如何使用英特尔的RDRAND使用内联组装。网

Question

我正在使用Intel Ivy Bridge CPU，希望使用RDRAND操作码(https://software.intel.com/en-us/articles/intel-digital-random-number-generator-drng-software-implementation-guide)在C#中。

如何通过C#调用此CPU指令？我在这里看到了一个从c#执行汇编代码的示例：C#中的x86/x64 CPUID

但是我不确定如何将其用于RDRAND。代码不需要检查执行代码的CPU是否支持该指令。

我见过这个来自英特尔drng_samples的执行汇编字节码的C示例：

int rdrand32_step (uint32_t *rand)
{
    unsigned char ok;

    /* rdrand edx */
    asm volatile(".byte 0x0f,0xc7,0xf0; setc %1"
        : "=a" (*rand), "=qm" (ok)
        :
        : "edx"
    );

    return ok;
}

如何将在C#中执行汇编代码的示例与来自Inteldrng示例代码的C代码结合起来？

Answer 1

SO上有一些答案，可以在运行时生成（非托管）汇编代码，供托管代码回调。这很有趣，但我建议您为此目的简单地使用C /CLI，因为它旨在简化互操作场景。创建一个新的Visual C CLR类库并为其提供一个rdrandwrapper.cpp：

#include <immintrin.h>

using namespace System;

namespace RdRandWrapper {

#pragma managed(push, off)
  bool getRdRand(unsigned int* pv) {
    const int max_rdrand_tries = 10;
    for (int i = 0; i < max_rdrand_tries; ++i) {
      if (_rdrand32_step(pv)) return true;
    }
    return false;
  }
#pragma managed(pop)

  public ref class RandomGeneratorError : Exception
  {
  public:
    RandomGeneratorError() : Exception() {}
    RandomGeneratorError(String^ message) : Exception(message) {}
  };

  public ref class RdRandom
  {
  public:
    int Next() {
      unsigned int v;
      if (!getRdRand(&v)) {
        throw gcnew RandomGeneratorError("Failed to get hardware RNG number.");
      }
      return v & 0x7fffffff;
    }
  };
}

这是一个非常简单的实现，只是试图模仿随机。接下来，获取一个非负随机整数。根据问题，它不会尝试验证CPU上的RDRAND是否实际可用，但它会处理指令存在但无法工作的情况。（在当前硬件上，“不会发生”这种情况，除非它坏了，如下所述。）

生成的程序集是一个混合程序集，可由托管C#代码使用。确保将程序集编译为x86或x64，与非托管代码相同（默认情况下，项目设置为编译为“任何CPU”，这将无法正常工作，因为非托管代码只有一个特定位）。

using System;
using RdRandWrapper;

class Program {
  static void Main(string[] args) {
    var r = new RdRandom();
    for (int i = 0; i != 10; ++i) {
      Console.WriteLine(r.Next());
    }
  }
}

我对性能没有任何要求，但可能不是很好。如果希望以这种方式获取多个随机值，则可能需要一个Next（int[]values）重载来在一次调用中获取多个随机值，以减少互操作的开销。