反馈移位寄存器在通用可重构处理器上的配置生成与优化设计

在序列密码算法中,反馈移位寄存器的操作使用频率高且移位位宽和反馈网络灵活多变,针对目前还没有一个通用可配置,支持不同规模的移位寄存器实现方法。本文利用通用可重构处理器基本运算单元数据流和控制流可配置的特点,充分挖掘移位寄存器中并行流水潜力,在通用可重构处理器上,设计反馈移位寄存器的四种不同实现方案,并对算子在通用处理器以及可重构处理器模型上进行性能对比分析。实验表明,运用可重构的方法实现A5密码算法中的反馈移位寄存器效率较Intel ATOM230处理器提高12.6倍,最后在考虑可重构处理器资源制约的条件下,对反馈移位寄存器的实现方法进行优化讨论。     

可适配多路并行移位操作指令及其硬件实现研究

在分析Rijndael、Serpent、MARS等41种分组密码算法的基础上,对分组密码算法中移位的操作特征进行了研究,提出了可适配、支持多路并行执行的移位操作指令,通过适配参数,可完成固定或不定、循环或逻辑、左向或右向、不同位宽的移位操作,不同位宽的操作支持不同组数的并行执行,并给出了其级联及组合的指令模型,研究了移位操作的硬件实现算法,设计并实现了硬件单元,给出了其性能分析。     

基于流密码的可适配反馈移位寄存器指令

在对A5,Grain,Trivium等34种流密码算法结构进行分析的基础上,研究算法中线性和非线性反馈移位寄存器的结构特征,总结其相应操作。构造专用的反馈移位寄存器配置指令和操作指令,通过配置可灵活实现多种结构的反馈移位寄存器及其组合,并完成相应操作。设计实现支持其执行的硬件单元,可作为专用流密码微处理器的核心功能单元。     

可重构S盒运算单元的设计与实现

在分析多种对称密码算法的基础上,总结出常用的S盒运算模式,设计并实现了高效、灵活、安全的可重构S盒运算单元,并且给出了此单元通用的指令格式。     

DSP芯片核内高性能移位器设计与验证

移位类指令对于实现FIR、IIR等数字信号处理算法非常重要,为了快速的实现此类算法,介绍了一款16位嵌入式定点DSP芯片中核内移位器单元的设计。电路由一个移位阵列和指数提取单元、以及控制信号单元组成,采用改进的树形（Tree-Mux）结构,大大提高了其速度。使用0．18CMOS工艺,使得（16位输入40位输出）整个移位器得以实现;综合结果表明,最长时延为1．89ns。     

一种适用于分组密码算法芯片的IP核设计研究

文章对一种适用于分组密码算法的循环移位器IP核的设计进行了研究,该IP核的可重构设计使其具有可复用性。文章在进行循环移位运算的算法和性能分析的基础上,对循环移位器IP软核与硬核的设计作了详细阐述。     

比特置换运算单元的设计与实现

比特置换操作在对称密码算法中使用频率非常高,但传统处理器对比特置换操作并不直接支持.为此,美国普林斯顿大学的Ruby B. Lee提出比特置换指令,并证明了比特置换指令对提高通用处理器上实现的密码算法的性能有明显作用[10].本文重点研究比特置换指令的实现技术,提出一种比特置换运算单元的实现算法,并在FPGA上进行验证.     

对称密码中复合域乘法运算可重构设计研究

复合域乘法运算是对称密码算法中的基本运算和重要模块,因操作复杂且计算时间长,其实现性能在很大程度上制约着对称密码算法的运算速度。文章研究了对称密码算法中的复合域乘法运算特点及实现原理,设计了以GF（28）为基域,扩展到GF（（28 ）h（k=1,2,3,4）域上的复合域乘法可重构架构,通过配置能够灵活高效地实现GF（2 8）、GF（（2H）2）、GF（2 8）3、CF（（28）4）域上的有限域乘法操作。同时结合处理器的指令设计方法,设计了通用的复合域乘法操作及配置指令,能够极大的提高对称密码算法中复合域乘法运算的处理效率。最后文章对复合域乘法可重构架构进行了模拟与验证,在0．18μmCMOS工艺标准单元库下进行逻辑综合以及布局布线,并对综合结果进行了性能评估。结果表明,文章提出的复合域乘法可重构架构及相应的专用指令,在灵活性的前提下提供了较高的执行效率,具有较高的实用价值。     

粒度可配置的密码算法重构单元设计

针对分组密码可重构设计中关键模块的详细实现问题,深入研究了分组密码算法中可重构逻辑单元的划分,以及需要实现的常用功能模块;利用可重构原理,设计了分组密码算法中的加法模块和S盒的重构实现方案,给出了详细的实现原理图;为了提高运行速度,给出了在重构结构下的流水线设计;经实验测试表明,设计的重构功能模块在进行加法运算时最高可提高8倍速度,进行S盒查表时,资源节省达52%。     

一种基于BENES网络的可重构比特置换系统设计

采用ATM交换机中的BENES网络,提出了一种简洁正确的寻径算法,在可重构密码芯片上实现比特置换功能单元,能够完成N！种N到N的任意比特置换。该方法可以支持新的密码算法,加速分组密码,减少资源占用。     

LFSR加密新算法的研究与FPGA实现

提出了一种改进的线性反馈移位寄存器结构的安全加密模型,利用移位寄存器的灵活性高和成本低的特点结合FPGA器件的高速度和可重构的性能,从而使系统达到低成本、可实时配置算法文件和重组安全策略的目的,并详细论述了该模型的改进后的线性反馈移位寄存器加密算法的加密原理,然后介绍了该算法的FPGA实现及可重构技术,最后,通过对改进算法的加密时序图的分析和总体性能的评估,证明了该算法在保证安全性能的基础上具有很好的成本优势和可重构性。     

带宽自适应MeanShift图像分割算法

MeanShift是目前为止特征空间分析的最好方法之一,但其分割结果受带宽参数的影响。图像粗糙度是与视觉感受相关的图像纹理特征,对图像纹理的描述能力很强。图像像素的平均偏移量也体现了图像像素的总体离散情况。通过对高斯核函数的创建以及图像粗糙度的描述,创新性地给出了MeanShift的窗口尺寸选择方法以及图像像素平均偏移的计算,仿真结果表明,该算法对不同类型的图像,均能得到令人满意的效果。     

基于空间关联特征分布的目标跟踪

通过利用特征全局分布信息,提出一种以网格为数据单元的Mean Shift的目标跟踪算法(grid mean shift,GRIMSHIFT).针对传统Mean Shift目标跟踪算法的不足,GRIMSHIFT算法在m*n个像素的网格小区域内提取如颜色、角点量等局部区域特征值.在此基础上结合整幅图像进行约束Delaunay三角剖分得到图像像素间全局空间关联信息.在网格级上把局部特征信息和全局分布信息加权混合,使特征分布数据集具有了更高的目标辨识度;在视频序列中对动态网格特征分布连续运用Mean Shift便实现了对目标的跟踪.实验结果表明GRIMSHIFT拥有良好的实时性和准确性.     

从LiDAR数据中提取建筑物平面目标的新方法

提出一种从机载LiDAR点云数据中自动提取建筑物平面的方法。给出了基于边长约束的三角形生长算法对建筑物初始区域进行提取,针对提取出的建筑物脚点,利用自适应Mean Shift方法在特征空间中对其进行聚类分析,并提取出平面目标,最后利用Alpha-Shape算法生成建筑物平面的轮廓线。通过实验证实了方法的有效性。     

School timetabling for quality student and teacher schedules

The school timetabling problem, although less complicated than its counterpart for the university, still provides a ground for interesting and innovative approaches that promise solutions of high quality. In this work, a Shift Assignment Problem is solved first and work shifts are assigned to teachers. In the sequel, the actual Timetabling Problem is solved while the optimal shift assignments that resulted from the previous problem help in defining the values for the cost coefficients in the objective function. Both problems are modelled using Integer Programming and by this combined approach we succeed in modelling all operational and practical rules that the Hellenic secondary educational system imposes. The resulting timetables are conflict free, complete, fully compact and well balanced for the students. They also handle simultaneous, collaborative and parallel teaching as well as blocks of consecutive lectures for certain courses. In addition, they are highly compact for the teachers, satisfy the teachers’ preferences at a high degree, and assign core courses towards the beginning of each day. Dr. Birbas is currently the Director for Primary and Secondary Education in the Region of Western Greece.     

Personality factors related to shift work tolerance in two- and three-shift workers

This study aimed to investigate whether different personality variables were associated with shift work tolerance, and whether these potential associations were moderated by various types of shift work. The sample comprised 1505 nurses who worked either two or three rotating shifts. Personality traits were measured in terms of morningness, flexibility, languidity and hardiness. Morningness reflects the tendency to be alert relatively early in the morning and sleepy relatively early in the evening. Flexibility denotes the ability to both work and sleep at odd times of the day, while languidity concerns the tendency to become tired/sleepy when cutting down on sleep. Hardiness relates to resilience to stressful life events. The dependent variables in this study comprised of measures of insomnia, sleepiness, depression and anxiety. Hierarchical regression analyses, which controlled for demographic variables and work load, revealed that Morningness was significantly and negatively related to insomnia. The Morningness by Shift type interaction was overall significant for depressive symptoms. Morningness was near significantly associated with lower levels of depressive symptoms in three-shift workers, but unrelated to depressive symptoms in two-shift workers. Flexibility was associated with higher levels of depressive symptoms. Flexibility by Shift type interaction was significant for insomnia, indicating that flexibility was negatively associated with insomnia for three-shift workers and unrelated with insomnia for two-shift workers. Languidity was associated with higher levels of sleepiness, depressive and anxiety symptoms. Hardiness was associated with lower levels of all four dependent variables.     

Mean Shift图像分割算法的并行化

图像分割作为高性能并行计算的一个主要应用领域,其算法本身的时间复杂度和实时性需求要求不断改进计算机硬件技术和并行处理的算法。Mean Shift算法是图像分割领域一个比较经典的算法,在图像分割过程中,不需要任何先验知识,是一种无监督的分割过程,在图像分割的具体实现中应用广泛。利用TBB（Threading Building Block）工具和CUDA（Compute Unified Device Architecture）对Mean Shift算法进行多核和GPU(Graphic Processing Unit )并行化改造。文中首先分析出Mean Shift分割过程中最耗时的部分Mean Shift聚类,之后利用TBB和CUDA对Mean Shift聚类进行了并行化改造,并对两种并行方法进行了对比分析。实验结果表明,两种并行方法都取得了较好的加速效果,加速比都随着图像增大和带宽参数的增加而增大,基于TBB的加速比稳定趋于核数。     

可重构线性反馈移位寄存器设计

线性反馈移位寄存器是序列密码的重要组成部分,介绍了一种可重构线性反馈移位寄存器的设计.根据需要,它可以被配置成为GF(2),GF(28),GF(216)或GF(232)域上一定长度范围内的任意一个线性反馈移位寄存器.该可重构线性反馈移位寄存器原型已在Altera公司的EP2S60F1020C5 FPGA上实现,最高可工作在100 MHz时钟下.试验结果表明:该可重构线性反馈移位寄存器占用硬件资源少,性能稳定.     

高速可重构AES的设计与实现

提出一种可重构AES硬件架构,对加/解密运算模块和密钥扩展模块进行了可重构设计,使其能够适配128bit、192bit、256bit三种密钥长度的AES算法,并针对列混合模块进行了结构优化。在FPGA上进行了验证与测试,并在0.18μmSMIC工艺下进行了逻辑综合及布局布线。结果表明其核心时钟频率为270MHz,吞吐量达到3.4Gb/s,能够满足高性能的密码处理要求。     

基于单位超球面上Mean Shift聚类的地震子波盲估计

石油勘探领域中,地震信号可以看作地震子波与地震反射系数的褶积。由于缺乏先验知识,地震反褶积本质上是一个盲过程。针对带状独立分量分析方法估计子波的多解性,以及地震子波的单位模长约束。对子波空间进行了单位超球面建模,进而研究了这种特定几何空间的黎曼度量及梯度,并由此构造了单位超球面上的Mean Shift聚类算法,最后依据聚类结果求取子波平均。模型实验与实际资料应用结果表明,与带状独立分量分析方法估计的地震子波相比,通过该方法估计的地震子波保真度更高,与设计子波相似度更高,反褶积处理后能够有效提高地震资料的分辨率。