インテルのRDRANDを.NETで使用するインラインアセンブリを使用する方法

Question

インテルIvyブリッジCPUを使用していて、C＃でRDRANDオペコード（https://software.intel.com/en-us/articles/intel-digital-random-number-generator-drng-software-implementation-guide）を使用します。

C＃でこのCPU命令を呼び出すにはどうすればよいですか？私はここでC＃からアセンブリコードを実行する例を見てきました：x86/x64 CPUID in C#

しかし、私はRDRANDの使い方がわかりません。コードは、コードを実行しているCPUが命令をサポートしているかどうかをチェックする必要はありません。

私はこのCをしました++インテルのdrng_samplesから来る組立バイトコードを実行する例を：

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; 
} 

C＃でアセンブリコードの実行例は、C++のコードは、Intel drngサンプルから来ると組み合わせることができますかコード？

Answer 1

実行時にマネージコードがコールバックする（アンマネージド）アセンブリコードを生成するSOがあります。それは非常に興味深いですが、私は、この目的のために単純にC++/CLIを使用することを提案します。これは、interopシナリオを単純化するために設計されたものです。新しいVisual C++ CLRのクラスライブラリを作成し、それを単一rdrandwrapper.cppを与える：

#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; 
    } 
    }; 
} 

これは単に1つの非負整数の乱数を得ることにRandom.Nextを模倣しようとすると非常に最低限の実装です。質問では、RDRANDがCPU上で実際に利用可能であることを検証しようとはしませんが、命令が存在しても動作しない場合を処理します。 （これが壊れていない限り、現在のハードウェアでは発生しません。詳細はhere）

結果のアセンブリは、管理対象のC＃コードで使用できる混合アセンブリです。アセンブリされていないコードには特定のビットが1つしかないため、正しく動作しません。デフォルトでは、プロジェクトは「Any CPU」としてコンパイルされるように設定されています。

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()); 
    } 
    } 
} 

私はパフォーマンスについての主張はしていませんが、おそらくそれほど大きくはありません。このように多くのランダムな値を取得したい場合は、interopのオーバーヘッドを減らすために、1回の呼び出しで多数のランダムな値を取得するために、オーバーロードをNext(int[] values)にすることをお勧めします。