如何从汇编程序中获取英特尔处理器的随机数？

Question

我需要从处理器(英特尔酷睿i3)中的英特尔随机发生器获取随机数.我不想使用任何库.我想在C++中使用汇编器粘贴,但我不知道哪些寄存器和指令应该使用.

Answer 1

RDRAND在支持的CPU(当前只有Ivy Bridge和Haswell Intel CPU)上调用指令会将随机值放入指定的寄存器中.例如,这将为您提供一个随机的64位值:

RDRAND %rax

成功时,将设置进位.有关详细信息,请参阅英特尔的Bull Mountain软件实施指南.("Bull Mountain"是Intel硬件RNG的代号.)

Answer 2

...但我不知道应该使用哪个寄存器和指令.

下面是我在带有GCC的Linux机器上使用的内联汇编程序.我相信我从英特尔手册中撕掉了很大一部分.它可能是由David Johnston编写的,他为rdand问题提供了很棒的技术答案.他也是英特尔设计硬件的人.

int RDRAND_bytes(byte* buff, size_t bsize)
{
    if (!HasRDRAND())
        return -1;

    size_t idx = 0, rem = bsize;
    size_t safety = bsize / sizeof(unsigned int) + 4;

    unsigned int val;
    while (rem > 0 && safety > 0)
    {
        char rc;    
        __asm__ volatile(
                "rdrand %0 ; setc %1"
                : "=r" (val), "=qm" (rc)
        );

        // 1 = success, 0 = underflow
        if (rc)
        {
            size_t cnt = (rem < sizeof(val) ? rem : sizeof(val));
            memcpy(buff + idx, &val, cnt);

            rem -= cnt;
            idx += cnt;
        }
        else
        {
            safety--;
        }
    }

    // Wipe temp on exit
    *((volatile unsigned int*)&val) = 0;

    // 0 = success; non-0 = failure (possibly partial failure).
    return (int)(bsize - rem);
}

以下代码用于HasRDRAND.它检测AMD和Intel CPU(我认为这是提供RDRAND的所有CPU).

struct CPUIDinfo {
    unsigned int EAX;
    unsigned int EBX;
    unsigned int ECX;
    unsigned int EDX;
};

// Be careful below. EBX/RBX needs to be preserved depending on the memory model and use of PIC.
void cpuid_info(CPUIDinfo *info, const unsigned int func, const unsigned int subfunc) {
    __asm__ __volatile__ (
            "cpuid"
            : "=a"(info->EAX), "=b"(info->EBX), "=c"(info->ECX), "=d"(info->EDX)
            : "a"(func), "c"(subfunc)
    );
}

int HasAmdCpu() {
    CPUIDinfo info;
    cpuid_info(&info, 0, 0);
    if (memcmp((char *) (&info.EBX), "htuA", 4) == 0
            && memcmp((char *) (&info.EDX), "itne", 4) == 0
            && memcmp((char *) (&info.ECX), "DMAc", 4) == 0) {

        return 1;
    }


int HasIntelCpu() {
    CPUIDinfo info;
    cpuid_info(&info, 0, 0);
    if (memcmp((char *) (&info.EBX), "Genu", 4) == 0
            && memcmp((char *) (&info.EDX), "ineI", 4) == 0
            && memcmp((char *) (&info.ECX), "ntel", 4) == 0) {

        return 1;
    }

    return 0;
}

int HasRDRAND() {    
    if (!HasAmdCpu() || !HasIntelCpu())
        return 0;

    CPUIDinfo info;
    cpuid_info(&info, 1, 0);

    static const unsigned int RDRAND_FLAG = (1 << 30);
    if ((info.ECX & RDRAND_FLAG) == RDRAND_FLAG)
        return 1;

    return 0;
}

另请参阅如何使用RDRAND内在函数？它没有回答您的直接问题,但它可能是您的替代方案(并可能帮助其他人).