多核CPU和GPU系统上椭圆曲线点乘并行计算研究

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椭圆曲线密码系统是公认的最有前途的第三代公钥密码系统。椭圆曲线点乘计算是实现椭圆曲线密码系统的关键运算。本文针对椭圆曲线点乘计算十分耗时的问题进行分析,结合并行计算思想,研究多核CPU和GPU系统上椭圆曲线点乘计算并行算法的设计与实现。  当多核计算机上运行的计算核心数目、并行线程数目等不同时,椭圆曲线点乘计算所需的时间也会相应不同。本文提出任务划分策略,将椭圆曲线点乘计算任务合理划分分配给多核计算机系统上各个计算核心处理,让各个计算核心执行多线程并行计算点乘,设计一种高效的多核计算机系统上椭圆曲线点乘计算线程级并行算法。实验结果表明:与椭圆曲线点乘计算串行算法相比,本文提出的椭圆曲线点乘计算多核CPU并行算法显著地提高了运行速度,加速效果明显。  考虑GPU强大的高性能计算能力对椭圆曲线点乘计算这种计算密集型任务的实际应用,本文研究CPU与GPU协同处理椭圆曲线点乘计算的任务调度方法,让多个CPU与多个GPU共同执行并行计算任务;采取CPU并行分发点乘计算任务给GPU、GPU并行计算椭圆曲线点乘和点加运算、多个CPU并行收集整合多个GPU传送回来的点乘计算局部结果的策略,设计一种显著加速求解速度的多核CPU和GPU系统上椭圆曲线点乘计算并行算法。实验结果表明:利用GPU可以显著加速椭圆曲线点乘的计算,与多核CPU并行计算椭圆曲线点乘算法相比,多核CPU和GPU协同计算椭圆曲线点乘并行算法所需运行的时间明显缩短。
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