如何利用CPU生成随机数

最近碰到一个问题，就是在没有函数库或者API支持的情况下怎么生成随机数。

请教了一下别人，发现对于X86处理器来说，处理器的指令集里面就有生成随机数的指令--RDRAND，该指令利用的是x86 CPU上自带的随机数生成器，对于Intel x86处理器来说，该指令从Ivy Bridge开始支持，而AMD则从2015年起也添加了对这个指令的支持，所以老一点的处理器可能没法支持这个指令。

因为没有API，所以只能自己通过汇编调用该指令生成随机数，但是在执行的过程中发现，编译器没法识别该指令。所以只能用最简单粗暴的方式来实现，直接定义十六进制的指令，测试了一下，果然可以生成随机数，没有把程序搞挂掉。

GenerateRandomNumber PROC

    mov     rax, 0
    db 048h, 00Fh, 0C7h, 0F0h    ; invoke the RDRAND instruction to generate
                                ; the random number into eax
    ret
GenerateRandomNumber endp

根据函数调用的堆栈处理规则，rax/eax是被存放函数返回值的，在这个程序里面只有rax/eax这个寄存器被改变了，所以这里不需要对其他寄存器做任何操作，直接返回就行了。这个应该是最快的随机数生成方式，因为利用CPU的硬件资源直接调用CPU的一条指令，加上几条辅助的指令就行了。

个人认为现在处理器慢慢自带随机数生成器的一个主要原因是安全，因为很都加密算法或者其他类似的算法都需要用到随机数序列。对于x86处理器来说，其实可以通过CPUID指令去查看CPU是否支持RDRAND这个指令，如果支持的话，当执行CPUID （EAX=0x1）后，ECX的 bit30 就会被置起来。

顺便查找了一下ARM处理器是否有类似的随机数生成指令，目前来看还没有找到，可能是因为ARM追求的是精简指令集，所以暂时没有将类似的指令添加进去，但是个人觉得以后应该会添加进去，或者可能协处理器会添加进去，毕竟现在用到随机数序列的场合还是很多的。