본 논문에서는 디지털 복합기에 사용할 수 있는 고속 영상처리 프로세스를 설계 및 구현하였다. 제안된 영상 처리 프로세스는 단일화 된 데이터 경로를 가진 이진화 알고리듬 아키텍쳐를 가진다. 외부 메모리 용량을 최소화하기 위해 화소별 파이프라인 구조를 가지고 있다. 쉐이딩 보정, 감마 보정, 자동이득조절과 같은 전처리 기능을 수행하고 CCD와 CIS를 구동한다. 전처리된 데이터는 확대/축소 과정을 거치고 다양한 이진화 알고리듬에 의해 이진화된다. 내장된 이진화 알고리듬은 단순이진화, 고대역 통과 필터링, 디더링, 오차확산법, 임계값이동 오차확산법이다. 이들 알고리듬의 구현은 임계값 이동 오차확산법에 기반을 두고 동일한 동작을 하는 회로들을 공유하도록 데이터 경로를 설계하였다. 이 구조를 구현함에 의해 제어의 복잡도와 게이트 카운터를 줄일 수 있다.
본 논문에서는 CABAC (context adaptive binary arithmetic coding)를 하드웨어로 구현하기 위하여 병행설계 (co-design) 기법을 사용하였다. H.264/AVC의 부호기 전체를 C언어로 개발하고, CABAC만을 하드웨어 IP로 설계하고, H.264/AVC의 나머지 부분은 소프트웨어로 설계하였다. CABAC의 문맥모델러 부분을 하드웨어로 설계하여 연산값을 지속적으로 업데이트시킴으로써 메모리를 효율적으로 사용하고 스트림을 절감시키는 설계를 하였다. 설계된 IP는 Xilinx ML410 보드의 Virtex-4 FX60 FPGA에 다운로드하여 MicroBlaze CPU를 이용하여 H.264/AVC의 참조 소프트웨어인 JM과 연동하도록 설계하였다. 기능 시뮬레이션은 ModelSim을 이용하였다. 기존의 CABAC 하드웨어 모듈이 레지스터 레벨에서 설계하여 개발기간이 오래 걸리는데 비하여 본 논문의 설계 기법은 소프트웨어 엔지니어가 쉽게 하드웨어를 개발하는 것이 가능해지는 장점이 있으며 설계시간도 짧다. 또한, 동일한 방법으로 구현된 CAVLC 모듈과 Slice 사용량을 비교해볼 때, 1/3 이하로 감축됨을 보였다. 본 연구에서 제시한 개발 방법은 임베디드 환경에서 고성능 동영상 압축 부호화시 하드웨어 가속기가 필요한 부분을 설계할 때 유용할 것으로 보인다.
ZG-machine은 태그옮김이라는 간단한 부호화 기법을 채택한 공간 효율적인 G-machine이다. 기억 장소 재활용 체계 없이 실험한 이전 실험에서 ZG-machine은 G-machine과 비교하여 30%의 힙 공간을 절약할 수 있었고 수행 시간 부담은 6%를 넘지 않았었다. 이 논문에서는 ZG-machine에 기억 장소 재활용 체계를 장착하여 추가로 실험한 결과를 설명한다. 결과에 따르면, G-machine과 비교할 때, ZG-machine의 수행 시간은 34% 증가하였지만 최소 힙 사용량은 평균 34% 감소하였다. 수행 시간 부담이 커진 이유는 기억 장소 재활용 체계때문이다. 그러나 힙 공간을 최소 힙 사용량의 7 배 정도로 늘렸을 경우에 G-machine에 대한 수행 시간 부담은 12%를 넘지 않았다. ZG-machine에서 최소 힙 사용량이 줄어든 특성은 ZG-machine이 내장 체계와 같은 기억 장소가 제한된 응용 분야에 사용될 수 있음을 의미한다. 또한 보다 효율적인 기억 장소 재활용 쳬계를 개발함으로써 수행 시간은 상당히 줄어들 것으로 예상 된다.
A vacuum control system has been developed for using Ethernet Multi Serial Device Severs (EMSDS) for the Pohang Accelerator Laboratory (PAL) storage ring. There are 124 vacuum ion pumps at the storage ring. It was a very important problem to solve the problem how to control such a big number of vacuum pumps distributed around the ring. After discussions, we decided to develop a serial to ethernet interrace device sever that will be mounted in the control system rack. It has a 32-bits microprocessor embedded Linux, 12 ports RS485 (or RS232) slave interface. one channel 10/100BaseTx ethernet host port, one channel UART host port, and 16 Mbytes large memory buffer. These vacuum pumps are connected to Ion-Pump serial controllers, which chop the AC current so as to control the current in the pumps. The EMSDS connect either 100BaseTx or 10BaseT ethernet networks to asynchronous serial ports for communication with serial device. It can simultaneously control up to 12 ion-pump serial controllers. 12 EMSDS are connected to a personal computer (PC) through the network. The PC can automatically control the EMSDS by sending a set of commands through the TCP/IP network. Upon receiving a command from a PC running under Windows2000 through the network, the EMSDS communicate through the stave serial interrace ports to ion-pump controller. We added some software components on the top of EPICS (Experimental Physics and Industrial Control System) toolkit.
(Ba,Sr)$TiO_3$ (BST) thin film with a perovskite structure has potential for the practical application in various functional devices such as nonvolatile-memory components, capacitor, gate insulator of thin-film transistors, and electro-optic devices for display. Normally, the BST thin films derived from sol-gel and sputtering are amorphous or partially crystalline when processed below $600^{\circ}C$. For the purpose of integrating BST thin film directly into a Si-based read-out integrated circuit (ROIC), it is necessary to process the BST film below $400^{\circ}C$. The microstructural and electrical properties of low-temperature crystallized BST film were studied. The BST thin films have been fabricated at $350^{\circ}C$ by UV-assisted rapidly thermal annealing (RTA). The BST films are in a single perovskite phase and have well-defined electrical properties such as high dielectric constant, low dielectric loss, low leakage current density, and high breakdown voltage. Photoexcitation of the organics contained in the sol-gel-derived films by high-intensity UV irradiation facilitates elimination of the organics and formation of the single-crystalline phase films at low temperatures. The amorphous BST thin film was transformed to a highly (h00)-oriented perovskite structure by high oxygen pressure processing (HOPP) at as low as $350^{\circ}C$. The dielectric properties of BST film were comparable to (or even better than) those of the conventionally processed BST films prepared by sputtering or post-annealing at temperature above $600^{\circ}C$. When external pressure was applied to the well-known contractive BST system during annealing, the nucleation energy barrier was reduced; correspondingly, the crystallization temperature decreased. The UV-assisted RTA and HOPP, as compatible with existing MOS technology, let the BST films be integrated into radio-frequency circuit and mixed-signal integrated circuit below the critical temperature of $400^{\circ}C$.
최근 통신 빛 반도체 기술의 급격한 발전과 함께 소규모 기기에도 컴퓨팅 기능을 탑재하는 사물인터넷 시장이 부상하고 있다. 사물인터넷을 위한 저장장치는 전력소모와 물리적 크기에 제한이 있어 기존 HDD나 SSD 대신 NVRAM 기반의 스토리지가 사용될 것으로 전망되고 있다. 그러나 현재 사물인터넷 플랫폼 기술은 기존의 전통적인 스토리지를 타겟으로 설계되어 NVRAM 스토리지에서는 다양한 비효율성을 초래할 수 있다. 본 논문은 현재의 다양한 운영체제의 I/O 기법들의 효용성과 성능을 NVRAM 스토리지 환경에서 평가하고 분석하여 향후 사물인터넷을 위한 스토리지 기술에 대해 방향성을 제시한다.
본 논문에서는 이동 금속 물체 탐지 목적의 무선 센서네트워크 응용 시스템에 이용 가능한 저연산, 저전력 소모를 목적으로 하는 간결한 신호처리 알고리즘을 제안한다. 일반적 센서노드에 주로 사용되는 자기센서의 물리적 특성을 분석하고 Exponential Average method(EA)를 사용하여 시간 영역에서 실시간으로 센서 신호를 처리한다. EA를 사용하여 잡음, 시간, 온도에 따른 자기장 변화, 외부 간섭에 강인하면서 임베디드 프로세서에 적합한 적은 메모리소모와 연산량을 가진다. 또한 통계적 분석을 통해 제안하는 알고리즘의 최적화된 파라미터 값을 도출하고 적용하였다. 보편적으로 사용되는 자기 센서 모델의 시뮬레이션 결과 5%의 오경보 확률에서 90%이상의 이동 물체를 탐지할 수 있었다. 그리고 직접 제작한 센서 노드의 모델링 및 이를 이용한 시뮬레이션과 외부 실험의 결과 60~70% 이상의 탐지 확률을 확인하였다.
XML은 SOAP(Simple Object Access Protocol)와 REST(Representational State Transfer) 같은 웹서비스들을 위해 널리 사용되며 데이터를 표현하기 위한 사실상의 표준이다. DOM(Document Object Model)을 사용하는 XML 파서는 DOM 트리로 생성하여 메모리에 저장하는 전처리가 요구되기 때문에, 제한적 자원을 갖는 임베디드 시스템들은 일반적으로 전처리를 요구하지 않는 스트리밍 XML 파서를 채택하여 사용하고 있다. 본 논문에서는 FPGA(Field Programmable Gate Array)에서 적응적 병렬 검색을 사용하는 스트리밍 XML 파서를 위한 새로운 구조를 제안한다. 제안된 APSearch(Adaptive Parallel Search) 파서는 이전 연구들과 비교하여 소프트웨어의 오버헤드를 상당 수 감소시켰으며 XML 파싱을 위한 처리 시간이 약 2.55배와 2.96배 향상되었다. 따라서, 제안된 APSearch 파서는 XML 파싱을 가속화하기 위한 시스템들에 적합한 구조이다.
허프 변환은 데이터 손실 및 왜곡이 포함된 영상에서도 직선 정보 추출에 용이한 장점이 있어 컴퓨터 비전 분야의 응용분야에 널리 사용되어 왔다. 그러나 허프 변환의 보팅 과정은 비효율적인 연산구조와 많은 메모리 접근횟수로 인해 실시간 처리 임베디드 비전 시스템에 적용하는데 한계가 있다. 이에 본 논문에서는 허프 변환의 개선된 보팅 정책을 제시하고, 이를 적용하여 적은 하드웨어 자원 사용량으로 실시간 성능을 만족하는 허프 변환의 하드웨어 구조를 제안한다. 제안된 보팅 정책은 인접한 픽셀 간의 관계를 이용하여 보팅 연산 과정의 오버헤드를 줄였으며, 하드웨어 재사용성을 높임으로서 효율적인 연산구조를 가진다. 이러한 개선된 보팅 정책을 적용한 제안된 하드웨어 구조는 인접한 픽셀들의 보트 값을 병렬적으로 연산하고 저장하여 시간당 처리량을 높인다. 제안 구조의 장점은 순차적 연산 방식 대비 매우 적은 추가 하드웨어 자원만으로 이러한 성능 향상을 위한 병렬화를 달성한다는 것이다.
모바일 단말에서의 맵 데이터 활용 서비스는 내비게이션, 위치기반서비스 등 그 활용 범위가 다양해지고 있다. 이러한 모바일 단말에서 저장/관리되는 맵 데이터의 크기는 갈수록 커져 수 GB에 이른다. 기존 내비게이션 시스템의 경우, 리소스 제약으로 인해 모바일 단말의 성능을 최대로 활용하기 위하여 맵 데이터를 읽기 최적화된 물리적인 저장형식(PSF: Physical Storage Format)으로 저장 관리하고 있다. 즉, 맵 데이터가 변경된 경우 변경된 부분만의 업데이트가 불가능하여 전체 데이터를 업데이트해야 하는 단점이 있다. 일반적으로 2 GB 데이터를 모바일 단말의 플래시메모리에 기록하는 시간은 수십 분이 소요된다. 따라서 본 연구에서는 이러한 기존의 내비게이션용 맵 데이터의 부분 업데이트가 불가능한 점을 해결하고자 모바일 공간 DBMS을 개발하였다. 그리고, 모바일 공간 DBMS에서의 내비게이션 서비스의 성능을 보장하기 위한 기법을 제시하고 실험을 통하여 이를 검증하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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