导读:本文包含了专用指令设计论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:专用指令密码处理器,模拟退火算法,RISC-V,物联网
专用指令设计论文文献综述
侯鹏飞[1]（2018）在《RISC-V处理器扩展专用密码指令研究与设计》一文中研究指出物联网领域的泄密隐患是一个亟待解决的安全问题,物联网节点间通信的加密手段多为通用处理器加密和定制算法模块加密两种,但两者分别存在加密性能低和灵活性不足的缺点。RISC-V架构的专用指令密码处理器具有较高的加密性能和对不同应用环境良好的适应性,能很好地满足物联网领域的信息加密需求。本文基于RISC-V架构设计了专用密码指令集,主要工作如下:提出了基于指令流图的扩展指令搜索算法,通过对指令流图和子图进行精确的数学定义,把扩展指令设计转化为子图划分的图论问题;基于模拟退火法设计了子图搜索算法,直接将密码算法处理性能作为优化目标,使求解过程具有子图筛选功能,节省了人工适配筛选的工作量。使用子图搜索算法分析了13种典型分组、序列密码算法,分析筛选出的各类子图的特性,确定子图的指令实现和硬件实现方案;设计了密码指令的格式扩展,通过设置源目的寄存器和寄存器偏移量,增加了单指令吞吐率上限,能有效提升密码指令性能,在此基础上设计出40多条扩展指令,构建了精简高效的专用密码指令集。针对密码算法中换位操作较多的情况设计了组合换位模块,可根据换位网络的迭代特性实现短字移位和级联移位操作;能依据配置信息量将置换操作划分为若干步骤,使置换指令能够实现在单指令吞吐率受限的RISC处理器中。针对分组算法中广泛使用的向量访存操作设计了向量存储结构,将传统的处理器RAM分片,使每片RAM都能独立访存,为密码算法中的S盒操作提供了硬件基础,能以少量的存储空间换取显着的性能提升。基于RISC-V基本指令处理器设计了专用密码处理器,搭建了软硬协同的处理器测试环境,验证了专用密码指令的功能,分析了密码指令对密码算法的加速比;并基于65nm CMOS工艺库实现逻辑综合,分析评估了处理器的性能。实验结果表明,使用本文设计的专用密码指令实现密码算法能获得5到8倍的加速比,专用密码处理器实现分组和序列算法的性能可以达到226.34Mbps和55.55Mbps,能够满足物联网领域的通信加密需求。(本文来源于《战略支援部队信息工程大学》期刊2018-04-15）
林静怡[2]（2014）在《面向物联网协议的专用处理器指令集设计》一文中研究指出物联网作为一个正在快速发展的新兴信息技术领域，于20世纪90年代末被提出时就受到了全世界政府、企业和相关学者的重点关注。物联网协议的传输特点为短距离、低功耗、高速率，其低功耗要求不仅是评价物联网性能的重要指标，更是制约节点寿命的重要原因。因此，设计针对物联网协议的低功耗处理器对于提高节点寿命，优化物联网性能是至关重要的。考虑到通用处理器在功能覆盖上有很大优势，但是整体性能不佳。同时，ASIC虽然具有优秀的性能，但是只能针对一种应用，不具有可编程性。因此，将专用处理器设计应用于物联网基础协议，能够在满足应用域所需功能覆盖的前提下极大的降低处理器功耗，增加节点寿命的同时优化性能。而设计高性能、高效率的指令集是专用处理器设计的关键技术之一。本课题研究并实现了面向物联网协议的专用处理器指令集设计。首先，本文对物联网及专用处理器的背景及国内外研究现状进行归纳。然后，通过结合函数分析工具以及对物联网基础协议的分析，得出协议MAC层算法的重点函数，并表现为调用次数多、占用时间比长两个方面。此外，本课题从基础算数运算指令、基础逻辑运算指令、比较跳转指令和数据转移指令四个方面，设计出本课题的基础指令集，并根据重点函数设计加速指令，得到完整指令集。与此同时，本课题基于所设计的指令集开发了相应的仿真器，并对仿真器功能进行了验证。最终提供的性能优化分析结果将作为后续低功耗物联网处理器的设计参考模型。(本文来源于《北京理工大学》期刊2014-06-01）
Gert,Goossens[3]（2013）在《专用指令集处理器设计的架构性研究》一文中研究指出今日的半导体行业受到快速增长的智能消费设备市场的推动。这些产品具有功能丰富,多感官,无线互联,永久在线,以及绿色环保的特征。传统的SoC设计方法是基于一个或多个嵌入式微处理器内核(如ARM)的运用,辅之以硬连线加速器。但是,为了应对新一代设备的灵活性要求,加速器需要具备软件可编程性。这种趋势要求增加专用指令集处理器(ASIP)的应用,使得SoC转变为异构多核平台,提供大量的多线程并行。在这种平台上,每个内核是专门针对一组任务的一个ASIP(图1)。(本文来源于《中国集成电路》期刊2013年10期）
权进国,鞠晋彬,陈前[4]（2012）在《加密专用处理器指令集设计》一文中研究指出源码分析技术是一种重要的专用处理器设计方法,用于定位程序运行的瓶颈所在。通过新颖的细粒度源码分析技术,针对加密应用,扩展的开源可扩展处理器OR1K指令集以协处理器的方式和主处理器紧密耦合,可以获得相比传统设计方法更高的效率和更好的性能。实验结果表明,指令扩展后的处理器相比原处理器在增加较少芯片面积消耗的情况下处理效率提高为扩展前的1.78倍。(本文来源于《微处理机》期刊2012年04期）
徐劲松,王志新,严迎建[5]（2012）在《ECC专用指令处理器软硬件协同设计》一文中研究指出提出了一种专用指令处理器的软硬件协同设计方法,该方法可以在设计的早期阶段对处理器进行系统探索和验证。根据椭圆曲线密码算法的特点,并按照专用指令处理器的设计原则,以椭圆曲线密码运算基本操作及运算存储特性为基础,设计了超长指令字ECC专用指令处理器的指令集结构模型。根据处理器的指令集结构模型,以指令模拟器为基础,搭建了处理器的软硬件协同验证平台,从系统设计、RTL描述和FPGA硬件原型3个不同层次对处理器进行了验证。(本文来源于《计算机工程与设计》期刊2012年03期）
曾舒婷,杨志家[6]（2011）在《高性能PLC专用指令集处理器设计与仿真》一文中研究指出该高性能PLC专用指令集处理器采用自主设计的PLC专用指令集,符合PLC指令特征,可减少该PLC专用指令集处理器执行的指令数,并采用32位RISC体系结构加快PLC程序的执行速度.该高性能PLC专用指令集处理器采用哈佛总线结构,寄存器组采用位编址模式,位处理器可加速PLC布尔运算,功能块单元可提高功能块指令执行的精度,并采用四级流水线提高PLC指令的执行速度.现已完成了该高性能PLC专用指令集处理器的系统功能仿真,经测试仿真结果正确.(本文来源于《微电子学与计算机》期刊2011年07期）
陈前[7]（2011）在《加密专用处理器指令集设计》一文中研究指出不同应用领域对处理器的要求差异很大,这使得专用处理器(ASIP)成为了很多特定领域的最优化的选择。专用指令集处理器(ASIP)指令集设计一般都基于对应用算法源码的分析。本文针对Mibench平台加密标测类中的sha算法源码,设计了相应ASIP的指令集,其中Mibench是密歇根大学的嵌入式benchmark标测平台。所完成的主要工作分为以下叁个部分:1,设计了用于ASIP设计的细粒度源码分析工具。传统源码分析工具不能为ASIP设计提供足够的统计信息,于是本文面向ASIP设计需求设计了源码分析器,该源码分析器基于编译器中间代码并采用python脚本语言实现,所用的中间代码由LANCE编译器前端产生。除了给出基本C运算操作的运行统计信息,load/store信息,跳转信息,本文还给出了中间代码基本块的运行统计信息以及可以用于指导堆栈设计的子函数变量个数统计信息。2,设计了针对sha加密算法应用的专用指令集。利用本文所设计的分析器对sha加密算法的C源码进行了特征提取,并根据这些算法特征设计了专用处理器指令集,该指令集以OR1K的指令体系结构为初始指令模板,针对应用源码特征扩展而成。所扩展的指令以协处理器的方式与主处理器紧密整合。3,加密专用协处理器结构设计与硬件实现。为了实现所扩展指令集的功能,本文提出了相应的处理器体系结构,为了支持定制指令的多操作数输入和多结果输出功能,本文设计了中间寄存器来解决多操作数的问题。硬件实现的仿真和验证在Xilinx的ISE13.1环境下完成。实验结果表明,本文所设计的细粒度源码分析器能很好地指导ASIP指令集设计,所设计的指令集能以很少的硬件消耗为代价,换取完成sha加密计算过程时很大的性能提升。在不引入关键路径的前提下,使用DC综合,指令扩展之后处理器面积消耗增加到扩展前的1.123倍。获得了1.78倍于初始处理器的处理速率。(本文来源于《哈尔滨工业大学》期刊2011-06-01）
李新泽[8]（2011）在《低功耗专用指令集处理器设计与优化》一文中研究指出专用指令集处理器作为嵌入式设计中一种新型的处理器类型,受到越来越多的设计者的关注。它是一种为特定功能而设计,并能够根据应用的需要来对处理器速度,功耗,面积等方面进行衡量,得到最优化设计的一种处理器。在嵌入式设计领域,专用指令集处理器有非常好的应用前景。本文主要介绍专用指令集处理器设计方法,包括内部结构设计和指令集设计。根据助听器算法中的多通道分离,宽动态压缩等算法,设计了加速模块,并且更新了指令集,优化了硬件结构,降低了处理器功耗。本文所做的主要研究和设计包括：(1)本文首先介绍专用指令集处理器的内部结构；(2)介绍该处理器中的指令集,包括在该处理器中该指令集是如何正常工作的；(3)按照专用指令设计方法,设计了指数运算模块,对数运算模块等加速模块；(4)重点介绍了针对助听器算法中较为常用的FFT运算中的蝶形运算模块；(5)对存储器电路进行了深入的分析,从内部结构到电路的整体特性进行了细致的介绍；(6)针对本处理器设计了循环缓存结构,优化了程序存储器结构,减少了整个处理器的功耗。本文对专用指令集处理器电路进行了深入的分析和设计,并且给出了FPGA验证,物理硬件设计,后仿结果,功能验证以及芯片的功耗评估结果。程序存储器采用改进的循环缓存结构后,处理器功耗降低20%,实现低功耗存储器设计。芯片的裸片面积为1.33X1.23mm2。在实际的芯片测试中,工作频率为20MHz,芯片的总功耗为162μ W/MHz,符合极低功耗的设计要求。(本文来源于《湖南大学》期刊2011-04-10）
刘建国,张军,杨晓辉,戴紫彬[9]（2011）在《有限域模乘专用指令设计》一文中研究指出针对椭圆曲线密码算法中有限域模乘运算的需求,提出其专用模乘指令。利用指令域中的组参数实现算法多组模乘运算,通过对参数进行配置,使指令支持运算长度拓展,在模乘运算单元中实现Montgomery模乘算法,并设计素域和二进制域统一的硬件流水线,以及双域乘法器单元结构。实验结果表明,该有限域模乘指令和硬件运算单元具有较高的执行效率和较好的灵活性。(本文来源于《计算机工程》期刊2011年21期）
张军[10]（2010）在《ECC协处理器专用指令与可重构单元设计技术研究》一文中研究指出随着椭圆曲线密码(ECC)逐渐在公钥密码应用中占据主导地位,高效灵活实现ECC的需求也变得越来越迫切。本文在分析研究ECC算法的基本特征、典型应用协议的运算操作构成及存储特性的基础上,结合向量处理技术的特点,以设计一种可以实现多种ECC算法的专用指令向量协处理器为目标,重点研究了专用指令集和可重构功能单元的设计技术。本文以ECC运算基本操作构成为基础,从数据并行处理的特点出发,遵循ASIP专用指令的设计原则,提出了面向二元域和素数域上ECC运算的专用指令集,并对运算指令中的向量模加、模减、模约减、模乘、模平方、模逆以及控制指令中的K值比较等7种基本指令进行了专门研究,为灵活实现多种ECC算法奠定了基础。本文根据专用指令设计的要求,结合向量处理的特点,选择了合适的有限域运算算法,对模加减、模乘、模逆等功能单元进行了可重构设计。可重构运算单元采用双域统一架构,能够实现双有限域上160～576-bit范围内的有限域基本运算。最后,以FPGA和ASIC两种方式分别对其进行了综合及仿真,验证了设计的正确性和功能的完备性,为专用指令的高效实现提供了重要支撑。本文从软件模拟、硬件仿真和FPGA验证叁个不同的方面对协处理器进行了模拟验证,有效保证了设计的正确性;使用Synopsys公司的Design Compiler工具,采用0.18μm CMOS工艺标准单元库对设计进行了逻辑综合,与其它设计进行了性能比较。结果表明,本文设计的专用指令集协处理器具有算法适应性强、效率高的优点,具有较高的实用价值和广泛的应用前景。(本文来源于《解放军信息工程大学》期刊2010-04-23）
专用指令设计论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
物联网作为一个正在快速发展的新兴信息技术领域，于20世纪90年代末被提出时就受到了全世界政府、企业和相关学者的重点关注。物联网协议的传输特点为短距离、低功耗、高速率，其低功耗要求不仅是评价物联网性能的重要指标，更是制约节点寿命的重要原因。因此，设计针对物联网协议的低功耗处理器对于提高节点寿命，优化物联网性能是至关重要的。考虑到通用处理器在功能覆盖上有很大优势，但是整体性能不佳。同时，ASIC虽然具有优秀的性能，但是只能针对一种应用，不具有可编程性。因此，将专用处理器设计应用于物联网基础协议，能够在满足应用域所需功能覆盖的前提下极大的降低处理器功耗，增加节点寿命的同时优化性能。而设计高性能、高效率的指令集是专用处理器设计的关键技术之一。本课题研究并实现了面向物联网协议的专用处理器指令集设计。首先，本文对物联网及专用处理器的背景及国内外研究现状进行归纳。然后，通过结合函数分析工具以及对物联网基础协议的分析，得出协议MAC层算法的重点函数，并表现为调用次数多、占用时间比长两个方面。此外，本课题从基础算数运算指令、基础逻辑运算指令、比较跳转指令和数据转移指令四个方面，设计出本课题的基础指令集，并根据重点函数设计加速指令，得到完整指令集。与此同时，本课题基于所设计的指令集开发了相应的仿真器，并对仿真器功能进行了验证。最终提供的性能优化分析结果将作为后续低功耗物联网处理器的设计参考模型。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
专用指令设计论文参考文献
[1].侯鹏飞.RISC-V处理器扩展专用密码指令研究与设计[D].战略支援部队信息工程大学.2018
[2].林静怡.面向物联网协议的专用处理器指令集设计[D].北京理工大学.2014
[3].Gert,Goossens.专用指令集处理器设计的架构性研究[J].中国集成电路.2013
[4].权进国,鞠晋彬,陈前.加密专用处理器指令集设计[J].微处理机.2012
[5].徐劲松,王志新,严迎建.ECC专用指令处理器软硬件协同设计[J].计算机工程与设计.2012
[6].曾舒婷,杨志家.高性能PLC专用指令集处理器设计与仿真[J].微电子学与计算机.2011
[7].陈前.加密专用处理器指令集设计[D].哈尔滨工业大学.2011
[8].李新泽.低功耗专用指令集处理器设计与优化[D].湖南大学.2011
[9].刘建国,张军,杨晓辉,戴紫彬.有限域模乘专用指令设计[J].计算机工程.2011
[10].张军.ECC协处理器专用指令与可重构单元设计技术研究[D].解放军信息工程大学.2010