 vs 386+)

IsItA286 嘗試將 7000h (bits 12-14) 寫入 FLAGS：

mov ax, 7000h
push ax
popf              ; 載入 FLAGS
pushf
pop ax
and ah, 70h       ; 檢查 bits 12-14 是否保留
jz YesItIsA286    ; 清零 → 286
inc ax            ; 置位 → 386+ (回傳 4)

286 的 FLAGS 只有低 16 位，高位寫入會被忽略；386 擴展為 32 位 EFLAGS，保留這些位。

4. AC 位測試 (386 vs 486)

IsItA386 需 .386 指令集支援，操作 EFLAGS bit 18 (Alignment Check)：

.386
pushfd
pop eax
or eax, 40000h    ; 設定 AC 位
push eax
popfd
pushfd
pop eax
test eax, 40000h  ; 若保留 → 486
jz YesItIsA386
add di, 2         ; 回傳 4 (486)

386 無 AC 位，寫入無效；486 實作了對齊檢查機制，該位可讀寫。注意 .8086 切回指令集以相容連結器。

5. Pentium ID 位與 CPUID

LISTING TWO 偵測 Pentium：

pushfd
pop eax
mov ebx, eax
xor eax, 200000h  ; 切換 ID 位 (bit 21)
push eax
popfd
pushfd
pop eax
push ebx
popfd             ; 恢復原旗標
and eax, 200000h
and ebx, 200000h
cmp eax, ebx
je Is486          ; 無法切換 → 486
mov eax, 1
cpuid             ; 取得 Family (bits 8-11)
shr eax, 8
and ax, 0Fh       ; 5 = Pentium

記憶體對齊效能測試 (LISTING THREE)

附贈 C 內嵌組合語言測試：比較 LOOP 指令在 16-byte 對齊 vs 非對齊位址的執行速度。486+ 對齊存取顯著更快，展示指令預取與快取行對齊的效能影響。

完整原始碼結構 (LISTING ONE 核心)

_PTEXT SEGMENT PARA PUBLIC 'CODE' ASSUME CS:_PTEXT, DS:_PTEXT public _Processor _Processor proc far push bp mov bp,sp push ds push di mov ax,cs mov ds,ax call IsItAn8088 cmp al,2 jge AtLeast286 call IsItAn8086 jmp short ExitProcessor AtLeast286: call IsItA286 cmp al,3 jl short ExitProcessor AtLeast386: call IsItA386 ExitProcessor: pop di pop ds pop bp ret _Processor endp ... (四個偵測 PROC 完整實作) ... _PTEXT ENDS END