• 한국정보통신학회논문지
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• 제26권4호
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• pp.548-555
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• 2022

본 논문은 타원곡선 디지털 서명 알고리듬 (Elliptic Curve Digital Signature Algorithm; ECDSA)의 핵심 연산으로 사용되는 타원곡선 암호 (Elliptic Curve Cryptography; ECC)의 하드웨어 구현에 대해 기술한다. 설계된 ECC 프로세서는 NIST P-521 곡선 상의 8가지 연산 모드 (점 연산 4가지, 모듈러 연산 4가지)를 지원한다. 점 스칼라 곱셈 (PSM)에 필요한 연산량을 최소화하기 위해 5가지 PSM 알고리듬과 4가지 좌표계에 따른 연산 복잡도 분석을 토대로 radix-4 Booth 인코딩과 수정된 자코비안 좌표계를 적용하여 설계하였다. 모듈러 곱셈은 수정형 3-Way Toom-Cook 정수 곱셈과 수정형 고속 축약 알고리듬을 적용하여 구현되었다. 설계된 ECC 프로세서는 xczu7ev FPGA 디바이스에 구현하여 하드웨어 동작을 검증하였다. 101,921개의 LUT와 18,357개의 플립플롭 그리고 101개의 DSP 블록이 사용되었고, 최대 동작주파수 45 MHz에서 초당 약 370번의 PSM 연산이 가능한 것으로 평가되었다.

• 대한전자공학회:학술대회논문집
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• 대한전자공학회 1999년도 추계종합학술대회 논문집
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• pp.380-383
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• 1999

본 논문은 Booth 알고리즘을 사용하는 새로운 VQB제산기를 제안한다. 본 논문은 Macsorley의 제산 알고리즘에 기본 원리가 같은 제곱근 알고리즘을 추가하였으며, 이를 VQB 알고리즘이라고 명명하였다. 본 논문은 VQB 제산기의 두 가지 설계를 구현하였다. 하나는 계수를 사용하지 않는 설계 (A) 이며, 둘은 [1/2, 2]의 계수군을 사용하는 설계 (B)이다. 설계 (A)는 순환할때마다 2.54 비트의 부분 몫을 결정하며 설계 (B)는 2.74 비트를 결정한다. 본 논문은 VQB 제산기의 성능지표를 좌우하는 제곱근을 위주로 하여 SRT 제산기와의 비교를 시도하였다. VQB 는 처리량과 설계 노력 면에서 SRT를 앞서며, 면적과 임계지연 면에서는 SRT와 서로 견줄만한 수준이다. 표준셀 0.35㎛ CMOS 공정으로 구현될 때, 설계 (A)의 임계지연은 9.69㎱ 이며, 설계 (B)는 11.05㎱이다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제40권12호
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• pp.72-79
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• 2003

본 논문에서는 CMOS 다치 논리회로를 이용한 32×32 Modified Booth 곱셈기를 제시하였다. 이 곱셈기는 Radix-4 알고리즘을 이용하였으며, 전류모드 CMOS 4차 논리회로로 구현하였다. 설계한 곱셈기는 트랜지스터 수를 기존의 전압 모드 2진 논리 곱셈기에 비해 63.2%, 이전의 다치 논리 곱셈기에 비해 37.3% 감소시켰다. 이 곱셈기는 내부 구조를 규칙적으로 배열하여 확장성을 갖도록 하였다. 설계한 회로는 3.3V의 공급전압과 단위전류 10㎂를 사용하여, 0.3㎛ CMOS 기술을 이용하여 구현하였으며 HSPICE를 사용하여 검증하였다. 시뮬레이션 결과, 설계한 곱셈기는 5.9㎱의 최대 전달지연시간과 16.9mW의 평균 전력소모 특성을 갖는다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제11권3호
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• pp.563-569
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• 2007

모바일 통신 서비스의 발전과 반도체 기술의 발달로 모바일 기기에 멀티미디어 서비스와 2D/3D 게임과 같이 고수준의 그래픽 처리를 필요로 하는 콘텐츠가 가능하게 되었다. 모바일 기기는 특성상 더욱 작은 칩 면적과 저전력 소비의 조건이 만족되어야 하며, 본 논문에서는 이러한 모바일 기기에 적용 가능한 2D/3D 벡터 그래픽 처리용 부동소수점 절사형 승산기를 설계한다. 본 논문의 승산기는 기본적으로 radix-4 Booth 인코딩을 적용하고, 면적과 전력소모를 줄이기 위하여 절사방식을 사용한다. 구현된 절사형 승산기는 평균 퍼센트 오차가 0.00003% 정도로 모바일 기기에 충분히 적용가능하다. 승산기는 0.35um CMOS 셀 라이브러리를 이용하여 논리 합성되었고, 그 결과 절사되지 않은 기존의 radix-4 Booth 승산기에 비해 게이트 수가 약 33.8%정도 감소하였다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제2권1호
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• pp.147-156
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• 1998

본 논문에서는 다치 논리를 이용한 연산기를 설계하였다. 다치 논리를 구현하기 위해서 전류모드 CMOS 회로를 이용하였으며 이진 전압모드 신호를 다치 전류모드 신호로 바꾸어 주는 인코더와 연산 결과인 다치 전류모드 신호를 이진 전압모드 신호로 바꾸어 주는 디코오더를 사용하여 기존의 이진 시스템에 적용할 수 있도록 하였으며, 승산기 설계시 부분곱 수를 줄이기 위하여 기존의 Booth 알고리즘을 확장한 4진 SD수 부분곱 발생 알고리즘을 사용하였다. 제안된 회로는 SPICE 시뮬레이션 및 FPGA Chip을 이용한 하드웨어 에뮬레이션으로 그 유효함을 확인하였다

• 정보처리학회논문지A
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• 제14A권4호
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• pp.203-208
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• 2007

본 논문에서는 CMOS 다치 논리회로를 이용하여 $64{\times}64$ 비트 Modified Booth 곱셈기를 설계하였다. 설계한 곱셈기는 Radix-4 알고리즘을 이용하여 전류모드 CMOS 4치 논리회로로 구현하였다. 이 곱셈기는 트랜지스터 수를 기존의 전압모드 2진 논리 곱셈기에 비해 64.4% 감소하였으며, 내부 구조를 규칙적으로 배열하여 확장성을 갖도록 설계하였다. 설계한 회로는 2.5V의 공급전압과 단위전류 $5{\mu}A$를 사용하여, $0.25{\mu}m$ CMOS 기술을 이용하여 구현하였으며 HSPICE를 사용하여 검증하였다. 시뮬레이션 결과, 2진 논리 곱셈기는 $7.5{\times}9.4mm^2$의 점유면적에 9.8ns의 최대 전달지연시간과 45.2mW의 평균 전력소모 특성을 갖는 반면, 설계한 곱셈기는 $5.2{\times}7.8mm^2$의 점유면적에 11.9ns의 최대 전달지연시간과 49.7mW의 평균 전력소모 특성으로 점유면적이 42.5% 감소하였다.

• 대한전자공학회:학술대회논문집
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• 대한전자공학회 1998년도 추계종합학술대회 논문집
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• pp.1025-1028
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• 1998

Hardware to implement the parallelized Floating-point rounding algorithm is described. For parallelized additions, we propose an addition module which has carry selection logic to generate two results accoring to the input valuse. A multiplication module for parallelized multiplications is also proposed to generate Sum and Carry bits as intermediate results. Since these modules process data in IEEE standard Floatingpoint double precision format, they are designed for 53-bit significands including hidden bits. Multiplication module is designed with a Booth multiplier and an array multiplier.

• 정보보호학회논문지
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• 제11권1호
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• pp.64-72
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• 2001

본 논문은 IDEA 알고리즘을 사용한 고속 암호 IC의 설계에 관한 것이다. IDEA 알고리즘을 회로로 구현하기 위하여 전체 회로를 6개의 주요 기능블럭으로 분할하여 설계하였다. 주요 블록으로 암호키 및 복호키 생성부, 입력 데이터 처리부, 암호화 처리부, 출력 데이터 처리부, 그리고 동작모드 제어부 등이 있나. 서브키 생성회로는 연간속도보다 회로면적을 축소시키는 방향으로 설계한 반면, 암호화 처리부는 회로면적보다 연산속도를 증가시키는 방향으로 설계목표를 정했다. 따라서 반복연산에 적합한 파이프라인 구조와 연간속도를 향상시키는 모듈라 승산기를 채택하였다. 특히, 많은 연산시간이 소요되는 모듈라 승산기는 연산속도를 증가시키기 위하여 캐리선택 가산기 및 modified Booth 승 산 알고리즘을 사용하여 한 클럭에 동작하도록 설계하였다. 또한, 입력 데이터 처리부는 데이터를 동작모드에 따라 8-bit, 167-bit 32-bit 단위로 받아들이기 위하여 데이터 버퍼가 8-bit, 16-bit, 32-bit 씩 이동할 수 있도록 하였다. 0.25$\mu\textrm{m}$ 공장기술을 사용하여 시뮬레이션한 결과, 이 IC는 큰 면적을 요구하지 않으면서도 1Gbps 이상의 throughput을 달성하였으며, 회로구현에 약 12,000gates가 소요되었다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제39권12호
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• pp.1062-1070
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• 2002

본 논문은 가변길이 다중비트 코딩 알고리듬을 제안하고 DCT/IDCT(이산여현변환/역이산여현변환)설계에의 적용 과정을 제시한다 가변길이 다중 비트 코딩은 일반적인 Booth's알고리듬과 같이 중첩에 의한 다중비트 코딩을 가변적인 방법을 사용하여 그 중 2의 멱승이 되는 부분 즉 2k의 SD(Signed Digit)을 생성하는 방법이다. 이렇게 발생된 SD는 곱셈에 있어서 2k의 부분적(Partial Product)을 생성하게 되고 이로 인해 필요한 하드웨어는 단순한 덧셈기와 쉬프트 연산에 필요한 플립플롭만 필요하게 되므로 설계과정에 있어서 칩의 면적과 속도 면에서 효율적인 방법이다. 본 논문에서는 이 알고리듬의 정의 및 증명과정과 실제 알고리듬 적용을 위한 DCT/IDCT의 설계방법을 논의하고 제작한 IDCT의 결과에 대해 논의한다. 설계된 IDCT칩은 병렬 고속 처리를 위한 8개의 PE(Processing Element)와 하나의 전치 메모리를 사용한 방법으로 54MHz에서 400Mpixels/sec의 동작속도를 가지며 HDTV 및 MPEG 디코더에 적용하여 동작을 검증하였다.

• 정보보호학회논문지
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• 제12권2호
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• pp.35-44
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• 2002

본 논문에서는 Radix-$2^k$ 모듈라 곱셈 알고리즘 기반의 고속 RSA 지수승 연산기의 구현 방법을 제시하고 검증하였다. Radix-$2^k$ 모듈라 곱셈 알고리즘을 구현하기 위해 Booth receding 연산 알고리즘을 사용하였으며 최대 radix-16 연산을 위해 2K-byte 메모리와 2개의 전가산기와 3개의 반가산기의 지연을 갖는 CSA(carry-save adder) 어레이를 사용하였다. CSA 어레이 출력인 캐리와 합을 고속으로 가산하기 위해 마지막 덧셈기로써 캐리 발생과 지연시간이 짧은 가상 캐리 예측 덧셈기(pseudo carry look-ahead adder)를 적용하였다. 또한, 주어진 공정에서 동작 주파수와 처리량의 관계를 통해 Radix-$2^k$에서 설계 가능한 radix 값을 제시하였다. Altera FPGA EP2K1500E를 사용하여 기능을 검증한 후 삼성 0.35$\mu\textrm{m}$ 공정을 사용하여 타이밍 시뮬레이션을 하였으며 radix-16 모듈라 곱셈 알고리즘을 사용할 경우 모듈라 곱셈에 (n+4+1)14 의 클럭을 사용하여 1,024-bit RSA를 처리하는데 50MHz에서 5.38ms의 연산 속도를 측정하였다.