各个簇设置了相同的可重构功能单元（Reconfiguable computer unit，RCU），并采用相似的互连方式，每个簇内包含6种32 bit的操作单元：S盒替代、移位、GF（2n）上的矩阵乘法、算术乘法、算术模加/减、逻辑运算等单元.为了支持超长位宽的处理需求，设计了两类128 bit位宽的操作单元：比特置换、长移位单元，超长位宽单元通过将其输入、输出信号分为4组32 bit接入到4个处理簇中.功能单元设置的依据是可以快速支持分组密码算法的9种基本操作[2].为满足密钥及临时数据的存储需求，专门设置了通用寄存器堆和密钥寄存器堆.为降低寄存器堆的资源消耗，结合分组密码算法分组（或分块）内的数据交互较少，设计了分簇式的寄存器堆结构.每个簇均包含一个容量为64×32 bit的通用寄存器堆，通用寄存器堆包含一个任意读端口和一个任意写端口.密钥寄存器堆的设置与通用寄存器堆相似，只是存储容量为128×32 bit，以及用途不同.
RCCPA可以根据密码处理的需要，通过动态可重构互连网络可灵活配置簇内、簇间的互连结构，充分满足密码处理的并行及流水需求.各处理簇内的RCU通过基于Crossbar互连的Level-1总线进行数据交互，任一RCU的输出可以接到任一RCU的输入上，不同簇间的数据交互通过基于部分Crossbar互连的Level-2总线完成.数据路径通过多个RCU的协同并行工作，构成多级流水线，可以同时处理多个密码分组，提高RCU资源利用率.在Level-2互连总线的配合下，还可以将数据路径动态地重构成4个32 bit簇、2个64 bit簇和1个128 bit簇，充分满足分组密码处理灵活性的要求.
2 面向RCCPA的任务映射策略研究
为降低用户的开发难度，提高RCCPA任务映射的效率，需要研究面向RCCPA的任务映射技术.现阶段针对动态可重构系统的任务映射算法研究较多[7-9]，但集中在同构系统上.针对异构系统的映射研究又以不同处理器构成的多核架构为基础，映射技术以任务的软硬件合理划分为研究对象.虽然针对同构系统的映射算法经过修改可以应用于异构系统，但存在调度成功率低、映射算法效率不高的问题，另外由于RCCPA架构基于分簇的Crossbar互连，与现有的可重构架构存在较大区别，因此必须研究基于RCCPA架构的任务映射算法.
2.1 相关定义
在动态可重构系统的任务映射过程中，需要建立相应的应用模型，以反映密码处理任务的功能、属性、任务间的约束关系等特征，以准确描述任务分配与映射的对象.
定义1密码处理任务可以表示为有向无环图Gf={V，E，P，W}.其中
1）V={vi|1≤i≤n}是子任务的集合，vi表示可面向密码编码环节的基本操作任务，每个vi均对应一个任务属性pi∈P.
2）E={eij}表示任务之间存在通信约束，即任务与任务之间存在依赖关系，任务vj必须在任务vi完成后才能执行.ei的值表示任务vi与vj之间的数据通信量.
3）P={pi|1≤i≤n}为所有任务节点属性的集合，用于描述任务节点的类型、数据来源、密钥需求等，当系统同时处理多个Gf分组时，不同分组间子密钥的使用特点，如不同分组的Gf是否使用同一密钥，如不是则需要指出下一分组的密钥使用与上一分组的密钥使用存在的关系.
4）W为任务节点的处理粒度，包括3种类型：32 bit， 64 bit， 128 bit，对于处理粒度小于32 bit的任务，在任务划分时通过将多个任务并行组合，将其作为32 bit的任务处理.
定义2 初始配置序列是完成密码处理任务Gf的一个多重上下文序列，执行可以完成Gf表示的一个分组数据的加（解）密任务，配置序列={1，2，…，s}共需要执行s个时钟周期，i∈为单个配置上下文，该上下文执行需要一个时钟周期，每个上下文中均包含了子任务在该时刻的计算资源、存储资源和互连资源占用情况.设T（i）为配置上下文i所完成的子任务集合，若此i中只是完成了操作数的提取，则此时T（i）=，N（i）表示i所对应的资源占用情况，ni[y][x]∈N（i）表示i所占用的处理簇y中x类型的功能单元的总数，主要包括：计算资源以及互连资源消耗等，Rtotal[y][x]表示可重构处理架构RCCPA处理簇y可以提供的x类型的功能单元数量或为簇y提供x类型的通信带宽.MR（i）表示执行到i时，需要占用的通用存储空间的大小，MK（i）则表示任务执行需要的密钥存储空间的大小，MRtotal和MKtotal为系统为各个簇提供的通用存储空间及密钥存储空间的大小.一个可行的初始配置应该满足以下条件.
1）任务约束：
即初始配置序列必须完成Gf包含的所有子任务，且每个子任务只能由某种功能单元完成一次.
2）资源约束：
i∈，ri[y][x]∈N（i），ni[y][x]≤Rtotal[y][x].
即每个配置上下文所占用的任意簇中任意功能单元的数量不能超过系统所提供的计算资源数量，存储带宽、簇间通信带宽、输出带宽需求不能超过系统所提供的通信带宽.由于各个处理簇内的互连单元采用全Crossbar互连，能够保证任意时刻任何功能单元的输出可以连接到任意功能单元的输入上，不管如何配置密码处理路径，簇内带宽肯定可以满足需要，因此计算资源约束时不必考虑簇内通信带宽的约束.
3）存储约束：
mri[y]∈MR（i），mk[y]∈MK（），则mri[y]≤MRtotal，mk[y]≤MKtotal.
存储资源约束要求任务执行的任意时刻，需要占用的通用寄存器数量、密钥寄存器数量，不能超过系统提供的寄存器空间.由于RCCPA没有设计专门的子密钥计算电路，密钥需要预先计算存储于子密钥寄存器堆，密码处理时由运算单元从密钥寄存器中提取密钥完成相应操作，因此密钥存储空间的需求相对固定，生成初始配置序列时，密钥空间肯定可以满足运算需求，不需要对存储资源进行判断.当进行多分组并行或流水处理时，根据各分组是否使用相同密钥的情况，首先进行密钥存储空间是否满足需求的判断，如不满足则不需要再进行映射序列调整.
