可重构Grostl设计研究及其FPGA实现

Grostl是继承MD迭代结构和沿用AES压缩函数的SHA．3候选算法。目前的研究只针对Grostl算法的一种或两种参数版本进行实现,并没有针对Grcstl四种参数版本的设计,缺少灵活性。在分析Gr#stl算法的基础上,采用可重构的设计思想,在FPGA上实现了Grcstl四种参数版本。实验结果表明,在XilinxVirtex一5FPGA平台上,四参数可重构方案的面积为4279slices,时钟频率为223．32MHz,与已有的实现方法相比,具有面积小、时钟频率高及灵活性等优点。     

可重构GrΦstl设计研究及其FPGA实现

GrΦstl是继承MD迭代结构和沿用AES压缩函数的SHA-3候选算法。目前的研究只针对GrΦstl算法的一种或两种参数版本进行实现,并没有针对GrΦstl四种参数版本的设计,缺少灵活性。在分析GrΦstl算法的基础上,采用可重构的设计思想,在FPGA上实现了GrΦstl四种参数版本。实验结果表明,在Xilinx Virtex-5 FPGA平台上,四参数可重构方案的面积为4279 slices,时钟频率为223.32 MHz,与已有的实现方法相比,具有面积小、时钟频率高及灵活性等优点。     

基于FPGA的可重构JH算法设计与实现

针对现有可重构JH算法硬件实现方案吞吐量较低的问题,利用查找表方法对S盒进行优化,使改进的JH算法在现场可编程门阵列上实现时具有速度快和面积小的特点,在此基础上提出一种可重构方案。实验结果证明,该方案最高时钟频率可达322.81 MHz,占用 1 405 slices,具有资源占用少、性能参数较好、功耗较低等特点。     

基于模块划分的可重构分组密码芯片设计

针对分组密码算法芯片可重构设计的需求,提出了基于模块划分的可重构设计思想。通过对多种分组密码算法流程及实现过程进行分析和分类,将所有算法功能划分为:固定功能模块和可重构功能模块。在设计相应的可重构互联结构,实现对分组密码算法的可重构设计。通过对多种分组密码算法进行详细设计与测试分析结果表明,采用模块化的可重构设计对单个算法带来的时间延时增加为7%-23%;通过对分组密码算法芯片的交叉测试结果表明,算法用与配置所增加的时间延时为2%-16%,而且随着计算功能最终趋于稳定之后,所增加的配置时间将趋近于2%。     

基于FPGA可重构快速密码芯片设计

为提高密码芯片的应用效益,提出了一种基于FPGA可重构的密码芯片实现方法。该方法打破了传统了一类密码芯片采用一种设计方案的模式,通过对FPGA的重构设计,能够动态地实现多种不同计算特征的密码算法芯片。同时对最基础的乘法运算和加法运算,设计了细粒度流水的加速策略。该方案能够重构实现DES、AES、RSA、椭圆曲线密码算法等典型密码算法,对600M的数据文件加密测试,DES的加速比为2.8,AES的加速比为3.6。     

一种基于FPGA的可重构密码芯片的设计与实现

介绍了SHA-1、SHA224及SHA256三种安全杂凑算法的基本流程,采用可重构体系结构的设计思想和方法设计出一款可实现这三种算法的可重构密码芯片,并对关键路径进行了优化设计。最后给出了基于Altera公司的Cyclone系列FPGA的可重构密码芯片的实现结果。     

可重构加密引擎设计及FPGA实现

针对网络安全加密系统中安全能力弱、开发成本高和实时能力差等问题,提出了一种基于FPGA的可重构加密引擎的设计方案,在详细论述了该加密引擎的总体设计结构的基础上,分析了FPGA实现中关键技术的解决方法。通过实验仿真表明：该引擎可以有效地提高FPGA器件的可重构性能,可重构资源比可以达到0.78,因此,该引擎在今后的嵌入式安全产品开发方面具有很好的速度和可重构应用前景。     

可重构计算硬件平台的改进设计

针对现有可重构计算硬件平台配置时间长、灵活性受限的缺陷,提出一种改进设计。基于支持二维重构区域的Virtex-4现场可编程门阵列(FPGA)芯片,使重构模块放置更灵活、芯片面积利用率更高,通过将单片FPGA和外设集成在一块印刷电路板上,使系统的结构更紧凑,利用FPGA内嵌微处理器减轻通信和访存开销。调试结果表明,改进平台灵活性较高、功能和可扩展性更强。     

基于可重构S盒的常用分组密码算法的高速实现

DES、3DES和AES是应用最广泛的分组密码算法，其可重构性和高速实现对可重构密码芯片的设计具有重要影响。该文分析了这3种算法的高速硬件实现，利用流水线、并行处理和重构的相关技术，提出了一种可重构S盒（RC-S）的结构，并在此基础上高速实现了DES、3DES和AES。基于RC-S实现的DES、3DES和AES吞吐率分别可达到7Gbps、2．3Gbps和1．4Gbps，工作时钟为110MHz。与其它同类设计相比，该文的设计在处理速度上有明显优势。     

FPGA芯片内部可重构配置系统设计

设计了可以配置单个逻辑阵列的FPGA芯片内部配置系统结构,提出了可重构配置的电路结构。在现有FPGA芯片结构的基础上,设计了可以根据实际需要有针对性地调整配置操作的系统以及相关的通信协议,使得调试开发过程中的操作时间尽可能缩短。     

可重构计算混合系统硬件的设计与实现

可重构计算系统中软硬件资源的管理缺乏统一的机制,资源不能被有效利用。为此,设计并实现一种硬件任务模型,为上层软件提供统一的硬件接口,使操作系统能够对软硬件任务进行统一管理,并给出硬件任务下载器的实现结构及工作流程。实验结果表明,该硬件任务模型的运行效率较高,硬件任务下载器能较大地提高硬件任务的下载速率。     

基于FPGA的AES加/解密算法的可重构设计

高级加密标准(AES)的传统实现方法是对加/解密算法进行单独设计,占用了过多的硬件资源。该文在分析AES加/解密算法机理的基础上,介绍了算法各模块的设计方法,通过分析提取了加/解密算法之间存在的共性,给出算法的可重构设计实例。通过FPGA仿真验证,该方案与传统设计方案相比,减少了资源的消耗。     

基于FPGA的立方星可重构星载处理系统研究

为了以最小代价提高立方星可重构星载计算机的可靠性,提出了一种基于FPGA的立方星可重构星载处理系统架构。首先,在对国内外微纳卫星星载计算机设计特点进行分析的基础上,分别采用基于SRAM架构和基于Flash架构的FPGA作为核心处理模块与外部表决接口模块,兼顾了系统的运算速度与可靠性。其次,针对可重构星载处理系统中所涉及的可重构策略、在线重构技术以及系统同步技术进行了详细设计。最终,基于所设计硬件系统上进行的测试以及在轨的实测数据验证了该架构的可靠性和有效性。     

多画面处理器的设计与实现

提出一种基于现场可编程门阵列的多画面处理器设计方法。该系统由视频输入模块、视频矩阵模块、A/D转换模块、视频信号处理模块、视频输出模块和控制模块组成。针对多画面处理的特点,给出信号调理、图像缩放、画面分割等关键技术的实现方法。实际应用证明该系统具有较好的显示效果。     

一种简易的UART IP核的设计与实现

文章主要介绍一种简易通用的UART IP核的设计。UART作为一种短距离、低成本通信的串行传输接口,随着嵌入式系统的迅速发展,已成为SoC(System on Chip)芯片中的一个重要部件,在数字通信中得到了广泛的应用。本设计在对UART的串行通信协议进行详细分析的基础上,采用Verilog HDL语言对ALTERA的Cyclone系列FPGA进行设计,用一片FPGA实现了UART的发送、接收和波特率发生等功能,并验证了结果。这种灵活的设计方法使整体设计紧凑、小巧,提高了系统的兼容性,节约了硬件成本,具有较强的推广价值。     

基于FPGA的SM3算法优化设计与实现

介绍SM3密码杂凑算法的基本流程,基于现场可编程门阵列(FPGA)平台,设计SM3算法IP核的整体架构,对关键逻辑进行优化设计。选用Cyclone系列器件作为目标器件,与现有算法进行实现比较,结果表明SM3算法IP核耗费较少的逻辑单元和存储单元,具有最高的算法效率,可为密码片上系统产品的开发提供算法引擎支持。     

可重构云计算领域的小文件系统设计与实现

借助ASIC系统的高效性和软件的可编程性,可重构概念使计算机的性能获得了进一步的提升空间。但在云计算应用背景下,需要一个文件系统对互联网上的海量小文件进行高效处理。为此,阐述和分析现有的小文件系统,设计一个基于现场可编程门阵列(FPGA)的小文件系统(FPGASmallFS)。该系统通过简化文件系统结构和动态划分磁盘卷,提高文件系统的速度和磁盘空间利用率,同时借助FPGA的并行加速实现文件系统挂载过程的加速,从而提高磁盘空间利用率。测试结果表明,与ReiserFS和Ext2系统相比,FPGASmallFS具有更好的系统性能。     

一种FPGA配置文件压缩算法

基于现场可编程门阵列(FPGA)的可重构系统具有高性能和高灵活性,但随着FPGA规模的不断扩大,配置文件规模相应增加,导致可重构计算时间过长。该文提出一种FPGA配置文件压缩算法VLZW,降低了对片外存储器的容量要求,通过减少每次重构传送的配置数据缩短了系统重构时间。