[发明专利]一种专用指令处理器的设计验证方法

说明书

本发明公开了一种专用指令处理器的设计验证方法，该方法包括：对目标算法进行优化；将所述目标算法划分为多个基本指令块；将所述基本指令块转化为数据流图，采用近似最优解的方法，根据预设的指令设计规则在所述基本指令块中查找出可优化指令块；为查找到的所述可优化指令块设计专用指令，对原始指令集进行扩展；建立专用指令处理器模型，对所述专用指令处理器模型进行仿真验证。本发明所提供的专用指令处理器的设计验证方法，通过指令集自扩展的方法来提高目标算法实现过程中执行复杂度较高模块的运算速度，提高了算法的执行效率。

技术领域

本发明涉及嵌入式技术领域，特别是涉及一种专用指令处理器的设计验证方法。

背景技术

与其他公钥密码算法相比，椭圆曲线密码算法(Elliptic curve cryptography，ECC)具有抗攻击能力强、计算量小以及处理速度快等优点，已成为下一代公钥密码体制的标准。相比于被广泛使用的公钥密码算法RSA，ECC在相同的安全强度下所要求的密钥强度仅是RSA的1/6。即对于q元有限域上的ECC，当q为160bit时(该模数目前仍然是安全的)，RSA需要1024bit的模数才能达到同等的安全强度。该优势使得ECC能够获得更快的处理速度、更少的网络带宽和存储空间需求，在实际应用中具有更大的潜在使用价值。

处理器的性能是公钥密码算法高效运行的瓶颈，尤其在嵌入式应用背景下，较低的处理器性能和有限的可用资源进一步降低了公钥密码算法的运算速度和执行效率。随着ECC在嵌入式领域的广泛应用，如何提高其执行效率成为目前研究的热点问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种专用指令处理器的设计验证方法，目的在于以牺牲少量硬件资源为代价大幅提升算法的执行效率并大幅降低指令代码的存储空间。

为解决上述技术问题，本发明提供一种专用指令处理器的设计验证方法，包括：

对目标算法进行优化；

将所述目标算法划分为多个基本指令块；

将所述基本指令块转化为数据流图，采用近似最优解的方法，根据预设的指令设计规则在所述基本指令块中查找出可优化指令块；

为查找到的所述可优化指令块设计专用指令，对原始指令集进行扩展；

建立专用指令处理器模型，对所述专用指令处理器模型进行仿真验证。

可选地，所述将所述目标算法划分为多个基本指令块包括：

对LD/ST类访存指令进行单独划分。

可选地，所述预设的指令设计规则为：扩展后的指令集兼容原有处理器模型的指令格式；新指令操作码长度与所述原有处理器模型中指令操作码长度相同，并且新指令操作码和操作数的总和不超出所述原始指令集的指令位数；指令设计过程中采用连续寄存器存储；新指令在单个时钟周期内执行完成。

可选地，所述根据预设的指令设计规则在所述基本指令块中查找出可优化指令块包括：

从所述数据流图的叶子节点开始查找，把所有(G-G')中有边指向的节点加入到G’中进行判断；如果新加入的节点使图G满足预设的约束条件，则将所述新加入的节点加入到G’图中；

所述约束条件为：查找到的所述可优化指令块的输入数据的元素个数不大于用户定义的新设计指令的最大输入数个数；查找到的所述可优化指令块内输出数据的数目不大于用户定义的新设计指令的最大输出数据个数；通过所述数据流图查找所述可优化指令块不允许有一条从v_i到v_i+1的有向边；

其中，G为经转换后得到的数据流图，G’为已查找到的可优化指令图，v_i∈G'，为可优化指令块内的节点，并且至少有一条可优化指令块外节点指向该节点集合内的任意一个节点。