Wykorzystanie systemu wieloprocesorowego w kryptografii symetrycznej w układzie FPGA

Weryfikacja eksperymentalna zaproponowanych rozwiązań

Tabela 2 prezentuje wyniki uzyskane dla zaproponowanych konfiguracji. Zauważalna jest niewielka przewaga rozwiązania wykorzystującego procesor 32-bitowy, jednak duże wymagania dotyczące liczby zasobów czynią to rozwiązanie mniej ekonomicznym i pobierającym więcej energii od tego wykorzystującego architekturę 8-bitową.

Tabela 2 Zestawienie wydajności podczas szyfrowania oraz opóźnienie zapełnienia potoku

Tabela 3 przedstawia porównanie wydajności oraz liczby wymaganych zasobów z innymi znanymi rozwiązaniami jednoprocesorowymi.

Tabela 3 Porównanie wydajność szyfrowania dla innych rozwiązań z soft procesorami

Uzyskanie tak dobrych wyników możliwe było dzięki zastosowaniu nowoczesnego układu programowalnego Virtex 5 [14]; w stosunku do innych rozwiązań uzyskujemy w ten sposób lepsze wykorzystanie zasobów logicznych, mniejsze zużycie energii, większą elastyczność oraz możliwość pracy przy wyższych częstotliwościach. 

Wnioski

W artykule zaprezentowano wyniki badań nad implementacją systemu złożonego z programowych mikroprocesorów PicoBlaze oraz MicroBlaze w układzie FPGA Virtex 5FXT. Podano opis oraz określono funkcjonalność takiego rozwiązania. Projekt został opracowany i zweryfikowany eksperymentalnie w Zakładzie Techniki Cyfrowej Instytutu Telekomunikacji WAT. 

Zaproponowane rozwiązania to kolejny krok w prowadzonych pracach w zakresie implementacji w ramach jednego układu programowalnego kilku procesorów. Porównano otrzymane wyniki z innymi znanymi rozwiązaniami. Wyróżniają się one pozytywnie na tle konkurencyjnych propozycji zarówno pod względem wydajności jak i wymaganej liczby zasobów. Kluczową kwestią dla tego typu rozwiązań na przyszłość jest określenie, czy dodawanie kolejnych jednostek wykonawczych pozwala uzyskać większą wydajność systemu i jakim kosztem. Inną drogą jest rozważenie możliwości stworzenia procesora konwergentnego przystosowanego do pracy w środowisku wieloprocesorowym.

Autorzy:

Paweł Dąbal, Ryszard Pełka

Wojskowa Akademia Techniczna, Wydział Elektroniki, Instytut Telekomunikacji

LITERATURA