FR2925719A1

FR2925719A1 - Multi-channel or multiframe data stream processing architecture for e.g. generating high definition hazard to spread radio spectrum, has input interface receiving information from sequencer and initializing processing blocks and functions

Info

Publication number: FR2925719A1
Application number: FR0709043A
Authority: FR
Inventors: Vincent Mathgen; Laurent Dicklic
Original assignee: Thales SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 2007-12-21
Filing date: 2007-12-21
Publication date: 2009-06-26
Anticipated expiration: 2027-12-21
Also published as: FR2925719B1

Abstract

The architecture has a management interface (1) joined to a sequencer (2) interpreting requests from a request interface (3). The sequencer generates controls (5) e.g. tag such as data, towards an output interface (6) and sends the data towards processing blocks (7n) and processing functions (8n) e.g. injection functions. A pipeline memory (9) receives and transmits data to the interface (6). A pipeline memory (10) is placed between outputs of functions and blocks. Input interface (11) receives the information from the sequencer and initializes the blocks and functions based on an application.

Description

1 ARCHITECTURE HAUT DEBIT PAR MULTIPLEXAGE DE FONCTIONS 1 HIGH-SPEED ARCHITECTURE BY MULTIPLEXING FUNCTIONS

L'invention concerne une architecture permettant le traitement multicanaux ou multi trames, par multiplexage de fonctions. The invention relates to an architecture for multichannel or multi-frame processing by multiplexing functions.

Dans le cas de traitement multi-canaux ou multi-trames, ou de manière plus générale, pour des applications qui ont besoin de ressources, l'architecture retenue habituellement consiste à dupliquer le nombre de composants fonctionnels traitant unitairement l'opération par le nombre de canaux ou de trames devant être traitées de façon simultanée. Cette approche nécessite donc soit une puissance de calcul importante soit un ensemble important de ressources. De fait, cette approche limite souvent le début de l'application aux ressources disponibles de l'équipement concerné. Or dans de nombreux cas d'application, les ressources de l'équipement sont limitées (consommation électrique, encombrement, dissipation de la chaleur, etc.) et il n'est pas possible de multiplier à l'infini le nombre de composants fonctionnels. Cela conduit donc dans la majorité des cas à trouver un compromis où le débit de l'application s'en trouve diminué. In the case of multi-channel or multi-frame processing, or more generally, for applications that need resources, the architecture usually used consists of duplicating the number of functional components treating the operation unitarily by the number of channels or frames to be processed simultaneously. This approach therefore requires either a large computing power or a large set of resources. In fact, this approach often limits the beginning of the application to the available resources of the equipment concerned. But in many cases of application, the resources of the equipment are limited (power consumption, space requirement, heat dissipation, etc.) and it is not possible to multiply the number of functional components to infinity. This leads in most cases to find a compromise where the flow of the application is reduced.

La présente invention concerne une nouvelle architecture capable d'optimiser les capacités de traitement en fonction des besoins d'une application donnée. Elle permet aussi de définir une capacité de contrôle et d'ajustement du flux de données à la demande. The present invention relates to a new architecture capable of optimizing the processing capabilities according to the needs of a given application. It also makes it possible to define a capacity for controlling and adjusting the data flow on demand.

L'architecture selon l'invention présente notamment les avantages suivants : l'optimisation d'une fonction particulière afin qu'elle traite plusieurs flux et la mise à disposition de plusieurs fonctions appelantes utilisant cette ressource. The architecture according to the invention has notably the following advantages: the optimization of a particular function so that it processes several streams and the provision of several calling functions using this resource.

L'invention concerne une architecture permettant de traiter en parallèle 30 plusieurs flux de données caractérisée en ce qu'elle comporte en combinaison au moins les éléments suivants : 2 • Une interface de gestion, reliée à un séquenceur interprétant des requêtes en provenance d'une interface de requêtes transmettant ces dernières à une mémoire des requêtes, le séquenceur générant des commandes vers une interface de sortie et aiguillant des données à traiter vers des blocs de traitement et des fonctions de traitement, • Les blocs de traitement et les fonctions de traitement étant configurables suivant une application donnée et étant disposés en parallèle les uns des autres, • Une mémoire reçoit les données issues des blocs de traitement et les transmettant à l'interface de sortie, • Une deuxième mémoire disposée entre la sortie des fonctions de traitement et des blocs de traitement, • Une interface d'entrée, recevant des informations en provenance du séquenceur et permettant d'initialiser suivant l'application les blocs et les fonctions de traitement. The invention relates to an architecture for processing in parallel several data streams characterized in that it comprises in combination at least the following elements: 2 • A management interface, connected to a sequencer interpreting requests coming from a a query interface transmitting them to a query memory, the sequencer generating commands to an output interface and routing data to be processed to processing blocks and processing functions, • processing blocks and processing functions being configurable according to a given application and being arranged in parallel with each other, • A memory receives the data coming from the processing blocks and transmitting them to the output interface, • A second memory arranged between the output of the processing functions and the processing blocks, • An input interface, receiving information in the sequencer and allowing to initialize according to the application blocks and processing functions.

D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée donnée à titre d'exemple et non limitative qui suit faite en regard de dessins annexés qui représentent : o La figure 1, un schéma d'architecture selon l'invention, o La figure 2, un exemple de mise en oeuvre de l'architecture de la figure 1, la génération d'un aléa haute définition I-ID pour étalement de spectre radio, et o La figure 3 représente une application pour chiffreur d'artère haut débit. Les numéros identiques sur les figures 1, 2 et 3 désignent les mêmes éléments. Other characteristics and advantages will become apparent on reading the detailed description given by way of non-limiting example which follows, with reference to appended drawings which represent: FIG. 1, an architecture diagram according to the invention, FIG. 2, an exemplary implementation of the architecture of FIG. 1, the generation of a high-definition I-ID random spectrum for radio spectrum spreading, and FIG. 3 represents an application for a high-level encryptor. debit. The identical numbers in FIGS. 1, 2 and 3 designate the same elements.

Pour optimiser une fonction particulière afin qu'elle traite plusieurs flux et 3o permettre à plusieurs fonctions appelantes utilisant cette ressource, une 3 solution exécutée grâce à l'architecture selon l'invention consiste notamment à: 1 û découper le traitement à réaliser en plusieurs étages, au moins deux étages, pouvant être connectés de manière simple , 2 û optimiser indépendamment les fonctions, en terme de rapidité de traitement, de compacité et de contrôle de flux, et 3 û contrôler le type de flux à la demande. In order to optimize a particular function so that it processes several streams and to allow several calling functions using this resource, a solution executed thanks to the architecture according to the invention consists in particular in: cutting the processing to be carried out in several stages at least two stages, which can be connected in a simple manner, 2 - independently optimize the functions, in terms of speed of processing, compactness and flow control, and 3 - control the type of flow on demand.

La figure 1 représente un exemple d'architecture selon l'invention. Cette architecture est articulée autour d'un séquenceur 2 dédié au contrôle des différentes unités de traitement appelées bloc de fonctions et d'une interface de contrôle destinée à la gestion 1 (initialisation, alarme, mode manuel, test, autre) par une unité externe. L'architecture décrite à la figure 1 comporte les éléments suivants : Une interface de gestion 1, reliée à un séquenceur 2 coeur de l'architecture selon l'invention qui interprète les requêtes en provenance d'une interface de requêtes 3 transmettant ces dernières à une mémoire des requêtes 4, le séquenceur 2 génère des commandes 5 vers une interface de sortie 6 et aiguille les données vers des blocs de traitement 7n et des fonctions de traitement 8n. Les blocs de traitement 7n et les fonctions de traitement 8n sont configurables suivant l'application et servent à réaliser un ou des traitements spécifiques dont certains sont donnés à titre d'illustration. Un bloc de traitement est par exemple un module adapté au chiffrement ou au déchiffrement par un algorithme de cryptographie. Pour la fonction de traitement il est possible de mettre en oeuvre une fonction de pré-traitement des données. A titre d'exemple pour une fonction cryptographie AES en mode compteur, la fonction de traitement correspond à un incrément de la donnée et au niveau du bloc de traitement c'est l'algorithme de cryptographie AES qui est utilisé. FIG. 1 represents an example of architecture according to the invention. This architecture is articulated around a sequencer 2 dedicated to the control of the different processing units called function blocks and a control interface intended for management 1 (initialization, alarm, manual mode, test, other) by an external unit . The architecture described in FIG. 1 comprises the following elements: A management interface 1, connected to a sequencer 2 core of the architecture according to the invention that interprets the requests coming from a request interface 3 transmitting the latter to a query memory 4, the sequencer 2 generates commands 5 to an output interface 6 and needle the data to processing blocks 7n and 8n processing functions. The processing blocks 7n and the processing functions 8n are configurable according to the application and serve to carry out one or more specific treatments, some of which are given by way of illustration. A processing block is for example a module adapted to encryption or decryption by a cryptographic algorithm. For the processing function it is possible to implement a data preprocessing function. As an example for an AES cryptography function in counter mode, the processing function corresponds to an increment of the data and at the level of the processing block it is the AES cryptography algorithm that is used.

Selon un autre exemple, la fonction de traitement peut être choisie parmi les fonctions suivantes : bijection/surjection/injection. According to another example, the processing function can be chosen from the following functions: bijection / surjection / injection.

Une première mémoire de type pipeline 9 reçoit les données issues des 5 blocs de traitement 7n et les transmet à l'interface de sortie 6. Une deuxième mémoire de type pipeline 10 est disposée entre la sortie des fonctions de traitement 8n et les blocs de traitement 7n. Cette deuxième mémoire reçoit les sorties des fonctions de traitement précitées. La commande est une étiquette plus connue sous l'acronyme anglo-saxon 10 tag sur les données de sorties. Elle permet d'identifier les données de sortie indépendamment du bloc de traitement utilisé. Ce tag permet notamment d'utiliser les ressources suivant la disponibilité des blocs de traitement et non d'allouer un bloc de traitement spécifique à une tâche. Un tag peut être une heure / un type de donnée / un numéro etc... 15 Une interface d'entrée 11, reçoit des informations en provenance du séquenceur 2. Cette interface d'entrée 11 permet notamment d'initialiser suivant le besoin les blocs et les fonctions de traitement. Une mémoire 12 est interposée entre l'interface d'entrée 11 et le séquenceur 2 et les fonctions de traitement 8n. 20 L'architecture décrite à la figure 1 permet notamment de traiter deux types de flux de données. Des flux directs pour lesquels les données arrivent par l'interface d'entrée. Des flux avec ajustement qui requièrent l'utilisation de deux interfaces. Une même interface de commandes qui génère des 25 informations type de flux, mode, test ou autre concernant les données disponibles sur l'interface de sortie. Ceci permet de classer le flux sortant. Une deuxième interface qui est l'interface de requêtes. Les demandes sont introduites sur l'interface de requêtes et sont acheminées vers une mémoire de requêtes. Ces demandes sont assez précises et 30 peuvent être adaptées au besoin (type de flux, contexte à utiliser, mode, ou tout autre demande susceptible d'être émise par une application utilisant l'architecture selon l'invention). A first pipeline memory 9 receives the data from the processing blocks 7n and transmits them to the output interface 6. A second pipeline memory 10 is disposed between the output of the processing functions 8n and the processing blocks 7n. This second memory receives the outputs of the aforementioned processing functions. The command is a better known label under the acronym 10 tag on the output data. It makes it possible to identify the output data independently of the processing block used. This tag makes it possible to use the resources according to the availability of the processing blocks and not to allocate a specific processing block to a task. A tag may be a time / a datatype / a number etc. An input interface 11 receives information from the sequencer 2. This input interface 11 makes it possible, in particular, to initialize the data as required. blocks and processing functions. A memory 12 is interposed between the input interface 11 and the sequencer 2 and the processing functions 8n. The architecture described in FIG. 1 makes it possible, in particular, to process two types of data stream. Direct streams for which data arrives through the input interface. Adjustable flows that require the use of two interfaces. The same command interface that generates flow, mode, test, or other type information about the data available on the output interface. This classifies the outgoing stream. A second interface that is the query interface. Requests are introduced on the query interface and are routed to a query store. These requests are fairly accurate and can be adapted as needed (type of flow, context to use, mode, or any other request that can be issued by an application using the architecture according to the invention).

La figure 2 représente un exemple d'utilisation de l'architecture décrite à la 5 figure 1 pour la génération d'aléa haute définition ou HD utilisé pour l'étalement de spectre radio. L'interface de gestion 1 est utilisée pour initialiser le bloc de traitement 7i. Cette initialisation comporte la configuration et l'injection de clés. Dans cet exemple, l'interface de gestion 1 est utilisée pour initialiser et 10 contrôler l'ensemble du composant. Elle réalise par exemple : 1. la configuration du bloc et/ou la configuration des fonctions de traitement 8n, 2. l'injection de clés/paramètres, 3. la gestion des modes de fonctionnement du système, 15 4. le contrôle et commande. L'interface d'entrée 11 sert à configurer et à initialiser la fonction de traitement flèche F2. Deux cas de figure peuvent être envisagés au niveau de l'interface d'entrée 11, par exemple. Dans un premier cas, Cas 1 : elle permet de gérer dans le flux le type de 20 traitement grâce à un tag sur les données d'entrée qui permet : 1. d'initialiser dynamiquement les blocs et/ou fonctions de traitement avant traitement 2. de définir le type de flux à générer Dans un deuxième cas, Cas 2 : elle sert uniquement d'initialisation 25 dynamique des blocs de traitement et/ou des fonctions de traitement et l'interface de requêtes est utilisée pour définir le type de flux à générer Le séquenceur 2 est informé en temps réel de la disponibilité des blocs de traitement selon une technique connue de l'Homme du métier. En effet pour générer un aléa HD, il faut pourvoir connaître la disponibilité des ressources 30 en temps réel afin de réaliser des traitements en parallèle. FIG. 2 represents an example of use of the architecture described in FIG. 1 for the generation of high definition or HD randomness used for radio spectrum spreading. The management interface 1 is used to initialize the processing block 7i. This initialization includes configuration and key injection. In this example, management interface 1 is used to initialize and control the entire component. It realizes, for example: 1. the configuration of the block and / or the configuration of the processing functions 8n, 2. the injection of keys / parameters, 3. the management of the operating modes of the system, 4. the control and command . The input interface 11 is used to configure and initialize the F2 arrow processing function. Two cases can be envisaged at the input interface 11, for example. In a first case, Case 1: it makes it possible to manage the type of processing in the stream by means of a tag on the input data which makes it possible: 1. to dynamically initialize the blocks and / or processing functions before processing 2 In a second case, Case 2: it serves only as a dynamic initialization of the processing blocks and / or processing functions and the query interface is used to define the type of flow. The sequencer 2 is informed in real time of the availability of the processing blocks according to a technique known to those skilled in the art. Indeed, to generate an HD randomness, it is necessary to know the availability of the resources 30 in real time in order to perform parallel processing.

Le séquenceur 2 joue un rôle d'aiguilleur des données à traiter introduites dans le système (flèche F2) suivant les requêtes qu'il reçoit à travers l'interface des requêtes, flèche F3. Ces requêtes correspondant à des applications pouvant être différentes. Le séquenceur 2 applique un tag aux données de sortie du bloc commandes commandant l'interface de sortie. Les données à traiter introduites par l'interface 11, flèche F2 peuvent ou non traverser une fonction fi, f1, ....fn, de traitement avant d'être acheminées vers un bloc de traitement selon le schéma de la flèche F4 sur la figure 2. Les données traitées et leur étiquette ou tag sont ensuite récupérées à l'interface de sortie. Les fonctions de traitement peuvent ou non être utilisées suivant le tag contenu dans les données ou suivant la configuration au démarrage. Les n ressources gérées par le séquenceur permettent de multiplier le débit par le nombre de ressources disponible. The sequencer 2 plays a role of switcher of the data to be processed introduced into the system (arrow F2) according to the requests it receives through the interface of the requests, arrow F3. These requests corresponding to applications that may be different. Sequencer 2 applies a tag to the output data of the command block controlling the output interface. The data to be processed introduced by the interface 11, arrow F2 may or may not pass through a function fi, f1, .... fn, before being conveyed to a processing block according to the diagram of the arrow F4 on the Figure 2. The processed data and their label or tag are then retrieved at the output interface. The processing functions may or may not be used depending on the tag contained in the data or the configuration at startup. The n resources managed by the sequencer make it possible to multiply the bit rate by the number of available resources.

La figure 2 est un exemple d'application de génération d'aléa HD pour étalement de spectre radio. Dans cet exemple, on génère de l'aléa HD sur requête et à destination de la radio. Figure 2 is an example of an HD random generation application for radio spectrum spreading. In this example, we generate HD random on request and to the radio.

La figure 3 schématise un autre exemple d'application où l'architecture est 20 utilisée comme chiffreur d'artère haut débit. L'interface de gestion 1 est utilisée pour : • Initialiser les différents blocs de traitement composé de n blocs, Configurer et initialiser les différentes fonctions de traitement pour chaque bloc de traitement.Figure 3 schematizes another example of an application where the architecture is used as a high-speed artery encryptor. The management interface 1 is used to: • Initialize the different processing blocks composed of n blocks, Configure and initialize the different processing functions for each processing block.

25 L'interface d'entrée 11 sert aussi dans cet exemple à réceptionner : • Les trames de données à chiffrer, • Les demandes de traitement associées à la trame (index de clé, type de traitement, etc.) Le séquenceur 2 est informé en temps réel de la disponibilité des blocs de 30 traitement selon une méthode connue de l'Homme du métier et qui de fait ne sera pas détaillé. Le séquenceur joue un rôle d'aiguilleur des données reçues sur l'interface d'entrée 11 (flèche F'2) vers les blocs de traitements 8n suivant la demande de traitement reçue. Le séquenceur insère un tag au niveau des données de sorties (commandes). Les données à traiter peuvent ou non traverser une fonction fi de traitement avant d'être acheminées vers un bloc de traitement selon le schéma de la flèche F'4 sur la figure 3. Les données traitées et leur étiquette sont ensuite récupérées à l'interface de sortie 6. Les étapes décrites en relation avec la figure 2, restent donc valables, mais à la place de générer de l'aléa sur requêtes, dans le cas d'un chiffreur haut 10 débit, une donnée doit être chiffrée. La différence entre de la génération d'aléa HD et un chiffreur haut débit HD est le type de donnée en entrée. Dans le cas du générateur d'aléa HD on génère de l'aléa sur requêtes. Dans le cas du chiffreur HD, on entre une donnée qui doit être chiffrée. II existe de fait une différence de taille de 15 donnée reçue et de chemins de données. The input interface 11 is also used in this example to receive: • The data frames to be encrypted, • The processing requests associated with the frame (key index, type of processing, etc.) The sequencer 2 is informed. in real time the availability of treatment blocks according to a method known to those skilled in the art and which in fact will not be detailed. The sequencer acts as a switcher for the data received on the input interface 11 (arrow F'2) to the processing blocks 8n according to the received processing request. The sequencer inserts a tag at the output data (commands). The data to be processed may or may not pass through a processing function fi before being conveyed to a processing block according to the diagram of the arrow F'4 in FIG. 3. The processed data and their label are then retrieved at the interface The steps described in connection with FIG. 2 therefore remain valid, but instead of generating random on requests, in the case of a high-speed encryptor, a data item must be encrypted. The difference between HD hazard generation and a high-speed HD encryptor is the type of input data. In the case of the HD randomness generator, randomness is generated on requests. In the case of the HD encryptor, one enters data that must be encrypted. There is in fact a difference in size of received data and data paths.

Claims

1 - Architecture for processing in parallel several streams of data characterized in that it comprises in combination at least the following elements: • A management interface (1), connected to a sequencer (2) interpreting requests from a request interface (3) transmitting them to a request memory (4), the sequencer (2) generating commands (5) to an output interface (6) and routing data to be processed to processing blocks ( 7n) and processing functions (8n); • The processing blocks (7n) and the processing functions (8n) being configurable according to a given application and being arranged in parallel with each other, • A memory (9) receives the data from the processing blocks (7n) and transmitting them to the output interface (6), • A second memory (10) arranged between the output of the processing functions (8n) and the processing blocks (7n), • An input interface (II), receiving information from the sequencer and to initialize according to the application blocks and processing functions.

2 - Architecture according to claim 1 characterized in that the input interface (11) is adapted to manage in the type of processing by using a tag on the input data for initializing the processing blocks and / or the processing functions dynamically and define the type of flow to manage.

3 - Architecture according to claim 1 characterized in that the input interface (11) is adapted to dynamically initialize processing blocks and / or processing functions and in that the query interface is adapted to define the type of stream to manage.

4 - Architecture according to claim 1 characterized in that the sequencer (2) applies a label or tag to the output data of the command block (5). Architecture according to claim 1 characterized in that the management interface (1) is adapted to perform one of the following functions: o configure the blocks and / or the processing functions, o inject keys / parameters, o manage different modes, o control and control all the components forming said architecture. 6 ù Use of the architecture according to one of claims 1 to 5 for the generation of a hazard HD (high definition) for spread spectrum radio. 7 - Use of the architecture according to one of claims 1 to 5 for encrypting high-speed arteries.