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公開番号2025006743
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-17
出願番号2023107725
出願日2023-06-30
発明の名称演算装置
出願人株式会社デンソー,トヨタ自動車株式会社,株式会社ミライズテクノロジーズ
代理人弁理士法人明成国際特許事務所
主分類G06F 17/10 20060101AFI20250109BHJP(計算;計数)
要約【課題】数論変換をより高速に実行可能な演算装置を提供する。
【解決手段】数論変換を行うための演算装置100は、2つの入力データのバタフライ演算を行うように構成された演算コアを並列に複数備え、数論変換のバタフライ演算の特定のステージの演算を実行し、4つ以上の入力データと同数の出力データを出力する演算コアグループであって、異なるステージの演算を実行する複数の演算コアグループを、ステージの実行される順に直列に備える演算部40と、演算コアグループから出力された出力データを予め定められた順番に並び替えた並び替えデータを生成し、並び替えデータを、出力データを出力した演算コアグループの直後の演算コアグループに入力データとして入力する、並び替え部と、を備え、演算部は、それぞれの演算コアグループで、異なるステージの演算を並列に実行する。
【選択図】図13
特許請求の範囲【請求項1】
数論変換を行うための演算装置(100)であって、
2つの入力データのバタフライ演算を行うように構成された演算コアを並列に複数備え、数論変換のバタフライ演算の特定のステージの演算を実行し、4つ以上の前記入力データと同数の出力データを出力する演算コアグループであって、
異なる前記ステージの演算を実行する複数の前記演算コアグループを、前記ステージの実行される順に直列に備える演算部(40,41)と、
前記演算コアグループから出力された前記出力データを予め定められた順番に並び替えた並び替えデータを生成し、前記並び替えデータを、前記出力データを出力した前記演算コアグループの直後の前記演算コアグループに前記入力データとして入力する、並び替え部(30)と、を備え、
前記演算部は、それぞれの前記演算コアグループで、異なる前記ステージの演算を並列に実行する、
演算装置。
続きを表示(約 980 文字)【請求項2】
請求項1に記載の演算装置であって、
前記出力データまたは前記並び替えデータを一時的に記憶するバッファを備え、
前記演算コアグループは、前記バッファに前記出力データを出力し、
前記並び替え部は、前記バッファから前記出力データを取得し、生成した前記並び替えデータを前記バッファに出力し、
前記出力データを出力した前記演算コアグループの直後の前記演算コアグループは、前記バッファから前記並び替えデータを前記入力データとして取得する、
演算装置。
【請求項3】
請求項2に記載の演算装置であって、
前記並び替え部は、
前記順番が定義された順番データに従い前記並び替えデータを生成する生成部(31)を備え、
DMA(Direct Memory Access)機能を用いて前記出力データを前記バッファから前記生成部に転送し、
前記DMA機能を用いて前記並び替えデータを前記生成部から前記バッファに転送する、
演算装置。
【請求項4】
請求項1に記載の演算装置であって、
前記演算コアは、
1つの前記入力データである第1入力データが入力される第1入力部(81)と、
前記第1入力データとは異なる1つの前記入力データである第2入力データが入力される第2入力部(82)と、
入力された値に予め定められた係数を乗算した値を出力する乗算器(83)と、
1つの前記出力データである第1出力データを出力する第1出力部(84)と、
前記第1出力データとは異なる1つの前記出力データである第2出力データを出力する第2出力部(85)と、を備え、
前記第1出力部は、前記第1入力データと前記第2入力データを加算した値を前記第1出力データとして出力し、
前記第2出力部は、前記第1入力データから前記第2入力データを減算した値に、前記係数を乗算した値を、前記第2出力データとして出力する、
演算装置。
【請求項5】
請求項1に記載の演算装置であって、
前記入力データは、数論変換によって暗号化または復号が行われるデータに含まれるデータである、
演算装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本開示は、演算装置に関する。
続きを表示(約 2,500 文字)【背景技術】
【0002】
例えば、特許文献1には、耐量子計算機暗号の演算を高速に実行可能なコプロセッサが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
米国特許出願公開第2022/0171885号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
耐量子計算機暗号の一つである格子暗号の演算では数論変換が実行されるが、数論変換は演算量が多く、完了までに時間がかかる。そのため、数論変換をより高速に実行可能な演算装置が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本開示は、以下の形態として実現することが可能である。
【0006】
本開示の一形態によれば、数論変換を行うための演算装置(100)が提供される。この演算装置は、2つの入力データのバタフライ演算を行うように構成された演算コアを並列に複数備え、数論変換のバタフライ演算の特定のステージの演算を実行し、4つ以上の前記入力データと同数の出力データを出力する演算コアグループであって、異なる前記ステージの演算を実行する複数の前記演算コアグループを、前記ステージの実行される順に直列に備える演算部(40,41)と、前記演算コアグループから出力された前記出力データを予め定められた順番に並び替えた並び替えデータを生成し、前記並び替えデータを、前記出力データを出力した前記演算コアグループの直後の前記演算コアグループに前記入力データとして入力する、並び替え部(30)と、を備え、前記演算部は、それぞれの前記演算コアグループで、異なる前記ステージの演算を並列に実行する。
【0007】
この形態によれば、演算装置は、数論変換を実行する際に、それぞれの演算コアグループで数論変換のバタフライ演算の異なるステージを並列に実行する。そのため、数論変換のバタフライ演算の異なるステージを並列に実行しない場合と比べて、数論変換をより高速に実行できる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
第1実施形態における演算装置の概略構成を示す説明図。
第1実施形態におけるデータの流れを説明する図。
第1実施形態における第1演算コアグループの概略構成を示す説明図。
第1演算コアの構成を説明する図。
第1実施形態における第2演算コアグループの概略構成を示す説明図。
第1実施形態における第3演算コアグループの概略構成を示す説明図。
8個のデータの数論変換のバタフライ演算を説明する図。
第1実施形態における数論変換処理の工程図。
第1実施形態における各演算コアの入力データと出力データを説明する図。
第1実施形態におけるステージ1のNTT演算処理の工程図。
第1実施形態におけるステージ2のNTT演算処理の工程図。
第1実施形態におけるステージ3のNTT演算処理の工程図。
第1実施形態におけるパイプライン処理の例のタイムチャートを示す図。
第2実施形態におけるデータの流れを説明する図。
第2実施形態における第1演算コアグループの概略構成を示す説明図。
第2実施形態における第2演算コアグループの概略構成を示す説明図。
第2実施形態における第3演算コアグループの概略構成を示す説明図。
第2実施形態における第4演算コアグループの概略構成を示す説明図。
16個のデータの数論変換のバタフライ演算を説明する図。
第2実施形態における数論変換処理の工程図。
第2実施形態のステージ1のNTT演算における各演算コアの入力データと出力データを説明する図。
第2実施形態のステージ2のNTT演算における各演算コアの入力データと出力データを説明する図。
第2実施形態におけるステージ3のNTT演算処理の工程図。
第2実施形態のステージ3のNTT演算における各演算コアの入力データと出力データを説明する図。
ステージ4のNTT演算処理の工程図。
ステージ4のNTT演算における各演算コアの入力データと出力データを説明する図。
第2実施形態におけるパイプライン処理の例のタイムチャートを示す図。
8個のデータの逆数論変換のバタフライ演算を説明する図。
逆数論変換のバタフライ演算のパイプライン処理の例のタイムチャートを示す図。
【発明を実施するための形態】
【0009】
A.第1実施形態:
図1に示す演算装置100は、数論変換を行うための装置である。演算装置100は、数論変換のバタフライ演算を行うことで、データの暗号化または復号を行う。数論変換を、NTT(Number Theoretic Transform)とも呼ぶ。演算装置100は、CPU10と、メモリ20と、並び替え部30と、演算部40と、を備える。
【0010】
メモリ20には、数論変換のバタフライ演算によって暗号化または復号が行われるデータに含まれるデータが記憶される。数論変換のバタフライ演算によって暗号化または復号が行われるデータは、例えば、演算装置100を備えるパーソナルコンピュータやタブレット等が実行するプログラムの正当性を検証するための認証データに含まれるデータである。上述したデータは、演算装置100を備えるパーソナルコンピュータやタブレット等が、サーバ等の通信装置に接続する場合に、通信装置の正当性を検証するための認証データに含まれるデータであってもよい。メモリ20は、SRAM(Static Random Access Memory)として構成されている。なお、メモリ20は、DRAM(Direct Random Access Memory)や不揮発性メモリ等でもよい。メモリ20を記憶部とも呼ぶ。
(【0011】以降は省略されています)

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