汇编语言中的伪随机生成器

Question

我需要一个伪随机数生成器算法用于课程中分配的汇编程序，我更喜欢一个简单的算法。 但是，我不能使用外部库。

什么是一个好的，简单的伪随机数生成器算法用于汇编？

Answer 1

容易的是只选择两个大的相对素数a和b，然后将你的随机数乘以a并加上b。 使用模运算符将低位保持为随机数，并保留下一次迭代的完整值。

该算法称为线性同余生成器 。

Answer 2

计算机编程艺术的第2卷有很多关于伪随机数生成的信息。 算法在汇编程序中演示，因此您可以自己查看汇编程序中最简单的算法。

但是，如果您可以链接到外部库或目标文件，那将是您最好的选择。 然后你可以链接到，例如， Mersenne Twister 。

请注意，大多数伪随机数生成器对于加密并不安全，因此如果您需要生成安全随机数，则需要超越基本算法（并且可能应该使用特定于操作系统的加密API）。

Answer 3

简单的测试代码，不要与Crypto一起使用

从测试计算机软件，页面138

如果是32位数学，则不需要操作MOD 2^32

RNG = (69069*RNG + 69069) MOD 2^32

Answer 4

好吧 - 因为我没有看到对旧的线性反馈移位寄存器的引用，我发布了一些基于SSE内在的C代码。 只是为了完成。 几个月前我写了那篇文章来再次提高我的SSE技能。

#include <emmintrin.h>

static __m128i LFSR;

void InitRandom (int Seed)
{
  LFSR = _mm_cvtsi32_si128 (Seed);
}

int GetRandom (int NumBits)
{
  __m128i seed = LFSR;
  __m128i one  = _mm_cvtsi32_si128(1);
  __m128i mask; 
  int i;

  for (i=0; i<NumBits; i++)
  {

    // generate xor of adjecting bits
    __m128i temp = _mm_xor_si128(seed, _mm_srli_epi64(seed,1));

    // generate xor of feedback bits 5,6 and 62,61
    __m128i NewBit = _mm_xor_si128( _mm_srli_epi64(temp,5),
                                    _mm_srli_epi64(temp,61));

    // Mask out single bit: 
    NewBit = _mm_and_si128 (NewBit, one);

    // Shift & insert new result bit:
    seed = _mm_or_si128 (NewBit, _mm_add_epi64 (seed,seed));
  }

  // Write back seed...
  LFSR = seed;

  // generate mask of NumBit ones.
  mask = _mm_srli_epi64 (_mm_cmpeq_epi8(seed, seed), 64-NumBits);

  // return random number:
  return _mm_cvtsi128_si32 (_mm_and_si128(seed,mask));
}

将此代码转换为汇编程序是微不足道的。 只需用真正的SSE指令替换内在函数，并在其周围添加一个循环。

顺便说一下 - 此代码生成的序列在4.61169E + 18个数字后重复。 这比通过素数方法和32位算术获得的要多得多。 如果展开它也会更快。

Answer 5

为什么不使用外部库？ 那个轮子已经发明了几百次，为什么要再这样做呢？

如果您需要自己实施RNG，您是否需要按需生成数字 - 即您是否实现了rand（）函数 - 或者您是否需要生成随机数流 - 例如用于内存测试？

你需要一个加密的RNG吗？ 它重复前需要多长时间？ 你是否必须绝对，积极地保证所有位的均匀分布？

这是几年前我用过的简单黑客。 我在嵌入式工作，我需要在上电时测试RAM，我想要非常小，快速的代码和很少的状态，我这样做了：

• 从种子的任意4字节常量开始。
• 计算这4个字节的32位CRC。 这将为您提供接下来的4个字节
• 将这4个字节反馈到CRC32算法中，就像它们已被追加一样。 这8个字节的CRC32是下一个值。
• 只要你想重复。

这需要非常少的代码（尽管你需要一个crc32函数的表）并且状态很少，但是psuedorandom输出流在重复之前有很长的循环时间。 此外，它不需要处理器上的SSE。 假设你有方便的CRC32功能，实现起来很简单。

Answer 6

使用masm615编译器：

delay_function macro
    mov cx,0ffffh
.repeat
    push cx
    mov cx,0f00h
    .repeat
        dec  cx
        .until cx==0
    pop cx
    dec cx
    .until cx==0
endm

random_num macro
   mov  cx,64    ;assum we want to get 64 random numbers
   mov  si,0

get_num:    
   push cx
   delay_function    ;since cpu clock is fast,so we use delay_function
   mov  ah,2ch  
   int  21h
   mov  ax,dx     ;get clock 1/100 sec
   div  num       ;assume we want to get a number from 0~num-1
   mov  arry[si],ah   ;save to array you set
   inc  si
   pop  cx
   loop get_num   ;here we finish the get_random number 

Answer 7

@jjrv
你所描述的实际上是一个线性的同构发生器。 最随机的位是最高位。 要从0..N-1获得一个数字，您可以将整数乘以N（32位乘32位给出64位）并使用高32位。

你不应该只使用任何的编号为 （乘数从一个全值到下一个进步），在高德纳推荐号（表1 3.3.4节TAOCP第2卷1981）是1812433253，1566083941，69069和1664525。

您可以为b选择任何奇数。 （补充）。

Answer 8

你也可以在不同的位之间模拟具有XOR和元素的移位寄存器，这将为你提供伪随机数字序列。

Answer 9

线性同余（X = AX + C mod M）PRNG可能是一个很好的分配给汇编程序课程，因为你的学生将不得不处理2 ^ 31的中间AX结果的进位和计算模数。 如果您是学生，他们可以直接在汇编程序中实施，也可能是讲师的想法。