AES专用指令处理器的研究与实现 被引量：10

1

作者 夏辉 贾智平 +3 位作者 张峰 李新 陈仁海 EdwinH.-M.Sha 《计算机研究与发展》 EI CSCD 北大核心 2011年第8期1554-1562,共9页

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... 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. 展开更多

关键词 AES 电子系统级 指令集架构 专用指令处理器 FPGA

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开源芯片、RISC-V与敏捷开发 被引量：8

2

作者 王诲喆 唐丹 +3 位作者 余子濠 刘志刚 解壁伟 包云岗 《大数据》 2019年第4期50-66,共17页

随着摩尔定理的几近失效,传统的追求通用性能的芯片开发策略将难以持续,但芯片领域过高的门槛和商业限制阻碍了进一步的创新和对市场的响应速度。因此需要通过开源芯片、统一的生态平台和现代化的设计方法激发芯片领域的创造力和生产效... 随着摩尔定理的几近失效,传统的追求通用性能的芯片开发策略将难以持续,但芯片领域过高的门槛和商业限制阻碍了进一步的创新和对市场的响应速度。因此需要通过开源芯片、统一的生态平台和现代化的设计方法激发芯片领域的创造力和生产效率。介绍了开源芯片的作用和发展历史,讨论了有望成为下一代芯片开发根基的RISC-V指令集架构的特点和影响以及前端设计中的敏捷开发实践,并对芯片开发的新发展与不足做出了总结。 展开更多

关键词 开源芯片 敏捷开发 计算机架构 指令集架构

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国产嵌入式处理器发展综述 被引量：7

3

作者 邓豹 孙靖国 《航空计算技术》 2021年第1期120-124,共5页

处理器技术直接推动着嵌入式计算机的发展。从指令集架构和指令集位数,介绍了CISC和RISC两类指令集架构的特点和典型代表。描述了ARM、MIPS、RISC V架构国内主要嵌入式处理器厂家的发展规划和产品型谱。结合嵌入式应用需求,对主要的处... 处理器技术直接推动着嵌入式计算机的发展。从指令集架构和指令集位数,介绍了CISC和RISC两类指令集架构的特点和典型代表。描述了ARM、MIPS、RISC V架构国内主要嵌入式处理器厂家的发展规划和产品型谱。结合嵌入式应用需求,对主要的处理器进行了详细介绍,选择典型的嵌入式处理器进行了对比测试。对国产嵌入式处理器指令集架构、处理器产品发展进行了简要分析。方法可以指导国产嵌入式处理器的选型,为嵌入式计算机的设计提供参考。 展开更多

关键词 指令集架构 嵌入式处理器 国产处理器 性能测试

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基于函数调用指令特征分析的固件指令集架构识别方法

4

作者 贾凡 尹小康 +2 位作者 盖贤哲 蔡瑞杰 刘胜利 《计算机科学》 CSCD 北大核心 2024年第6期423-433,共11页

不同的固件常采用不同的指令集架构,固件指令集架构的识别是对嵌入式固件进行逆向分析和漏洞挖掘的基础。现有研究和相关工具在针对特定类型的嵌入式设备固件指令集架构识别时存在识别正确率低、误报率高的情况。针对上述问题,提出了一... 不同的固件常采用不同的指令集架构,固件指令集架构的识别是对嵌入式固件进行逆向分析和漏洞挖掘的基础。现有研究和相关工具在针对特定类型的嵌入式设备固件指令集架构识别时存在识别正确率低、误报率高的情况。针对上述问题,提出了一种基于函数调用指令特征分析的固件指令集架构识别方法,通过同时利用指令中操作码和操作数所包含的信息识别目标固件中的函数调用指令,将其作为关键特征实现对不同指令集架构的分类,并基于该方法开发了原型系统EDFIR(Embedded Device Firmware Instruction set Recognizer)。实验结果表明,相比IDAPro,Ghidra,Radare2,Binwalk以及ISAdetect这些当前应用最广泛和最新的工作,该方法具有更高的识别正确率、更低的误报率并具备更强的抗干扰能力,其对1000个真实设备固件的识别正确率高达97.9%,比目前识别效果最好的ISAdetect提升了42.5%。此外,相关实验还证明,即使将分析规模缩小至完整固件的1/50,所提方法仍能保持95.31%的识别正确率,具有良好的识别性能。 展开更多

关键词 指令集架构 分类技术 逆向分析技术 嵌入式设备安全 静态分析技术

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开源硬件获得成功

5

作者 DINA GENKINA 《科技纵览》 2024年第4期6-9,共4页

在2024年2月,OpenTitan联盟发布了首款包含开源内置硬件安全功能的商用硅芯片.这一里程碑标志着开放硬件运动的发展又推进了一步.自2010年RISC-V开源指令集架构发布并广泛应用以来,开放硬件的普及和应用一直在拓展和加深.

关键词 硬件安全 OPEN 硅芯片 RISC 指令集架构 开源硬件 发布 里程碑

原文传递

嵌入式处理器音频解决方案综述 被引量：1

6

作者 孔吉 龙沪强 《信息技术》 2008年第8期109-112,共4页

介绍了当今主流嵌入式处理器音频解决方案,包括Tensilica Xtensa HiFi2,ARM AudioDE以及ARC Sound Subsystem。

关键词 指令集架构 扩展指令 DSP扩展

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基于FPGA的指令集架构神经网络协处理器的设计与验证 被引量：5

7

作者 邓良 陈章进 +1 位作者 乔栋 屠程力 《小型微型计算机系统》 CSCD 北大核心 2021年第6期1129-1135,共7页

针对大多数基于FPGA的加速器受限于运算资源与访存带宽,很难部署大型的神经网络这一问题,通过研究神经网络的计算特点,运用通用计算模型的思想,提出了一种指令集架构的神经网络协处理器的设计方案.该方案中的协处理器具有一套专用的运... 针对大多数基于FPGA的加速器受限于运算资源与访存带宽,很难部署大型的神经网络这一问题,通过研究神经网络的计算特点,运用通用计算模型的思想,提出了一种指令集架构的神经网络协处理器的设计方案.该方案中的协处理器具有一套专用的运算指令集,支持多种神经网络结构的运算,搭配相应的指令生成程序,能够灵活快速的进行神经网络在FPGA平台上的部署.考虑神经网络运算的相似性,对电路进行复用,降低资源的占用;设计内存多端口读写控制模块,通过协调片上缓存与片外存储,降低对访存带宽的需求.使用python与UVM验证方法学搭建验证平台进行验证,并在PYNQ-Z2开发板上进行实验.结果表明:方案中的协处理器对激活函数的运算误差在0.05以下,对其他类型指令的运算误差在10-4级别,工作在100MHz下的运算性能达到41.73GOPS,达到同类设计的主流水平,消耗的资源比同类设计平均降低80%. 展开更多

关键词 协处理器 神经网络加速 指令集架构 可编程逻辑器件

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精简指令集计算机协处理器设计 被引量：3

8

作者 李辉楷 韩军 +2 位作者 翁新钎 贺中柱 曾晓洋 《计算机工程》 CAS CSCD 2012年第23期240-242,246,共4页

针对AES与SHA-3候选算法中Gr stl软件运算速度慢的问题,提出一种通过精简指令集计算机(RISC)协处理器来加速算法运算的设计方案。该协处理器复用片上高速缓存充当查找表来加速运算,并在RISC处理器的基本指令集架构中增加特殊指令。实验... 针对AES与SHA-3候选算法中Gr stl软件运算速度慢的问题,提出一种通过精简指令集计算机(RISC)协处理器来加速算法运算的设计方案。该协处理器复用片上高速缓存充当查找表来加速运算,并在RISC处理器的基本指令集架构中增加特殊指令。实验结果表明,与传统基于并行查找表的方案相比,该方案能够以较小的硬件代价加速AES与Gr stl运算。 展开更多

关键词 精简指令集计算机 协处理器 高速缓存 并行表查找 寄存器堆 指令集架构

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RISC-V势如破竹 启航算力新未来——专访算能高级副总裁张力

9

作者 周丹雅 张力 《中国安防》 2023年第12期73-76,共4页

在大模型蓬勃发展的背景下,算力变得越发重要.在半导体领域,指令集是算力设计的基础,也是决定算力性能和兼容性的关键因素.放眼全球市场,以往指令集架构呈现出X86和ARM架构的双寡头格局.RISC-V架构凭借开源开放、精简、模块化的优势,短... 在大模型蓬勃发展的背景下,算力变得越发重要.在半导体领域,指令集是算力设计的基础,也是决定算力性能和兼容性的关键因素.放眼全球市场,以往指令集架构呈现出X86和ARM架构的双寡头格局.RISC-V架构凭借开源开放、精简、模块化的优势,短短十几年便在全球落地开花,已然有后来居上成为市场主流的趋势.RISC-V指令集架构可以让Fabless企业更容易获得硬件产品的设计,把它们从昂贵的授权费中解放出来.作为后起之秀的RISC-V指令集架构,未来能否与X86、ARM三分天下? 展开更多

关键词 硬件产品 指令集架构 X86 RISC 半导体领域 副总裁 放眼全球 双寡头

原文传递

迎接开源芯片新潮流 被引量：3

10

作者 倪光南 《信息安全与通信保密》 2019年第2期11-13,共3页

1(RISC-V)开源芯片RISC-V是一个基于精简指令集(RISC)原则的开源指令集架构(ISA),'V'表示第五代RISC。最初20世纪80年代的RISC指令集仅用于计算机架构教学,但是在开源计算机系统市场需求不断迫切的背景下.

关键词 指令集架构

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40位处理器指令集架构研究

11

作者 徐明毅 《计算机科学与应用》 2019年第9期1667-1682,共16页

初步设计了适用于手机和个人电脑的40位处理器的免费开源精简指令集,具备以字节为单位的可变长度,解码规则简单,便于硬件实现,可用性和扩展性好,已定义共127条指令,包含基本指令93条和扩展指令34条。

关键词 指令集架构 40位处理器 精简指令集 手机 个人电脑

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RISC-V为什么会成为热点? 被引量：1

12

作者 Mark Patrick 禾沐(译) 《单片机与嵌入式系统应用》 2020年第11期15-16,20,共3页

新的处理器指令集架构(ISA)并不会经常出现。加州大学伯克利分校开发的开源RISC-V ISA已经在嵌入式产业中产生了不小的波澜,项目的目的是让开发者能够设计处理器核和生成对应的软件编译器。目前,该项目由RISC-V基金会运作,成员包括众多... 新的处理器指令集架构(ISA)并不会经常出现。加州大学伯克利分校开发的开源RISC-V ISA已经在嵌入式产业中产生了不小的波澜,项目的目的是让开发者能够设计处理器核和生成对应的软件编译器。目前,该项目由RISC-V基金会运作,成员包括众多大学、跨国科技企业(比如谷歌、IBM、微软、英伟达和甲骨文)、芯片厂商和创业公司。 展开更多

关键词 芯片厂商 ISA RISC 谷歌 编译器 指令集架构 处理器核 IBM

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RISC-V深入人工智能应用领域

13

作者 Samuel K.Moore 《科技纵览》 2022年第4期7-9,共3页

RISC-V是2010年首次推出的一种免费开源计算机指令集架构,其应用正在呈爆发性增长,这大部分得益于人工智能(AI)和机器学习的需求推动。Semico调研公司表示,或多或少采用RISC-V技术的芯片数量将每年增长73.6%,到2027年,生产的人工智能芯... RISC-V是2010年首次推出的一种免费开源计算机指令集架构,其应用正在呈爆发性增长,这大部分得益于人工智能(AI)和机器学习的需求推动。Semico调研公司表示,或多或少采用RISC-V技术的芯片数量将每年增长73.6%,到2027年,生产的人工智能芯片将多达约250亿个,创造2910亿美元的收入。戴夫·迪泽尔(Dave Ditzel)说,从几年前还被认为是一种“暴发户”理念到今天引人瞩目的增长,展现出人工智能的巨大变化。 展开更多

关键词 人工智能应用 机器学习 RISC 指令集架构 调研公司 爆发性增长 需求推动

原文传递

迎接开源芯片新潮流 被引量：1

14

作者 倪光南 《软件和集成电路》 2020年第8期32-33,共2页

CPU芯片和操作系统是网信领域最基础的核心技术,但我国在这方面还面临不少的挑战,CPU芯片技术仍受制于人。当今世界,两款主流的CPU分别是英特尔公司的X86指令集架构CPU和AMD公司的ARM指令集架构CPU,包括中国公司在内的全世界很多公司,... CPU芯片和操作系统是网信领域最基础的核心技术,但我国在这方面还面临不少的挑战,CPU芯片技术仍受制于人。当今世界,两款主流的CPU分别是英特尔公司的X86指令集架构CPU和AMD公司的ARM指令集架构CPU,包括中国公司在内的全世界很多公司,需要通过购买授权许可才能使用。虽然这两种芯片在世界上特别流行,但是很多人还是觉得有问题。芯片设计的门槛极高,以14n m工艺为例,需要上亿元的研发经费、上百人年的时间投入。 展开更多

关键词 CPU芯片 AMD公司 操作系统 X86 指令集架构 授权许可 研发经费 芯片设计

原文传递

满足5G复杂要求的高性能DSP和控制处理 被引量：1

15

作者 无 《中国集成电路》 2020年第11期86-89,共4页

21世纪初,数字信号处理器(DSP)结构简单、性能有限,编程却很复杂。DSP采用融合指令并利用单指令多数据(SIMD)进行数据计算。该计算用于在单MAC(乘法累加)或双MAC计算中的MAC操作。这些DSP是简单的汇编级编程芯核,具有有限的指令集架构(I... 21世纪初,数字信号处理器(DSP)结构简单、性能有限,编程却很复杂。DSP采用融合指令并利用单指令多数据(SIMD)进行数据计算。该计算用于在单MAC(乘法累加)或双MAC计算中的MAC操作。这些DSP是简单的汇编级编程芯核,具有有限的指令集架构(ISA),通常用于各种信号处理和语音处理应用。 展开更多

关键词 ISA 语音处理 芯核 指令集架构 MAC 信号处理 数据计算

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基于FPGA的RNN硬件加速架构

16

作者 相博镪 凌味未 +1 位作者 李蠡 邹金成 《成都信息工程大学学报》 2022年第4期374-378,共5页

针对边缘计算场景下,循环神经网络消耗计算资源过多,且计算流程相对复杂所导致的计算效率较低的问题,提出一种RNN模型的硬件加速方法,并在FPGA平台对该方法进行验证。为在计算资源可复用的前提下尽可能提高计算速度,该加速器利用一种SIM... 针对边缘计算场景下,循环神经网络消耗计算资源过多,且计算流程相对复杂所导致的计算效率较低的问题,提出一种RNN模型的硬件加速方法,并在FPGA平台对该方法进行验证。为在计算资源可复用的前提下尽可能提高计算速度,该加速器利用一种SIMD指令集,通过软件编程的形式来配置运算流程,适配不同层数和维度的RNN及其相关模型。还根据RNN模型数据流的特点,对加速器设计进行优化,并设置合理的片内缓存方式和并行逻辑以充分利用存储器带宽,降低资源开销。实验结果表明,加速器在100 MHz的工作频率下运算性能达到6.7 GOPS,需要的功耗为2.15 W。基于指令集和软硬件协同的方式对两种网络模型进行实现,速度是微控制器的230倍。 展开更多

关键词 微电子学与固体电子学 硬件加速器 可编程逻辑器件 循环神经网络 指令集架构

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满足各种嵌入式应用性能要求的嵌入式处理器

17

《今日电子》 2004年第6期77-78,共2页

Nios II系列软核处理器是Altera的第二代FPGA嵌入式处理器。Nios II在Stratix II系列高性能FPGA中的性能超过200DMIP,能够满足各种嵌入式应用的性能要求。Nios II系列包括三种产品——快速、经济和标准,每种产品都为特定的价格和性能范... Nios II系列软核处理器是Altera的第二代FPGA嵌入式处理器。Nios II在Stratix II系列高性能FPGA中的性能超过200DMIP,能够满足各种嵌入式应用的性能要求。Nios II系列包括三种产品——快速、经济和标准,每种产品都为特定的价格和性能范围进行了优化。所有这三种核都使用同样的指令集架构(ISA),具有100%二进制代码兼容性。Nios II处理器能通过Quartus II开发软件中的SOPC Builder系统开发工具添加到设计者的系统中。 展开更多

关键词 嵌入式处理器 FPGA 指令集架构 兼容性 二进制代码 软核处理器 NiosⅡ

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写给初学者的FPGA入门指南(21):GB SM83 CPU设计细节

18

作者 张文挺 《无线电》 2020年第3期56-58,共3页

之前在提到用Verilog实现GB(GameBoy)的SM83 CPU时,我们讲过是要用Verilog实现一个和SM83 ISA兼容的CPU。ISA全称Instruction Set Architecture,即指令集架构,通常也被简称为架构。平时所讲的x86架构、ARM架构或者是教科书常用的MIPS架... 之前在提到用Verilog实现GB(GameBoy)的SM83 CPU时,我们讲过是要用Verilog实现一个和SM83 ISA兼容的CPU。ISA全称Instruction Set Architecture,即指令集架构,通常也被简称为架构。平时所讲的x86架构、ARM架构或者是教科书常用的MIPS架构和最近开始流行RISC-V架构,这些其实都是ISA。ISA兼容是实现软件兼容的第一步,同样的二进制序列在ISA兼容的机器上会表示同样的指令,也就是会表示同样的行为。 展开更多

关键词 ISA MIPS架构 VERILOG 软件兼容 指令集架构 二进制序列 RISC SM

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2021中国式创新案例TOP100(1-50)

19

作者 弘毅 松间 新亭 《互联网周刊》 2021年第16期34-44,共11页

1. 龙芯中科:完全自主指令集架构 LoongArch(Loongson Architecture)对中国集成电路产业而言是一个历史性突破。龙芯架构包括基础架构部分和向量指令、虚拟化、二进制翻译等扩展部分,具有完全自主、技术先进、兼容生态三方面特点。具体... 1. 龙芯中科:完全自主指令集架构 LoongArch(Loongson Architecture)对中国集成电路产业而言是一个历史性突破。龙芯架构包括基础架构部分和向量指令、虚拟化、二进制翻译等扩展部分,具有完全自主、技术先进、兼容生态三方面特点。具体而言,龙芯架构从整个架构的顶层规划,到各部分的功能定义,再到细节上每条指令的编码、名称、含义, 在架构上进行自主重新设计,具有充分的自主性。 展开更多

关键词 二进制翻译 向量指令 虚拟化 龙芯 基础架构 指令集架构 集成电路产业 功能定义

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基于双TLB的二进制翻译访存性能优化

20

作者 李晖 王振华 靳国杰 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2015年第12期75-81,共7页

现有二进制翻译系统主要采用纯软件的方法实现访存指令模拟,用于目标访存指令的翻译后代码规模过高,导致模拟效率低下。针对该问题,提出一种高效的龙芯二进制翻译系统,设计一种双翻译后备缓冲(TLB)结构,通过在CPU核中新增一个专门用于... 现有二进制翻译系统主要采用纯软件的方法实现访存指令模拟,用于目标访存指令的翻译后代码规模过高,导致模拟效率低下。针对该问题,提出一种高效的龙芯二进制翻译系统,设计一种双翻译后备缓冲(TLB)结构,通过在CPU核中新增一个专门用于转换宿主机地址的硬件TLB,实现由硬件直接进行地址转换,并通过降低用于X86访存指令的翻译后代码规模减少模拟开销。实验结果表明,与采用纯软件模拟方法的二进制翻译系统相比,优化后的内存拷贝性能提高约100倍,模拟X86Linux内核的启动时间缩短19.12%。 展开更多

关键词 指令集架构 二进制翻译 翻译后备缓冲 命中率 龙芯处理器

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