새로운 전광(all-optical) NOR논리소자가 반도체 광증폭기 (SOA)의 이득포화 특성을 이용하여 처음으로 제안되고 입증되었다. 전광 NOR논리소자는 이득의 비선형성에 의해 동작되므로 SOA의 이득포화를 충분히 얻기 위해 펌프신호는 SOA의 입력단에서 어븀 첨가 광섬유 증폭기에 의해 증폭되었다. 전광 NOR 논리소자의 동작특성은 10 Gbit/s에서 성공적으로 측정되었다.
자율주행시스템은 복잡한 환경에서 효과적인 주행을 위해서 센서를 통해 주변의 정보를 수집하고 주변환경에 적절한 동작을 취해야 한다. 이러한 자율주행시스템에 지능적인 방법을 통하여 새롭게 제안한 방법을 서술하였다. 퍼지 논리를 이용하여 운전자와 같이 차량이 차선을 따라 주행하기 위한 퍼지 논리 제어기(FLC)가 설계되었다. 함축적인 차량모델을 기반으로 설계한 퍼지 논리 제어기가 복잡하고 정확한 차량모델을 기반으로 설계된 PID나 FSLQ 제어기와 동등한 성능을 발휘하였다. 인간의 운전방법을 학습할 수 있는 신경회로망을 이용하여 자율주행시스템에 적용하였다. 퍼지 신경회로망은 인간의 제어특성을 반영하도록 설계되었으며 자동으로 생성된 제어기는 퍼지 논리 제어나 신경회로망의 기법보다 우수한 성능을 발휘하였다. 퍼지 논리, 신경회로망, 유전자 알고리즘 등의 인간의 지능 모델에 기초를 둔 방법을 자율주행차량의 제어에 도입하므로써 기존의 자율주행시스템의 문제점을 극복하는데 주요한 역할을 하였다. 앞으로 퍼지 논리, 신경회로망, 유전자 알고리즘은 각각의 강점을 융합하거나, 고전적인 제어 알고리즘과 결합하므로써 더욱 우수한 성능을 발휘할 것으로 예상된다.
본 논문에서는 여러 디지털 신호의 크기를 비교하기 위한 알고리즘 및 디지털 회로를 제안한다. 제안하고자 하는 알고리즘은 여러 입력을 동시에 비교한 후에 간단한 디지털 논리 함수를 이용하여 그 입력들 중에서 가장 큰 값(혹은 가장 작은 값)을 검출하는 방법을 제공할 수 있다. 이 방식의 단점은 하드웨어 자원이 증가하는 것인데, 이를 위해 중복된 논리동작을 재사용하는 방법을 제안한다. 제안하고자 하는 방식은 회로 속도의 증가, 즉 지연시간의 감소에 초점을 맞추었다. 제안한 비교 알고리즘은 HDL로 구현한 후에 Altera사의 Cyclone III EP3C40F324A7 FPGA 환경에서 실험하였다. 4입력의 경우에 1.20배의 하드웨어 자원을 사용하면서 1.66배 만큼 동작 속도를 증가시킬 수 있다. 또한 8입력의 경우에는 2.15배의 하드웨어 자원을 사용하면서 2.29배로 동작 속도를 증가시킬 수 있다.
본 논문은 redundant 다치논리 (redundant multi-valued logic, RMVL)을 이용하여 디멀티플렉서 (demultiplexer)를 설계하였다. 설계한 회로는 RMVL을 이용하여 직렬 이진 데이터를 입력받아 병렬 다치 데이터로 변환하고 다시 병렬 이진 데이터로 변환한다. RMVL은 redundant 다치 데이터 (multi-valued data) 변환으로써 기존 방식 보다 더 높은 동작속도를 얻을 수 있도록 한다. 구현한 디멀티플렉서는 8개의 적분기로 구성되어 있다. 각 적분기는 누적기, 비교기, 디코더, D 플립플롭으로 구성된다. 0.35um 표준 CMOS 공정으로 구현하였으며 포스트 레이아웃 시뮬레이션 (post-layout simulation)을 통해 검증하였다. 본 논문의 디멀티플렉서의 최대 데이터 전송률은 9.09 Gb/s이고 평균 전력소모는 69.93 ㎽이다. 높은 동작 주파수를 가지는 초미세 공정에서 이 디멀티플렉서를 구현한다면 9.09 Gb/s보다 더 높은 속도에서 동작할 수 있을 것이다.
본 논문에서는 전류 모드 다치 논리 CMOS 회로를 이용하여 4치-2치 논리 복호기, 4치 논리 전류 버퍼 4치 논리 전가산기를 제안하였다. 제안한 전가산기는 15개의 트랜지스터를 사용하여 기존의 2치 논리 CMOS 형태의 전가산기와 Current의 전가산기에 비하여 소자수가 각각 60.5%와 48.3% 감소되었으며, 이로 인해 면적 및 내부 노드수가 감소되었다. 본 논문의 회로들은 HSPICE를 사용하여 시뮬레이션 하였고 그 결과를 통하여 각각의 회로들이 정확하게 동작함을 확인하였다. 시뮬레이션 결과, 제안한 전가산기는 1.5ns의 전달 지연과 0.45mW의 전력소모 특성을 갖는다. 또한 전가산기는 본 논문에서 설계한 복호기 및 4치 논리 전류 버퍼를 사용하면 기존의 2치 논리에 쉽게 적용할 수 있다.
IGBT 소자는 고전류 밀도의 특성을 지니면서 구동전력이 작기 때문에 500V 이상의 고전압 응용에서 널리 이용되고 있다. 본 논문에서는 기존의 IGBT 소자의 구동회로가 갖는 기본기능 이외에 소자에 대한 보호기능과 소자의 동작 상태를 감지하기 위한 모니터링 기능을 갖는 지능형 구동회로에 대해 제안한다. 제안된 회로는 소자에 비정상적인 큰 전류가 흐를 경우 논리회로에 의해 게이트 구동전압을 일정시간 즉시 차단하여 소자를 과전류와 과열로부터 보호하고, 소자의 동작 상태가 정상인지 차단 상태인지 감지할 수 있다. 언급한 기능을 가진 구동회로가 제시되며, 제안된 회로의 동작은 Pspice를 이용한 시뮬레이션 및 실험을 통해 확인된다.
기존의 연구는 동작의 사실성에 비해 다양한 에이전트들의 각기 다른 동작 패턴과 환경 변화에 의한 다양한 움직임의 변화를 표현하는 데에는 한계가 있다. 실제 현실과 논리적으로 부합하는 Agents를 설계하기 위해서는 가상 환경에 대하여 능동적으로 반응하고, 그들과 상호작용하면서 스스로 능동적으로 변화함으로써 다양한 동작들을 수행할 수 있는 Agent가 필요하다. 본 논문에서는 가상 세계에서 일어날 수 있는 다양한 상황들을 제시하고, 이에 따른 다양한 가상 에이전트의 행동 변화를 위한 모델링을 제시하고자 한다.
본 논문에서는 정보 과학교육에서 디지털 시스템의 동작 원리를 이해하는데 기초가 되는 디지털 논리 회로에 대한 내용을 쉽게 이해할 수 있도록, 전기회로 실험 조작 활동을 통한 논리회로 결과 검증 방법을 제안하였다. 그리고 제안한 검증방법을 활용하고 실생활 디지털 기기 예제를 통해 PBL 기법에 기반한 논리회로의 개념교육 방법 및 부울 논리 교육 방법을 제안하고 실제 수업에 적용한 결과를 난이도 할당의 적절성 및 학생들의 문제해결력 측면에서 분석하였다.
본 논문에서는 저 전력소모와 높은 테스트용이성을 동시에 고려하기 위한 새로운 게이트 레벨 논리변환 방법을 제안한다. 주출력에서 관측될 확률이 낮은 CFF(Compact Fanout Free)를 찾아내고, 해당 CFF가 모든 주출력에서 관측불가능한 조건에서는 리던던트 연결을 첨가하여 내부에서 발생하는 스위칭 동작을 제거한다. 일반적으로 논리 변환된 회로의 테스트 용이성은 떨어지는 경향이 있다. 그러나 제안된 방법에서 첨가된 리던던트 연결은 테스트 모드에서 테스트 포인트로 동작하며 CFF의 제어도와 관측도를 동시에 향상시키게 된다. 따라서 논리 변환된 회로는 정상 모드에서는 전력 손실이 매우 낮으며, 테스트 모드에서는 높은 테스트용이성을 갖는다. 제안하는 논리 변환 방법의 효율성을 보이기 위하여 MCNC 벤치마크 테스트 회로에 대하여 실험을 수행하였다. 실험 결과로부터 변환된 회로의 전력소모는 최대 13%정도 감소하며, 고장 검출율은 오히려 증가함을 확인할 수 있다.
이 연구의 목적은 다변하는 미래 교육환경에서 학생들이 디지털 리터러시를 함양할 수 있도록 디지털 논리회로의 새로운 수업 방법을 제안하는데 있다. 본 논문에서는 Tinkercad 및 디지털 논리회로 수업 방법과 관련한 선행 연구를 분석하고 Tinkercad를 디지털 논리회로 수업 설계에 적용할 수 있는 방법을 제시했다. 또한 Tinkercad를 활용한 수업 설계를 실제 수업에 적용시킨 후 설문조사를 통해 학생들이 기본 게이트의 동작 상태를 구현할 수 있는 회로를 제작할 수 있고 기본 게이트의 동작 원리를 보다 쉽게 이해할 수 있음을 도출했다. 이 연구에서 제안한 수업 설계 방법은 전기·전자 분야를 학습하고자 하는 학생들의 기초 지식 습득에 활용될 수 있을 것이다. 무엇보다 Tinkercad는 국내 뿐 아니라 해외에서도 사용되어지고 있는 클라우드 시스템 기반의 오픈 소프트웨어이기 때문에 향후에도 지속적으로 디지털 논리회로 교과의 수업에 활용될 수 있을 것이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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