67

συνάρτηση µετάθεσης, καταναλώνοντας πάνω από το 50% του συνολικού χρόνου

εκτέλεσης.

Ο καταχωρητής λειτουργεί ως προσωρινό στοιχείο αποθήκευσης που

διατηρεί τα υπολογισµένα bit ισοτιµίας, εξαλείϕοντας την ανάγκη επανειληµµένης

πρόσβασης στον πίνακα καταστάσεων. Με τον τρόπο αυτό, τα επόµενα στάδια του

αλγορίθµου αποκτούν άµεση πρόσβαση στα απαραίτητα δεδοµένα χωρίς εκτεταµένη

µετακίνηση ή επανυπολογισµό.

Η εισαγωγή του καταχωρητή µειώνει σηµαντικά

το υπολογιστικό ϕορτίο και τις απαιτήσεις πόρων, βελτιώνοντας τη ρυθµαπόδοση

και

την

αποδοτικότητα.

Παράλληλα,

απλοποιεί

τη

ροή

δεδοµένων

εντός

του

αλγορίθµου,

επιτρέποντας

ταχύτερη

και

αποτελεσµατικότερη

επεξεργασία,

ενώ

ελαχιστοποιεί το συνολικό κόστος της εϕαρµογής SHA-3 µέσω βελτιστοποίησης της

χρήσης των πόρων.

Εναλλακτικά, η εισαγωγή καταχωρητή µετά το βήµα

π µπορεί επίσης να βελτιώσει

την απόδοση του αλγορίθµου, αλλά σε µικρότερο βαθµό. Το βήµα

π είναι υπεύθυνο

κυρίως για την αναδιάταξη των bit στον πίνακα καταστάσεων και είναι λιγότερο

υπολογιστικά εντατικό από το

θ. Συνεπώς, η εισαγωγή καταχωρητή µετά το θ οδηγεί

σε πιο ουσιαστική βελτίωση της υπολογιστικής απόδοσης του SHA-3 σε σύγκριση

µε την εισαγωγή καταχωρητή µετά το

π.

Ο

Πίνακας

3.6

παρουσιάζει

τα

αποτελέσµατα

των

δύο

αρχιτεκτονικών

διασωλήνωσης,

µε

καταχωρητή

µετά

το

θ και µετά το π, σε πλακέτες FPGA

Virtex-5, Virtex-6 και Virtex-7.

Στην πλατϕόρµα Virtex-5, η πρώτη αρχιτεκτονική

απαιτεί

1102

slices

και

λειτουργεί

στα

374

MHz,

ενώ

η

δεύτερη

998

slices

στα

402 MHz.

Στην πλακέτα Virtex-6, η πρώτη αρχιτεκτονική χρησιµοποιεί 1146 slices

µε συχνότητα 392 MHz, ενώ η δεύτερη 1042 slices µε 422 MHz. Τέλος, στην πλακέτα

Virtex-7, η αρχιτεκτονική µε καταχωρητή µετά το

θ απαιτεί 1288 slices στα 446 MHz,

ενώ εκείνη µε καταχωρητή µετά το

π 1150 slices στα 478 MHz. Τα αποτελέσµατα

αυτά επιβεβαιώνουν ότι η διασωλήνωση µε καταχωρητή µετά το βήµα

θ προσϕέρει

τη

µεγαλύτερη

βελτίωση

στην

απόδοση

του

αλγορίθµου

SHA-3,

διατηρώντας

παράλληλα υψηλή αποδοτικότητα στη χρήση των πόρων.

Η

κατανάλωση

ενέργειας

των

προτεινόµενων

σχεδίων

µας

αξιολογείται

χρησιµοποιώντας

το

εργαλείο

ανάλυσης

Xilinx

XPower

[158].

Ο

Πίνακας

3.7

εµϕανίζει

τα

αποτελέσµατα

κατανάλωσης

ενέργειας

των

δύο

τεχνικών

βελτιστοποίησης

µε

διασωλήνωση

µε

πλακέτες

Virtex-5,

Virtex-6

και

Virtex-7

FPGA.

Στην

πρώτη

προτεινόµενη

τεχνική

βελτιστοποίησης

µε

διασωλήνωση,

η

κατανάλωση ενέργειας στα FPGA Virtex-5, Virtex-6 και Virtex-7 ήταν 267 mW, 222

mW και 179 mW, αντίστοιχα. Στη δεύτερη προτεινόµενη τεχνική βελτιστοποίησης