• 한국정보과학회논문지:시스템및이론
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• 제32권5호
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• pp.232-242
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• 2005

이 논문에서는 빠른 하드웨어/소프트웨어 통합합성을 위해 데이타플로우 그래프(DFG: Dataflow Graph)로부터 하드웨어를 자동으로 합성하는 내용을 다룬다. 이 데이타플로우 그래프에서 로드는 FIR(Finite Impulse Response) 필터나 DCT(Discrete Cosine Transform) 블록과 같이 크기가 어느 정도 되는 하드웨어 블록을 나타내며, 이 노드의 포트는 한번 수행할 때마다 하나 이상의 데이타 샘플을 주고 받을 수 있다. 즉, 멀티레이트 데이타 샘플(multi-rate data sample)을 교환한다. 이러한 특성들은 기존의 Behavioral Synthesis와 구별되는 점이며, 따라서 Behavioral Synthesis보다 어려운 문제가 된다. 본 논문에서 제안하는 설계 방법을 사용하면 알고리즘을 명세하는 데이타플로우 그래프는 하드웨어 리소스의 할당과 스케줄 정보에 따라 다양한 하드웨어 구조로 매핑될 수 있다. 따라서 하드웨어 설계시에 면적/성능 트레이드오프 관계를 손쉽게 관리할 수 있으며, 하드웨어를 자동으로 합성하는 기존의 방식보다구현 가능한 하드웨어 설계 공간을 더욱 넓혀주는 효과를 거둘 수 있다.

• 전자공학회논문지
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• 제54권8호
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• pp.45-52
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• 2017

본 논문은 안개 제거 처리를 위한 전용의 하드웨어 가속기를 내장하는 고성능의 소프트웨어-하드웨어 통합 안개 제거 시스템의 설계 및 구현을 제시한다. 제시된 안개 제거 시스템에서 다크 채널 프라이어 기반의 안개 제거 처리는 전용의 하드웨어 가속기를 통해 처리되며, 영상의 입출력 및 가속기의 제어는 소프트웨어에 의해서 처리된다. 이를 위해 안개 제거 알고리즘에 내재된 병렬성을 발견하여 OpenCL 커널로 기술하고, 상위 수준 합성 기술을 이용해 하드웨어 가속기를 구현하였다. 기존의 소프트웨어 기반의 안개 제거 시스템과 제안하는 시스템의 성능을 비교한 결과, 동등한 안개 제거 품질을 보이면서도 전체 시스템 수행 시간이 최대 96.3% 단축되었다.

• 대한전자공학회논문지TC
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• 제39권10호
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• pp.11-20
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• 2002

본 논문에서 제 2세대 및 2.5세대 유럽 이동통신 표준인 GSM/GPRS에서 사용하는 MLSE 등화기의 하드웨어/소프트웨어 통합 설계를 제시한다. 이를 위해 Viterbi 알고리즘을 기본으로 하는 상관 방식(correlation)의 MLSE 기법 적응 등화기에 대한 알고리즘을 분석하고, TI사의 TMS320C5x 시뮬레이터를 사용하여 등화기의 연산량을 추정하였으며, 삼성의 0.5㎛ standard cell library (STD80)를 이용한 로직합성을 통해 하드웨어 크기를 추정하였다. 이를 기반으로 연산 요구량이 많은 블록에 대해 전용의 하드웨어로 구현함으로써 DSP의 연산 부담을 줄일 수 있다. 또한 연산 요구량이 적은 나머지 블록은 DSP로 설계하여 비교적 간단한 시스템 설계 방법을 결정할 수 있다. 이러한 설계방법을 이용하여 등화기의 효율적인 하드웨어/소프트웨어 통합 설계를 제안한다.

• 한국정보과학회:학술대회논문집
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• 한국정보과학회 2007년도 가을 학술발표논문집 Vol.34 No.2 (B)
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• pp.232-237
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• 2007

컴퓨터 시스템의 설계는 알고리즘 수준의 모델링에서부터 시제품 수준까지 시스템을 구체화해 나가는 일련의 과정이다. 시스템 구현의 구체화 과정에는 단순하고 반복적인 구현이 많이 포함되며, 이 과정에서 많은 오류가 발생한다. 이러한 오류는 개발자가 알고리즘 수준에서는 드러나지 않는 복잡하고 아키텍처 의존적인 하드웨어-소프트웨어 동기화 메커니즘의 개발과 같은 시스템 구현의 구체화 과정을 모두 떠안고 있기 때문에 발생하는 것이다. 이 논문에서는, 이러한 문제를 극복하기 위하여, 알고리즘을 데이터 플로우로 모델링하면 이로부터 합성 가능한 하드웨어 플랫폼과 동기화 로직, 그리고 동기화를 위한 드라이버 소프트웨어 일제를 자동 생성하는 설계 과정을 제시하고자 한다. 제시된 설계 과정은 자체 개발한 통합 설계 도구 상에 구현되었으며, 이를 통해서 개발된 H.263 디코더 예제를 상용의 RTL 통합 시뮬레이션 도구인 Seamless CVE와, SoC 프로토타이핑 환경인 Altera Excalibur 시스템 상에서 테스트하여 그 완성도를 검증하였다.

• 한국정보과학회논문지:시스템및이론
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• 제33권9호
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• pp.592-607
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• 2006

이 논문은 실시간 제약 조건을 갖는 다중태스크 응용을 여러 개의 코어를 갖는 SoC 위에서 동작시키고자 할 때, 시스템의 비용은 최소로 하면서 성능을 높일 수 있도록 프로세서 및 하드웨어 IP를 선정하고, 태스크를 매핑 하는 기법을 제안한다. 이와 같은 기법은 하드웨어-소프트웨어 통합합성 기법이라고 한다. 이전 연구에서 우리는 복잡한 통합합성 문제를 세 가지 하부 문제(프로세서 컴포넌트 선택문제, 태스크 매핑문제, 그리고 스케줄-가능성 검사문제)로 세분화 하고, 각 문제를 독립적으로 해결하는 기법을 제안하였다[1]. 하지만 많은 장점에도 불구하고 이전 연구에서는 한 태스크가 스케줄 될 때, 자신의 스케줄-길이를 최소로 줄이기 위해 시스템 전체 자원을 모두 점유하는 것을 가정하는 제약점이 있었다. 그러나 일반적으로 보다 향상된 성능을 얻기 위해서는, 서로 관련이 없는 태스크들은 서로 다른 프로세서에서 동시에 실행될 수 있어야 한다. 이 논문에서는 다중프로세서 환경에서 다양한 운영정책을 가지는 일반적인 시스템을 위하여 태스크 매핑회피 기법과 태스크 매핑전용 기법이라는 두 가지 매핑기법을 제시한다. 멀티미디어 실시간 응용 프로그램인 다채널 디지털 비디오 레코더(Digital Video Recorder)와 관련 논문에서 제공된 임의 생성 다중태스크 예제에 대해서 큰 성능 향상을 얻을 수 있었다.

• 한국정보처리학회:학술대회논문집
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• 한국정보처리학회 2001년도 추계학술발표논문집 (상)
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• pp.689-692
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• 2001

본 논문에서는 주어진 제약조건을 만족하며 저비용 고효율의 목적물 합성을 위하여 어느 부분을 하드웨어로 또는 소프트웨어로 구현할 것인지를 결정하는 분할 알고리즘을 제안한다. 논문[6]에서 제시한 시뮬레이티드 어닐링의 후보자 선택은 랜덤한 방식에 의해 노드의 이동이 이루어지기 때문에 중복된 후보자의 선택으로 인하여 시간이 오래 걸리는 단점이 있다. 이러한 단점을 극복하기 위해, 본 논문에서는 비용 함수를 구성하는 변수들 중에서 시스템 실행시간과 구현 비용에 영향을 미칠 수 있는 부분들을 고려해 후보자를 선택하도록 하여 최적해 탐색을 위한 분할 알고리즘의 실행 시간을 단축시켰다. 실험 결과는 대상 노드가 많아질수록 기존의 방법보다 빠른 시간에 최적의 해를 탐색한다.

• 한국정보과학회논문지:소프트웨어및응용
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• 제37권4호
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• pp.323-339
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• 2010

임베디드 시스템은 오늘날 우리 일상에서 널리 사용되고 있고 그 중요성은 더욱 증대되고 있다. 이에 비례하여 임베디드 시스템의 복잡도와 이를 개발하려는 노력 또한 더욱 더 증가하고 있다. 하드웨어와 소프트웨어로 구성되어 있는 임베디드 시스템의 이질적인 특성은 시스템 개발 및 통합 시에 에러를 야기하는 주원인이 된다. 그 중에서도, 하드웨어와 소프트웨어 간의 인터페이스에서 발생하는 에러가 시스템 에러의 13%를 차지하고 있으며 이 비율은 더욱 증가하는 추세이다. 우리는 하드웨어와 소프트웨어 동시설계를 위한 실제적인 인터페이스 동시 검증 기법을 제안하고 이를 지원하는 도구를 구현하였다. 먼저, 이 논문은 하드웨어와 소프트웨어간의 상호작용을 기술할 수 있는 인터페이스 명세를 정의한다. 이 명세 방법은 하드웨어와 소프트웨어 서로간의 특성을 잘 표현할 수 있고, 소프트웨어 명세로부터 하드웨어 명세로의 변환이 가능하여 전체 시스템이 소프트웨어의 입장에서 기술될 수 있도록 한다. 둘째, 작성된 하드웨어 설계와 소프트웨어 설계에 대해 명시된 인터페이스의 의미대로 동작하는지를 검증하는 기법을 제시한다. 주어진 명세로부터 소프트웨어의 동작을 가정하고 이를 하드웨어 설계로 모델링하여 하드웨어 인터페이스에 대한 모델검증을 수행하고, 그 후 소프트웨어의 동작에 대해 검증을 수행하는 가정-보증 추론(assume-guarantee reasoning) 방식의 검증을 수행한다. 마지막으로 기존의 검증 연구들이 저수준의 인터페이스를 추상화하여 현실적 적용이 힘들었던 반면 우리는 디바이스 API, 디바이스 드라이버, 디바이스 컨트롤러 등의 저수준의 인터페이스 코드들을 자동으로 생성하여 검증된 하드웨어와 소프트웨어 코드가 바로 통합되어 시스템을 구축할 수 있는 실제적인 해결책을 제시한다.

• 한국정보과학회:학술대회논문집
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• 한국정보과학회 1999년도 가을 학술발표논문집 Vol.26 No.2 (3)
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• pp.51-53
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• 1999

시스템을 설계함에 있어 시스템의 성능과 비용 및 시간을 고려한 하드웨어 소프트웨어를 혼합한 통합설계(codesign) 환경이 많아 연구되고 있다. 통합 설계 과정을 자동화하기 위해서는 기술 언어를 툴에 맞게 자동적으로 바꾸어주는 기능이 필요하게 된다. C를 VHDL로 변환하는 방법에서 특히 동적 할당, 포인터, 재귀 호출에 대한 변환이 어렵다. 본 논문은 재귀 호출 부분을 제어부, 연산부, 입력부, 메모리로 나누어 각각을 component로 설계하게 만들었다. C언어로부터 합성 가능한 VHDL로의 변환 중 재귀 호출에 관한 연구를 수행함으로써 상위 수준에서의 시스템 설계를 할 수 있도록 도와주고, C로부터 VHDL로의 변환에 유연성을 부여하여, 설계를 자동화시키는데 기여할 수 있을 것이다.

• 대한전자공학회:학술대회논문집
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• 대한전자공학회 2008년도 하계종합학술대회
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• pp.425-426
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• 2008

본 논문에서 설계한 802.11 MAC(Medium Access Control)은 하드웨어와 소프트웨어의 통합 구조로 되어 있다. MAC에서 가장 빠르게 동작해야 하는 프레임 전송과 수신블록은 하드웨어로 설계를 하였고, 그 외에는 소프트웨어로 설계가 되었다. 하드웨어로 설계된 MAC은 802.11 표준문서에 포함된 SDL(Specification and Description Language)을 기초하여 설계하였으며, 성능 향상을 위하여 수신블록의 중복 프레임 검사를 수행하는 블록과 프레임을 분석하여 정보를 추출하는 블록을 SDL과 다르게 설계 하였다. 삼성 0.35공정 라이브러리를 이용하여 합성한 결과 3만 게이트의 크기를 갖으며, 최대 동작 주파수는 100MHz이다. 메모리는 47Kbits SRAM을 사용하였다. 실제동작의 검증에 앞서 Mentor Graphics사의 ModelSim을 이용하여 시뮬레이션을 수행하였으며, 동작 검증은 Huins 사의 Altera Excalibur FPGA가 탑재된 XP8000 보드를 이용하여 이루어 졌다.

• 한국정보과학회:학술대회논문집
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• 한국정보과학회 2002년도 가을 학술발표논문집 Vol.29 No.2 (1)
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• pp.385-387
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• 2002

이 논문에서 우리는 각 기능 블록의 성능 분석 방법을 제안하고 어떻게 하드웨어와 소프트웨어의 합성을 위한 기능 블록의 성능을 기록한 데이터베이스를 구축하는지를 설명하겠다. 기능 블록의 성능을 예측하는 것은 초기 설계 단계에서 주어진 제약을 만족시키기 위해 어떤 기능 블록이 개선되어야 할지 결정하는 기준을 제시하기 때문에 내장형 시스템의 합성에 있어서 중요하다. 예측하는 도구로 측정에 시간이 많이 걸리지만 정확한 명령어 수준 시뮬레이터(ISS : instruction set simulator)를 사용하였다. 데이터베이스를 구축하는데 있어선 각 기능 블록을 요소(factor)라 부르는 다른 상태를 두어서 차별화 하였다. 제안한 예측 방법은 개발중인 통합설계 환경에 구현되었으며 H.263 인코더에 적용하여 0.03% 이내의 오차를 얻었다.