公钥体制中的椭圆曲线加密算法,相比RSA密码算法,具有更高的加密安全强度等诸多优点,受到了越来越多的研究。本文首先从椭圆曲线上点乘运算层次结构出发,自底向上的设计了双域点乘加速器的硬件实现方案。本文首先设计了一种和积分离的高并行蒙哥马利模乘实现方案及电路和基于非逻辑基4布斯编码的双域整数乘法单元,采用和积分离的高并行思想可以减少蒙哥马利模乘运算时迭代内的路径延时,采用非逻辑思想编码可以减少双域整数乘法单元的关键路径,提升了双域模乘器的运算速度。针对模逆运算,本文设计了一种基于无溢出模加运算的快速双域蒙哥马利模逆实现方案并完成了电路设计。该方法通过无溢出模加运算替代模减运算,省去了约简的开销,减少了双域模逆器的运算时间和面积开销。最后,针对直接限制点乘性能的点加倍点运算,本文设计了一种基于双模乘器并行压缩的点加倍点调度方案,本文分析了在点加倍点运算中,双模乘器是一种最高效的实现方式,其次采用并行压缩的思想可以减少双模乘器调度时点加倍点运算通路和存储空间开销,提升了点加倍点及点乘运算的性能。本文完成了双域点乘加速器的电路设计,并搭建了验证平台,对硬件设计完成了系统级、模块级的功能验证。通过Design Compiler工具在SMIC 40nm工艺下完成了综合与逻辑优化。实验结果显示:本文设计的双域点乘加速器电路,面积为168,018μm~2,主频最高可达388MHz,素数域完成一次256比特数据的点乘运算时间为0.48ms,二元域完成一次256比特数据的点乘运算时间为0.31ms。