基于EPIC技術(shù)的可編程密碼處理器設(shè)計(jì)

　　數(shù)據(jù)通路是處理器的關(guān)鍵部件之一，包含F(xiàn)UO～FU5共6個(gè)可并行執(zhí)行的功能單元、32個(gè)32bit通用寄存器、4×32個(gè)32bit密鑰寄存器和回寫單元。

　　功能單元是處理器執(zhí)行指令運(yùn)算的核心，由若干個(gè)密碼運(yùn)算模塊組成。其中，F(xiàn)UO～FU3內(nèi)部運(yùn)算模塊的組成與結(jié)構(gòu)完全相同，輸入為3個(gè)32bit運(yùn)算數(shù)據(jù)，其中2個(gè)來自通用寄存器堆、1個(gè)來自密鑰寄存器堆，輸出的運(yùn)算結(jié)果亦為32bit。FUO～FU3內(nèi)部分別設(shè)置了7個(gè)運(yùn)算模塊，分別為S盒運(yùn)算模塊、模加，減運(yùn)算模塊、模乘運(yùn)算模塊、32bit移位運(yùn)算模塊、有限域乘法運(yùn)算模塊、二輸入邏輯運(yùn)算模塊、三輸入邏輯運(yùn)算模塊。FU4內(nèi)部設(shè)置了1個(gè)128bit，置換運(yùn)算模塊，輸入為12個(gè)32bit運(yùn)算數(shù)據(jù)，其中8個(gè)來自通用寄存器堆，4個(gè)來自密鑰寄存器堆。FU5內(nèi)部設(shè)置了1個(gè)128bit移位運(yùn)算模塊，輸入也為12個(gè)32bit運(yùn)算數(shù)據(jù)，其中8個(gè)來自通用寄存器堆，4個(gè)來自密鑰寄存器堆。

　　上述這些運(yùn)算模塊功能不是單一的，而是可重構(gòu)的。表2中給出了4個(gè)可重構(gòu)運(yùn)算模塊所支持的模式。

　　除了上述運(yùn)算模式可重構(gòu)外，各運(yùn)算模塊根據(jù)具體情況還支持運(yùn)算前增加‘異或 i操作、運(yùn)算后增加‘異或 i操作或者運(yùn)算前后都增加‘異或 i操作。由于‘異或 i操作延時(shí)很小，它的加入并不影響運(yùn)算的關(guān)鍵路徑，這就使得密碼運(yùn)算時(shí)減少了單一‘異或 i操作的時(shí)鐘，從而減少了整個(gè)運(yùn)算的時(shí)鐘數(shù)，并且不影響整體性能。表3中給出了Rijndael算法輪運(yùn)算流程，采用有限域乘法運(yùn)算后加入‘異或 i操作，時(shí)鐘周期數(shù)由4減為3，10輪運(yùn)算將減少10個(gè)時(shí)鐘周期。

　　控制單元完成指令存取、指令譯碼、指令存儲器地址生成等工作，協(xié)調(diào)處理器內(nèi)部指令與外部用戶命令正確執(zhí)行。