论文例文：RISC结构模式专用指令密钥处理器研讨和设计x

Word-4-论文例文：RISC结构模式专用指令密钥处理器研讨和设计x

论文范文：RISC结构模式专用指令密钥处理器研讨和设计

第一章绪论

1.11.1.1课题的讨论背景、意义讨论背景随着计算机网络的不断进展。Internet中丰盛的、不断增长的信息资源己经成为人们猎取信息的重要来源之一。但在网络带给人们方便的同时，也带来了一些不容忽略的问题，这就是网络上的信息平安问题。这些问题包括:信息泄露、数据窃取、份假冒等身等。这些问题假如不能很好的解决就会给个人和社会造成重大损失，甚至危害国家平安。为了保证信息的平安，人们采纳了许多措施，其中，对数据举行加密就是一个行之有效的措施。传统的数据加密方式有两类:专用密码芯片(ASIC)方式和基于通用微处理器方式。专用密码芯片的速度快但灵便性差，基于通用微处理器加密灵便性好但速度慢。两种方式都各有其优缺点。密码处理芯片是构建信息平安系统的基础和核心部件。

目前，国内外广泛使用的密码处理芯片大都是实现某种特定密码算法的专用芯片，但专用密码芯片的灵便性与适应性较差。由于它直接针对一种或几种算法举行优化，实现的密码算法是确定的且不行更改，能够以最小的硬件代价得到最抱负的性能。因此正是采纳了这个算法固定的方式，使得芯片灵便性极差。密码算法和平安协议是不断进展的，密码算法、密码标准的不断更新要求硬件能准时适应这种变化的需求，固定算法的专用密码芯片要想支持新的算法、对已有算法举行修改，就必需重新设计生产全新的硬件，因此难以满足密码算法不断升级换代的需求。通用微处理器是实现密码处理的另一有效手段。因为通用微处理器具有软件可编程特性，因此，能够实现随意密码算法，具有很大的灵便性。

通用微处理器指令系统为其应用提供了统一规整、丰盛灵便的编程接口，各种应用都能够利用各种基本指令的组合得以实现。因此，无论密码运算的种类、分组长度、运算模式如何，通用微处理器都能够利用指令编程实现。但通用微处理器缺少针对密码运算的专用计算部件，缺少针对密码算法的专用运算指令，其算法实现性能远远低于专用密码芯片。因此密码算法中诸如置换、S盒查表等操作的运算速度很慢，降低了整体处理速度。因为两种方式各有优劣，人们试图讨论一种新的密码处理结构，它既可以克服专用密码芯片只能实现特定密码算法的弊端，又能解决通用微处理器加密方式速度慢的缺点，在密码算法实现的性能和灵便性之间得到较好折衷，于是人们想到了采纳专用指令集处理器ASIP(ApplicationSpecificInstruction-SetProcessor)。专用指令集处理器是一类针对某类特定应用的专用指令系统的微处理器[}0z}oASIP在体系结构上针对某一领域的一些应用问题做出了一定优化，设计了专用指令，使处理器在保持某一领域通用性前提下越发匹配这一领域算法的处理特征，从而能更高效地完成此领域的计算目标。网络处理器和DSP是目前应用较为广泛的ASIP，两类专用指令处理器分离针对网络通信协议处理和数字信号处理增强了专用指令，已经成为各自领域高速数据处理的主流器件。

密码算法处理是计算复杂强度较大的目标，控制相对容易，十分适合设计具有密码处理特征的ASIP，即专用指令密码处理器，专用指令密码处理器是面对密码处理领域的ASIPo1.1.2讨论思路经过对上述两种传统加密方式优缺点的分析，能够看出通用微处理器加密方式速度慢、性能低;专用密码芯片因为实现的密码算法是确定的且不行更改，因此难以满足不同密码用户的需要和密码算法不断升级换代的需求。要使密码系统可以灵便、迅速地实现多种不同的密码算法，必需对通用处理器举行体系结构改进使其与密码算法相匹配。因此，如何在密码处理的灵便性与高效性之间取得平衡，是本论文讨论的主要方向。为解决这一问题本论文采纳了专用指令处理器的设计思想，利用在强化ASIP数据通路的计算本事、简化控制通路的复杂度，使其越发匹配密码算法的处理特征，从而达到更高的处理效率，形成高效、高灵便性的专用指令密码处理器。本论文采纳RISC(ReducedInstructionSetComputer)结构作为原型系统针对密码处理与应用在体系结构上举行优化，主要从以下几个方面举行改进:(I)设计专用指令专用指令密码处理器要想高效地实现密码算法必定要扩展一类专用密码运算指令，使得用几条，几十条通用指令才干实现的密码操作用一条专用指令就可以实现。这样可以大大削减实现密码算法的指令条数。(2)设计存储结构通用RISC处理器的存储结构并不适合密码运算，在实现密码算法时因为要频繁地访存降低了处理器的密码处理性能。

因此设计合理的存储结构使处理器可以在保持通用性的前提下越发匹配密码算法的处理特征。(3)设计流水线微结构指令设计和存储结构的改进都需要硬件结构做支持，也同样需要合理的流水线微结构与之相匹配才干更好地体现其优越性。因此结合RISC流水线特征，对流水线各级举行合理划分，并解决流水线中的相关问题。1.1.3讨论意义目前网络通信正朝着高速化、多样化的方向进展，信息平安保