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大数模乘是很多公钥密码系统和通信系统的核心运算，其运算速度和功耗是决定系统性能的关键因素。目前研究主要集中在采用脉动阵列结构实现Montgomery算法，从而提高大数模乘运算速度上。而在模乘器的低功耗研究，尤其是针对功耗与速度综合性能平衡上的研究显少，但此类研究在移动通信蓬勃发展的今天却显得尤为迫切和重要。
为了平衡模乘器的功耗和速度综合性能，满足加密系统多层次加密应用的需要，本文对模乘器硬件实现的相关研究成果和现有技术进行了调研。重点对Montgomery算法、脉动阵列结构以及Montgomery算法脉动阵列模乘器设计进行了深入研究。Montgomery算法足目前公钥密码体制中最常用的模乘算法之一。通过对原始Montgomery算法，变形Montgomery算法以及基2-Montgomery算法的研究，结合N.Nediah等学者对Montgomery算法的理论分析，给出运算精简的基2-Montgomery算法，该算法简化了求解过程，减少了加法的操作次数。在此基础上，本文对脉动阵列的基本原理、脉动阵列的各种应用结构和几种比较典型的Montgomery算法脉动阵列模乘器的硬件实现方案进行了分析。其中早期的研究主要集中在采用一维或二维脉动阵列结构的Montgomery模乘器，虽然提高了模乘运算速度，但其芯片面积和功耗大；近年来，基于资源循环迭代思想的可伸缩脉动阵列，由于其具有可灵活配置硬件实现规模，平衡功耗和速度的综合性能的特点，受到越来越多的关注。
通过上述研究，本文将运算精简的基2-Montgomery算法有效地映射到可伸缩脉动阵列结构，实现公钥加密系统中的核心运算——模乘协处理器。仿真研究结果表明，基于运算精简的基2-Montgomery算法的可伸缩脉动阵列模乘协处理器非常适合对二芯片面积和速度综合性能有严格要求的应用，而且该模乘器可以通过灵活配置阵列规模，平衡速度和功耗的性能(对于1024 bits的模乘运算，如果阵列规模为18个处理单元，模乘协处理的模乘运算单元可以工作在385MHz，等效门数为1.2k等效门)。