• Electronics and Telecommunications Trends
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• v.13 no.1 s.49
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• pp.41-51
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• 1998

전역 클럭을 사용하는 동기 회로 설계 기술은 설계의 단순화 및 자동화가 용이하기 때문에 현재 많이 사용하는 설계 기술이다. 그러나 다양한 기능과 고성능을 필요로 하는 대규모 시스템이나 회로 설계에서는 전역 클럭 사용으로 인한 신호 지연, 전력 소모 등이 문제로 부각되면서 비동기 회로 설계 기술이 각광을 받고 있다. 비동기 회로 설계 기술은 1940년대에 개발된 기술이지만 설계 자체가 어렵고 면적 증가 등의 단점으로 제한된 분야에서 이용되었다. 현재 이러한 단점을 극복하기 위한 연구가 회로 설계, 검증, 동기/비동기 인터페이스, 그리고 저전력 회로 등의 분야에서 많이 진행되고 있다.

• ICROS
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• v.17 no.4
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• pp.35-41
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• 2011

비동기적으로 동작하는 디지털 회로는 동기 순차 회로에 비해서 고속, 저전력 소비 등 여러 가지 장점을 지니기 때문에 현대 디지털 시스템에서 여전히 중요한 요소로 사용되고 있다. 본 기고에서는 비동기 순차 회로에서 발생하는 고장을 진단하고 극복하는 최신 기술을 소개한다. 본 기고에서 주로 다루는 기술은 '교정 제어'로서 피드백 제어의 원리를 이용하여 비동기 순차 회로의 안정 상태를 바꾸는 기법이다. 크리티컬 레이스(critical race), 무한 순환 등 비동기 회로 설계상의 오류를 포함하여 SEU(Single Event Upset), 총이론화선량(TID)에 의한 고장 등 외부 환경에 의해서 발생하는 비동기 회로의 고장을 교정 제어를 이용하여 진단하고 극복하는 기술에 대해서 알아본다.

• Journal of Korea Society of Industrial Information Systems
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• v.19 no.1
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• pp.61-67
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• 2014

Conventional synchronous circuits in low power required systems such as sensor systems cannot only satisfy the timing requirement of the low voltage digital systems, but also they may generate wrong outputs under the influence of PVT variations and aging effects. Therefore, in the reliable ultra-low power design, asynchronous circuits have recently been reconsidered as a solution for scaling issues. However, it is not easy to totally replace synchronous circuits with asynchronous circuits in the digital systems, so the interfacing between the synchronous and asynchronous circuits is indispensable for the digital systems. This paper presents a new design for interfacing between asynchronous circuits and synchronous circuits, and the interface circuits are applied to a $4{\times}4$ multiplier logic designed using 0.11um technology.

• Electronics and Telecommunications Trends
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• v.24 no.6
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• pp.110-120
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• 2009

비동기식 회로는 전역 클록이 없이 모듈끼리의 핸드셰이크 프로토콜에 의해 데이터를 동기화하고, 전송하는 회로로 전역 클록에 기반한 동기식 회로에 비해 전역 클록으로 인한 문제점들, 예를 들면, 타이밍 종결 문제, 전력 소모 문제, 다중 클록 도메인 설계 문제 등에서 이점을 갖는다. 최근에는 이 두 가지 회로의 장점을 모아 서로 다른 클록에 기반한 비교적 작은 규모의 동기식 모듈을 기반으로 모듈끼리의 데이터 전송을 비동기식으로 수행하는 GALS 구조도 많이 연구되고 있다. 본 고에서는 이러한 비동기식 회로를 위한 설계 방식을 설명하기 위해 먼저, 비동기식 회로의 특성과 설계 동향, 설계 방식에 영향을 미치는 핸드셰이크 프로토콜 및 지연 모델을 소개한다. 그리고, 크게 세가지의 설계 방식을 간단한 예제를 통해 설명한다.

• Journal of KIISE:Computer Systems and Theory
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• v.28 no.7
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• pp.356-371
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• 2001

본 논문에서는 비동기식 상위수준합성기 제작의 일환으로 효율적인 비동기식 제어부의 자동생성에 관한 방법을 제안한다. 제안된 방법은 목적시스템의 사양으로써 주어진 제어데이터흐름그래프로부터 일련의 체계적인 변환과정을 통하여, 제어부를 구성할 제어회로들에 대응하는 계층적으로 분할된 비동기식 유한상태기들의 집합을 유도한다. 유도된 비동기식 유한상태기들은 현존하는 비동기식 제어회로 합성기를 통하여 해저드 없는 비동기식 제어회로들로 합성되며, 이들은 상호간에 4단계 핸드셰이킹에 기반한 신호교환을 통하여 동작하면서 전체 시스템을 제어하는 계층적으로 분할된 비동기식 제어부를 구성한다. 획득한 제어부는 계층.분산적이며, 면적, 성능 및 합성시간의 측면에서 기존방식을 통하여 생성한 제어부에 비해 우월하다.

• Journal of the Institute of Electronics and Information Engineers
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• v.52 no.2
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• pp.112-118
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• 2015

Conventional synchronous circuits cannot keep the circuit performance, and cannot even guarantee correct operations under the influence of PVT variations and aging effects in the nanometer regime. Therefore, in this paper, a DI (delay insensitive) design based NCL (Null Convention Logic) design methodology with a very simple design structure has been used to design digital systems, which is one of well-known asynchronous design methods robust to various variations and does not require any timing analysis. Because circuit-level structures of conventional NCL gates have weakness of low speed, high area overhead or high wire complexity, this paper proposes a new lNCL gates designed at the transistor level for high-speed, low area overhead, and low wire complexity. The proposed NCL gate libraries have been compared to the conventional NCL gates in terms of circuit delay, area and power consumption using a asynchronous multiplier implemented in dongbu 0.11um CMOS technology.

• Electronics and Telecommunications Trends
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• v.30 no.6
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• pp.90-98
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• 2015

본 논문에서는 비동기식 회로기술의 최근 동향을 분석하기 위해 관련 분야의 가장 저명한 학회인 비동기식 회로 및 시스템 학회(International Symposium on Asynchronous Circuits and Systems: ASYNC)에 투고된 논문과 기존의 동향분석 자료를 비교 분석하여 제시하고, 관련 업체의 상용화 사례를 통한 비동기식 회로 기술전망을 제시한다. 조사된 논문은 2011년부터 2015년까지 투고된 총 90편의 논문을 각 기준에 따라 분류하고, 연도별, 국가별, 기관별 동향을 분석함으로 최근 관련 기술의 연구동향을 통계화하여 제시하였다. 분석 결과 지난 최근 3년 내 Low Power 분야가 주목할 만한 성장세를 보였고, 상용화 사례로는 Intel의 비동기식 설계를 통한 네트워크 칩, IBM의 Brain inspired processor인 TrueNorth 프로세서 등이 주목할 만하다.

• Journal of Korea Society of Industrial Information Systems
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• v.21 no.1
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• pp.17-25
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• 2016

This paper proposes an ultra-low power design methodology for asynchronous circuits which combines with power switch structure used for reducing leakage current in the synchronous circuits. Compared to existing delay-insensitive asynchronous circuits such as static NCL and semi-static NCL, the proposed methodology provides the leakage power reduction in the NULL mode due to the high Vth of the power switches and the switching power reduction at the switching moment due to the smaller area even though it has a reasonable speed penalty. Therefore, it will become a low power design methodology required for IoT system design placing more value on power than speed. In this paper, the proposed methodology has been evaluated by a $4{\times}4$ multiplier designed using 0.11 um CMOS technology, and the simulation results have been compared to the conventional asynchronous circuits in terms of circuit delay, area, switching power and leakage power.

• Journal of Korea Society of Industrial Information Systems
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• v.19 no.6
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• pp.1-6
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• 2014

The delay-insensitive Null Convention Logic (NCL) asynchronous design as one of innovative asynchronous logic design methodologies has many advantages of inherent robustness, power consumption, and easy design reuses. However, transistor-level structures of conventional NCL gate cells have weakness of low speed, high area overhead or high wire complexity. Therefore, this paper proposes a new high-speed NCL gate cells designed at transistor level for high-speed, low area overhead, and low wire complexity. The proposed NCL gate cells have been compared to the conventional NCL gates in terms of circuit delay, area and power consumption.

• Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SC
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• v.46 no.4
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• pp.39-48
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• 2009

Asynchronous sequential machines, or clockless logic circuits, have several advantages over synchronous machines such as fast operation speed, low power consumption, etc. In this paper, we propose a novel robust controller for input/output asynchronous sequential machines with uncertain state transitions. Due to model uncertainties or inner failures, the state transition function of the considered asynchronous machine is not completely known. In this study, we present a formulation to model this kind of asynchronous machines ana using generalized reachability matrices, we address the condition for the existence of an appropriate controller such that the closed-loop behavior matches that of a prescribed model. Based on the previous research results, we sketch design procedure of the proposed controller and analyze the stable-state operation of the closed-loop system.