Нет, определяет простоту вплоть до 4294827197.
И однако это тоже ошибка: в отладчике видно что при проверке этого числа ESI досчитывает до 0x1A887, чего быть никак не должно, это в 3.3 раза дальше конца primes. Просто повезло что там что-то есть (ещё какой-то наш массив) и взятие оттуда битов не обнаруживается как выход за пределы массива (с этим в асме очень тяжело, любые проверки на плечах программиста). Вот недостаток тестов, не все ошибки могут обнаружить.
Неудачная формулировка?
Пожалуй. Хотел сказать что при таком ESI переход jz .ret после деления точно не сработает и обязательно попадём на inc ESI.
inc ESI сработает, а вот результат mul EAX выйдет за пределы четырёх байт из-за чего в EDX запишется 1, а EAX обнулится.
Тогда cmp EAX,ECX уже не сработает как надо.
Ну вот и ошибка, да. Осталось придумать как её поправить. Способов несколько: можно вернуть мой cmp с jnc, можно проверить EDX на 0, можно после mul поставить jc (посмотрите в каком случае она выставляет флаг), ещё как-то. В данный момент мне нравится первый (хотя вообще последний) - и дидактически более правильный, и позволяет показать один момент оптимизации (почти не влияющий на скорость, но всё же). Понятны должны быть уже все три способа.
Думаю можно заканчивать с этой ошибкой, Вы уже разобрались, поправить её теперь совсем несложно.
Что дальше. Я бы хотел показать 3-4 (на сколько терпения хватит) забавных момента небольшой оптимизации, и в качестве небольшой паузы на усвоение (и тренировку, например с отладчиком), и как пример оптимизаций, не всегда дающих эффект, тем более ожидаемый.
А потом пожалуй перейти к тесту Ферма на простоту как практически полезному, особенно под x64, там четверть гига под primes откровенно жалко, да и перебираться оно будет страх как долго.