可重构分组密码指令集处理器自动映射方法研究

计算资源与寄存器资源分配是可重构处理器自动并行映射的重要问题,该文针对可重构分组密码指令集处理器的资源分配问题,建立算子调度参数模型和处理器资源参数模型,研究了分组密码并行调度与资源消耗之间的约束关系;在此基础上提出基于贪婪思维、列表调度和线性扫描的自动映射算法,实现了分组密码在可重构分组密码指令集处理器上的自动映射.通过可用资源变化实验验证算法并行映射的有效性,并对AES-128算法的映射效果做了横向对比验证算法的先进性,所提自动映射算法对分组密码在可重构处理中的并行计算研究有一定的指导意义.     

面向分组密码的NCL电路处理模型

根据分组密码操作方式的特点,提出一种面向分组密码处理的NCL电路模型。采用双异步流水线并行工作方式、线性握手和非线性握手混合的握手方式以及基于NCL闭环流水线的控制方式,将AES算法在该模型上进行映射,使用异步电路综合工具Balsa在1 µm工艺下进行综合和仿真,结果证明该模型有效。     

异步128位AES算法的硬件设计

基于四相握手协议设计异步流水线,实现单轮运算内流水操作,设计轮运算启动模块和异步控制信号生成模块,满足算法多轮运算的需要。在子密钥生成模块、字节替代模块和列混合模块使用复用技术,降低了对硬件的需求。在COMS0.18μm工艺下进行综合、布局布线和仿真,与采用同样数据路径设计方法的同步电路相比,吞吐率提高了12.5%。     

分类树方法在集成电路设计功能验证中的应用

功能验证是制约集成电路设计发展的主要瓶颈,针对功能验证中存在的测试集设计难度大及覆盖模型精度低等问题,提出一种基于分类树方法的高效测试集生成方法及功能覆盖模型搭建方法,将验证方法应用于模加/模减单元的功能验证中。结果证明,运用分类树方法管理测试向量和搭建覆盖模型,可以显著提高验证完备性和可靠性。     

基于反馈控制的嵌入式实时系统调度算法设计

针对嵌入式实时系统在系统负载模型不确定的情况下系统的实时任务错过率过高以及调度稳定性差的问题,提出了一个基于反馈控制的调度模型.该模型主要由改进的多级队列调度器和3个控制器(准入控制器、执行等级控制器、比例积分微分(PID)控制器)组成.任务的错过率偏差反馈到PID控制器,产生相应的调整量并作用于其他两个控制器,对实时任务的执行等级进行调整, 经过调整的任务被调度器调度执行.在对模型中每个部件进行了一些结构调整和改进设计之后,将该调度模型应用于嵌入式可配置操作系统(eCos)中.实验结果表明,该模型降低了任务的时限错过率,同时解决了系统频频超载的问题.     

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。     

椭圆曲线密码处理器的高效并行处理架构研究与设计

为了解决当前椭圆曲线密码处理器普遍存在灵活性低、资源占用大的问题,该文采用统计建模的方式,以面积-时间(AT)综合性能指标为指导,提出了一种面向椭圆曲线密码并行处理架构的量化评估方式,并确定3路异构并行处理架构可使处理器综合性能达到最优。其次,该文提出一个分离分级式存储结构和一个运算资源高度复用的模运算单元,可增强存储器的访问效率和运算资源的利用率。在90 nm CMOS工艺下综合,该文处理器的面积为1.62mm2,完成一次GF(2571)和GF(p521)上的点乘运算分别需要2.26 ms/612.4J和2.63 ms/665.4J。与同类设计相比,该文处理器不仅具有较高的灵活性、可伸缩性,而且其芯片面积和运算速度达到了很好的折中。     

基于流体系架构的分组密码处理器设计

为提升密码处理器性能,构建了密码处理器性能模型.基于该模型,提出多级资源共享、绑定前/后异或操作、最大化算法并行度等处理器性能提升技术,并根据性能提升技术确定了功能单元的种类和数量.然而功能单元不仅数量较多,而且在操作位宽和操作延迟方面均有较大差异,如何有效组织这些功能单元成为了一个关键问题.利用流体系结构可以高效集成大量功能单元的特点,设计并实现了基于流体系结构的可重构分组密码处理器原型,并通过把功能单元划分为基本处理单元,bank间共享单元和簇间共享单元3个层次来解决功能单元处理位宽和操作延迟的差异.在65nm CMOS工艺下对处理器原型进行综合,并在该结构上映射了典型的分组密码算法.实验结果证明:该处理器以较小的面积获得了较高的性能,对典型分组密码算法的处理速度,不仅超越了国际上的密码专用指令处理器,而且高于国内可重构阵列结构密码处理器.     

无人机遥控指令加密方式的研究

介绍了无人机遥控指令的特点,提出对遥控指令进行加密的方式以实现更高的安全性;设计了基于序列密码的一次一密加密方案,通过分析遥控指令加解密的过程,给出了一种遥控指令的帧结构,更好地满足遥控指令高安全性、高可靠性的需求。