• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제17권11호
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• pp.1-10
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• 2012

본 논문에서는 16비트 Thumb 명령어 집합 구조를 개선하기 위하여 주소 지정 방식을 확장하는 기법을 제시한다. 제시된 방법의 핵심 아이디어는 사용 빈도가 낮은 명령어들의 레지스터필 드의 너비를 감소시키고 이를 통해 절약한 비트들을 이용하여 사용 빈도가 높은 명령어들에 새로운 주소 지정 방식을 도입하는 것이다. 제시된 기법은 16 비트 Thumb 구조의 상위 집합인 32비트 ARM 구조에서 사용되는 유용한 주조 지정 방식들을 채택한다. 데이터 리스트에 대한 접근 속도를 향상시키기 위하여 크기가 조정된 레지스터 오프셋 주소 지정 방식과 사후 인덱스 주소 지정 방식이 로드와 저장 명령어에 도입된다. 실험결과, 제시된 방법은 전통적인 방식과 비교하여 평균 8.5%의 성능을 향상시킨다.

• 한국정보보호학회:학술대회논문집
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• 한국정보보호학회 1998년도 종합학술발표회논문집
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• pp.471-481
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• 1998

피승수를 승수로 곱하는 곱셈연산은 승수에 대한 많은 부분곱을 더하기 때문에 본질적으로 느린 연산이다. 특히, 큰 수를 사용하는 암호 프로세서에서는 매우 빠른 곱셈기가 요구된다. 현재까지 느린 연산의 개선책으로 radix 4, radix 8, 또는 radix 16의 변형 부스 알고리즘을 사용하여 부분곱의 수를 줄이려는 연구와 더불어 Wallace tree나 병렬 카운터를 사용하여 부분곱의 합을 빠르게 연산하는 방법이 연구되어 왔다. 본 논문에서는 암호 프로세서용 64$\times$64 비트 곱셈기를 구현하는데 있어서, 고속의 곱셈을 위하여 고속의 병렬 카운터를 제안하였으며, radix 4의 변형 부스 알고리즘을 이용하여 부분합을 만들고 부분합의 덧셈은 제안한 카운터를 사용하였다. 64$\times$64 비트 곱셈기를 구현함에 있어서 본 논문에서 제안된 카운터를 이용하는 것이 속도 면에서 Wallace scheme또는 Dadda scheme을 적용하여 구현하는 것 보다 31% 정도, Mehta의 카운터를 적용하여 구현하는 것 보다 21% 정도 개선되었다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2016년도 춘계학술대회
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• pp.157-159
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• 2016

3가지 마스터키 길이 128/192/256 비트를 지원하는 파이프라인 LEA(Lightweight Encryption Algorithm) 크립토 프로세서를 설계하였다. 높은 처리율을 얻기 위해 16개의 라운드 스테이지가 파이프라인 방식으로 동작하며, 각 라운드 스테이지는 128비트 데이터패스를 갖도록 설계하였다. 설계된 LEA 프로세서는 FPGA 구현을 통해 하드웨어 동작을 검증하였다. Xilinx ISE로 합성한 결과, 최대 동작주파수 122MHz로 동작하여 7.8Gbps의 성능을 갖는 것으로 평가되었다.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제12권1호
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• pp.109-114
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• 2017

본 연구에서는 mA급 유효성분(저항성) 누설전류를 감지할 수 있는 모듈을 개발하였다. 감지된 누설전류를 기술표준규격에서 규정하는 0.03초 이내에 차단을 할 수 있도록 16 bit 신호처리 프로세서인 MSP430 프로세서를 사용하여 모듈을 구현하였다. 개발된 모듈은 스마트그리드의 스마트분전반에서 감전예방을 위한 모듈로 적용 가능할 것으로 기대된다.

• 한국농업기계학회:학술대회논문집
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• 한국농업기계학회 2017년도 춘계공동학술대회
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• pp.171-171
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• 2017

전산유체역학(CFD: Computational Fluid Dynamics)를 이용한 스마트팜 환경 내부의 정밀 제어 연구가 진행 중이다. 시계열 데이터의 난해한 동적 해석을 극복하기위해, 비선형 모델링 기법의 일종인 인공신경망을 이용하는 방안을 고려하였다. 선행 연구를 통하여 환경 데이터의 비선형 모델링을 위한 Tensorflow활용 방법이 하드웨어 가속 기능을 바탕으로 월등한 성능을 보임을 확인하였다. 그럼에도 오프라인 일괄(Offline batch)처리 방식의 한계가 있는 인공신경망 모델링 기법과 현장 보급이 불가능한 고성능 하드웨어 연산 장치에 대한 대안 마련이 필요하다고 판단되었다. CFD 해석을 위한 Solver로 SU2(http://su2.stanford.edu)를 이용하였다. 운영 체제 및 컴파일러는 1) Mac OS X Sierra 10.12.2 Apple LLVM version 8.0.0 (clang-800.0.38), 2) Windows 10 x64: Intel C++ Compiler version 16.0, update 2, 3) Linux (Ubuntu 16.04 x64): g++ 5.4.0, 4) Clustered Linux (Ubuntu 16.04 x32): MPICC 3.3.a2를 선정하였다. 4번째 개발환경인 병렬 시스템의 경우 하드웨어 가속는 OpenCL(https://www.khronos.org/opencl/) 엔진을 이용하고 저전력 ARM 프로세서의 일종인 옥타코어 Samsung Exynos5422 칩을 장착한 ODROID-XU4(Hardkernel, AnYang, Korea) SBC(Single Board Computer)를 32식 병렬 구성하였다. 분산 컴퓨팅을 위한 환경은 Gbit 로컬 네트워크 기반 NFS(Network File System)과 MPICH(http://www.mpich.org/)로 구성하였다. 공간 분해능을 계측 주기보다 작게 분할할 경우 발생하는 미지의 바운더리 정보를 정의하기 위하여 3차원 Kriging Spatial Interpolation Method를 실험적으로 적용하였다. 한편 병렬 시스템 구성이 불가능한 1,2,3번 환경의 경우 내부적으로 이미 존재하는 멀티코어를 활용하고자 OpenMP(http://www.openmp.org/) 라이브러리를 활용하였다. 64비트 병렬 8코어로 동작하는 1,2,3번 운영환경의 경우 32비트 병렬 128코어로 동작하는 환경에 비하여 근소하게 2배 내외로 연산 속도가 빨랐다. 실시간 CFD 수행을 위한 분산 컴퓨팅 기술이 프로세서의 속도 및 운영체제의 정보 분배 능력에 따라 결정된다고 판단할 수 있었다. 이를 검증하기 위하여 4번 개발환경에서 운영체제를 64비트로 개선하여 5번째 환경을 구성하여 검증하였다. 상반되는 결과로 64비트 72코어로 동작하는 분산 컴퓨팅 환경에서 단일 프로세서 기반 멀티 코어(1,2,3번) 환경보다 보다 2.5배 내외 연산속도 향상이 있었다. ARM 프로세서용 64비트 운영체제의 완성도가 낮은 시점에서 추후 성공적인 실시간 CFD 모델링을 위한 지속적인 검토가 필요하다.

• 한국통신학회논문지
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• 제26권11C호
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• pp.148-156
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• 2001

본 논문에서는 RISC 마이크로프로세서에 DSP프로세서를 추가하여 멀티미디어 기능이 강화된 응용에 알맞은 마이크로프로세서(YS-RDSP)를 제안한다. YS-RDSP는 최대 4개의 명령어를 동시에 병렬로 처리할 수 있다. 프로그램의 크기를 줄이기 위해 YS-RDSP는 16비트와 32비트의 두 가지 명령어 길이를 지원한다. YS-RDSP는 칩 하나로 RISC마이크로프로세서의 programmability 및 제어능력에 DSP의 처리능력을 제공하기 위하여 8-KByte ROM과 8-KByte RAM을 내장하고 있다. 칩 내에 있는 주변장치중 하나인 시스템 컨트롤러는 저전압 동작을 위한 3가지의 전압강하모드를 지원하며 SLEEP명령어는 CPU코어와 주변장치의 동작상태를 변환시킨다. YS-RDSP프로세서는 Verilog-HDL를 이용하여 하향식설계방식으로 구현되었고 C-언어로 작성된 사이클 단위 시뮬레이터를 이용하여 개선되고 검증되었다. 검증된 모델은 0.6um, 3.3V CMOS 표준 셀 라이브러리로 합성되었으며 자동화 P&R에 의해 10.7mm8.4mm코어 면적을 갖도록 레이아웃 되었다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제20권1호
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• pp.123-130
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• 2016

본 논문에서는 멀티미디어용 알고리즘을 고속으로 처리하기 위한 고성능 연산 회로를 설계하였다. 3단 파이프라인 구조로 동작하는 연산회로는 4개의 16-비트${\times}$16-비트 곱셈기의 효율적인 구성, 캐리 보존 형식 데이터에 대한 새로운 부호 확장 기법과 다수 개의 부분 곱셈 결과의 통합과정에 부호 확장을 제거하는 교정 상수 기법을 사용하여 복소수 데이터와 가변 길이 고정 소수점 데이터에 대한 38개의 연산을 처리할 수 있다. 설계한 프로세서는 45nm CMOS 공정에서 최대 동작 속도는 300 MHz이며 약 37,000 게이트로 구성되며 300 MCOPS의 연산 성능을 갖는다. 연산 프로세서는 높은 연산 속도와 응용 분야에 특화된 다양한 연산 지원으로 멀티미디어 프로세서에 효율적으로 응용 가능하다.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제18권7호
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• pp.1-10
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• 2013

본 논문에서는 Thumb-2 명령어 집합 구조의 성능을 개선하기 위하여 분기 명령어와 사용 빈도가 높은 명령어를 동시에 실행하는 병렬 분기 명령어 집합을 제시한다. 제시된 기법에서는 16비트 분기 명령어와 사용 빈도가 높은 16비트 LOAD, ADD, MOV, STORE, SUB 명령어를 각각 결합하는 새로운 32비트 명령어를 도입한다. 새로운 명령어의 인코딩 공간을 제공하기 위해 사용 빈도가 낮은 기존 명령어의 레지스터 필드에 사용되는 비트 수를 줄이고 이를 통해 절약된 비트들을 이용하여 병렬 분기 명령어를 인코딩한다. 실험 결과, 제시된 방법은 코드 크기를 증가시키지 않고 전통적인 방식과 비교하여 평균 8.0%의 성능을 향상시킨다.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제16권10호
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• pp.11-21
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• 2011

본 논문에서는 멀티미디어에 내재한 무수한 데이터를 효율적으로 처리할 수 있는 SIMD(Single Instruction Multiple Data) 기반 병렬 프로세서를 소개한다. 또한, 인텔사의 대표적인 멀티미디어 전용 명령어인 MMX (MultiMedia eXtension)타입 명령어를 병렬 프로세서에 구현하여 성능을 평가하고 결과를 분석한다. 16개의 32-비트 프로세서로 구성된 병렬프로세서를 이용하여 1280x1024픽셀 이미지의 JPEG 압축 애플리케이션을 구현하고 모의 실험한 결과, 동일한 병렬프로세서 기반에서 MMX타입 명령어는 베이스라인 명령어보다 약 50%의 성능 향상을 보였다. 또한, MMX타입 명령어는 베이스라인 명령어보다 에너지 효율에서 100%, 시스템 면적 효율에서 51%의 향상을 보였다. 이러한 결과는 MMX를 포함한 멀티미디어 전용 명령어들이 현재 널리 사용되고 있는 매니코어 GPU(Graphics Processing Unit) 및 다양한 형태의 병렬프로세서에서도 잠재 가능성이 있음을 보여준다.

• 한국통신학회논문지
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• 제27권10C호
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• pp.963-972
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• 2002

DMT 기반의 VDSL 모뎀, OFDM 방식의 DVB 모뎀 등 다중 반송파 변조 시스템에서 핵심 블록으로 사용되는 8192점 FFT/IFFT 프로세서를 설계하였다. 새로운 2단계 수렴 블록 부동점 (two-step convergent block floating-point; TS_CBFP) 스케일링 방법을 제안하여 설계에 적용하였으며, 이를 통해 FFT/IFFT 출력의 신호 대 양자화 잡음 비 (signal-to-quantization-noise ratio; SQNR)가 크게 향상되도록 하였다. 제안된 TS_CBFP 스케일링 방법은 별도의 버퍼 메모리를 사용하지 않아 기존의 방법에 비해 메모리를 약 80% 정도 감소시키며, 따라서 칩 면적과 전력소모를 크게 줄일 수 있다. 입력 10-비트, 내부 데이터와 회전인자 14-비트, 그리고 출력 16-비트로 설계된 8192점 FFT/IFFT 코어는 약 60-㏈의 SQNR 성능을 갖는다. 0.25-$\mu\textrm{m}$ CMOS 셀 라이브러리로 합성한 결과. 약 76,300 게이트와 390K 비트의 RAM, 그리고 39K 비트의 ROM으로 구현되었다. 시뮬레이션 결과, 50-MHzⓐ2.5-V로 안전하게 동작할 것으로 평가되었으며, 8192점 FFT/IFFT 연산에 약 164-$\mu\textrm{s}$가 소요될 것으로 예상된다. 설계된 코어는 Xilinx FPGA에 구현하여 정상 동작함을 확인하였다.