RISCV密码专用处理器能效概率模型与体系结构研究

李 伟 别梦妮 陈 韬 吴艾青 南龙梅

①(解放军信息工程大学 郑州 450000)

②(复旦大学专用集成电路与系统国家重点实验室 上海 200433)

1 引言

在万物互联的大数据时代，网络与信息安全问题日渐突出，小型设备承担的密码处理任务日益丰富，对其密码处理能力的要求也随之提高。研究一种高能效的密码芯片，在有限的面积和功耗下获取更高的密码处理性能具有重要应用价值和现实意义。

在密码处理器实现方式中，通用微处理器具有很大的灵活性，但由于其运算粒度太细，运算速度远不如专用密码芯片。专用密码芯片采用ASIC方式直接针对1种或几种特定的算法进行硬件优化，密码处理性能高，但无法进行二次开发，其兼容性差、可扩展性差。专用指令处理器有领域专用指令集，用户可通过软件开发平台实现不同密码算法的可重构，处理性能也接近专用密码芯片的水平，是一种具有吸引力的折中方式。因此，本文以高能效为目标，对密码专用指令处理器体系结构设计关键技术展开研究。

首先，能效模型是高能效密码专用处理器设计的基础，需要构建密码处理器能效分析模型，指导处理器整体结构设计。

高能效密码处理器体系结构设计问题是一个设计空间探索问题。处理器体系结构设计空间探索通常是一个由设计人员根据经验反复试验以寻找合适的配置参数的过程。在这个过程中，设计人员需要对每一个可能影响处理器最终表现的参数进行选择，通过模拟其中部分选择方案来验证是否满足需求。……