• The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
• /
• v.26 no.3B
• /
• pp.355-361
• /
• 2001

유한체(Galois Field) 상에서의 곱셈(multiplication)을 구현하는 방법은 크게 병렬 곱셈기(parallel multiplier)와 직렬 곱셈기(serial multiplier)로 나누어질 수 있는데, 구현시 하드웨어 면적을 작게 차지한다는 장점 때문에 직렬 곱셈기가 널리 사용된다. 하지만 이 직렬 곱셈기를 이용하여 계산을 하기 위해서는 병렬 곱셈기에 비해 많은 시간이 필요하게 된다. 직렬기법과 병렬기법의 결합이 이를 보완할 수 있게 된다. 본 논문에서는 복잡도는 직렬 곱셈기와 큰 차이가 없으면서 연산시간을 줄인 곱셈기*(multiplier)를 제안하였다. 이 곱셈기를 사용하면 복잡도는 크게 늘어나지 않았으면서 유한체 상에서의 곱셈을 하는데 필요한 시간을 줄이는 효과를 얻을 수 있다.

• Proceedings of the Korean Information Science Society Conference
• /
• 2000.10a
• /
• pp.605-607
• /
• 2000

본 논문에서는 유한 필드 GF(2m)상에서 모듈러 곱셈 A(x)B(x) mod p(x)를 수행하는 2-디지트 시리얼 (2-digit-serial) 시스톨릭 어레이 구조인 곱셈기를 제안하였다. LSB-first 곱셈 알고리즘을 분석한 후 2-디지트 시리얼 형태의 자료의존 그래프(data dependency graph, 이하 DG)를 생성하여 시스톨릭 어레이를 설계하였다. 제안한 구조는 정규적이고 서로 반대 방향으로 진행하는 에지들이 없다. 그래서 VLSI 구현에 적합하다. 제안한 2-디지트 시리얼 곱셈기는 비트-패러럴(bit-parallel) 곱셈기 보다는 적은 하드웨어를 사용하며 비트-시리얼(bit-serial) 곱셈기 보다는 빠르다. 본 논문에서 제안한 2-디지트 시리얼 시스톨릭 곱셈기는 기존의 같은 종류의 곱셈기 보다 처리기의 최대 지연 시간이 적다. 그러므로 전체 시스톨릭 곱셈기의 처리시간을 향상시킬 수 있다.

• Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
• /
• v.8 no.6
• /
• pp.1188-1193
• /
• 2004

So far, there have been grossly 3 types of studies on GF(2m) multiplier architecture, such as serial multiplication, array multiplication, and hybrid multiplication. Serial multiplication method was first suggested by Mastrovito (1), to be known as the basic CF(2m) multiplication architecture, and this method was adopted in the array multiplier (2), consuming m times as much resource in parallel to extract m times of speed. In 1999, Paar studied further to get the benefit of both architecture, presenting the hybrid multiplication architecture (3). However, the hybrid architecture has defect that only complex ordo. of finite field should be used. In this paper, we propose a novel approach on developing serial multiplier architecture based on Mastrovito's, by modifying the numerical formula of the polynomial-basis serial multiplication. The proposed multiplier architecture was described and implemented in HDL so that the novel architecture was simulated and verified in the level of hardware as well as software. The implemented GF(2m) multiplier shows t times as fast as the traditional one, if we modularized the numerical expression by t number of parts.

• Proceedings of the Korean Information Science Society Conference
• /
• 2003.04a
• /
• pp.272-274
• /
• 2003

유한체 GF(2$^{m}$ ) 상의 산술 연산 중 곱셈 연산의 효율적인 구현은 암호이론 분야의 어플리케이션에서 매우 중요하다. 본 논문에서는 All-One 다항식에 의해 정의된 GF(2$^{m}$ ) 상의 효율적인 Bit-Parallel 정규기저 곱셈기를 제안한다. 게이트 및 시간 면에서 본 논문의 곱셈기의 complexity는 이전에 제안된 같은 종류의 곱셈기 보다 낮거나 동일하다. 그리고 본 논문의 곱셈기는 이전 곱셈기 보다 더 모듈적이어서 VLSI 구현에 적합하다.

• Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
• /
• v.10 no.2
• /
• pp.328-332
• /
• 2006

Efficient finite field operation in the elliptic curve (EC) public key cryptography algorithm, which attracts much of latest issues in the applications in information security, is very important. Traditional serial finite multipliers root from Mastrovito's serial multiplication architecture. In this paper, we adopt the polynomial basis and propose a new finite field multiplier, inducing numerical expressions which can be applied to exhibit 3 times as much performance as the Mastrovito's. We described the proposed multiplier with HDL to verify and evaluate as a proper hardware IP. HDL-implemented serial GF (Galois field) multiplier showed 3 times as fast speed as the traditional serial multiplier's adding only partial-sum block in the hardware. So far, there have been grossly 3 types of studies on GF($2^m$) multiplier architecture, such as serial multiplication, array multiplication, and hybrid multiplication. In this paper, we propose a novel approach on developing serial multiplier architecture based on Mastrovito's, by modifying the numerical formula of the polynomial-basis serial multiplication. The proposed multiplier architecture was described and implemented in HDL so that the novel architecture was simulated and verified in the level of hardware as well as software.

• Journal of KIISE:Computer Systems and Theory
• /
• v.28 no.6
• /
• pp.289-300
• /
• 2001

본 논문에서는 유한 필드 GF(2$_{m}$ ) 상에서 모듈러 곱셈 A($\chi$)B($\chi$) mod P($\chi$)을 수행하는 새로운 선형 문제-크기(full-size) 시스톨릭 어레이 구조인 LSB-first 곱셈기를 제안한다. 피연산자 B($\chi$)의 LSB(least significant bit)를 먼저 사용하는 LSB-first 모듈러 곱셈 알고리즘으로부터 새로운 비트별 순환 방정식을 구한다. 데이터의 흐름이 규칙적인 순환 방정식을 공간-시간 변환으로 새로운 시스톨릭 곱셈기를 설계하고 분석한다. 기존의 곱셈기와 비교할 때 제안한 곱셈기의 면적-시간 성능이 각각 10%와 18% 향상됨을 보여준다. 또한 같은 설계방법으로 곱셈과 제곱연산을 동시에 수행하는 새로운 시스톨릭 곱셈/제곱기를 제안한다. 유한 필드상의 지수연산을 위해서 제안한 시스톨릭 곱셈/제곱기를 사용할 때 곱셈기만을 사용 할 때보다 면적-시간 성능이 약 26% 향상됨을 보여준다.

• Proceedings of the Korean Information Science Society Conference
• /
• 2004.04a
• /
• pp.382-384
• /
• 2004

최근 인터넷의 발달과 함께 인터넷 상에서의 데이터 보안에 대한 요구가 매우 증가되고 있다. 그래서 공개키 또는 비밀키 알고리즘을 사용하여 데이터 보안을 해결하고 있다. 대부분의 공개키 알고리즘은 모듈러 연산들을 기반으로 살고 있으며 이 중 복잡도가 가장 높은 모듈러 멱승 연산은 모듈러 곱셈 연산을 반복 수행하여 계산된다. 그래서 모듈러 곱셈연산을 효율적으로 계산하기 위한 많은 방법들이 제안되어 왔으며 하드웨어 구현 시 속도와 효율성 문제로 몽고메리 곱셈기에 대한 연구가 주목을 받아 왔다. 현재 몽고메리 곱셈 알고리즘을 이용한 곱셈기는 대부분이 성능과 면적만을 고려한 구조로 보안성 향상을 위해 입력 데이터의 비트수 증가 시 곱셈기의 구조 변경이 요구된다. 따라서 본 논문에서는 비트수 길이가 변하더라도 곱셈기 구조는 변함이 없는 GF(p)상에서의 Scalable한 몽고메리 곱셈기 구조를 제안한다. Sealable한 곱셈기의 구조는 FPGA와 같이 메모리를 포함하는 하드웨어 플랫폼에 적합하다. 제안된 구조는 Xilinx FPGA를 이용하여 하드웨어로 구현하며 ModelSim Tool을 통해 기능 및 타이밍 시뮬레이션을 수행한다.

• Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SD
• /
• v.46 no.9
• /
• pp.33-38
• /
• 2009

The group CSD (GCSD) multiplier was recently proposed based on the variation of canonic signed digit (CSD) encoding and partial product sharing. This multiplier provides an efficient design when the multiplications are performed only with a few predetermined coefficients (e.g., FFT). In many DSP applications such as FFT, the (2W-1)-bit product obtained from W-bit multiplicand and W-bit multiplier is quantized to W-bits by eliminating the (W-1) least-significant bits. This paper presents an error compensation method for a fixed-width GCSD multiplier that receives a W-bit input and produces a W-bit product. To efficiently compensate for the quantization error, the encoded signals from the GCSD multiplier are used for the generation of error compensation bias. By Synopsys simulations, it is shown that the proposed method leads to up to 84% reduction in power consumption and up to 79% reduction in area compared with the fixed-width modified Booth multiplier.

• The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
• /
• v.30 no.11A
• /
• pp.1092-1097
• /
• 2005

In this paper, we propose a low-power Booth multiplication which reduces the switching activities of partial products during multiplication process. Radix-4 Booth algorithm has a characteristic that produces the Booth encoded products with zero when input data have sequentially equal values (0 or 1). Therefore, partial products have higher chances of being zero when an input with a smaller effective dynamic range of two multiplication inputs is used as a multiplier data instead of a multiplicand. The proposed multiplier divides a multiplication expression into several multiplication expressions with smaller bits than those of an original input data, and each multiplication is computed independently for the Booth encoding. Finally, the results of each multiplication are added. This means that the proposed multiplier has a higher chance to have zero encoded products so that we can implement a low power multiplier with the smaller switching activity. Implementation results show the proposed multiplier can save maximally about $20\%$ power dissipation than a previous Booth multiplier.

• Proceedings of the Korea Institutes of Information Security and Cryptology Conference
• /
• 1997.11a
• /
• pp.221-231
• /
• 1997

본 논문에서는 고속 멱승을 위한 모듈라 곱셈기를 시스토릭 어레이로 설계한다. Montgomery 알고리듬 및 시스토릭 어레이 구조를 분석하고 공통 피승수 곱셈 개념을 사용한 변형된 Montgomery 알고리듬에 대해 시스토릭 어레이 곱셈기를 설계한다. 제안 곱셈기는 각 처리기 내부 연산을 병렬화 할 수 있고 연산 자체도 간단화 할 수 있어 시스토릭 어레이 하드웨어 구현에 유리하며 기존의 곱셈기를 사용하는 것보다 멱승 전체의 계산을 약 0.4배내지 0.6배로 감소시킬 수 있다.