शिशुआ: दुनिया का सबसे तेज छद्म यादृच्छिक संख्या जनरेटर

उद्देश्य

1. समान कार्य के साथ अधिक बाइट उत्पन्न करें,
2. या कम संख्या में बाइट्स उत्पन्न करने के लिए कम काम करते हैं,
3. या काम को समानांतर करें।

static uint64_t next(void);

void prng_gen(prng_state *s, __uint64_t buf[], __uint64_t size);

समानता

आर्किटेक्चर

typedef struct prng_state {
  __m256i state[2];
  __m256i output;
  __m256i counter;
} prng_state;

inline void prng_gen(prng_state *s, __uint64_t buf[], __uint64_t size) {
  __m256i s0 = s->state[0], counter = s->counter,
          s1 = s->state[1],       o = s->output;
  for (__uint64_t i = 0; i < size; i += 4) {
    _mm256_storeu_si256((__m256i*)&buf[i], o);
    // …
  }
  s->state[0] = s0; s->counter = counter;
  s->state[1] = s1; s->output  = o;
}

1. SHI फीट
2. SHU ffle
3. एक डी.डी.

पहली पारी

u0 = _mm256_srli_epi64(s0, 1);              u1 = _mm256_srli_epi64(s1, 3);

सरगर्मी

t0 = _mm256_permutevar8x32_epi32(s0, shu0); t1 = _mm256_permutevar8x32_epi32(s1, shu1);

__m256i shu0 = _mm256_set_epi32(4, 3, 2, 1, 0, 7, 6, 5),
        shu1 = _mm256_set_epi32(2, 1, 0, 7, 6, 5, 4, 3);

इसके अलावा

s0 = _mm256_add_epi64(t0, u0);              s1 = _mm256_add_epi64(t1, u1);

आउटपुट फ़ंक्शन

o = _mm256_xor_si256(u0, t1);

s1 = _mm256_add_epi64(s1, counter);
counter = _mm256_add_epi64(counter, increment);

__m256i increment = _mm256_set_epi64x(1, 3, 5, 7);

प्रारंभ

static __uint64_t phi[8] = {
  0x9E3779B97F4A7C15, 0xF39CC0605CEDC834, 0x1082276BF3A27251, 0xF86C6A11D0C18E95,
  0x2767F0B153D27B7F, 0x0347045B5BF1827F, 0x01886F0928403002, 0xC1D64BA40F335E36,
};

prng_state prng_init(SEEDTYPE seed[4]) {
  prng_state s;
  // …
  return s;
}

s.state[0] = _mm256_set_epi64x(phi[3], phi[2] ^ seed[1], phi[1], phi[0] ^ seed[0]);
s.state[1] = _mm256_set_epi64x(phi[7], phi[6] ^ seed[3], phi[5], phi[4] ^ seed[2]);

1. STEPSSHISHUA पुनरावृत्तियों के चरण ( ) चलाएँ ।
2. हम राज्य के एक हिस्से को दूसरे राज्य को, और दूसरे हिस्से को आउटपुट में असाइन करते हैं।

for (char i = 0; i < ROUNDS; i++) {
  prng_gen(&s, buf, 4 * STEPS);
  s.state[0] = s.state[1];
  s.state[1] = s.output;
}

प्रदर्शन

• घड़ी माप पर्याप्त सटीक नहीं हो सकता है।
• , , - , -, .
• , . .
• : , .

o0 = _mm256_xor_si256(u0, t1);
o1 = _mm256_xor_si256(u2, t3);
o2 = _mm256_xor_si256(s0, s3);
o3 = _mm256_xor_si256(s2, s1);

गुणवत्ता

1. प्रदर्शन : एक उत्पन्न बाइट पर खर्च किए गए प्रोसेसर चक्रों की संख्या। क्लाउड मशीनों एन 2 जीसीपी और एन 2 डी (एएमडी) पर प्राप्त, ऑर्डर समान है।
2. गुणवत्ता : जनरेटर जिस स्तर पर प्रैक्ट्रेड परीक्षा पास करने में विफल रहता है। यदि यह विफल नहीं होता है, तो एक> संकेत है। यदि परिणाम सिद्ध नहीं होता है, तो एक प्रश्न चिह्न है।
3. बीज संख्याओं का सहसंबंध : बीज संख्या 0, 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64 के साथ आठ धाराओं के वैकल्पिक बाइट्स के साथ प्रैक्ट्रैंड ट्रावल। हम डबल रिडक्शन और उन्नत परीक्षणों के साथ प्रैक्ट्रैंड का उपयोग करते हैं।
   
   
   
   
   

आगे की

1. , 2¹⁰²⁴. 10 /. 10²⁸² , . «» ( ). , . , 128- NEON ARM? , , .
2. . , SHISHUA XOR . , .
3. , 2¹²⁸ ( ). SHISHUA, , . , ( ) (, , . 2).
4. राज्य के प्रारंभ में पूर्ण फैलाव होता है : प्रारंभिक संख्या के सभी बिट्स राज्य के सभी बिट्स को समान संभावना के साथ प्रभावित करते हैं। मैं शिशुपाल के संबंध में पता लगाना चाहता हूं।

• यह उच्च-गुणवत्ता वाले जनरेटर का मूल्यांकन करने की अनुमति नहीं देता है, जिससे उन्हें एक-दूसरे के साथ तुलना करना असंभव हो जाता है। हमें कहना है: "ठीक है, 32 टेराबाइट्स के बाद उन्हें कोई विसंगति नहीं है ..."
• इसे चलाने में कई सप्ताह लगते हैं ...