高速可擴展的Montgomery乘法器設計方案

3 性能分析與比較

　　對于基為64的Montgomery乘法器,計算一次模乘運算的總時(shí)鐘周期數時(shí)，需要考慮NW≤2NS和NW>2NS兩種情況，NW代表操作數所含的字數。一個(gè)MMcell需要兩個(gè)時(shí)鐘周期的執行時(shí)間，因此一個(gè)字經(jīng)過(guò)流水線(xiàn)的總時(shí)鐘周期數是2NS+1。由于每次可處理6 bit，所以需

　　從表1可以看出，在不同條件下，本文的設計在性能上平均比Tenca的設計提高了48%。本文采用字長(cháng)32 bit，級數NS=8實(shí)現基為64的Montgomery乘法器，且使用Verilog HDL語(yǔ)言實(shí)現上述設計，并使用ModelSim 對設計進(jìn)行了仿真驗證;基于SMIC 0.18 μm CMOS標準數字邏輯工藝，利用Design Compiler 進(jìn)行了綜合設計，結果顯示頻率達到251 MHz，面積為37 381門(mén)。

　　顧葉華在參考文獻[4]中對Tenca提出的流水線(xiàn)結構進(jìn)行了優(yōu)化，提出了一種基為4的Montgomery乘法器方案。面積和速度的比較如表2所示。從表中可以看出，本設計在512 bit和1 024 bit下具有最小的時(shí)間×面積的值，綜合性能最優(yōu)。

　　本文對Tenca提出的基為8的可擴展Montgomery模乘器進(jìn)行改進(jìn)，采用了更高的基為64的設計，進(jìn)一步減少了部分積的個(gè)數，縮短了運算時(shí)間。與Tenca在參考文獻[2]中的設計相比，時(shí)鐘周期數平均減少了48%，并且縮短了關(guān)鍵路徑的延遲相比，綜合性能具有明顯地提高。