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AES专用指令处理器的研究与实现
  • ISSN号:1000-1239
  • 期刊名称:计算机研究与发展
  • 时间:0
  • 页码:1554-1562
  • 分类:TP309[自动化与计算机技术—计算机系统结构;自动化与计算机技术—计算机科学与技术]
  • 作者机构:[1]山东大学计算机科学与技术学院,济南250101, [2]美国德州大学达拉斯分校计算机科学系,理查森德克萨斯75083
  • 相关基金:国家自然科学基金项目(90718032,60903031);山东省自然科学基金项目(ZR2010FM015);山东省优秀中青年科学家科研奖励基金项目(BS2010DX017);山东大学研究生自主创新基金项目(11150071613067)
  • 相关项目:多处理器片上系统中温度敏感的节能调度研究
中文摘要:

随着加密算法在嵌入式可信计算领域的广泛应用,如何提高其执行效率成为研究的热点问题.高级加密标准(AES)凭借其在安全性、费用开销和可执行性等方面的内在优势,成为使用最为广泛的对称密钥加密算法.采用指令集架构(ISA)扩展优化的方法对AES算法进行指令扩展优化.基于电子系统级(ESL)方法设计流程,使用基于LISA语言的处理器生成工具构建了一个高效AES专用指令处理器(AES_ASIP)模型,最终实现于FPGA中.经过一系列的仿真和验证,对比ARM处理器指令集架构,实验结果显示AES_ASIP以增加少许硬件资源为代价,提高了算法58.4x%的执行效率并节省了47.4x%的指令代码存储空间.

英文摘要:

Abstract Encryption algorithm has been used widely in the embedded trusted computing domain, so how to improve its execution efficiency has become an important issue. The Advanced Encryption Standard (AES) is a new encryption algorithm which has been widely adopted in the field of trust computation due to its high security, low cost and high enforceability. This paper employs a new instruction set architecture (ISA) extension method to optimize this algorithm. Based on the electronic system level (ESL) methodology, a commercial processor tool on the basis of language for instruction-set architectures (LISA) is used to construct an efficient AES application specific instruction processor (AES_ ASIP) with the objective tO improve the AES algorithm execution efficiency. Finally the AES_ASIP model is implemented in the FPGA (field-programmable gate array) platform. A series of simulations have been conducted to evaluate the performance of the AES_ASIP model. Experimental results show that our processor improves 58.4x% in the execution efficiency and saves 47.4x% in the code storage space compared with the ARM ISA processor.

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期刊信息
  • 《计算机研究与发展》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国科学院计算技术研究所
  • 主编:徐志伟
  • 地址:北京市科学院南路6号中科院计算所
  • 邮编:100190
  • 邮箱:crad@ict.ac.cn
  • 电话:010-62620696 62600350
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-1239
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1777/TP
  • 邮发代号:2-654
  • 获奖情况:
  • 2001-2007百种中国杰出学术期刊,2008中国精品科...,中国期刊方阵“双效”期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:40349