摘要：We propose a reeonfigurable control-bit generation algorithm for rotation and sub-word rotation operations. The algorithm uses a self-routing characteristic to configure an inverse butterfly network. In addition to being highly parallelized and inexpensive, the algorithm integrates the rotation-shift, bi-directional rotation-shift, and sub-word rotation-shift operations. To our best knowledge, this is the first scheme to accommodate a variety of rotation operations into the same architecture. We have developed the highly efficient reconfigurable rotation unit （HERRU） and synthesized it into the Semiconductor Manufacturing International Corporation （SMIC）＇s 65-nm process. The results show that the overall efficiency （relative areaxrelative latency） of our HERRU is higher by at least 23% than that of other designs with similar functions. When executing the bi-directional rotation operations alone, HERRU occupies a significantly smaller area with a lower latency than previously proposed designs.

摘要：针对高级加密标准(AES) S-盒优化,提出了一种增强型延时感知公共项消除(CSE)算法.该算法能够在不同延时约束条件下优化多常数乘法运算电路,并给出从最小延时到最小面积全范围的面积-延时设计折中.采用该算法优化了基于冗余有限域算术的S盒实现电路,确定了延时最优、面积最优的两种S盒构造.实例优化结果表明所提出算法的优化效率高、优化结果整体延时小.所设计的S盒电路基于65nm CMOS工艺库综合,结果表明,对比于已有文献中S盒复合域实现电路,所提出面积最优S盒电路的面积-延时积最小,比目前最小面积与最短延时的S盒组合逻辑分别减少了17. 58%和19. 74%.

摘要：该文在研究分组密码算法处理特征的基础上,提出了可重构分簇式分组密码处理器架构。在指令的控制下,数据通路可动态地重构为4个32bit簇,2个64bit簇和一个128bit簇,满足了分组密码算法数据处理所需的灵活性。基于分簇结构,提出了由指令显性地分隔电路结构的低功耗优化技术,采用此技术使得整体功耗降低了36.1%。设计并实现了5级流水线以及运算单元内流水结构,处理AES/DES/IDEA算法的速度分别达到了689.6Mbit/s,400Mbit/s和416.7Mbit/s。

摘要：为使AES S盒的多奇偶校验故障检测方案具备预期故障检测能力,提出了由预期故障覆盖率确定预测奇偶总数的参数计算模型.根据模型确定的预测奇偶总数,为基于冗余有限域算术的S盒定制了两种多分块多奇偶校验的故障检测方案.推导优化了各分块预测奇偶计算公式,并通过穷举搜索找到了使整个电路结构最优的多项式系数与映射矩阵.仿真结果表明两种方案的随机多故障覆盖率均约为97%,验证了参数计算模型的有效性,突发故障覆盖率分别约为61. 8%、76. 3%,优于已有文献中大部分故障检测方案.综合结果表明,对比于已有文献中具有相似故障检测能力的故障检测S盒电路,所设计电路的面积-延时积最小.

摘要：通过引入应用程序并行特征、通信开销、资源限制等因素,建立了基于Amdahl定律扩展的多核处理器性能模型.通过模型参数仿真,搜索面向特定应用的多核处理器设计空间,得出如下规律:增大计算核心规模可实现超线性加速比;结构应优先选择异构结构;设计多进程、大容量的共享通信区可降低核间通信开销;计算核心数目和规模由应用程序并行度和各并行部分比例及设计规模决定.

摘要：以信息安全设备的密码应用需求为基础,融合流体系结构处理器基本架构,设计出流体系结构密码处理器.文章主要研究和设计影响该处理器性能的瓶颈——流存储系统.此系统针对专用密码处理器的存储特点,并采用可配置化设计,满足密码应用对处理器存储系统灵活高效的要求.同时,该设计将层次化-分布-分体式存储、多数据通道流水并行化访存、流访存调度策略相结合,优化存储系统的访存效率,以提高该处理器的整体性能.研究结果表明,相比于典型密码处理器的存储设计,该设计的访存效率最高可提升约6倍.

摘要：本文利用Inverse Butterfly/Butterfly多级动态网络的自重构特性,提出了一种针对循环移位操作的高速可重构控制信息生成算法,该算法不仅具有极高的并行性和较小的资源消耗,还首次将循环移位、双向循环移位和以2~i(i=0,1,2…)为位宽的短字循环移位等10余种不同类型的移位操作统一在一个算法中.并在此基础上,设计了一种新型可重构移位-置换单元.该单元在SMIC 65nm工艺完成了逻辑综合.实验结果表明,当该单元只实现循环移位时,与以往研究成果相比,频率提升了6.4%~12%,面积减小了22%~30%;当该单元实现多种移位操作时,频率下降约8.4%,但能够支持的移位操作类型是以往研究成果的2倍.

摘要：在对四种不同类型的求模逆算法进行改进的基础上,提出了一种统一的有限素数域上的模逆运算结构。该结构结合这四种类型的模逆算法,通过选择信号完成Montgomery模逆或一般整数模逆运算,而不增加其它的硬件资源消耗。最后对该结构采用VHDL硬件描述语言进行了代码设计,并基于FPGA进行了编译综合和布局布线。实验结果表明该设计与采用两种不同结构分别计算的方案相比,节省近一半的硬件资源。

摘要：针对密码算法的高效能实现问题,该文提出了一种基于数据流的粗粒度可重构密码逻辑阵列结构PVHArray.通过研究密码算法运算及控制结构特征,基于可重构阵列结构设计方法,提出了以流水可伸缩的粗粒度可重构运算单元、层次化互连网络和面向周期级的分布式控制网络为主体的粗粒度可重构密码逻辑阵列结构及其参数化模型.为了提升可重构密码逻辑阵列的算法实现效能,该文结合密码算法映射结果,确定模型参数,构建了规模为4×4的高效能PVHArray结构.基于55nm CMOS工艺进行流片验证,芯片面积为12.25mm2,同时,针对该阵列芯片进行密码算法映射.实验结果表明,该文提出高效能PVHArray结构能够有效支持分组、序列以及杂凑密码算法的映射,在密文分组链接(CBC)模式下,相较于可重构密码逻辑阵列REMUS_LPP结构,其单位面积性能提升了约12.9%,单位功耗性能提升了约13.9%.

摘要：在椭圆曲线密码中,模逆运算是有限域运算中最复杂、最耗时且硬件实现难度最大的运算.本文在Kaliski算法的基础上,提出了基于有符号数字系统的Montgomery模逆算法,它支持素数域和二进制域上任意多精度参数的求模逆运算.据此算法,设计了相应的硬件结构方案,并给出了面积复杂度和时间复杂度分析.仿真结果表明,相比于其它模逆算法硬件设计方案,本文提出的基于有符号数字系统的Montgomery模逆算法在运算速度、电路面积、灵活性等方面具有显著的优越性.