基于重构密码协处理器的可信计算系统的设计和实现

基于可重构密码芯片,设计了一种可信计算系统,为操作系统中的数据提供增强保护以防止敌手的攻击,保证敏感应用在受协处理器保护的环境中运行。重点介绍了可重构密码协处理器的硬件结构,分析了密码协处理器的密码算法可重构原理和实现流程,为进一步研究可供商业应用的可重构密码芯片奠定了基础。     

可重构密码协处理器简介及其特性

可重构密码协处理器是采用可重构体系结构的思想和方法设计而成的，用于对数据进行加／解密处理的集成电路芯片，它能够灵活、快速地实现多种不同的密码算法。文章简要介绍了可重构密码协处理器的设计方法和使用方法，并对其灵活性、安全性、性能和规模进行了分析。     

可重构密码协处理器的组成与结构

文章提出了一些关于可重构密码协处理器的组成与结构的设计思想和方法。可重构密码协处理器组成与结构是指可重构密码协处理器的组成模块及其相互之间的连接网络。可重构密码协处理器组成与结构的设计直接影响到可重构密码协处理器的性能,因此是可重构密码协处理器设计中的一个关键问题。     

可重构密码协处理器的概念及其设计原理

提出了可重构密码协处理器的概念并论述了其设计原理。所谓可重构密码协处理器实际上是一个其内部逻辑电路结构和功能可被灵活改变的密码处理单元,它能够在主处理器的控制和驱动下灵活、快速地实现多种不同的密码操作,以便适应不同密码算法的需求。基于可重构密码协处理器的可重构密码系统具有灵活、快速、安全的特点,在保密通讯和网络安全等领域中具有良好的应用前景。     

可重构密码协处理器指令系统的设计方法

可重构密码协处理器是采用可重构体系结构的思想和方法设计而成的,用于对数据进行加/解密处理的集成电路芯片,它能够灵活、快速地实现多种不同的密码算法。文章提出了可重构密码协处理器的指令系统的设计方法,并评估了按照该方法所设计的指令系统的特性。     

一种动态可重构IP系统设计研究

针对通用逻辑开发和可继承性设计提出一种动态可重构IP系统的设计方案,它主要依靠下载bits流文件改变FPGA的配置存储器来实现重构,其配置时间只与预设的IP模块大小有关,与IP的结构无关而且可以利用相关的辅助设计工具.本文介绍了该系统设计实现的流程及关键技术,并以具体实验给以验证.     

密码协处理器指令级并行编译研究

立足于处理器体系结构的研究,结合可重构设计技术以确保密码处理的灵活性是密码协处理器研究的重要方法,其中如何提升密码协处理器的性能是至关重要的问题。基于VLIW体系结构以及可重构设计技术,设计专用指令密码协处理器。编译器作为密码协处理器的重要组成部分,重点研究了密码协处理器指令级并行编译技术,通过提高指令级并行度来提升密码协处理器的性能。     

一种可重构计算模式在自动目标识别中的应用研究

该文利用ALTERAAPEX/EP20K1500EBC652庞大的可编程资源,在其上重构设计了一卷积运算协处理器,通过ISA总线与以80X86为中央处理器的工业控制计算机耦合,设计完成了一完整可重构计算混合结构。应用该计算结构后,自动目标识别性能得到了很大改善,显著提高了计算效率。     

可重构数据流SPJ查询处理器的研究

数据流的实时处理需要很高的处理速度,一种解决方法是使用协处理器。然而协处理器硬布线是不变的,查询不断变化使其一定时间内综合性能达不到最优。为提高数据流处理速度和资源利用率,采用了可重构的数据流SPJ查询处理器,在具备选择、投影和连接三种查询模块及相应指令集的基础上,根据输入查询的查询树调用相应的模块自适应对FPGA编程,改变自身的硬布线,实现数据流的处理。通过大量实验验证了处理器不仅正确,而且具备高速度和灵活性。     

共轭梯度求解器的FPGA设计与实现

针对共轭梯度(CG)迭代算法软件执行效率低、实时性差的缺点,提出一种基于现场可编程逻辑门阵列(FPGA)平台的CG迭代求解器。设计采用软硬件结合的方式构建整个系统,CG协处理器执行CG迭代算法中计算量大、控制简单的代码,以达到硬件加速的目的。控制复杂、计算量较少的代码则依旧在微处理上执行。设计采用行交错数据流,使得整个系统完全无停顿的运行,提高了计算性能。实验结果表明,与软件执行相比,硬件CG协处理器可以获得最高5.7倍的性能加速。     

基于FPGA的动态可重配置短波收发机

使用基于模块化的动态部分重配置技术,构建了基于FPGA的动态可重配置软件无线电系统平台,并在该平台上设计了动态可重配置MIL-STD-188-110B短波收发机系统。与传统的全局静态重配置系统相比,动态可重配置系统扩展性好,配置速度快,用于存储配置比特流所需的空间较少,配置控制方式比较灵活。     

动态重构硬件加速中的性能开销建模

近年来,随着可重构计算方法和可重构硬件特性的不断演进,基于FPGA动态部分重构技术构建运行时可重构加速器已经成为解决传统加速器设计中硬件资源限制问题的重要途径.然而,区别于传统静态重构加速器,FPGA的动态重构开销是影响硬件加速整体性能的重要因素,而目前尚缺少能够在可重构硬件设计的早期阶段进行动态重构开销精确估算的相关...     

模块化可重构机器人动力学研究进展

模块化可重构机器人由于其构型多变,运动形式丰富等特点,可以在非结构化环境或未知环境中执行任务,在最近几年迅速成为机器人研究领域的前沿和热点. 模块化可重构机器人在军事、医疗、教育等众多工程领域具有广泛的应用前景,其典型代表包括仿生多足模块化机器人、模块化可重构机械臂、晶格式模块化机器人等. 模块化可重构机器人丰富的构型设计、多样的连接特征、不断拓展的应用范围,给动力学建模与控制带来了很多挑战和机遇. 本文首先阐述了模块化可重构机器人的研究背景和意义,并概述了其构型分类与设计、构型描述与运动学建模方法.随后,本文系统回顾了模块化可重构机器人动力学研究中相关问题的最新进展,包括：(1)系统整体动力学建模;(2)结合面以及对接机构动力学建模;(3)基于动力学模型的控制方法. 本文最后提出了模块化可重构机器人动力学研究中若干值得关注的问题.     

可重构密码处理结构中重构机制及对性能的影响

重构机制对可重构密码处理系统的性能有着重要的影响,该文从全局、局部、静态、动态几方面提出了流水化可重构密码处理结构中重构机制的分类,给出了各种机制的吞吐率和延迟公式,并分析了几种机制的性能和实现代价,最后给出了在采用局部动态重构机制的可重构密码处理结构中密码处理的性能。     

基于CPCI的动态可重构数据采集系统

本文基于CPCI和SOPC技术,提出了动态可重构数据采集系统的设计思想,详细描述了系统可重构软硬件的实现,开发了基于CPCI的动态可重构采集系统,指出了动态可重构采集系统的应用前景.     

一种新的树型可重构机器人

本文提出一种新的具有树型结构的可重构机器人模型.首先研究了这种树型可重构机器人的模型及结构变化.接着研究了树型机器人的结构表征及运动学、动力学关系,这是研究树型可重构机器人的基础.然后研究了树型可重构机器人结构变化的表征,给出了一个结构变化阵和一个辅助的结构变化阵来表征其结构变化.最后建立了树型可重构机器人的运动学和动力学方程.     

UML-based hardware/software co-design platform for dynamically partially reconfigurable network security systems

The dynamic partial reconfiguration technology of FPGA has made it possible to adapt system functionalities at run-time to changing environment conditions. However, this new dimension of dynamic hardware reconfigurability has rendered existing CAD tools and platforms incapable of efficiently exploring the design space. As a solution, we proposed a novel UML-based hardware/software co-design platform (UCoP) targeting at dynamically partially reconfigurable network security systems (DPRNSS). Computation-intensive network security functions, implemented as reconfigurable hardware functions, can be configured on-demand into a DPRNSS at run-time. Thus, UCoP not only supports dynamic adaptation to different environment conditions, but also increases hardware resource utilization. UCoP supports design space exploration for reconfigurable systems in three folds. Firstly, it provides reusable models of typical reconfigurable systems that can be customized according to user applications. Secondly, UCoP provides a partially reconfigurable hardware task template, using which users can focus on their hardware designs without going through the full partial reconfiguration flow. Thirdly, UCoP provides direct interactions between UML system models and real reconfigurable hardware modules, thus allowing accurate time measurements. Compared to the existing lower-bound and synthesis-based estimation methods, the accurate time measurements using UCoP at a high abstraction level can more efficiently reduce the system development efforts.     

可重构系统的调度算法研究

根据重构系统的需要,提出了一种适合动态可重构系统的混合调度映射算法。采用图分割理论的方式对任务进行描述,并建立了动态可重构模式。该算法是一种在可重构硬件平台上多核应用的混合调度映射算法,即将每一个应用程序看作一个程序核,利用程序核之间的相关信息,尽可能减少可重构造成的系统时间开销。实验结果证明,所提出的算法能够有效地完成图分割到可重构系统的时空映射,与其他算法相比性能较高。     

基于过程级编程模型的软硬件协同设计框架

当前动态可重构计算系统对程序员编程不透明,且动态可重构资源难以有效利用。针对上述问题,提出一种基于过程级透明编程模型的软硬件协同设计框架。在该框架内,软件开发人员对软硬件协同函数库进行调用,即可用C语言完成系统功能描述。动态软硬件划分算法在程序运行时进行划分,自动选择并调度需要转换到软件或硬件的库函数,通过动态链接器实时切换函数的运行方式,实现由功能描述到系统实现的自动化流程。     

基于SOA的动态服务集成与调度网格模型

针对在动态分布的网格环境中实现服务组件的动态选择和集成问题,提出基于SOA动态服务集成与调度系统DISS。引入组态和动态重构思想,给出DISS实现框架和方法,使网格应用的组态可以动态调整,实现服务组件的动态绑定,对该系统进行建模和原型实现,为建立面向服务架构的网格应用提供新的设计思想和实现方法。