Fully Homomorphic Encryption (FHE) allows for secure computation on encrypted data. We present BASALISC, an architecture family of FHE hardware accelerators that aims to substantially accelerate FHE computations in the cloud. BASALISC implements the BGV scheme, targets a range of parameter sets, and directly supports and implements BGV bootstrapping. We propose a new generalized version of bootstrapping that can be implemented with optimized Montgomery multipliers that cost 46% less in silicon area and 40% less in power consumption. BASALISC is a RISC architecture with a four-layer memory hierarchy, including a two-dimensional conflict-free inner memory layer that enables 32 Tb/s radix-256 NTT computations without pipeline stalls. Our conflict-resolution data permutation hardware is re-used to compute BGV automorphisms without additional hardware and without throughput penalty. BASALISC additionally includes a custom multiply-accumulate unit familiar in DSP architectures, with which we accelerate tight BGV key switching loops. The BASALISC computation units and inner memory layers are designed in asynchronous logic, allowing them to run at different speeds to optimize each function. BASALISC is designed for ASIC implementation with a 1 GHz operational frequency, and is already underway toward tape-out with a 150mm2 die size in a 12nm Global Foundries process.The BASALISC toolchain comprises both a custom compiler and a joint performance and correctness simulator. We evaluate BASALISC in multiple ways: we study its physical realizability; we emulate and formally verify its core functional units; and we study its performance on a single iteration of logistic regression training over encrypted data. For this application, comprising from up to 900K high-level BASALISC instructions down to 27B low-level instructions, we show a speedup of at least 2,025x over HElib.


翻译:完全基因加密( FHE) 允许对加密数据进行安全计算。 我们展示了 BASALISSC, 是一个由 FHE 硬件加速器组成的建筑组, 旨在大大加速云层中 FHE 计算。 BASALISSC 执行 BGV 计划, 目标是一系列参数组, 并直接支持和实施 BGV 靴式。 我们提出一个新的通用的靴式版本, 可以使用最优化的 Montgome 乘数实施, 硅区域成本降低46%, 电力消耗减少40% 。 BASALISSC 是一个有四层内存等级的RISC 结构, 包括一个二维无二维自定义的自动内部内存层, 使32 TBBBx-256 NTT 的内存计算系统。 我们的冲突解析数据配置的自定义的BGFALV 自动自定义的自动自定义自定义自定义的自定义自动智能智能数据, 包括一个自定义的自定义的自定义的自定义的自定义的自定义的自定义的自定义自动自动和自定义的自定义的自定义的自定义的自定义的自定义的自定义的自定义的自定义的自定义的自定义的自定义的自定义的自定义的自定义的自定义的自导和自定义的自定义的自定义的自定义的自定义的自导和自定义的自定义的自定义的自定义的自定义的自定义的自定义的自定义的自定义的自定义的自定义的自定义的自定义的自定义的自定义的自定义的自定义的自定义的自定义的自定义的自定义的自定义的自定义的自导的自导的自导的自导的自导的自导的自导的自导的自导的自导的自导的自导的自导的自导的自导的自导的自导的自导的自导的自导的自导式的自导的自导式的自导式的自导式的自导的自导式的自导的自导式的自导式的自导式的自导式的自导式的自导式的自导式的自导式的自导式的自导

0
下载
关闭预览

相关内容

专知会员服务
25+阅读 · 2021年4月2日
100+篇《自监督学习(Self-Supervised Learning)》论文最新合集
专知会员服务
164+阅读 · 2020年3月18日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
174+阅读 · 2019年10月11日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
103+阅读 · 2019年10月9日
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
VCIP 2022 Call for Special Session Proposals
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年4月1日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium4
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月10日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月3日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Plenary Talk2
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月2日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Plenary Talk1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月1日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Industry Talk1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年7月28日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
28+阅读 · 2019年5月18日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2022年7月14日
Arxiv
0+阅读 · 2022年7月13日
Arxiv
0+阅读 · 2022年7月13日
VIP会员
相关资讯
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
VCIP 2022 Call for Special Session Proposals
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年4月1日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium4
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月10日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月3日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Plenary Talk2
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月2日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Plenary Talk1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月1日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Industry Talk1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年7月28日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
28+阅读 · 2019年5月18日
相关基金
国家自然科学基金
1+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员