[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

说明书

本发明公开一种基于粗粒度可重构架构的SM3算法轮迭代系统及迭代方法，迭代系统包括系统总线、可重构处理器和微处理器，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，配置单元进线口经系统总线与微处理器连接，出线口与各可重构阵列块连接；输入先进先出寄存器组经系统总线与微处理器连接；4个可重构阵列块分别与输入/输出先进先出寄存器组、通用寄存器堆连接；4个可重构阵列块之间经通用寄存器堆进行数据储存、读取和传递；输出先进先出寄存器组经系统总线与微处理器连接。此种技术方案在支持一定的灵活性的同时，通过提高对DES算法的并行度以及优化流水线等实现SM3算法的高效运算。

技术领域

本发明属于嵌入式可重构系统领域，特别涉及一种应用于通信、加密等领域的基于大规模粗粒度嵌入式可重构系统及其处理方法。

背景技术

通用处理器与专用集成电路(ASIC)是传统的计算机系统结构领域的两大主流方法。然而，随着应用领域对系统的性能、能耗、上市时间等指标需求的不断提高，这两种传统计算模式的弊端就暴露出来。

通用处理器方法适用范围广，但是计算效率低，专用集成电路虽然可以提高计算速度和计算效率，满足性能需求，但是ASIC器件的灵活性很差。

为了在灵活性和计算效率之间实现很好的权衡，可重构计算(reconfigurablecomputing)技术应运而生。可重构计算是当前计算机系统结构领域的发展趋势之一，它的架构介于通用处理器和ASIC之间，并且综合了二者长处。它通过对可重构设备进行配置，可以使之由一个通用的计算平台转化为一个专用的硬件系统，以完成具体的计算任务，相当于计算任务同时在时间和空间上展开，显示出了应用的灵活性和很高的计算性能。此外，可重构计算技术还具有系统能耗低、可靠性高、上市时间短等优势。这些优势使得可重构计算技术在各个应用领域尤其是嵌入式应用领域有着广阔的应用前景。很多在嵌入式领域中的主流应用，例如多媒体应用、加/解密应用以及通信应用等都非常适合利用可重构计算技术实现。当前的可重构计算技术主要还是用于尖端技术领域中的计算平台，但随着可重构逻辑器件成本逐渐降低，运行时可重构计算技术不断完善，我们有理由相信可重构计算技术具备的种种优势会使其在更多的领域里大有作为。

目前国内外已研究有多重可重构系统，如ReMAP，AsAP，DRP等。但是，这些阵列的互联方式较为简单，在SM3算法轮迭代运算中需要大量的比特移位以及较多的轮数，因此运算的效率和速度较低。传统的可重构计算系统在SM3的运算效率与运算周期方面存在较大问题。

发明内容

本发明的目的，在于提供一种基于粗粒度可重构架构的SM3算法轮迭代系统及迭代方法，利用可重构技术的并行性处理、运算模块独立可配置等优点，在支持一定的灵活性的同时，通过提高对DES算法的并行度以及优化流水线等方法实现SM3算法的高效运算。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种基于粗粒度可重构架构的SM3算法轮迭代系统，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；