哈希算法,SHA256,哈希函数,加密哈希,哈希预测/哈希算法是博彩游戏公平性的核心，本文详细解析 SHA256 哈希函数的运作原理，并提供如何通过哈希技术进行博彩预测的方法！

　　对于parameter关键字，则是以常数的方式进行对待的，并且不会等到编译阶段才进行处理，在阶段就会进行相应的替换。enum各自的label是唯一的（value唯一），同时对于相应的比特不能够进行逻辑操作。这里我们只需要掌握enum运用在

　　enum相比于parameter更加安全，因为我们在对state赋值的时候，只能对其分配我们定义的标签值，不会导致赋意料之外的状态值。

　　标签值和信号名一定是同样的大小，如果不一样，在编译阶段就会报错，而paremter并不会报错，大概率只会报warning!(甚至warning都没有）

　　具体的大家可以看下面这两张图，enum用在状态变量中好处多多，大家要熟练掌握。

　　接下来回归正题，讨论SHA256算法的优化。忘掉了SHA256是什么的请回顾上节课的内容。

　　我们的运算实际上是针对A~H这8个32位寄存器，持续的做运算，运算到最后一轮，这8个寄存器代表的就是256bit的哈希值。 假定K_t以及W_t在进行轮运算之前已经都有了，则我们可以重点关注轮运算的步骤，如上图所示。

　　基于这个想法，我们可以写出相关的代码如图所示，通过多轮的运算（对于一个Block而言，我们需要在COMPUTE状态下持续计算A~H寄存器的值，一共64轮）。上面这段代码可以用吗？大家思考一下。

　　从逻辑的角度来说（或者是软件的角度来说），当然是可以的。大家做仿真也没有任何问题，结果肯定是对的。但是这样时钟频率一定是很低的。时刻要牢记我们设计的是硬件电路，写代码只是去描述硬件的行为，上面这样的一次运算我们要求它在一个时钟周期以内要算完，以满足建立时间。（因为下一个时钟周期要用到上一个时钟周期的结果做新一轮的运算），但是这段运算显然要算很久，因此时钟周期也需要很长才可以满足建立时间，这样频率一定很低。所以要针对这段代码进行优化。

　　我们看一下这段运算的关键路径在哪里。由于这一段是组合逻辑赋值，因此是由先后顺序之分的。也就是通常所说的组合逻辑链路，计算得到最终的结果需要把这些时间全部给加起来（不考虑中间变量被优化掉）。需要多次位运算，多个32bit的加法，这些时间显然是很长的。

　　除此之外还有个难题就是W[n]数组。 对于一个Block而言，W_t一共有64组，用于64轮的计算。一个最简单明了的方法，就是用二维数组去实现它。如果我们按照上面的代码去写，会有什么问题呢？

　　大家可能不理解这是为什么，我不就是用到了前16组数据吗？怎么就需要64选1的MUX了。这是因为我们代码这样写，数组的索引含有变量t，综合器综合的时候并不知道你是怎么选的，它默认按照覆盖全范围的考虑方式，因此会生成多个64选一的MUX。学过数字电路的同学都知道，64选1的MUX实际上是由多个8选1的MUX搭起来的。因此开销非常大，无法接受。其生成的电路如下图所示：

　　事实上我们思考一下，你线个不同的W_t(t=0,1..63)吗？这样预先进行计算，但是用的时候需要64选1的逻辑，同样会增加逻辑延迟，这个方法并不好！

　　如果我们只存储16个，那么我们计算第16个W的时候，只需要通过上面这个简单的逻辑运算，就可以得出W[16]了,这样节省了大量的资源。

　　如上图所示，因为W_t是算完第t轮就没有用了,所以完全可以采用上面这种移位寄存器的方式进行替换。

　　如何进一步提升主频呢？重点就是挖掘没有依赖的逻辑，实现他们的并行，同时将无法并行的逻辑采用流水线的方式，以减少某级的延迟。这样可以充分提高主频以及吞吐率。

　　我们仔细看上面的运算逻辑，对于下一轮的a而言，它由t1+t2得到。而t1和t2由依赖于这一轮的a,b。也就是存在严重的数据依赖。怎么解决呢？

　　去找非依赖项！上面运算中的k和w是并不依赖于A~H。事实上给定了这一轮的Block，k和w是完全确定的。因此我们可以提前一个周期计算好k和w。由于我们没有存储所以的W数组，对于这一轮的W需要用上一轮的结果去运算，因此我们最好提前两个周期就开始计算W，这样两个周期以后我们就有相应的K和W。就不需要额外的运算了！

　　我们还可以更加激进一点。下一轮的“h”是等于这一轮的“g”的。并且“h”自身是没有数据依赖关系的，也就是“h”自身到不会经过组合逻辑运算链路。并且我们的运算中又需要“h”。大家有想到什么吗？

　　其实这段话就是告诉大家，我们计算上一轮的时候。就知道下一轮的“h”是多少了，“h”又可以参与t1的运算（h,k,w我们都有了，我们就可以提前一轮把它求出来），这样就不用等到这一轮，再傻傻的等待t1算出结果了。大家可以自己想想怎么做优化，下篇文章我将讲第八课（更多地SV特性）。至于SHA256的完整设计思路，等我自己整理完以后我会单独写一篇文章作为习题课讲解（原课程中没有说明SHA256的具体设计，当做大作业留给大家完成）。