基于RISC V的模块复用SM4密码协处理器的设计

作     者：王经纶 王海婷 秋小强 陈逸风 WANG Jinglun;WANG Haiting;QIU Xiaoqiang;CHEN Yifeng

作者机构：青岛科技大学信息科学技术学院青岛266061 山东产业技术研究院济南250102 山东芯慧微电子科技有限公司济南250102 

基　　金：国家自然科学基金项目(62204136) 

出 版 物：《集成电路与嵌入式系统》 (Integrated Circuits and Embedded Systems)

年 卷 期：2024年第24卷第10期

页      码：49-55页

摘      要：针对当前网络数据量大,同时人们对网络数据保密的重视及需求的提高等问题现状,设计并实现了基于蜂鸟E203开源RISC V处理器的SM4密码协处理器。以蜂鸟E203 MCU平台为基础,通过5条自定义扩展指令在蜂鸟E203上扩展了SM4密码协处理器,用户可通过在软件端编写程序代码调用协处理器核进行数据的加解密,与无扩展指令相比,其吞吐率可达153.75倍。同时研究SM4加解密算法,针对密钥扩展和加解密部分重复的算法采用模块复用实现,以减小电路面积。在UMC 28 nm工艺下,SM4加密核综合后面积为7098.8μm^(2),时钟频率最高可达200 MHz,数据吞吐率可达775.758 Mbit/s。SM4协处理器在时钟频率为100 MHz下数据吞吐率可达150.588 Mbit/s。

主 题 词：RISC V SM4 协处理器 硬件加速 指令扩展 

学科分类：080903[080903] 0809[工学-计算机类] 08[工学] 

D　O　I：10.20193/j.ices20974191.2024.0019

馆 藏 号：203144180...