专用处理器及其模型验证方法、装置、处理方法和介质制造方法及图纸

本申请公开了一种专用处理器及其模型验证方法、装置、处理方法和介质，该方法包括：建立包括多种后量子密码算法基本运算模块的指令集；基于指令集构建专用处理器的处理器模型并对处理器模型进行仿真验证；将仿真验证通过的处理器模型进行包括至少逻辑综合以及布局布线的编译处理以生成相应的配置文件并烧写到FPGA(Field Programmable Gate Array)平台；获取机器指令码文件并将文件加载到FPGA平台中运行，来验证专用处理器模型是否可执行与该机器指令码文件对应的后量子密码算法代码相对应的处理，该后量子密码算法代码基于前述指令集实现，且调用了至少一种上述后量子密码算法基本运算模块。通过上述方式，本申请能够提高处理器设计开发的灵活性。提高处理器设计开发的灵活性。提高处理器设计开发的灵活性。

Special processor and its model verification method, device, processing method and medium

【技术实现步骤摘要】
专用处理器及其模型验证方法、装置、处理方法和介质


[0001]本申请涉及计算机
，尤其涉及一种专用处理器及其模型验证方法、装置、处理方法和介质。

技术介绍

[0002]随着人类社会的快速发展，人们对信息安全的要求越来越高，尤其在现在这个信息爆炸的互联网时代，电子互联网产品在市场中的快速发展，使得人们对信息安全的需求更为迫切。
[0003]经典的密码系统主要由密钥和密码算法两部分组成，其中密码算法是用于加密和解密的数学函数。但是随着处理能力大幅度提升的量子计算机的出现，导致原有密码系统的密码密钥的所有可能排列可在相对较短的时间内通过量子计算机测试完成，这大大增加了原有密码系统的风险，针对此风险，密码系统需要能够抵抗量子计算机对现有密码算法攻击的新一代密码算法，因而形成了后量子密码算法的概念，也称抗量子密码算法。随着近十几年量子计算机技术的飞速发展，后量子密码算法的重要性更加凸显出来。
[0004]性能和实现安全等方面的原因使得后量子密码算法需要采用硬件方法实现。专用集成电路(ASIC，Application Specific Integrated Circuit)是硬件实现密码算法的传统方法。ASIC方法效率高，却无法满足应用环境中灵活实现密码算法的需求，使得后量子密码算法处理器的开发和验证有较大难度。

技术实现思路

[0005]本申请主要解决的技术问题是提供一种专用处理器的模型验证方法、专用处理器的模型验证装置、专用处理器的处理方法和计算机可读存储介质，可以解决后量子密码算法处理器开发验证难度大的问题。
[0006]为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种专用处理器的模型验证方法，包括：建立包括多种后量子密码算法基本运算模块的指令集；基于指令集构建专用处理器的处理器模型并对处理器模型进行仿真验证；将仿真验证通过的处理器模型进行包括至少逻辑综合以及布局布线的编译处理以生成相应的配置文件并烧写到FPGA平台；获取机器指令码文件并将文件加载到FPGA平台中运行，来验证专用处理器模型是否可执行与该机器指令码文件对应的后量子密码算法代码相对应的处理，该后量子密码算法代码是基于前述指令集实现，且调用了至少一种上述后量子密码算法基本运算模块。
[0007]为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：提供一种专用处理器的模型验证装置，包括：收发器、处理器和存储器，其中收发器和存储器分别与处理器耦接，而处理器通过收发器与外部设备通信，其中存储器存储有计算机程序数据并由计算机执行该计算机程序数据，来实现上述的专用处理器的模型验证方法。
[0008]为解决上述技术问题，本申请采用的又一个技术方案是：提供一种专用处理器的处理方法，包括：获取机器指令码文件；在后量子密码算法指令集中调用与机器指令码文件
相对应的后量子密码算法代码，进而执行与后量子密码代码相对应的处理，该后量子密码算法代码是基于至少一种后量子密码算法基本运算模块形成的。
[0009]为解决上述技术问题，本申请采用的又一个技术方案是：提供一种专用处理器，包括存储电路、通信电路以及处理电路，存储电路用于存储根据后量子密码算法代码编译的机器指令码文件，通信电路用于获取机器指令码文件，处理电路用于执行与机器指令码对应的后量子密码算法代码相应的处理。
[0010]为解决上述技术问题，本申请采用的又一个技术方案是：一种计算机可读存储介质，其存储有程序数据，能够被处理器执行以实现上述任一项所述的方法。
[0011]本申请的有益效果是：本申请通过建立包括多种后量子密码算法基本运算模块的指令集，并对基于指令集构建所述专用处理器的处理器模型进行仿真验证；处理器模型仿真验证成功后，将处理器模型对应的配置文件烧写到FPGA平台，以及将基于指令集编写的后量子密码算法代码编译成指令码文件并加载到FPGA平台进行运行和验证本申请中的指令集包含多种后量子密码算法模块基本运算操作指令，验证处理器模型和配置文件时，能够提高专用处理器的验证和开发效率、减少相应的硬件资源消耗，从而提高处理器设计开发的灵活性、降低处理器的开发难度。
附图说明
[0012]图1是本申请专用处理器的模型验证方法第一实施例的流程示意图；
[0013]图2是本申请专用处理器的处理器模型构建和仿真验证一实施方式的流程示意图；
[0014]图3是本申请专用处理器的模型验证装置一实施例的结构示意图；
[0015]图4是本申请专用处理器的处理方法一实施例的流程示意图；
[0016]图5是本申请专用处理器一实施例的结构示意图；
[0017]图6是本申请计算机可读存储介质一实施例的结构示意图。
具体实施方式
[0018]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0019]后量子密码算法是专用于抵抗量子计算机攻击的一种新一代密码算法，适用于移动终端、互联网络等各设备的处理器。因后量子密码算法安全系数更高，在网络科技和量子计算机技术飞速发展的互联网时代，人们对后量子密码算法应用的迫切性也越来越高。
[0020]本申请专用处理器的模型验证方法实施例能够应用于后量子密码处理器设计、芯片设计以及FPGA设计等。通过本申请的验证方法所设计的后量子密码处理器、芯片以及FPGA等，可调用多种后量子密码算法，灵活性更高，开发和验证难度更低，而且能减少相关硬件资源的消耗。
[0021]请参阅图1，图1是本申请提供的专用处理器的模型验证方法第一实施例的流程示意图，具体包括以下步骤：
[0022]S11：建立包括多种后量子密码算法基本运算模块的指令集。
[0023]其中，指令集可以包含基本指令集和后量子密码算法扩展指令集。基本指令集和后量子密码算法扩展指令集的指令基本指令长度、格式都相同，但指令周期不一致。基本指令集可以是已有的一种处理器指令集，后量子密码算法扩展指令集可以是后量子密码算法中的一个或多个功能模块。建立包括多种后量子密码算法基本运算模块的指令集，具体而言可以是接收后量子密码算法扩展指令集，并将后量子密码算法扩展指令集和基本指令集组合，形成上述的包括多种后量子密码算法基本运算模块的指令集。
[0024]基本指令集可以是RISC
‑
V指令集、ARM指令集等多种常见指令集和自定义处理器指令集中的任何一种。后量子密码算法扩展指令集可以包括KS_MUL(Karatsuba乘法)、TC_MUL(Toom
‑
Cook乘法)、NTT(NTT算法)、ARR_DOT_MUL(矢量乘法)、ARR_DOT_ADD(矢量加法)、ARR_LDR(矢量读取)、ARR_STR(矢量存储)、Q_DIV32(32位快速除法)、SHA3(Secur本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种专用处理器的模型验证方法，其特征在于，包括：建立包括多种后量子密码算法基本运算模块的专用处理器指令集；基于所述指令集构建所述专用处理器的处理器模型，并对所述处理器模型进行仿真验证；将验证通过的所述处理器模型进行包括至少逻辑综合以及布线布局的编译处理，以生成相应的配置文件并烧写到FPGA平台；获取机器指令码文件，并将所述指令码文件加载到所述FPGA平台中运行，以在所述FPGA平台中验证所述专用处理器模型是否能够执行与所述机器指令码文件相对应的后量子密码算法代码相应的处理，其中所述后量子密码算法代码是基于所述专用处理器指令集实现，且调用了至少一种所述后量子密码算法基本运算模块。2.根据权利要求1所述的模型验证方法，其特征在于，所述基于所述指令集构建所述专用处理器的处理器模型，并对所述处理器模型进行仿真验证，包括：基于所述指令集构建所述专用处理器的系统级处理器模型，并对所述系统级处理器模型进行系统级仿真验证；将验证成功的所述系统级处理器模型转换成RTL(Register Transfer Level)级处理器模型，并对所述RTL级处理器模型进行RTL级仿真验证。3.根据权利要求2所述的模型验证方法，其特征在于，所述将验证通过的所述处理器模型进行包括至少逻辑综合以及布局布线的编译处理，以生成相应的配置文件并烧写到FPGA平台，包括：将验证通过的所述RTL级处理器模型进行包括至少逻辑综合以及布局布线的编译处理，以转换成门级电路网表以及与所述门级电路网表对应的硬件资源信息，进而形成所述配置文件并烧写到所述FPGA平台。4.根据权利要求3所述的模型验证方法，其特征在于，在所述获取机器指令码文件，并将所述指令码文件加载到所述FPGA平台中运行之前，包括：获取基于至少一种所述后量子密码算法基本运算模块组成的所述指令集所编写的程序文件，将所述程序文件编译成所述指令码文件，其中所述指令集还包括RISC
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V(Reduced Instruction Set Computing Five)处理器指令集、ARM(Advanced RISC Machine)处理器指令集和自定义处理器指令集中的至少一种。5.根据权利要求4所述的模型验证方法，其特征在于，所述基本指令模块的...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭浩，徐基明，
申请(专利权)人：国民技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：