快速實(shí)現(xiàn)SHA-1算法的硬件結(jié)構(gòu)

實(shí)現(xiàn)結(jié)果

使用Verilog硬件描述語(yǔ)言按本文提出的優(yōu)化方法實(shí)現(xiàn)了SHA-1算法，并使用Synopsys Design Compiler在0.18Lm標(biāo)準(zhǔn)單元庫(kù)下綜合，得到表1中的結(jié)果。表1中還包括了文[6]的實(shí)現(xiàn)結(jié)果。文[6]同樣使用了0.18Lm工藝，但是實(shí)現(xiàn)SHA-1算法的方法仍然是傳統(tǒng)的直接計(jì)算ABCDE5個(gè)中間變量的方法。

表1　ASIC實(shí)現(xiàn)結(jié)果比較

從前文的算法分析可以看出，傳統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方法的關(guān)鍵路徑上有4次加法，如果把這4次加法按樹(shù)型組織，那么關(guān)鍵路徑的延時(shí)大約為3個(gè)32bit加法器的延時(shí);通過(guò)本文方法改進(jìn)后，關(guān)鍵路徑延時(shí)可以縮短為1個(gè)32bit加法器延時(shí)加上少量組合邏輯延時(shí)。因此理論上速度大約可以提高為傳統(tǒng)方法的2～3倍。從表1和使用傳統(tǒng)方法實(shí)現(xiàn)的文[6]對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)結(jié)果和理論分析完全一致。改進(jìn)方法因?yàn)橛?jì)算中引入了中間變量，所以面積比傳統(tǒng)方法要略大;同時(shí)為了計(jì)算中間變量的初值，每塊數(shù)據(jù)也需要多兩個(gè)周期的計(jì)算。但是因?yàn)殛P(guān)鍵路徑得以明顯縮短，整體的計(jì)算速度大大提高，吞吐量達(dá)到傳統(tǒng)方法的兩倍以上。

通過(guò)縮短關(guān)鍵路徑加速SHA-1計(jì)算的方法不僅適用于ASIC設(shè)計(jì)，而且一樣適用于基于FPGA的硬件設(shè)計(jì)。文[6，7]是目前常用的兩種SHA-1算法的商業(yè)IP核。使用本文提出的改進(jìn)方法在和文[6，7]同樣的FPGA芯片上(XilinxVirtex2II系列XC2V50025)實(shí)現(xiàn)SHA-1算法。具體結(jié)果以及和文[6，7]結(jié)果的對(duì)比見(jiàn)表2。

表2　FPGA實(shí)現(xiàn)結(jié)果比較

結(jié)論

針對(duì)有理分式擬合中的保證生成二端口網(wǎng)絡(luò)無(wú)源性的問(wèn)題，本文提出了一種簡(jiǎn)單且有效的局部補(bǔ)償方法，其主要思想在于：在生成網(wǎng)絡(luò)的Y參數(shù)矩陣的對(duì)角元素上加上(相當(dāng)于并聯(lián))一個(gè)RLC串聯(lián)的濾波回路，使得該回路可以以恰好補(bǔ)償原網(wǎng)絡(luò)違反無(wú)源性條件的頻率段，而盡量少的引入誤差。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)表明，該方法能很好的達(dá)到預(yù)期的目的，在保證無(wú)源性條件的同時(shí)，能使引入的誤差限制在2%以內(nèi)。