基于EPIC技术的可编程密码处理器设计

　　数据通路是处理器的关键部件之一，包含FUO～FU5共6个可并行执行的功能单元、32个32bit通用寄存器、4×32个32bit密钥寄存器和回写单元。

　　功能单元是处理器执行指令运算的核心，由若干个密码运算模块组成。其中，FUO～FU3内部运算模块的组成与结构完全相同，输入为3个32bit运算数据，其中2个来自通用寄存器堆、1个来自密钥寄存器堆，输出的运算结果亦为32bit。FUO～FU3内部分别设置了7个运算模块，分别为S盒运算模块、模加，减运算模块、模乘运算模块、32bit移位运算模块、有限域乘法运算模块、二输入逻辑运算模块、三输入逻辑运算模块。FU4内部设置了1个128bit，置换运算模块，输入为12个32bit运算数据，其中8个来自通用寄存器堆，4个来自密钥寄存器堆。FU5内部设置了1个128bit移位运算模块，输入也为12个32bit运算数据，其中8个来自通用寄存器堆，4个来自密钥寄存器堆。

　　上述这些运算模块功能不是单一的，而是可重构的。表2中给出了4个可重构运算模块所支持的模式。

　　除了上述运算模式可重构外，各运算模块根据具体情况还支持运算前增加‘异或 i操作、运算后增加‘异或 i操作或者运算前后都增加‘异或 i操作。由于‘异或 i操作延时很小，它的加入并不影响运算的关键路径，这就使得密码运算时减少了单一‘异或 i操作的时钟，从而减少了整个运算的时钟数，并且不影响整体性能。表3中给出了Rijndael算法轮运算流程，采用有限域乘法运算后加入‘异或 i操作，时钟周期数由4减为3，10轮运算将减少10个时钟周期。

　　控制单元完成指令存取、指令译码、指令存储器地址生成等工作，协调处理器内部指令与外部用户命令正确执行。