간접 분기 명령은 현대적인 고성능 프로세서의 ILP를 제한하는 가장 심각한 장애 요인 중 하나이다. 다른 분기 명령들과는 다르게 간접 분기는 그 타켓 주소가 동적으로 다형태로 변하기 때문에 이를 예측하기 매우 어려우며, 투기적 실행 방식을 사용하는 대부분의 현대적인 고성능 프로세서에서는 예측이 잘못되는 경우에 많은 수행 사이클 지연이 일어나게 되어 프로세서의 성능이 크게 떨어지게 된다. 우리는 예측 정확도가 아주 뛰어난 새로운 개념의 간접 분기 예측 방식 즉, 간접 분기 명령과 이와 데이터 종속 관계를 가진 이 명령어 보다 훨씬 앞서 수행되는 명령어의 레지스터 내용을 결합시켜 간접 분기의 타켓을 예측해내는 방식을 제안하였다. 1K의 예측기를 사용하는 경우에 98.92%의 예측 정확도를 보이고, 8K의 크기를 사용하면 거의 완벽한 99.95%의 정확도를 보인다. 그러나 지금까지 제안된 모든 예측기가 그러하듯이 예상 타켓 주소와 함께 앨리어싱 문제를 완화시키기 위한 태그를 저장하기 위한 하드웨어 오버헤드가 크다는 단점을 안고 있다. 그러므로 본 논문에서는 예측 정확 도의 손실없이도 예측기의 하드웨어 오버헤드를 최소한으로 줄이는 방법을 제안한다. 실험 결과로써 태그 저장에 따른 하드웨어를 성능 손실 없이 약 60%를 줄일 수 있으며, 0.1%의 손실을 감수하면 약 80%까지 줄일 수 있다. 또한 부분 타켓 저장으로 인한 성능 손실 없이 타켓 주소 저장에 따른 하드웨어를 약 35% 절약할 수 있으며, 1.11%의 손실을 감수하면 약 45%까지 절약할 수 있다.
요즘, 에너지 절감이라는 전 세계의 요구에 따라 많은 연구와 응용개발이 이루어지고 있다. 이러한 응용개발에는 INTERNET, LAN, PLC, ZIGBEE 등과 같은 유무선 네트워크 장치를 이용하고 네트워크 상에서 발생할 수밖에 없는 제어시스템에서의 치명적인 문제를 비교적 저렴하고, 작은 노력을 들여 구축할 수 있는 방법에 대한 연구가 이루어져야 한다. 또한, 네트워크 기능을 가진 임베디드 시스템의 경우 펌웨어 업그레이드가 타 장치에 비해서 장점이 많으므로 네트워크 노드들을 원격으로 관리하고, 신뢰성 있도록 하는 제어방법이 중요할 것이다. 본 논문에서는 센서 노드 및 릴레이를 관리하는 PLC 영역과 ESS의 핵심요소인 LACC 구현과 신뢰성 있는 결과를 얻기 위한 성능분석 및 평가를 행함으로서 본 논문에서 제안된 효과적 원격관리와 제어방법 등을 실험결과를 통해 검증한다.
본 논문은 $LiNbO_3$ 광스위칭 소자를 이용한 광컴퓨터 시스템인 SPOC(Stored Program Optical Computer)의 제어 동작의 문제점을 개선한 회로를 설계하고 검증한다. SPOC의 메모리는 DLM(Delay Line Memory) 구조이고, 오퍼런드가 필요 없는 명령어도 메모리 접근 과정을 수행하기 때문에 메모리 접근에 많은 시간이 소요되는 문제점이 있다. 또한 원하는 연산만을 선택하여 수행할 수 없기 때문에 산술논리장치에서 불필요한 연산이 많이 수행된다. 따라서 본 논문에서는 오퍼런드를 찾기 전에 미리 명령어를 해독함으로써 오퍼런드가 필요 없는 명령어의 메모리 접근을 제거하도록 회로를 개선한다. 또한 산술논리장치내의 모든 연산회로에 오퍼런드를 보내지 않고 특정 연산회로에만 오퍼런드를 보냄으로써 불필요한 연산을 줄인다. 그리고 DIR(Dual Instruction Register) 구조를 제시하여 전체 프로그램의 실행시간을 최소화한다.
본 논문에서는 영어 발음기호의 2단계 강세뿐만 아니라 3단계, 4단계 강세기호 및 기타 특수기호를 쉽게 입력할 수 있는 방법을 위해 영어 발음기호 및 강세기호 체계와 컴퓨터 계통의 일부에서 제한적으로 사용되고 있는 영어 발음기호 표현방법들을 분석하였으며, 이에 따라 조합분음기호를 이용한 영어 발음기호의 입력방법을 제시하였다. 제시한 방법을 적용한 새로운 글 자체와 자판배치를 구성해 실험한 결과 워드프로세서뿐만 아니라 스프레드시트, 데이터베이스, 프레젠테이션 등 각종 응용 프로그램에서 모두 영어 발음기호의 입력이 가능함은 물론 각 프로그램 간 데이터 호환이 이루어지며, 특히 4단계 강세 체계까지 쉽게 입력할 수 있음에도 불구하고 개별모음 자판을 이용한 경우와 워드프로세서의 고유기능을 이용한 경우에 비해 입력속도가 크게 향상됨을 확인하였다.
본 논문에서는 차세대 입출력 인터페이스인, PCI 익스프레스 컨트롤러의 기능 검증을 위해 효율적인 검증 환경을 제안하였다. 검증 환경은 벡터 생성 부분, 테스트 벤치, 그리고 두개의 메모리로 구성된다. 이러한 효율적인 검증 환경을 제대로 동작시키기 위한 명령어 세트를 정의하였다. 이 명령어는 어셈블리 구조를 가지며, PCI 익스프레스의 모든 프로토콜을 지원하며, 설계된 PCI 익스프레스 컨트롤러를 검증하기 위한 모든 시나리오를 제공하도록 정의되었다. 또한 본 논문에서는 랜덤 벡터 생성 부분, 시뮬레이션 부분, 그리고 비교 엔진으로 구성된 랜덤 검증 환경을 제안하였다. 본 랜덤 테스트 검증 환경에서 수행된 결과는 일반적인 기본 동작 검증과 설계 기반 검증에서 찾지 못한 특수 경우의 에러도 발견 할 수 있다.
최근 정보 기술의 발전에 따라 다양하고 폭넓은 정보들이 디지털 형태로 빠르게 생산 및 배포되고 있다. 사용자가 이러한 정보과잉 속에서 자신이 원하는 정보를 단시간 내에 검색하는 것은 그리 쉬운 일이 아니다. 따라서 유비쿼터스 상거래에서 사용자가 정보를 효율적으로 이용할 수 있도록 제어하고 필터링하는 일을 도와주는 개인화된 추천 시스템이 등장하였으며, 더 나아가 사용자가 원하는 아이템을 예측하고 추천해주고 있으며 이를 위해 협력적 필터링을 적용하고 있다. 이는 사용자의 성향에 맞는 아이템을 예측하고 추천하기 위하여 비슷한 선호도를 가지는 사용자들간의 유사도 가중치를 계산한다. 본 연구는 정보의 속성에 대한 사용자의 선호도를 고려하지 않은 문제를 개선하기 위하여 연관 이웃 마이닝을 사용하여 대표속성에 대한 연관 사용자의 선호도를 협력적 필터링에 반영하였다. 연관 이웃 마이닝은 선호도에 가장 크게 영향을 미치는 속성을 추출하여 유사한 성향을 가진 연관 사용자를 군집한다. 제안된 방법은 사용자가 아이템에 대해서 평가한 MovieLens 데이터 집합을 대상으로 평가되었으며, 기존의 nearest neighbor model과 K-means 군집보다 그 성능이 우수함을 보인다.
본 논문에서는 복잡한 배경을 갖는 동영상에서 얼굴의 윤곽선을 추출하기 위해 DCM(Dilation of Color and Motion information) 마스크와 동적 윤곽선 모델 (Active Contour Models; Snakes)을 적용한다. 먼저, 얼굴의 색상 정보와 움직임 정보를 모폴로지의 팽창과 AND 연산으로 결합한 DCM 마스크를 제안하여, 복잡한 배경이 제거된 얼굴 영역을 검출하고 영상 에너지의 잡음을 제거하기 위해 사용한다. 또한, 초기 곡선에 민감한 동적 윤곽선 모델의 단점을 극복하기 위해 얼굴 요소의 기하학적인 비율에 의해 추정된 회전정도에 따라 초기곡선을 자동으로 설정하고, 에지가 약한 부분에서의 윤곽선 추출을 위해 스네이크의 영상에너지로 에지강도와 밝기를 함께 사용한다. 실험을 위해, 복잡한 배경이 있는 실내 영상과 방송 영상으로부터 양 눈이 보이는 총 16명의 다양한 헤즈 포즈 영상을 총 480장 취득하였다. 결과적으로, 얼굴의 회전정도에 따라 보간된 초기곡선을 사용하고 에지강도와 밝기의 결합 영상에너지를 사용하는 경우에 평균 처리시간은 0.28초에서 보다 정교한 얼굴 윤곽선이 추출되는 것으로 나타났다.
현대인의 생활에서 자동차는 이미필수적인 것이 되었고, 자동차 기술이 발달하게 됨에 따라 더욱 더 편리한 혜택을 누리고 있다. 그러나 자동차를 좀 더 편리하게 이용하고자 다른 부가적인 시스템들을 장착하게 되었고 대표적인 것이 네비게이션이다. 현재 네비게이션 시스템은 단지 일방적인 길안내만을 해주는 기계적인 시스템에서 크게 벗어나지 못하고 있다. 본 논문에서는 퍼지 로직을 이용하여 운전자의 성향을 판단하고 그에 맞는 경로를 안내해주는 지능형 네비게이션에 대하여 제안하고자 한다. 네비게이션의 가장 중요한 목적인 빠른 경로안내에 크게 벗어나지 않는 범위 내에서 사용자의 성향에 따른 경로 안내를 해주는 미래 지향적인 네비게이션 알고리즘을 제안하고 모의 주행을 통한 제안된 알고리즘을 검증한다.
터보 코드는 강력한 에러정정 성능 때문에 W-CDMA(Wideband Code Division Multiple Access), CDMA2000 등의 통신 알고리즘에 적용되고 있으며, 여러 분야에서 하드웨어로 구현되어졌다. 여러 가지의 개선 알고리즘과 하드웨어 구조가 제안되어 졌으나 아직까지 하드웨어 면적, 동작속도 및 소비전력 등의 문제가 연구되어지고 있다. 본 논문에서는 하드웨어 면적과 동작속도를 향상시키기 위하여 사후확률 최적화로부터 유도된 MAX-SCALE 알고리즘을 이용한 터보코드 복호기를 설계하였으며, 제안된 회로는 Matlab과 MaxPulsII를 사용하여 성능 측정 및 FPGA 보드상에 구현되었다. 결과적으로 제안된 구조를 사용하여 FPGA에 구현했을 때, 616개의 로직 요소 (Logic Element)를 가지며 MAP(Maximum a Posteriori) 복호 알고리즘에 비해 동작속도는 56.48MHz로 약 40% 향상되었으며, 6.12%의 BER(Bit Error Rate) 성능이 향상되었다.
최근 인터넷 응용 프로그램과 관련 기술의 발전에 따라 디지털 멀티미디어 콘텐츠의 보급과 사용이 쉬워지고 있다. 디지털 신호는 복제가 용이하고 복제된 신호는 원신호와 동일한 품질을 갖는다. 이러한 문제점을 해결하고 저작권 보호를 위해 멀티 미디어 핑거프린트가 연구되어지고 있다. 핑거프린팅 기법은 암호학적인 기법들을 이용하여 디지털 데이타를 불법적으로 재배포한 사용자를 찾아냄으로써 디지털 데이타의 저작권을 보호한다. 핑거프린팅 기법은 대칭적이나 비대칭적인 기법과 달리 사용자만이 핑거프린트가 삽입된 데이타를 알 수 있고 데이타가 재배포되기 전에는 사용자의 익명성이 보장되는 기법이다. 본 논문에서는 신경회로망에 의한 공모된 멀티미디어 핑거프린트의 검출 알고리즘을 제안한다. 제안된 알고리즘은 불법공모방지 코드 생성과 에러정정을 위한 신경회로망으로 구성되어 있다. BIBD(Balance Incomplete Block Design) 기반의 불법공모방지 코드는 평균화 선형 공모공격에 대해 100% 공모코드 검출이 이루어졌으며, 에러비트 정정을 위해 (n,k)코드를 사용한 홉필드 신경회로망은 2비트 이내의 에러비트를 정정할 수 있음을 확인하였다.
멀티미디어 정보 검색에서 멀티미디어 데이터는 고차원 공간상의 벡터로 표현된다. 이러한 특정 벡터를 효율적으로 검색하기 위하여 다양한 색인 기법이 제안되어 왔다. 그러나 특정 벡터의 차원이 증가하면서 색인 기법의 효율성이 급격히 떨어지는 차원의 저주 문제가 발생한다. 차원의 저주 문제를 해결하기 위하여 색인하기 이전에 원 특정 벡터를 저차원 공간상의 벡터로 사상하는 차원 축소 기법이 제안된 바 있다. 본 연구에서는 벡터의 놈과 각도 성분을 이용하여 유클리드 거리를 근사하는 함수를 기반으로 하는 새로운 차원 축소 기법을 제안한다. 먼저, 유클리드 거리 근사를 위하여 추정된 각도의 오차의 발생 원인을 분석하고 이 오차를 줄이기 위한 기본 방향을 제시한다. 또한, 고차원 특정 벡터를 다수의 특징 서브 벡터들의 집합으로 분리하고 각 특징 서브 벡터로부터 놈과 각도 성분을 근사하여 차원을 축소하는 새로운 기법을 제안한다. 각도 성분을 정확하게 근사하기 위해서는 올바른 기준 벡터의 설정이 필수적이다. 본 연구에서는 최적 기준 벡터의 조건을 제시하고, Levenberg-Marquardt 알고리즘을 이용하여 기준 벡터를 선정하는 방법을 제안한다. 또한, 축소된 저차원 공간상의 벡터틀을 위한 새로운 거리 함수를 정의하고, 이 거리 함수가 유클리드 거리 함수의 하한 함수가 됨을 이론적으로 증명한다. 이는 제안된 기법이 착오 기각의 발생을 허용하지 않으면서 효과적으로 차원을 줄일 수 있음을 의미하는 것이다. 끝으로, 다양한 실험에 의한 성능 평가를 통하여 제안하는 방법의 우수성을 규명한다.
본 논문에서는 방대한 계산량으로 인해 슈퍼컴퓨터나 특수하게 제작된 컴퓨팅 시스템에서만 수행될 수 있었던 기존의 볼입 형 가상 환경(IVE) 시스템과는 달리 확장성과 호환성을 갖는 PC 기반의 몰입 형 가상 환경 시스템(PIVE)을 제안한다. 이러한 개인용 혹은 가정용 컴퓨터 기반의 어플리케이션은 두 가지 장점을 가진다. 첫 번째로 사용할 수 있는 리소스가 다양하다는 것이고, 두 번째로 사용자에게 친근한 인터페이스를 갖는다는 것이다. PC 기반의 몰입 형 가상 환경 시스템은 단순한 인터페이스와 호환성으로 일반 사용자가 IVE 시스템에 쉽고 편리하게 접근할 수 있게 해 준다. 또한 PC 기반의 몰입 형 가상 환경 시스템은 다양한 사용자로 하여금 많은 종류의 주제를 다룰 수 있게 하며, 기존의 복잡한 구조로 되어 있는 햄틱 장치를 PC 기반으로 제작하여 PC와의 호환성을 높여 인터페이스를 보다 쉽게 구현할 수 있게 해준다. 또한 제안된 PC 기반의 몰입 형 가상 환경 시스템은 물리적인 현상들을 계산하고, 시각화하는 시간을 단축시키기 위해서 기하학적인 방법들이 적용함으로써 일반 보급형 PC에서도 구현이 용이하다. 본 논문에서 제안된 PC 기반의 몰입 형 가상 환경 시스템을 사용자가 실내 환경에서 데이터 글러브와 행동 인식 장치, HMD를 착용하고 움직이는 예제에 적용해 보았다.
본 연구에서는 DCT 영역에서 퍼지 측정값을 이용하여 동영상의 전송 대역폭을 조절하는 방법을 제안한다. 이 방법은 비트량 할당을 위한 퍼지 측정값과 최소 왜곡을 초래하는 비트량 축소 방법으로 구성되며, 퍼지 측정값은 코드 길이, 불연속 애매성 및 수변 블록의 모멘텀으로 계산된다. 이러한 측정값은 가중치를 곱하여 계산되며 대역폭 축소의 적절한 정도를 나타내며 이러한 퍼지 애매성을 이용하여 각각의 DCT 블록은 최소 왜곡 방법에 의하여 필터링되어 동영상의 대역폭을 대상 네트워크 환경의 대역폭에 적합하도록 축소한다. 실험에서는 이러한 방법에 의하여 트랜스코딩된 영상의 화질이 시각적 및 양적으로 우월함을 나타내었고, 대역폭이 균일함을 보여준다.
현재 가정에 널리 보급되어 있는 비디오/오디오 기기 중 비디오 레코더 플레이어는 영상 기기로 분류되고 있지만 DVD 플레이어의 경우에는 오디오 기기로 분류될 정도로 오디오의 기능과 성능을 강조하고 있다. 따라서 비디오/오디오 시스템에서 오디오 재생 기능과 성능을 높이는데 많은 연구가 이루어지고 있다. 본 논문에서는 DVD 전용 프로세서를 이용한 비디오/오디오 시스템을 구성하는데 있어서 기존에 비디오 및 오디오 데이터의 처리를 DVD 전용 프로세서가 전담하는 구조에서 발생되는 DVD 전용 프로세서의 시스템 리소스의 한계성으로 인한 기능의 제약을 개선한 오디오 기능을 분화한 비디오/오디오 시스템의 구조를 제안하고 시스템 구현을 통해 제안된 구조의 우수성을 증명한다. 본 논문에서 제안한 시스템은 오디오 기능의 분화로 여러 가지 오디오 포맷이 지원 가능할 뿐만 아니라 원음에 특수한 효과를 부여하여 재생할 수 있도록 함으로써 사용자 취향에 맞는 설정으로 오디오를 감상할 수 있도록 하였고 다양한 음장 모드를 지원하도록 하였다. 다양한 포맷의 오디오를 지원하기 위해서는 각 오디오 포맷에 맞는 디코더를 모두 채용하는 방법이 가장 좋은 방법이겠으나 이러한 방법은 시스템 구성상의 효율성이 떨어지게 된다. 따라서 오디오를 재생할 때 필요한 오디오 포맷만을 재생 가능하도록 하기 위해 오디오 데이터를 검출하고 검출된 포맷만을 지원하는 방식으로 오디오 시스템을 구현함으로써 시스템의 유연성을 개선하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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