如何通过 .Net 内联汇编来使用 Intel 的 RDRAND

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

如何通过 C# 调用该 CPU 指令？我在这里看到了从 C# 执行汇编代码的示例：C# 中的 x86/x64 CPUID https://stackoverflow.com/questions/3216535/x86-x64-cpuid-in-c-sharp

但我不知道如何将它用于 RDRAND。代码不需要检查执行代码的CPU是否支持该指令。

我看过这个执行汇编字节代码的 C++ 示例，来自drng_样本 https://software.intel.com/sites/default/files/managed/c5/d8/drng_samples_0514.tgz英特尔：

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 C# 中执行汇编代码的示例与来自 Intel 的 C++ 代码结合起来drng示例代码？

SO 上有答案，它将在运行时生成（非托管）汇编代码，以便托管代码回调。这一切都非常有趣，但我建议您只需使用 C++/CLI 即可实现此目的，因为它旨在简化互操作场景。创建一个新的 Visual C++ CLR 类库并为其指定一个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Random.Next获得单个非负随机整数。根据问题，它不会尝试验证RDRAND实际上在 CPU 上可用，但它确实处理指令存在但无法工作的情况。 （这在当前硬件上“不可能发生”，除非它被破坏，详细信息here https://stackoverflow.com/a/14443763/4137916.)

生成的程序集是可由托管 C# 代码使用的混合程序集。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种特定的位数）。

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());
    }
  }
}

我没有对性能做出任何声明，但它可能不是很好。如果您想通过这种方式获得许多随机值，您可能需要一个Next(int[] values)重载以在一次调用中获取许多随机值，以减少互操作的开销。