長整數(shù)模運算器體系結(jié)構(gòu)研究及實現(xiàn).pdf

1、隨著計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅猛發(fā)展和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在各行各業(yè)中的廣泛應(yīng)用，信息安全問題日益突出。密碼技術(shù)可以有效的保證信息的保密性、完整性、可用性和抗抵賴性。密碼技術(shù)，特別是公鑰密碼技術(shù)中的RSA算法和橢圓曲線(Ellipse Curve Cryptography,ECC)算法的芯片級實現(xiàn)，代表著一個國家信息安全保障的水平。為此，各個國家都投入了大量的人力、物力進行研究。 本文主要研究工作為長整數(shù)模運算的體系結(jié)構(gòu)研究與實現(xiàn)。首先對幾種模乘運

2、算算法進行研究，并對線性和高基兩種電路體系結(jié)構(gòu)進行比較。在此基礎(chǔ)上，對兩種電路體系進行了改進，并且具體實現(xiàn)了這兩種電路結(jié)構(gòu)。在線性體系結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上做出了適用于協(xié)處理器結(jié)構(gòu)和模冪運算器結(jié)構(gòu)等兩種不同應(yīng)用的改進方案，從面積上對線性模乘電路進行了優(yōu)化。其中一種優(yōu)化方式適合于協(xié)處理器結(jié)構(gòu)，可以較大程度地減小芯片面積，另一種方式適合多次連續(xù)模乘運算的模冪運算器結(jié)構(gòu)。 本文的重點工作為模乘運算協(xié)處理器的設(shè)計與實現(xiàn)。協(xié)處理器采用標(biāo)準(zhǔn)的INTE

3、L處理器接口，并設(shè)計了多條指令以及相應(yīng)狀態(tài)位，可以使模乘運算與主處理器的其它工作同步進行，節(jié)省了主處理器的資源。論文提出的體系結(jié)構(gòu)和所設(shè)計電路經(jīng)過功能仿真和FPGA驗證，工作正確。所設(shè)計電路經(jīng)過Synopsys公司的綜合工具Design Compiler綜合，達到了較高的運算速度。在模乘協(xié)處理器的基礎(chǔ)上，試驗性地用FPGA實現(xiàn)了一種基于線性模乘單元的模冪運算器電路，在運算速度上達到了較高的指標(biāo)，對于1024位模冪運算，可以不依賴指數(shù)E中