徐劲松，王志新，严迎建

（解放军信息工程大学 电子技术学院，河南 郑州450004）

0 引 言

椭圆曲线密码体制 （ECC）是一种基于代数曲线的公开密码体制，需要进行高强度的密码学运算，而通用处理器在运算性能上有明显的局限性，难以满足实际应用需求。因此，一般使用硬件加速的方法来实现ECC。传统的硬件加速方法是用专用集成电路实现ECC算法，对特定的ECC算法进行硬件优化来获得高性能，这种方法处理速度快，但只能针对特定ECC算法，可配置性和可扩展性十分欠缺，且成本较高。目前专用指令集处理器 （ASIP）作为一种新的硬件加速方案，得到了广泛的研究［1－3］，出现了多款各具特色的ECC专用指令集处理器［4－6］。本文设计了一款能实现多种ECC算法的ASIP，能够完成160～576－bit二元域和素数域上的有限域运算。

1 软硬件协同设计流程

ASIP设计通常分为4个关键步骤：应用分析、体系结构设计、代码综合和硬件综合［7］。本文对此4个关键步骤进行了细化与扩展，采用了软硬件协同的方法设计了一款专用指令ECC处理器，具体流程如图1所示。设计采用自顶向下的设计方法，从系统验证、RTL硬件仿真和FPGA硬件原型测试3个不同的层次对处理器的设计工作进行了验证。

设计一款ECC专用指令处理器，要综合考虑不同ECC算法的对性能、面积、功耗等参数的需求，对软硬件进行合理地划分，硬件方面主要进行处理器指令集体系结构（ISA）模型设计，包含指令设计、寄存器设计等；软件方面主要进行ECC算法程序设计以及与处理器配套的软件开发、调试工具的设计，包括指令集模拟器 （ISS）、汇编器等。……