可重構(gòu)密碼處理器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電子技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種可重構(gòu)密碼處理器。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，信息系統(tǒng)的安全形勢變得越來越嚴峻，對密碼處理器芯片的靈活性、速度、功耗和安全性等提出了更為苛刻的要求。當(dāng)前的密碼處理器芯片從體系結(jié)構(gòu)和設(shè)計方法上來說主要可分為兩大類。第一大類是ASIC(Applicat1n Specific IntegratedCircuit，專用集成電路)的實現(xiàn)方式，第二類是指令集結(jié)構(gòu)微處理器(ISAP)的實現(xiàn)方式。ASIC實現(xiàn)方式往往會針對算法做出優(yōu)化，故而運算速度遠超I SAP實現(xiàn)方式，但其設(shè)計完成后，硬件結(jié)構(gòu)不能改變，無法滿足現(xiàn)有密碼應(yīng)用對靈活性的要求，若被破解只能廢棄。ISAP實現(xiàn)方式的密碼處理器最大的優(yōu)勢在功能靈活性上，靈活性的取得往往是以犧牲能量效率為代價的，即此類處理器很難克服能量效率不高的重要缺陷。RPlKReconfigurableProcessing Unit，可重構(gòu)密碼處理器)可以在以上兩種處理器之間取得平衡，從而實現(xiàn)面向應(yīng)用的最優(yōu)折衷方案。
[0003]相關(guān)技術(shù)的可重構(gòu)硬件設(shè)計中，每個可重構(gòu)單元(RC)連在路由單元上，由可配置路由來控制RC的輸入輸出。RC可以配置成與相鄰RC連接在一起交互數(shù)據(jù)，也可以通過先入先出寄存器(FIFO)直接與外界通信，或者直接連到陣列中的緩存中進行存儲。復(fù)雜的路由設(shè)計會使得RC之間能夠高效互連，同時也會有大幅度增加電路面積、功耗以及延時等問題。由于可重構(gòu)密碼處理器要有高的靈活性，設(shè)計時會按照各種密碼算法的最大硬件需求設(shè)計，從而使得處理器工作時會有大量閑置RC，導(dǎo)致對處理器的性能和功耗有較大影響。
[0004]另外，為了提高處理器的性能，往往會通過流水線技術(shù)進行加速設(shè)計，可以用較少的硬件資源提高數(shù)據(jù)處理速度。由于采用了流水線技術(shù)使得處理器只能工作在同步時序下，使得處理器不能發(fā)揮到最優(yōu)性能，同時增加了處理器被物理攻擊(如功耗攻擊)的可能性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決上述相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。
[0006]為此，本發(fā)明的目的在于提出一種可重構(gòu)密碼處理器，該可重構(gòu)密碼處理器具有靈活性和執(zhí)行性能高，并且功耗低的優(yōu)點。
[0007]為達到上述目的，本發(fā)明實施例提出了一種可重構(gòu)密碼處理器，包括:配置模塊，用于獲取配置參數(shù)并進行分配;傳輸模塊，用于獲取待處理數(shù)據(jù)并根據(jù)分配的配置參數(shù)發(fā)送所述待處理數(shù)據(jù);處理模塊，用于根據(jù)分配的配置參數(shù)對獲取的待處理數(shù)據(jù)進行處理以得到處理數(shù)據(jù)，并將所述處理數(shù)據(jù)發(fā)送至所述傳輸模塊進行輸出，其中，所述處理模塊包括:陣列運算緩存，用于存放運算過程中生成的中間數(shù)據(jù)與交互數(shù)據(jù);可重構(gòu)陣列，用于實現(xiàn)所述待處理數(shù)據(jù)的運算，并且生成所述中間數(shù)據(jù)與交互數(shù)據(jù)，所述可重構(gòu)單元陣列具有多個可重構(gòu)單元，并且每個可重構(gòu)單元具有令牌驅(qū)動使能端，以通過所述令牌驅(qū)動使能端獲取令牌使能；以及異步驅(qū)動使能網(wǎng)絡(luò)，用于根據(jù)所述分配的配置參數(shù)得到所述令牌使能網(wǎng)絡(luò)，從而提供運算的數(shù)據(jù)跳轉(zhuǎn)運輸方式完成所述可重構(gòu)陣列的驅(qū)動，以控制可重構(gòu)密碼處理器進入相應(yīng)工作模式。
[0008]根據(jù)本發(fā)明實施例提出的可重構(gòu)密碼處理器，首先根據(jù)分配的配置參數(shù)得到令牌使能，其次通過令牌驅(qū)動使能端獲取令牌使能，以得到運算的數(shù)據(jù)跳轉(zhuǎn)運輸方式完成可重構(gòu)陣列的驅(qū)動，進而控制可重構(gòu)密碼處理器進入相應(yīng)工作模式，通過令牌使能驅(qū)動可重構(gòu)密碼處理器的執(zhí)行過程，不但提高了靈活性和執(zhí)行性能，而且降低可重構(gòu)密碼處理器的功耗，以及保證能量效率，更好地保證安全性和可靠性。
[0009]另外，根據(jù)本發(fā)明上述實施例的可重構(gòu)密碼處理器還可以具有如下附加的技術(shù)特征:
[0010]進一步地，在本發(fā)明的一個實施例中，所述令牌使能包括固定令牌使能與通用令牌使能。
[0011]進一步地，在本發(fā)明的一個實施例中，所述陣列運算緩存具有通用令牌使能陣列。
[0012]進一步地，在本發(fā)明的一個實施例中，所述異步驅(qū)動使能網(wǎng)絡(luò)包括:通用令牌通道，用于從所述通用令牌使能陣列得到所述通用令牌使能；固定令牌驅(qū)動網(wǎng)絡(luò)，所述固定令牌驅(qū)動網(wǎng)絡(luò)具有固定令牌使能陣列，用于從所述固定令牌使能陣列得到所述固定令牌使能;令牌使能選擇網(wǎng)絡(luò)，用于根據(jù)所述分配的配置參數(shù)選擇所述通用令牌使能和/或固定令牌使能；以及循環(huán)控制單元，用于實現(xiàn)運算過程中的循環(huán)控制。
[0013]進一步地，在本發(fā)明的一個實施例中，所述通用令牌通道具有X層，每層Y個通道。
[0014]進一步地，在本發(fā)明的一個實施例中，所述工作模式包括順序執(zhí)行工作模式、分支執(zhí)行工作模式與循環(huán)執(zhí)行工作模式中的一種或多種相結(jié)合。
[0015]本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。
【附圖說明】
[0016]本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點從結(jié)合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0017]圖1為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的可重構(gòu)密碼處理器的結(jié)構(gòu)圖；
[0018]圖2為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的可重構(gòu)密碼處理器的處理模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖3為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的具有令牌使能端的可重構(gòu)陣列的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖4為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的異步驅(qū)動使能網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖5為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的第一層通用令牌通道的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖6為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的第二層通用令牌通道的結(jié)果示意圖；
[0023]圖7為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的多種算法映射示意圖；
[0024]圖8為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的順序執(zhí)行令牌流示意圖；
[0025]圖9為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的分支執(zhí)行令牌流示意圖；
[0026]圖10為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的循環(huán)執(zhí)行令牌流示意圖；
[0027]圖11為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的AES算法令牌流示意圖；以及
[0028]圖12為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的SM4算法令牌流示意圖。
【具體實施方式】
[0029]下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。
[0030]此外，術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特征。在本發(fā)明的描述中，“多個”的含義是兩個或兩個以上，除非另有明確具體的限定。
[0031]在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術(shù)語應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接;可以是機械連接，也可以是電連接;可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。
[0032]在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接觸，也可以包括第一和第二特征不是直接接觸而是通過它們之間的另外的特征接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0033]下面參照附圖描述根據(jù)本發(fā)明實施例提出的可重構(gòu)密碼處理器。參照圖1所示，該可重構(gòu)密碼處理器RPU包括:配置模塊RCC、傳輸模塊R⑶與處理模塊CMPT。
[0034]其中，配置模塊RCC用于獲取配置參數(shù)并進行分配。傳輸模塊RCD用于獲取待處理數(shù)據(jù)并根據(jù)分配的配置參數(shù)發(fā)送待處理數(shù)據(jù)。處理模塊CMPT用于根據(jù)分配的配置參數(shù)對獲取的待處理數(shù)據(jù)進行處理以得到處理數(shù)據(jù)，并將處理數(shù)據(jù)發(fā)送至傳輸模塊RCD進行輸出。
[0035]具體地，RPU由配置模塊(也可稱為可重構(gòu)配置控制器，以下簡稱RCC)、傳輸模塊(也可稱為可重構(gòu)數(shù)據(jù)控制模塊，以下簡稱RCD)和處理模塊(也可稱為可重構(gòu)計算模塊，以下簡稱CMPT)組成。RCC接收端口送入的配置參數(shù)信息(Config_data)，經(jīng)解析后，將配置參數(shù)分別發(fā)送到CMPT和RCDACD根據(jù)RCC發(fā)送的配置參數(shù)信息進行數(shù)據(jù)通路配置，將待處理數(shù)據(jù)(Data_in)輸入CMPT，并將CMPT處理后的結(jié)果輸出(Data_out)至外部接口。CMPT根據(jù)RCC輸入的配置信息，進行功能配置后完成數(shù)據(jù)計算。
[0036]進一步地，在本發(fā)明的實施例中，參照圖2所示，處理模塊CMPT包括:陣列運算緩存、可重構(gòu)陣列RCA與異步驅(qū)