Publication

Investigating the Potential of Custom Instruction Set Extensions for SHA-3 Candidates on a 16-bit Microcontroller Architecture

2012
Working Papers

Résumé

In this paper, we investigate the benefit of instruction set extensions for software implementations of all five SHA-3 candidates. To this end, we start from optimized assembly code for a common 16-bit microcontroller instruction set architecture. By themselves, these implementations provide reference for complexity of the algorithms on 16-bit architectures, commonly used in embedded systems. For each algorithm, we then propose suitable instruction set extensions and implement the modified processor core. We assess the gains in throughput, memory consumption, and the area overhead. Our results show that with less than 10% additional area, it is possible to increase the execution speed on average by almost 40%, while reducing memory requirements on average by more than 40%. In particular, the Grostl algorithm, which was one of the slowest algorithms in previous reference implementations, ends up being the fastest implementation by some margin, once minor (but dedicated) instruction set extensions are taken into account.

Source officielle

https://infoscience.epfl.ch/entities/publication/f0220d07-b333-4a65-9189-7c5af8f3ed85

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Architecture 8 bits

vignette|Le MMN80CPU (clone du Zilog Z80), un processeur 8 bits En architecture des ordinateurs, les unités 8 bits d'entiers, d'adresses mémoire ou d'autres données sont celles qui ont une largeur de , c'est-à-dire . Aussi, les architectures 8 bits de processeurs et d'unités arithmétiques et logiques sont celles qui sont fondées sur des registres, des bus d'adresse, ou des bus de données de cette taille. « 8 bits » est aussi un terme donné à une génération de calculateurs dans lesquels les processeurs 8 bits étaient la norme.

4-bit computing

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Architecture ARM

Les architectures ARM sont des architectures externes de type RISC 32 bits (ARMv1 à ARMv7) et 64 bits (ARMv8) développées par ARM Ltd depuis 1983 et introduites à partir de 1990 par Acorn Computers. L'architecture ARM est le fruit du travail de Sophie Wilson. Dotés d'une architecture relativement plus simple que d'autres familles de processeurs et faibles consommateurs d'électricité, les processeurs ARM sont aujourd'hui dominants dans le domaine de l'informatique embarquée, en particulier la téléphonie mobile et les tablettes.

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