一种密码专用可编程逻辑阵列的分组密码能效模型及其映射算法

密码专用可编程逻辑阵列(CSPLA)是一种数据流驱动的密码处理结构,该文针对不同规模的阵列结构和密码算法映射实现能效关系的问题,首先以CSPLA的特定硬件结构为基础,以分组密码的高能效实现为切入点,建立基于该结构的分组密码算法映射能效模型并分析影响能效的相关因素,然后进一步根据阵列结构上算法映射的基本过程提出映射算法,最后选取几种典型的分组密码算法分别在不同规模的阵列进行映射实验.结果表明越大的规模并不一定能够带来越高的能效,为取得映射的最佳能效,阵列的规模参数应当与具体的硬件资源限制和密码算法运算需求相匹配,CSPLA规模为4×4～4×6时映射取得最优能效,AES算法最优能效为33.68 Mbps/mW,对比其它密码处理结构,CSPLA具有较优的能效特性.     

一种密码专用可编程逻辑阵列的分组密码能效模型及其映射算法

密码专用可编程逻辑阵列(CSPLA)是一种数据流驱动的密码处理结构，该文针对不同规模的阵列结构和密码算法映射实现能效关系的问题，首先以CSPLA的特定硬件结构为基础，以分组密码的高能效实现为切入点，建立基于该结构的分组密码算法映射能效模型并分析影响能效的相关因素，然后进一步根据阵列结构上算法映射的基本过程提出映射算法，最后选取几种典型的分组密码算法分别在不同规模的阵列进行映射实验。结果表明越大的规模并不一定能够带来越高的能效，为取得映射的最佳能效，阵列的规模参数应当与具体的硬件资源限制和密码算法运算需求相匹配，CSPLA规模为4×4～4×6时映射取得最优能效，AES算法最优能效为33.68 Mbps/mW，对比其它密码处理结构，CSPLA具有较优的能效特性。     

基于小角度映射的NCO设计

为了降低振荡器的等待时间,提出了一种小角度映射方法.该方法将整个周期的角度运算映射到小角度范围内,减少了流水线级数,提高了运算速度.仿真结果表明,该方法与查表法相比,占用资源少;与CORDIC算法相比,降低了迭代次数.在保证高计算精度的同时,具有运算速度快、功耗低等特点.     

小数运动估计在可重构处理器ReMAP的映射实现

介绍一种在可重构媒体处理器ReMAP上实现小数运动估计的方法.ReMAP处理器由可重构的运算单元阵列和互联单元级联组成,具有高度可重构性和强大的并行计算能力.在ReMAP中映射实现了小数运动估计中的1/2插值、1/4插值和搜索等算法.通过算法的仿真验证分析,ReMAP可支撑小数运动估计的高性能实现,达到或接近ASIC的性能,并具有较好的应用灵活性,适于媒体处理应用.     

PVHArray:一种流水可伸缩的层次化可重构密码逻辑阵列结构

针对密码算法的高效能实现问题,该文提出了一种基于数据流的粗粒度可重构密码逻辑阵列结构PVHArray.通过研究密码算法运算及控制结构特征,基于可重构阵列结构设计方法,提出了以流水可伸缩的粗粒度可重构运算单元、层次化互连网络和面向周期级的分布式控制网络为主体的粗粒度可重构密码逻辑阵列结构及其参数化模型.为了提升可重构密码逻辑阵列的算法实现效能,该文结合密码算法映射结果,确定模型参数,构建了规模为4×4的高效能PVHArray结构.基于55nm CMOS工艺进行流片验证,芯片面积为12.25mm²,同时,针对该阵列芯片进行密码算法映射.实验结果表明,该文提出高效能PVHArray结构能够有效支持分组、序列以及杂凑密码算法的映射,在密文分组链接（CBC）模式下,相较于可重构密码逻辑阵列REMUS_LPP结构,其单位面积性能提升了约12.9%,单位功耗性能提升了约13.9%.     

一种可重构流水阵列系统

描述了一种基于可重构流水线阵列的系统- (RPAS-Reconfigurable Pipelined Array System),该阵列系统适用于大计算量的数字信号处理领域,比如视频编解码,通过AHB接口与ARM核进行通信,辅助处理器完成大规模的运算操作.描述这一阵列系统的结构,并介绍在H. 264编解码过程中运行次数多,耗时长的2维DCT运算和求块的SAD值运算在RPAS中的映射与实现.仿真结果显示,RPAS能达到6倍以上于通用处理器的性能,并在运算实现复杂度与芯片面积之间,运算效率与系统通用性之间达到一个权衡.     

以边为中心的密码逻辑阵列高能效映射算法

为解决密码算法在粗粒度可重构密码逻辑阵列(CRCLA)上映射性能不高及编译时间长的问题,该文提出一种密码算法和硬件资源的描述形式,在映射过程中能够更加直观地显示各个资源的占用情况;并通过分析密码算法运算特征与粗粒度可重构密码逻辑阵列硬件结构的内在关联,以减少关键路径延时为目标,提出了一种以边为中心的密码逻辑阵列高能效映射算法(ECLMap).通过边映射来指导节点映射,结合相关映射策略,引入回溯机制来提高映射成功率.在仿真平台下对多种密码算法进行实验,相比于其他通用的映射算法,结果表明该文提出的算法映射性能最佳,在算法能效上平均提升了约20％,同时在编译时间上平均提升了约25％.实现了算法的高能效映射.     

可重构分组密码逻辑阵列加权度量模型及高能效映射算法

针对基于粗粒度可重构阵列结构的分组密码算法映射情况复杂、难以实现统一度量的问题,该文采用多目标决策手段,以性能及功耗参数为决策目标,基于分组密码算法轮运算及粗粒度可重构阵列结构特征约束,提出了一种面向分组密码算法映射的加权度量模型.同时,采用主客观综合分析法,定义了模型权重参数的计算方式,从而通过配置合理的权重参数,以高能效映射算法实现差异化的映射.为了降低决策时间,该文进一步提出了基于二进制编码的枚举搜索算法,实现了最优映射结果搜索与映射矩阵建立的并行,使决策的时间复杂度降至O（2ⁿ）.实验结果表明,该文提出的加权度量模型能实现高效的分组密码算法映射方案决策,单位面积性能提升了约14.2%,能效提升了约一倍.     

一种适合ECC的三级流水模乘加单元设计

大数模乘和模加/减是椭圆曲线密码学(Elliptic Curve Cryptography,ECC)中的基本运算.通过分析改进的Montgomery模乘算法,把模乘运算划分成3个阶段映射到3级流水线电路中,并在不影响模乘运算效率的情况下添加少量的硬件资源到流水线的第3个阶段,得到了一个模乘加单元(Modular Multiplication and Addition Unit,MMAU).和Crow等人给出的包含4个模操作ALU的模运算处理器相比,三级流水的MMAU节省了50%的资源,同时吞吐量提高了6%.     

一种STAP算法关键技术的FPGA实现

提出了一种使用FPGA搭建的阵列信号处理系统,可以实现降维空时自适应算法,软件上以IP核为运算元素并突出并行流水线处理结构,文中给出了实现例并进行了功能和时序分析,具有不错的应用和推广价值。