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(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106155979A(43)申请公布日2016.11.23(21)申请号201610334543.6(22)申请日2016.05.19(71)申请人东南大学—无锡集成电路技术研究所地址214135江苏省无锡市新区菱湖大道99号(72)发明人杨锦江明畅尹玲申艾麟孙雷赵利锋葛伟(74)专利代理机构南京瑞弘专利商标事务所(普通合伙)32249代理人贾郡(51)Int.Cl.G06F15/78(2006.01)权利要求书8页说明书15页附图6页(54)发明名称一种基于粗粒度可重构架构的DES算法密钥扩展系统及扩展方法(57)摘要本发明公开了一种基于粗粒度可重构架构的DES算法密钥扩展系统及扩展方法,包括系统总线、可重构处理器和微处理器;所述可重构处理器包括配置单元、输入先进先出寄存器组、输出先进先出寄存器组、通用寄存器堆、M个可重构阵列块、查找表,本发明针对DES算法密钥扩展,通过将多轮迭代在可重构处理器中并行移位替换的方式进行优化和加速。CN106155979ACN106155979A权利要求书1/8页1.一种基于粗粒度可重构架构的DES算法密钥扩展系统,其特征在于:包括系统总线、可重构处理器和微处理器;所述可重构处理器包括配置单元、输入先进先出寄存器组、输出先进先出寄存器组、通用寄存器堆、M个可重构阵列块,所述配置单元的进线口通过系统总线与微处理器连接,且配置单元的出线口分别与可重构阵列块连接;而所述输入先进先出寄存器组通过系统总线与微处理器连接;这M个可重构阵列块分别为第1个可重构阵列块、第2个可重构阵列块、…、第m个可重构阵列块、…、第M个可重构阵列块,m=1…M,M取整数;其中第1个可重构阵列块与输入先进先出寄存器组连接,而第M个可重构阵列块与输出先进先出寄存器组连接,且这M个可重构阵列块均与通用寄存器堆连接,同时这M个可重构阵列块按顺序依次连接;这M个可重构阵列块之间通过通用寄存器堆互相进行数据的储存、读取和传递;所述输出先进先出寄存器组通过系统总线与微处理器连接;所述微处理器通过分析DES的特征来确定密钥扩展的运算流程,将多轮的密钥扩展运算展开成一幅数据流图映射到可重构处理器中形成配置信息发送给配置单元;微处理器通过系统总线发送明文数据给可重构处理器,明文数据将存入输入先进先出寄存器组,生成的密钥将存入输入先进先出寄存器组;所述配置单元用于存储配置信息,并将配置信息发送给各个可重构阵列块;第1个可重构阵列块用于获取输入先进先出寄存器组的明文数据,并根据配置信息第1个可重构阵列块对明文数据进行密钥扩展,经过密钥扩展后得到本步密钥扩展的中间信息和本步密钥;根据配置信息将本步密钥载入通用寄存器堆中,而得到的本步密钥扩展的中间信息根据配置信息载入到下一个可重构阵列块中;对于第p个可重构阵列块,2≤p≤M-1;第p个可重构阵列块用于获取第(p-1)个可重构阵列块密钥扩展得到的密钥扩展的中间信息,第(p-1)个可重构阵列块密钥扩展得到的密钥扩展的中间信记为上一步得到的密钥扩展的中间信息;根据配置信息第p个可重构阵列块对上一步得到的密钥扩展的中间信息进行密钥扩展,经过密钥扩展后得到本步密钥扩展的中间信息和本步密钥;根据配置信息将本步密钥载入通用寄存器堆中,而得到的本步密钥扩展的中间信息根据配置信息载入到下一个可重构阵列块中;对于第M个可重构阵列块,第M个可重构阵列块用于获取第(M-1)个可重构阵列块密钥扩展得到的密钥扩展的中间信息,该第(M-1)个可重构阵列块密钥扩展得到的密钥扩展的中间信息为上一步得到的密钥扩展的中间信息,根据配置信息第M个可重构阵列块对上一步得到的密钥扩展的中间信息进行密钥扩展,经过密钥扩展后得到本步密钥扩展的中间信息和本步密钥;根据配置信息将本步密钥载入通用寄存器堆中,完成密钥扩展。2.根据权利要求1所述的基于粗粒度可重构架构的DES算法轮迭代系统,其特征在于:所述配置单元包括依次连接在一起的配置与控制接口、配置存储器和配置解析模块,且所述配置与控制接口和系统总线连接;微处理器依次通过系统总线和配置与控制接口将所需要的配置信息发送给配置存储器,所述配置存储器存储发送过来的配置信息,而配置解析模块用于解析配置存储器的配置信息,且将解析的配置信息发送给可重构阵列块,实现对可重构阵列块的配置、启动以及切换操作。3.根据权利要求1所述的基于粗粒度可重构架构的DES算法轮迭代系统,其特征在于:所述可重构阵列块包括读端口运算行选择器、写端口运算行选择器以及N行可重构阵列运2CN106155979A权利要求书2/8页算行,且这N行可重构阵列运算行共享读端口运算行选择器和写端口运算行选择器;其中,第m个可重构阵列块中的读端口运算行选择器记为第m个读端口