靈活可配的大數(shù)運(yùn)算架構(gòu)設(shè)計(jì).pdf

1、現(xiàn)有基于大數(shù)運(yùn)算的加密技術(shù)由于運(yùn)算量龐大而使得加密速度緩慢，設(shè)計(jì)硬件加速器是解決該問題的主要方法。但現(xiàn)有的加速器架構(gòu)可配性低，不夠靈活。為了解決加速器硬件架構(gòu)的靈活性問題，本文提出了一種新的層次化硬件架構(gòu)，該架構(gòu)可配度更高，加速效果更優(yōu)，且采用資源復(fù)用技術(shù)減少了硬件資源開銷。
　　該架構(gòu)包含四層:應(yīng)用層、功能層、輔助運(yùn)算層和硬件資源層。四層均可選擇用硬件實(shí)現(xiàn)還是軟件實(shí)現(xiàn)，若采用硬件實(shí)現(xiàn)，各層內(nèi)的每個(gè)功能模塊均可選擇實(shí)現(xiàn)該功能或不實(shí)

2、現(xiàn)該功能（功能塊選擇可配）。根據(jù)各層的實(shí)現(xiàn)方式不同該架構(gòu)可配置為四種不同的實(shí)現(xiàn)模式:1層（硬件資源層）硬件實(shí)現(xiàn)和3層（應(yīng)用層、功能層和輔助運(yùn)算層）軟件實(shí)現(xiàn)，即一層硬件三層軟件模式;2層（輔助運(yùn)算層和硬件資源層）硬件實(shí)現(xiàn)和2層（應(yīng)用層和功能層）軟件實(shí)現(xiàn)，即二層硬件二層軟件模式;3層（功能層、輔助運(yùn)算層和硬件資源層）硬件實(shí)現(xiàn)，1層（應(yīng)用層）軟件實(shí)現(xiàn)，即三層硬件一層軟件模式;四層全部硬件模式。本文分別以一層硬件三層軟件模式和三層硬件一層軟件模

3、式進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，以證明該架構(gòu)的優(yōu)越性。
　　一層硬件三層軟件模式實(shí)驗(yàn)中硬件資源面積消耗僅0.15mm2，卻可以同時(shí)用于RSA和ECC的實(shí)現(xiàn)中。在60MHZ的工作頻率下以四塊DSP并行處理可以對(duì)RSA加速24倍，1s可加密兩次，而且模長(zhǎng)越長(zhǎng)加密性能越好。三層硬件一層軟件模式實(shí)驗(yàn)采用資源復(fù)用技術(shù)以14％的額外硬件資源開銷實(shí)現(xiàn)了在模頻繁變化的環(huán)境下兩倍于文獻(xiàn)[8]的加密速度。
　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示本文所提出的大數(shù)運(yùn)算硬件架構(gòu)硬件資源開銷