国产通用处理器密码算法指令实现研究

TP332.2; 介绍了国际主流密码算法AES和SHA,综述了当前主流通用处理器架构的密码算法指令发展现状.为提高国产通用处理器在密码安全领域的性能,设计了面向国产通用处理器的AES和SHA密码算法扩展指令集,实现了能全流水执行的AES和SHA密码算法指令执行部件,并进行了实现评估和优化.该密码算法指令执行部件的工作频率达2.0 GHz,总面积为17644μm2,总功耗为59.62 mW,相比软件采用原有通用指令实现,对AES密码算法的最小加速比为8.90倍,对SHA密码算法的最小加速比为4.47倍,在指令全流水执行时可达19.30倍,显著地改善了处理器执行AES和SHA密码算法的性能,有望应...

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Bibliographic Details
Published in计算机工程与科学 Vol. 44; no. 7; pp. 1162 - 1170
Main Authors 陈子钰, 何军, 郭翔宇
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 上海高性能集成电路设计中心,上海 201204 2022
Subjects
密码算法
密码算法指令
通用处理器
SHA
处理器性能
AES
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ISSN1007-130X
DOI10.3969/j.issn.1007-130X.2022.07.003

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Summary:TP332.2; 介绍了国际主流密码算法AES和SHA,综述了当前主流通用处理器架构的密码算法指令发展现状.为提高国产通用处理器在密码安全领域的性能,设计了面向国产通用处理器的AES和SHA密码算法扩展指令集,实现了能全流水执行的AES和SHA密码算法指令执行部件,并进行了实现评估和优化.该密码算法指令执行部件的工作频率达2.0 GHz,总面积为17644μm2,总功耗为59.62 mW,相比软件采用原有通用指令实现,对AES密码算法的最小加速比为8.90倍,对SHA密码算法的最小加速比为4.47倍,在指令全流水执行时可达19.30倍,显著地改善了处理器执行AES和SHA密码算法的性能,有望应用于国产通用处理器并进一步提升国产通用处理器芯片在密码安全应用领域的竞争力.此外,该密码算法指令部件还可以封装成专门用于支持密码算法的IP,应用在密码安全领域的专用芯片中.
ISSN:1007-130X
DOI:10.3969/j.issn.1007-130X.2022.07.003