【摘要】：針對現(xiàn)有的橢圓曲線算法系統(tǒng)級設(shè)計中開發(fā)周期長,以及不同模塊的性能開銷指標(biāo)不明確等問題,提出一種基于電子系統(tǒng)級(ESL)設(shè)計的軟硬件(HW/SW)協(xié)同設(shè)計方法。該方法通過分析SM2(Shang Mi2)算法原理與實(shí)現(xiàn)方式,研究了不同的軟硬件劃分方案,并采用統(tǒng)一建模語言System C對硬件模塊進(jìn)行周期精確級建模。通過模塊級與系統(tǒng)級兩層驗(yàn)證比較軟硬件模塊執(zhí)行周期數(shù),得出最佳性能劃分方式。最后結(jié)合算法控制流程圖(CFG)與數(shù)據(jù)流程圖(DFG)將ESL模型轉(zhuǎn)化為寄存器傳輸級(RTL)模型進(jìn)行邏輯綜合與比較,得出在180 nm CMOS工藝,50 MHz頻率下,當(dāng)算法性能最佳時,點(diǎn)乘模塊執(zhí)行時間為20 ms,門數(shù)83 000,功耗約2.23 m W。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明所提系統(tǒng)級架構(gòu)分析對基于橢圓曲線類加密芯片在性能、面積與功耗的評估優(yōu)勢明顯且適用性強(qiáng),基于此算法的嵌入式系統(tǒng)芯片(So C)可根據(jù)性能與資源限制選擇合適的結(jié)構(gòu)并加以應(yīng)用。
[Abstract]:In order to solve the problems of long development cycle and unclear performance overhead of different modules in the existing Elliptic Curve algorithm (Elliptic Curve algorithm) system level design, a software and hardware (HW/SW) co-design method based on electronic system level (ESL) design is proposed. By analyzing the principle and implementation of SM2 (Shang Mi2) algorithm, different software and hardware partition schemes are studied, and System C is used to model the hardware module at the periodic and accurate level. Through the verification and comparison of the execution cycle of software and hardware modules at the module level and the system level, the optimal performance partition method is obtained. Finally, the ESL model is transformed into register transfer level (RTL) model by combining the algorithm control flow chart (CFG) and the data flow chart (DFG) to synthesize and compare the logic. It is concluded that when the algorithm performance is the best, the point multiplication module execution time is 20 ms, gate number 83 000, and the power consumption is about 2.23 MW at 180 nm CMOS process and 50 MHz frequency. The experimental results show that the proposed system-level architecture analysis has obvious advantages and strong applicability in evaluating the performance, area and power consumption of the Elliptic Curve encryption chip. The embedded system chip (So C) based on this algorithm can select the appropriate structure according to the performance and resource constraints and apply it.
【作者單位】： 湖南大學(xué)物理與微電子科學(xué)學(xué)院;湖南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院;
【基金】：國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(61300037)
【分類號】：TP309;TP368.1

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2504605