[实用新型]用于执行散列算法的运算电路、芯片和计算装置

说明书

本公开涉及用于执行散列算法的运算电路、芯片和计算装置。执行散列算法的运算电路，包括以流水线结构布置的多个运算级，每个运算级包括：一组输入和一组输出，输入对应耦接到前一运算级的输出，输出对应耦接到后一运算级的输入；多个组合逻辑模块，每一个的输入耦接到一组输入中至少一部分；多个延时模块，每一个的输入耦接到一组输入之一，输出耦接到一组输出中的不与组合逻辑模块相耦接的一个，使这样的输出各自耦接到一个延时模块；多个补充延时模块，每一个的输入耦接到对应组合逻辑模块的输出，输出耦接到一组输出之一，其中，每个延时模块和补充延时模块由串联的相同延时单元构成，使从每个运算级的输入到输出中每一个的计算延时基本相等。

技术领域

本公开涉及比特币挖矿。具体来说，涉及用于执行散列算法的运算电路，以及包括该运算电路的芯片和计算装置。

背景技术

比特币是一种P2P(Peer-to-Peer)形式的虚拟加密数字货币，其概念最初由中本聪在2008年11月1日提出，并于2009年1月3日正式诞生。比特币的独特之处在于，它不依靠特定货币机构发行，而是依据特定算法通过大量运算来产生。

使用矿机来进行比特币挖矿的核心是根据矿机计算SHA-256算法的运算能力来获得奖励。对于矿机而言，芯片尺寸、芯片运行速度和芯片功耗是决定矿机性能的至关重要的三个因素，其中，芯片尺寸决定芯片成本，芯片运行的速度决定矿机运行速度(即算力)，芯片功耗决定耗电程度(即挖矿成本)。在实际应用中，衡量矿机最为重要的性能指标是单位算力所消耗的功耗，即功耗算力比。

图1示出了现有技术的用于比特币挖矿的运算电路100。运算电路100采用流水线(pipeline)结构来实现SHA-256算法。

如图1所示，运算电路100包括以流水线结构布置的N个运算级，其中每个运算级具有一组输入101和一组输出102，每个运算级的一组输入对应地耦接到前一运算级的一组输出，并且每个运算级的一组输出对应地耦接到后一运算级的一组输入。

每个运算级包括多个组合逻辑模块111、112、113，用于基于输入到该运算级的数据进行组合逻辑运算。

此外，每个运算级还包括一组寄存器，用于存储数据。如图1所示，每组寄存器包括8个缓存寄存器A、B、C、D、E、F、G、H以及16个扩展寄存器W0、W1、W2、W3、W4、W5、W6、W7、W8、W9、W10、W11、W12、W13、W14、W15。

需要说明的是，为了便于理解，图1中的每一组寄存器的编号对应于SHA-256算法而编定，并且每个寄存器及各个组合逻辑模块111、112、113之间的连接关系也对应于SHA-256算法而示意性地绘出。为了清楚起见，仅在第一个运算级中绘出了寄存器及各个组合逻辑模块111、112、113之间的连接关系。

每组寄存器由时钟控制，将数据沿着各个运算级依次传递。在每个时钟周期，每一组寄存器被触发，将其中存储的一组数据传递到下一个运算级以进行计算。同时，新的一组输入数据被输入到运算电路100的输入101处，并经由第一组寄存器而被传递到第一个运算级以开始计算；并且新的一组输出数据经由最后一组寄存器而从运算电路100的输出102处输出。即，该时钟用于触发寄存器、馈送输入数据及提取输出数据。

当寄存器被触发时，其输入端处的信号应当已经稳定，并且能够被该寄存器向后传递。因此，该时钟的周期受到每个运算级的计算延时的限制，即，时钟周期应大于或等于每个运算级的计算延时。一般而言，时钟周期被选择为基本等于每个运算级的计算延时。

对于运算电路100，寄存器延时(例如，当寄存器为锁存器时的Ck2q延时)、时钟树延时等一般远小于组合逻辑模块的计算延时。因此，时钟周期可以被选择为基本等于每个运算级的组合逻辑模块的计算延时。

因此，用于执行散列算法的运算电路100的吞吐率和算力由用于寄存器的时钟频率决定，即，由每个运算级的组合逻辑模块的计算延时决定。