Karmaşık algoritmaların FPGA üzerinde gerçeklenmesi

---

Tezin Türü: Yüksek Lisans

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Ondokuz Mayıs Üniversitesi, Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, Bilgisayar Mühendisliği Anabilim Dalı, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2012

Tezin Dili: Türkçe

Öğrenci: ERDEM ALKIM

Danışman: Erdal Kılıç

Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu

Özet:

Programlanabilir lojik yongalar birçok alanda kullanılmaktadır. Özellikle FPGA yongalarının ortaya çıkmasıyla birlikte programlanabilir lojik yongaların kullanım alanları genişlemiş ve bu konuda yapılan çalışmalar artmıştır. FPGA yongalarının en büyük özelliği olan paralel işlem yapabilme yetenekleri onları klasik bilgisayar işlemcilerinden ve mikro denetleyicilerden ayırmaktadır. Bu alanda literatürde en yaygın olarak işlenen iki konu yapay sinir ağlarının (nörobilgisayar) ve kriptografik algoritmalarının FPGA üzerinde uygulanmasıdır. Yapay sinir ağları algoritma yapıları gereği paralel işleme ihtiyaç duymaktadır. Bu yüzden bu algoritmaların FPGA yongaları üzerinde uygulanması klasik bilgisayar işlemcileri üzerine yazılan yazılımlara oranla çok daha hızlı çalışmasını sağlamaktadır. Yapay sinir ağı algoritmalarının kullanım alanlarının genişliği ve uygulamalarda tercih edilme sıklığı düşüldüğünde bu algoritmaların çalışma süresini kısaltan bir yonganın literatürde yer bulacağı açıktır.Diğer taraftan kriptoloji algoritmalarının ise en hızlı çalışacak ve en az yer kaplayacak şekilde güncellenmesi, akıllı kartlar gibi küçük alanlarda iyi performans verebilmesi için gereklidir. Bu çalışmada karmaşık algoritmalar FPGA yongaları üzerinde gerçeklenerek standart işlemcilere göre çok daha hızlı çalışan ve az yer kaplayan uygulamaya özel işlemcilerin geliştirilmesi amaçlanmıştır. Uygulama aşamasında tek komut setinin aynı anda farklı verilerle işletilmesi ve standart komut setlerinde bulunmayan modüler aritmetik işlemlerinin tanımlanması amacıyla iki farklı alana yoğunlaşılmıştır. Bu amaçlar doğrultusunda yapay sinir ağı algoritmalarından olan LVQ algoritması ve en çok kullanılan modüler çarpım yöntemlerinden Karatsuba –Ofman, Toom – Cook, FFT ve Montgomery algoritmaları seçilmiştir. FPGA yongalarının esnek yapıları ve paralel işlem kabiliyetlerinin karmaşık olarak adlandırılan algoritmaların verimli çalışmasına olanak sağladığı anlaşılmıştır.Anahtar Kelimeler: FPGA, Yapay sinir ağları, Kriptografi, modüler aritmetik