[发明专利]基于粗粒度可重构架构的SM3算法轮迭代系统及迭代方法

权利要求书

1.一种基于粗粒度可重构架构的SM3算法轮迭代系统，其特征在于：包括系统总线、可重构处理器和微处理器，其中，所述可重构处理器包括配置单元、输入先进先出寄存器组、输出先进先出寄存器组、通用寄存器堆和4个可重构阵列块，所述配置单元的进线口通过系统总线与微处理器连接，且配置单元的出线口分别与各个可重构阵列块连接；而所述输入先进先出寄存器组通过系统总线与微处理器连接；4个可重构阵列块分别与输入先进先出寄存器组连接，同时又分别与输出先进先出寄存器组连接，且这4个可重构阵列块均与通用寄存器堆连接；4个可重构阵列块之间通过通用寄存器堆互相进行数据的储存、读取和传递；所述输出先进先出寄存器组通过系统总线与微处理器连接；

所述SM3算法轮迭代系统包含5M+1张配置流程图，微处理器通过分析SM3的特征来确定轮迭代的运算流程，将多轮的轮迭代运算的配置流程图展开成一幅数据流图映射到可重构处理器中形成配置信息发送给配置单元；微处理器通过系统总线发送明文数据给可重构处理器，明文数据将存入输入先进先出寄存器组，微处理器并将初始数据、生成的密钥和计算的中间数据存入通用寄存器堆中用于下一张图的轮迭代；所述配置单元用于存储配置信息，并将配置信息发送给各个可重构阵列块；

所述可重构阵列块包括读端口运算行选择器、写端口运算行选择器以及N行可重构阵列运算行，且这N行可重构阵列运算行共享读端口运算行选择器和写端口运算行选择器；其中，第m个配置流程图中的读端口运算行选择器记为第m个读端口运算行选择器，第m个配置流程图中的写端口运算行选择器记为第m个写端口运算行选择器，第m个配置流程图中的第n行可重构阵列运算行记为第行可重构阵列运算行，m＝1,…,5M+1，n＝1,…,N，5M+1为配置流程图的个数，N为可重构阵列块包括的可重构阵列运算行的行数，M,N取整数；且所述配置流程图之间按顺序依次连接，而每个可重构阵列块内部的可重构阵列运算行之间按顺序依次连接；在轮迭代中配置流程图运算得到的中间数据通过写端口运算行选择器存在通用寄存器堆中，而在轮迭代中配置流程图运算需要得到的中间数据通过读端口运算行选择器读取通用寄存器堆中存储的信息；

所述每行可重构阵列运算行均包括X1个数据载入单元、X2个数据输出单元和X3个32位运算单元，每个运算单元使用对应的读端口运算行选择器选择任意三个上行或本行其它运算单元输出作为其输入；第m个配置流程图第n行可重构阵列运算行的第k1个数据载入单元记为第个数据载入单元，第m个配置流程图第n行可重构阵列运算行的第k2个数据输出单元记为第个数据输出单元，第m个配置流程图第n行可重构阵列运算行的第k3个运算单元记为第个运算单元，第个运算单元的输出记为第个运算第，k1＝1...X₁,k2＝1...X₂,k3＝1...X₃,k4＝1...X₄,X1,X2,X3和X4均取整数；第m个读端口运算行选择器读取的上一步的中间数据以及接收解析配置解析模块的配置信息来选择中间数据流入的运算单元；

第和个数据载入单元载入输入先进先出寄存器组中的数据，同时解析配置解析模块的配置信息；在通过第1个读端口运算行选择器读取通用寄存器堆中的存储的信息并根据解析的配置信息来选择数据流入的对应的置换网络，该置换网络为第和个运算单元；第和个数据输出单元暂存其对应的第和个算术逻辑单元的结果并读取配置信息决定将数据输出到输出先进先出寄存器组、下一行可重构阵列运算行或通用寄存器堆；

第个数据载入单元解析配置解析模块的配置信息，在通过第2,3个读端口运算行选择器读取通用寄存器堆中存储的第5m个配置流程图的运行数据信息,并根据解析的配置信息来选择数据流入的对应的运算，第个运算单元进行运算，并将输出数据暂存其对应的第输出单元，并将数据输出到输出先进先出寄存器组、下一行可重构阵列运算行或通用寄存器堆。

2.如权利要求1所述的基于粗粒度可重构架构的SM3算法轮迭代系统，其特征在于：所述配置单元包括依次连接在一起的配置与控制接口、配置存储器和配置解析模块，且所述配置与控制接口和系统总线连接；微处理器依次通过系统总线和配置与控制接口将所需要的配置信息发送给配置存储器，所述配置存储器存储发送过来的配置信息，而配置解析模块用于解析配置存储器的配置信息，且将解析的配置信息发送给可重构阵列块。