RISC-V指令集的SM4专用协处理器设计

作者：武文彪^*; 韩跃平; 唐道光

来源：单片机与嵌入式系统应用, 2022, 22(08): 24-28.

• RISC-V
• 协处理器
• SM4算法
• 自定义指令

针对进口信息产品存在安全隐患以及RISC-V架构在安全领域产品严重缺乏的问题，设计了一种可以提高SM4密码算法运算效率且完全自主可控的协处理器。协处理器采用三级流水线结构提高指令执行效率，扩展5条自定义指令用于完成SM4运算，内部封装SM4运算单元以减小对数据通路的影响、便于后续扩展。借助FPGA开发板，在50 MHz的时钟频率下进行验证。验证结果表明，与无指令扩展的处理器相比，本设计密钥扩展运算效率提高了5.8倍，加密运算效率提高了5.5倍，解密运算效率提高了6.4倍，所提出的方案可显著提高SM4运算效率。

• 单位
  中北大学