论文部分内容阅读
JavaCard是新一代智能卡标准，具有广泛的应用。目前的JavaCard系统多是采用软件虚拟机的方式来实现，系统软件平台本身占用了大量的资源，执行效率不高，且不能适应有特殊要求的应用(如需要快速加解密运算)。解决这些问题的有效途径之一就是研究JavaCard处理器的硬件实现。 在深入研究了国内外Java硬件处理器设计相关技术，进一步分析了JavaCard系统资源非常有限的特点之后，提出了面积优化的JavaCard处理器AOJCP(Area-Optimized JavaCard Processor)的设计目标：低资源占用(最小芯片面积)；低功耗；可选支持硬件AES加解密；设计成支持wishbone接口的IP core。 AOJCP是完全自主设计的，本文给出了为达到设计目标而做的设计决策、微码处理器的总体框架、单周期与控制-应答机制相结合的微码设计、基于指针的常数池解释模型等，给出了AOJCP的实现结果，并可选集成了自主设计的AES硬件模块AESCORE。 本文的成果和创新点如下： 1．针对JavaCard系统资源非常有限、软件实现的JavaCard虚拟机资源占用大、执行效率低、不适应特殊应用的问题，设计了一种基于微码、面积优化、低功耗的JavaCard处理器，在FPGA芯片XC2S400e中实现(JavaCard core连同外部rom，ram)的结果：占用1410个LogicCell(约合16K门)+23个4Kbit BlockRAM，最高时钟频率36.2MHz，平均功耗124mW。 2．单周期与控制-应答机制结合的微码设计 以简化主控逻辑为目的，设计的微码指令均不带后续操作数；数据编码到指令中；单周期与控制-应答机制结合：所有的微码指令均单周期执行，指令内建检测应答信号的硬件逻辑，无需专门的检测应答信号的微码指令，减少了微码指令个数；减少了译码逻辑，降低了资源占用；缩短了微码程序长度。 3．提出一种基于指针的常数池解释模型 常数池解释是JavaCard指令执行中常用操作，常数池解释中token定位是个