在查看了 Intel Digital Random Number Generator (DRNG) Software Implementation Guide 之后，我对调用 RDRAND 时生成器的内部状态会发生什么有一些疑问。不幸的是，答案似乎不在指南中。
RDRAND 本身将根据目标寄存器的宽度提供 16、32 或 64 位的随机数据:rdrand ax ; put 16 random bits in ax
rdrand eax ; put 32 random bits in eax
rdrand rax ; put 64 random bits in rax
使用更大的目标寄存器会更快地清空那些 128 位缓冲区吗？例如，如果我只需要 2 位随机性，我是否应该解决使用 16 位寄存器而不是 64 位寄存器的麻烦？这会对 DRNG 的吞吐量产生什么影响吗？我想避免消耗不必要的随机性。
RDRAND 执行后设置:CF = 1 Destination register valid. Non-zero random value
available at time of execution. Result placed in register.
CF = 0 Destination register all zeros. Random value not available
at time of execution. May be retried.
“不可用”是什么意思？是否会因为
RDRAND 调用太快耗尽那些 128 位缓冲区而导致随机数据不可用？或者不可用是否意味着 DRNG 未通过健康检查并且无法生成任何新数据？基本上，我试图了解 CF=0 是否会发生，因为在调用 RDRAND 时缓冲区恰好(暂时)为空。 注意:我已经查看了 answers 到 this question on throughput and latency of RDRAND ，但我正在寻找不同的信息。
谢谢!
最佳答案
第 1 部分。
拉 16、32 或 64 位有区别吗？
不。
在 Ivy Bridge 上，无论目标寄存器的大小如何，CPU 内核都会通过与 DRNG 的内部通信链路拉取 64 位。因此，如果您读取 32 位，它会提取 64 位并丢弃上半部分。如果您读取 16 位，它会提取 64 位并丢弃前 3/4 位。
这在说明文档中没有描述，因为它可能不会在 future 的产品中继续适用。可以设计一个芯片来隐藏和使用 64 位字的未使用部分。然而，今天没有显着的性能要求来做到这一点。
为了获得最高的吞吐量，最有效的策略是从并行线程中拉取。这是因为芯片上的总线层次结构中存在并行性。指令的大部分时间是跨巴士的运输时间。并行执行该传输将使吞吐量随线程数量线性增加，最高可达 800MBytes/s。第二件事是使用 64 位 RdRands，因为它们每条指令获得更多数据。
第 2 部分。
CF=0 到底是什么意思？
这意味着“随机数据不可用”。这是因为在 CPU 内核没有关闭并读取更多寄存器的情况下，它无法获取数字的详细信息是不可用的，它不会这样做，因为它无法处理这些信息。
如果您吸干 DRNG 的输出缓冲区，您将获得下溢 (CF=0)，但您可以预期下一个 RdRand 会成功，因为 DRNG 速度很快。
如果 DRNG 失败(例如，在熵源中弹出一个晶体管并且它不再是随机的)，那么在线健康测试将检测到这一点并关闭 DRNG。那么你所有的 RdRand 调用都会产生 CF=0。
但是，在 Ivy Bridge 上，您将无法使缓冲区下溢。 DRNG 比它所连接的总线快一点。每单位时间(使用并行线程)提取更多数据的效果将是增加每个单独 RdRand 的执行时间，因为总线上的争用导致指令必须在 DRNG 的本地总线上排队等待。您永远无法拉得如此之快，否则 DRNG 将下溢。您将逐渐达到 800 MBytes/s。
这在文档中也没有描述，因为它可能不会在 future 的产品中继续适用。我们可以设想总线速度更快、内核速度更快并且 DRNG 能够下溢的产品。这些事情尚不为人所知，因此我们无法对它们做出任何声明。
仍然正确的是，软件实现者指南中给出的基本循环(最多尝试 10 次，然后在堆栈上报告失败)将继续在 future 的产品中工作，因为我们已经声明它将如此我们将设计所有 future 的产品来满足这一要求。
所以不，CF=0 不会发生，因为在 Ivy Bridge 上“当调用 RDRAND 时缓冲区恰好(暂时)为空”，但它可能会发生在 future 的芯片上，所以设计你的软件来应对。
关于assembly - Ivy 桥上RDRAND的耗竭特性是什么？，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题：https://stackoverflow.com/questions/14413839/