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博碩士論文 etd-0712104-074200 詳細資訊
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論文名稱
Title
有限場GF(2^n)常數矩陣乘法運算之電路合成器
A Synthesizer of Constant Matrix Multipliers in Galois Field GF(2^n)
系所名稱
Department
畢業學年期
Year, semester
語文別
Language
學位類別
Degree
頁數
Number of pages
73
研究生
Author
指導教授
Advisor
召集委員
Convenor
口試委員
Advisory Committee
口試日期
Date of Exam
2004-07-05
繳交日期
Date of Submission
2004-07-12
關鍵字
Keywords
有限、乘法、合成、常數
cse, finite field, constant matrix multiplier
統計
Statistics
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中文摘要
目前一般提供的算數計算模組仍以實數域上的為主,然而有限場算術運算﹐也廣泛應用在各種密碼機制和通訊系統的通道編碼中,譬如有限場常數乘法在新一代的密碼系統AES(Advanced Encryption Standard)和里德-所羅門碼(Reed-Solomon code)的編碼過程都會用到•本篇論文實作了一個有限場中常數矩陣乘法運算的電路合成器,能針對各種有限場矩陣運算﹐進行面積�速度效能之最佳化﹐主要是經由尋找所有位元布林函數的共用項﹐有效率地產生化簡後的電路﹐可以獲得比純粹用SYNOPSYS邏輯化簡更好的合成效果。
Abstract
The arithmetic operations in most digital system are in the conventional binary number systems. However, the finite field arithmetic has also been widely used in applications of cryptography and communication channel coding. For example, finite field constant multiplication is applied to the advanced encryption standard (AES) and in the Reel-Solomon code. In this thesis, we develop a synthesizer that can automatically generate optimized gate-level netlists for constant matrix multiplication in Galois Field GF(2^n). The logic minimization is based on the a new common-factor elimination (CSE) algorithm that can efficiently finds the shared common factors among all the bit-level Boolean equations. Both the area and speed performance are considered during the logic optimization process. Experimental results show that the synthesized circuits have better area and/or speed performance compared with those obtained using Synopsys logic synthesis tools.
目次 Table of Contents
第一章 緒論 1
1.1研究背景及目的 1
1.2方法概述 2
1.2.1 問題的形式 2
1.2.2 邏輯閘共用的負作用 3
1.3內容大綱 4

第二章 相關基礎 5
2.1相關數學略述 5
2.1.1基底 5
2.1.2元素的表法 7
2.2文獻探討 7
2.2.1 xtime作法 7
2.2.2橫向起始法 9
2.2.3 LFSR的方法 12
2.2.4 相關議題在實數系 14
2.2.5 Synopsys的作法 14

第三章 實作 15
3.1 組合化簡 15
3.1.1縱向起始法 15
3.1.2橫向與縱向的討論 19
3.1.3 二迴合式 22
3.1.4 共用項的選擇 25
3.1.4.1取有最大漢明指數行對 25
3.1.4.2取具有最小行標關連性者 26
3.1.4.3取【1】總數最少行對 27
3.1.4.4考量具次高漢明指標的行對 27
3.2 元件對映 28
3.3 效能考量 29

第四章 實驗 33
4.1 應用 33
4.2 程式規格 34
4.2.1程式的輸入 35
4.2.1.1 XOR方程組 35
4.2.1.2 常數矩陣 35
4.2.2程式的輸出 36
4.2.2.1 架構層級的基本效能 36
4.2.2.2 硬體描述語言Verilog碼 37
4.3實驗結果 37
4.3.1 Synopsys合成環境的設定 37
4.3.2 一個字組的例子 38
4.3.3 內積式的例子 40
4.3.4 線性區塊編碼器的例子 41
4.3.5 常數矩陣的例子 43
4.4實驗討論 45

第五章 結論 50
5.1 總結 50
5.2 進一步研究 51
5.2.1 一般化比較邏輯合成的效果 51
5.2.2 自建XOR cell 52
5.2.3 考量元件擺置的效應 52
5.2.4 理想目標 53
5.2.5 交付標的 55

參考文獻

附錄
合成器輸出的測試檔範例
合成器輸出的閘級碼範例
合成器輸出 §4.3.2例子的可合成碼
合成器輸出 §4.3.3例子的可合成碼
參考文獻 References
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