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随着信息技术的不断进步,构建以专用密码芯片系统集成为核心的密码SoC系统设计技术已成为当今密码系统的发展趋势。本文针对如何设计基于密码服务、面向密码应用的专用密码芯片系统集成进行研究,设计并实现了一款可应用于嵌入式微型密码设备的高性能专用密码芯片系统集成—ETISOC,系统最高运行时钟可达33MHz,资源耗费仅约60万门,可向桌面端系统应用提供高效分组密码服务和公钥密码服务,相比同类型芯片具有运行速度快、资源占用少、配置更加灵活等诸多优势。本文的主要贡献:1、结合软硬件划分技术,以系统安全和高性能密码功能服务为基础,对专用密码芯片系统集成的结构设计进行研究。在综合考虑系统安全性、密码功能和系统资源的情况下,给出了一类密码SoC系统结构设计的设计方法,并具体设计了一款密码SoC系统结构。研究表明采用该结构所设计的系统芯片—ETISOC,具有面积小、安全性高、应用灵活、扩展性强等特点,可广泛应用于智能卡、USB-Key等嵌入式微型密码设备。2、引入全时钟同步技术,设计实现了一款适用于密码SoC系统中各模块的调度和控制,且与MCS-8052微控制器指令集兼容的8位高速微控制器—ETI-8052。3、针对密码SoC系统中存储系统优化问题,提出了存储器管理机制,实现了SoC系统的操作系统可配置更新和存储器的动态配置,使ETISOC在桌面端系统应用中具有更广阔的前景。4、分析桌面端SoC系统外部接口特点,设计实现了RS232接口、ISO7816-3智能卡接口。将总线技术引入IP核接口设计中,通过IP桥设计,实现了IP核接口的可配置,使SoC系统芯片中的有限资源得以有效利用。5、研究了基于纯数字电路的真随机数发生器设计技术,基于组合逻辑反馈环理论和转币模型,设计并实现了应用于SoC系统芯片中的真随机数发生器—ETIRNG。6、针对密码SoC系统中的大素数生成问题进行研究,提出了基于初次抛弃策略和乘积增量加速的大素数快速生成算法,使得ETISOC中大素数生成速度明显高于同类系统。