RSA快速硬件实现研究

RSA加脱密可归结为对 memod N的运算 ,这种大数模幂乘运算可以用字长为 w( 2 w N)的乘法器以迭代的方式来实现 ,对于给定字长的乘法器 ,提高其吞吐速度的有效措施之一是采用流水线技术 .用传统的平行四边形乘法器实现大数模幂乘 ,存在两次迭代之间的数据相关问题 .降低数据相关所引起的时耗代价 ,对于提高时钟频率 ,从而提高乘法器的速度至关重要 .根据矩形乘法器原理设计的 RSA专用部件较好地解决了这一问题 ,HDL 模型的仿真验证了所做设计的正确性 .     

基于改进4-2压缩结构的32位浮点乘法器设计

本文介绍一种用于高性能DSP的32位浮点乘法器设计,通过采用改进Booth编码的树状4-2压缩器结构,提高了速度,降低了功耗,该乘法器结构规则且适合于VLSI实现,单个周期内完成一次24位整数乘或者32位浮点乘。整个设计采用Verilog HDL语言结构级描述,用0.25um单元库进行逻辑综合.完成一次乘法运算时间为24.30ns.     

基于改进4—2压缩结构的32位浮点乘法器设计

本文介绍一种用于高性能DSP的32位浮点乘法器设计,通过采用改进Booth编码的树状4-2压缩器结构,提高了速度,降低了功耗,该乘法器结构规则且适合于VLSI实现,单个周期内完成一次24位整数乘或者32位浮点乘。整个设计采用Verilog HDL语言结构级描述,用0.25um单元库进行逻辑综合.完成一次乘法运算时间为24.30ns.     

基于Karatsuba算法低复杂度伽罗华域乘法器设计

提出了一种基于Karatsuba-extended算法的乘法器设计方案,能够更有效地降低[GF(2m)]乘法器的设计复杂度。根据提出的性能参数P,该方案可以设计出最高效的[GF(2m)]乘法器。在m等于2 048的情况下,用该方案设计的乘法器的P约是普通乘法器的3倍。因此,根据实际的不同情况,对于特定m值,该方案通过选择合适的参数r和i,能够设计出最高效的[GF(2m)]乘法器。     

一种多功能阵列乘法器的设计方法

为了实现不同数制的乘法共享硬件资源，提出了一种可以实现基于IEEE754标准的64位双精度浮点与32位单精度浮点、32位整数和16位定点的多功能阵列乘法器的设计方法。采用超前进位加法和流水线技术实现乘法器性能的提高。设计了与TMS320C6701乘法指令兼容的乘法单元，仿真结果验证了设计方案的正确性。     

一种伪流水线型椭圆曲线双标量乘法的FPGA实现与验证

一些重要的椭圆曲线密码算法需要计算两个输入无关的椭圆曲线标量乘法,以缩短这些算法的计算时间为目的,提出了一种伪流水线型椭圆曲线双标量乘法VLSI体系结构.并对该结构在GF(2163)上对进行FPGA实现与验证.针对此结构还设计了一种字长为w的伪流水线型字串行GF(2m)乘法器.结果显示,该系统可以在较高的时钟频率下使用约4[-m/w]-(m-1)个时钟周期数完成输入无关的双椭圆曲线标量乘法计算.和近期其他文献的结果比较,这种VLSI结构计算双椭圆曲线标量乘法使用时钟周期数最少,性能最高.     

64位子字并行整数乘法器设计

介绍了一种64位子字并行整数乘法器,用相同的硬件可实现64bit×64bit的整数乘法操作操作,又可实现4个16bit×16bit的子字并行整数乘法操作.此乘法器采用了一种简单有效的修正算法,并在部分积累加之前合并了修正值.采用这种算法实现的子字并行乘法器总体结构与传统的乘法器结构不同.经过spice模拟,此乘法器达到了较优的延迟.     

一种改进的2D-DCT的FPGA实现

DCT是图像处理和视频压缩中很重要的一部分,在JPEG、MPEG、H.26X标准中广泛运用.2D-DCT的FPGA实现广泛采用行列分解法,把8×8的2D-DCT变换分解为两个1D-DCT来做,其中1D-DCT的运算量集中在加法器和乘法器上.本方案将加法器和乘法器数量减少到最小,节省了硬件资源,其中乘法器采用移位求和的方法实现,并结合流水线操作,提高运算速度.实验表明只需要一个1D-DCT模块就可实现2D-DCT变换.     

公开密钥算法芯片的设计与实现

以RSA算法为例,探讨公钥密码处理芯片的设计与优化。首先提出公钥密码芯片实现中的核心问题,即大整数模幂运算算法和大整数模乘运算算法的实现;然后针对RSA算法,提出Montgomery模乘算法的CIOS方法的一种新的快速硬件并行实现方法,其中采用加法与乘法并行运算以及多级流水线技术以提高性能,较大地减少乘法运算时间,显著提高模乘器的运算性能。     

大整数阶乘精确值的快速计算

本文介绍了快速计算大整数阶乘精确值的方法,给出了实现技术、C语言程序和实验结果。本文计算方法的计算速度,比文献[2]介绍的方法提高36％以上。     

高速32位伪随机数发生器电路设计

文章提出了一种实现32位伪随机发生器电路设计方案。该方案的关键是对产生伪随机数所需要的乘法器和模2n－1加法器的设计。针对所采用的伪随机数迭代函数的特殊性,提出了特定的32位×16位乘法器以及模231－1加法器实现方案,使电路的速度得以提高,规模得以减小。整个电路设计采用VHDL语言描述,并通过了逻辑仿真验证。文章同时介绍了一般乘法器以及并行前缀模2n－1加法器的设计原理。     

调节缓存器宽度和布线宽度相结合的优化算法

介绍了将调节缓存器宽度和布线宽度相结合的一种减小连线延迟的优化算法—B＆W算法。算法是以Elmore迟延模型为基础的。该算法在GWSA1的算法基础上考虑调节缓存器宽度的作用,因而比单独的调节布线宽度的算法在运算速度上要快的多。例如它在有8000个缓存器和连线段的情况下,CPU时间仅为0．215秒。B＆W算法同时是一种叠代搜索算法,它能够达到最优解。而且算法可以扩展应用到互连树的情况下,这使它的应用更加广泛。     

一种保留进位阵列乘法器的分析

复杂的VLSI电路的分析,对设计验证、故障诊断与测试都至关重要.对于一个用某种连结性语言描述的几千个门以上的电路,除了用CAD工具去处理之外,人们对它无法理解,没有直观的印象.电路图很难画,画出来也很难读懂.因此,与自顶向下的设计相反,研究自下而上的分析方法很有必要.本文介绍一种电路的结构分析方法.基于此方法,我们分析出国际通用的ISCAS十个电路实例中的C6288是一种保留进位阵列乘法器.因而对C6288的功能、结构都搞得一清二楚.     

Synthesis of non-rational controllers for linear delay systems

This paper addresses the control of linear delay systems using non-rational controllers. The structure of the controller is chosen so as to copy the structure of the plant, reproducing the delays in the state and in the output. The resulting stabilization and performance design problems are entirely expressed as linear matrix inequalities. Although the design inequalities are based on delay independent stability conditions, the overall design is delay dependent, in the sense that the controller makes use of the delay parameter of the plant. This parameter is assumed to be constant yet arbitrary. Using non-rational controllers we overcome the main difficulty faced when designing rational controllers for linear delay systems, which is to incorporate in the design problem the matrix multiplier used to prove stability with respect to the delayed part of the system. We illustrate the paper with several examples and provide extensive comparisons with existent results.     

可重构双基双域模乘器设计与实现

选择素数域和二进制域上基于字的Montgomery模乘算法,分析传统双域模乘器在二进制域上运算效率不高的问题,首先选择能够使两个域上模乘器延迟时间相当的字长,并对模乘器进行双域的可重构设计,使之能够同时支持素数域和二进制域上的运算。相较以往设计,采用双域双基设计的模乘器使时钟周期数平均缩短了48%。     

基于互补电阻开关的忆阻乘法器设计

现有的忆阻算术逻辑多采用单个忆阻器作为存储单元,在忆阻交叉阵列中易受到漏电流以及设计逻辑电路时逻辑综合复杂度高的影响,导致当前乘法器设计中串行化加法操作的延时和面积开销增加。互补电阻开关具有可重构逻辑电路的运算速度和抑制忆阻交叉阵列中漏电流的性能,是实现忆阻算术逻辑的关键器件。提出一种弱进位依赖的忆阻乘法器。为提升忆阻器的逻辑性能,基于互补电阻开关电路结构,设计两种加法器的优化方案,简化操作步骤。在此基础上,通过改进传统的乘法实现方式,并对进位数据进行拆解,降低运算过程中进位数据之间的依赖性,实现并行化的加法运算。将设计的乘法器映射到混合CMOS/crossbar结构中,乘法计算性能得到大幅提高。在Spice仿真环境下验证所提乘法器的可行性。仿真实验结果表明,与现有的乘法器相比,所提乘法器的延时开销从O(n²)降低为线性级别,同时面积开销降低约70%。     

基于标准单元库扩展的快速乘法器设计

设计并实现17×17 bit带符号数字乘法器。为了提高乘法器的性能,采用改进的Booth编码算法、Wal-lace树型结构以及基于标准单元库扩展的设计方法。该方法使用逻辑功效模型分析乘法器的关键路径,通过构造驱动能力更为完备的单元以实现关键路径中每一级门功效相等,从而得到最短路径延时。将TSMC 90 nm标准单元库扩展得到扩展单元库,使用两个单元库版图分别实现数字乘法器,基于扩展单元库实现的乘法器速度提升10.87%。实验结果表明,基于标准单元库扩展的半定制设计方法可以有效提升电路的性能,这种方法尤其适用于电路负载过大的情况。     

The Design and Implementation of a Very Fast Experimental Pipelining Computer

The high speed potential of I.C.components can be exploited by shortening the pipeline clock period.Although there are some factors which dominate the shortening,the design of an experimental computeremploys the principle of maximum time difference at the system level to determine the clock period and theintegrated consideration of architecture,logic design and engineering layout to achieve a system clock periodof 9.8 ns using conventional ECL chips of 2ns gate delay.The multiplier in this model,which is constructedwith 0.7 ns gate delay chips,can work at a cloek period of 5.5 ns.     

Design and implementation of low power and high speed multiplier using quaternary carry look-ahead adder

Need of Digital Signal Processing (DSP) systems which is embedded and portable has been increasing as a result of the speed growth of semiconductor technology. Multiplier is a most crucial part in almost every DSP application. So, the low power, high speed multipliers is needed for high speed DSP. Array multiplier is one of the fast multiplier because it has regular structure and it can be designed very easily. Array multiplier is used for multiplication of unsigned numbers by using full adders and half adders. It depends on the previous computations of partial sum to produce the final output. Hence, delay is more to produce the output. In the previous work, Complementary Metal Oxide Semiconductor (CMOS) Carry Look-ahead Adders (CLA) and CMOS power gating based CLA are used for maximizing the speed of the multiplier and to improve the power dissipation with minimum delay. CMOS logic is based on radix 2(binary) number system. In arithmetic operation, major issue corresponds to carry in binary number system. Higher radix number system like Quaternary Signed Digit (QSD) can be used for performing arithmetic operations without carry. The proposed system designed an array multiplier with Quaternary Signed Digit number system (QSD) based Carry Look-Ahead Adder (CLA) to improve the performance. Generally, the quaternary devices require simpler circuit to process same amount of data than that needed in binary logic devices. Hence the Quaternary logic is applied in the CLA to improve the speed of adder and high throughput. In array multiplier architecture, instead of full adders, carry look-ahead adder based on QSD are used. This facilitates low consumption of power and quick multiplication. Tanner EDA tool is used for simulating the proposed multiplier circuit in 180 nm technology. With respect to area, Power Delay Product (PDP), Average power proposed QSD CLA multiplier is compared with Power gating CLA and CLA multiplier.