Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SD
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v.45
no.2
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pp.101-111
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2008
This paper introduces a high-speed Reed-Solomon(RS) decoder, which reduces the hardware complexity, and presents an RS decoder based FEC architecture which is used for 40Gb/s optical communication systems. We introduce new pipelined degree computationless modified Euclidean(pDCME) algorithm architecture, which has high throughput and low hardware complexity. The proposed 16 channel RS FEC architecture has two 8 channel RS FEC architectures, which has 8 syndrome computation block and shared single KES block. It can reduce the hardware complexity about 30% compared to the conventional 16 channel 3-parallel FEC architecture, which is 4 syndrome computation block and shared single KES block. The proposed RS FEC architecture has been designed and implemented with the $0.18-{\mu}m$ CMOS technology in a supply voltage of 1.8 V. The result show that total number of gate is 250K and it has a data processing rate of 5.1Gb/s at a clock frequency of 400MHz. The proposed area-efficient architecture can be readily applied to the next generation FEC devices for high-speed optical communications as well as wireless communications.
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea CI
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v.45
no.1
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pp.37-47
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2008
Exploitation of address generation units which are typically provided in DSPs plays an important role in DSP code generation since that perform fast address computation in parallel to the central data path. Offset assignment is optimization of memory layout for program variables by taking advantage of the capabilities of address generation units, consists of memory layout generation and address pointer assignment steps. In this paper, we propose an effective address pointer assignment method to minimize the number of address calculation instructions in DSP code generation. The proposed approach reduces the time complexity of a conventional address pointer assignment algorithm with fixed memory layouts by using minimum cost-nodes breaking. In order to contract memory size and processing time, we employ a powerful pruning technique. Moreover our proposed approach improves the initial solution iteratively by changing the memory layout for each iteration because the memory layout affects the result of the address pointer assignment algorithm. We applied the proposed approach to about 3,000 sequences of the OffsetStone benchmarks to demonstrate the effectiveness of the our approach. Experimental results with benchmarks show an average improvement of 25.9% in the address codes over previous works.
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.33
no.2
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pp.443-453
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2013
The hybrid test is one of the most advanced test methods to predict the structural dynamic behavior with the interaction between a physical substructure and a numerical modeling in the hybrid control system. The purpose of this study is to perform the multi-directional dynamic test of a steel frame structure with the real-time hybrid system and to evaluate the validation of the results. In this study, FEAPH, nonlinear finite element analysis program for hybrid only, was developed and the hybrid control system was optimized. The inefficient computational time was improved with a fixed number iteration method and parallel computational techniques used in FEAPH. Furthermore, the previously used data communication method and the interface between a substructure and an analysis program were simplified in the control system. As the results, the total processing time in real-time hybrid test was shortened up to 10 times of actual measured seismic period. In order to verify the accuracy and validation of the hybrid system, the linear and nonlinear dynamic tests with a steel framed structure were carried out so that the trend of displacement responses was almost in accord with the numerical results. However, the maximum displacement responses had somewhat differences due to the analysis errors in material nonlinearities and the occurrence of permanent displacements. Therefore, if the proper material model and numerical algorithms are developed, the real-time hybrid system could be used to evaluate the structural dynamic behavior and would be an effective testing method as a substitute for a shaking table test.
Although conventional seismic data processing is based on the assumption that the media are isotropic, the subsurface is often anisotropy in shale formation or carbonate with cracks and fractures. This paper presents the anisotropic parameter and seismic modeling in transversely isotropic media with a vertical symmetry axis using seismic physical modeling. The experiment was successfully carried out with VTI media, laminated bakelite material, using contact transducer of p and s-wave transmission. The variation of velocities with angle of incidence was clearly shown in anisotropic material. Comparing these velocities with the calculated phase velocities, the (P) and (S)-wave velocity observed in anisotropic material was a very good agreement with the calculated values. Anisotropic parameter ${\varepsilon}$, ${\delta}$, ${\gamma}$ was estimated by using Lame's constant calculated from the observed velocity. For the purpose of testing (S)-wave polarization, a birefringence experiment was carried out. The higher velocity was associated with the polarization parallel to the fracture, and the lower velocity was associated with the polarization perpendicular to the fracture.
Exercises using a Balance Board (BB) are effective in developing balance, strengthening core muscles, and improving physical fitness and concentration. In particular, the Smart Balance Board (SBB), which integrates with various digital content, provides appropriate feedback compared to traditional balance boards, maximizing the effectiveness of the exercise. However, most systems only offer visual and auditory feedback, failing to evaluate the impact on user engagement, interest, and the accuracy of exercise postures. This study proposes an Immersive Smart Balance Board (I-SBB) that utilizes multiple sensors to enable training with various feedback mechanisms and precise postures. The proposed system, based on Arduino, consists of a gyro sensor for measuring the board's posture, a communication module for wired/wireless communication, an infrared sensor to guide the user's foot placement, and a vibration motor for tactile feedback. The board's posture measurements are smoothly corrected using a Kalman Filter, and the multi-sensor data is processed in real-time using FreeRTOS. The proposed I-SBB is shown to be effective in enhancing user concentration and engagement, as well as generating interest, by integrating with diverse content.
Numerical simulation in exploration geophysics provides important insights into subsurface wave propagation phenomena. Although elastic wave simulations take longer to compute than acoustic simulations, an elastic simulator can construct more realistic wavefields including shear components. Therefore, it is suitable for exploration of the responses of elastic bodies. To overcome the long duration of the calculations, we use a Graphic Processing Unit (GPU) to accelerate the elastic wave simulation. Because a GPU has many processors and a wide memory bandwidth, we can use it in a parallelised computing architecture. The GPU board used in this study is an NVIDIA Tesla C1060, which has 240 processors and a 102 GB/s memory bandwidth. Despite the availability of a parallel computing architecture (CUDA), developed by NVIDIA, we must optimise the usage of the different types of memory on the GPU device, and the sequence of calculations, to obtain a significant speedup of the computation. In this study, we simulate two- (2D) and threedimensional (3D) elastic wave propagation using the Finite-Difference Time-Domain (FDTD) method on GPUs. In the wave propagation simulation, we adopt the staggered-grid method, which is one of the conventional FD schemes, since this method can achieve sufficient accuracy for use in numerical modelling in geophysics. Our simulator optimises the usage of memory on the GPU device to reduce data access times, and uses faster memory as much as possible. This is a key factor in GPU computing. By using one GPU device and optimising its memory usage, we improved the computation time by more than 14 times in the 2D simulation, and over six times in the 3D simulation, compared with one CPU. Furthermore, by using three GPUs, we succeeded in accelerating the 3D simulation 10 times.
Korean Journal of Agricultural and Forest Meteorology
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v.19
no.3
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pp.153-163
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2017
The objective of this study is to enhance the model's speed of estimating weather variables (e.g., minimum/maximum temperature, sunshine hour, PRISM (Parameter-elevation Regression on Independent Slopes Model) based precipitation), which are applied to the Agrometeorological Early Warning System (http://www.agmet.kr). The current process of weather estimation is operated on high-performance multi-core CPUs that have 8 physical cores and 16 logical threads. Nonetheless, the server is not even dedicated to the handling of a single county, indicating that very high overhead is involved in calculating the 10 counties of the Seomjin River Basin. In order to reduce such overhead, several cache and parallelization techniques were used to measure the performance and to check the applicability. Results are as follows: (1) for simple calculations such as Growing Degree Days accumulation, the time required for Input and Output (I/O) is significantly greater than that for calculation, suggesting the need of a technique which reduces disk I/O bottlenecks; (2) when there are many I/O, it is advantageous to distribute them on several servers. However, each server must have a cache for input data so that it does not compete for the same resource; and (3) GPU-based parallel processing method is most suitable for models such as PRISM with large computation loads.
Recent advances in radiation transport algorithms, computer hardware performance, and parallel computing make the clinical use of Monte Carlo based dose calculations possible. To compare the speed and accuracies of dose calculations between different developed codes, a benchmark tests were proposed at the XIIth ICCR (International Conference on the use of Computers in Radiation Therapy, Heidelberg, Germany 2000). A Monte Carlo treatment planning comprised of 28 various Intel Pentium CPUs was implemented for routine clinical use. The purpose of this study was to evaluate the performance of our system using the above benchmark tests. The benchmark procedures are comprised of three parts. a) speed of photon beams dose calculation inside a given phantom of 30.5 cm$\times$39.5 cm $\times$ 30 cm deep and filled with 5 ㎣ voxels within 2% statistical uncertainty. b) speed of electron beams dose calculation inside the same phantom as that of the photon beams. c) accuracy of photon and electron beam calculation inside heterogeneous slab phantom compared with the reference results of EGS4/PRESTA calculation. As results of the speed benchmark tests, it took 5.5 minutes to achieve less than 2% statistical uncertainty for 18 MV photon beams. Though the net calculation for electron beams was an order of faster than the photon beam, the overall calculation time was similar to that of photon beam case due to the overhead time to maintain parallel processing. Since our Monte Carlo code is EGSnrc, which is an improved version of EGS4, the accuracy tests of our system showed, as expected, very good agreement with the reference data. In conclusion, our Monte Carlo treatment planning system shows clinically meaningful results. Though other more efficient codes are developed such like MCDOSE and VMC++, BEAMnrc based on EGSnrc code system may be used for routine clinical Monte Carlo treatment planning in conjunction with clustering technique.
Ongoing and extensive urbanisation, which is frequently accompanied with careless construction works, may threaten important archaeological structures that are still buried in the urban areas. Ground Penetrating Radar (GPR) and Electrical Resistivity Tomography (ERT) methods are most promising alternatives for resolving buried archaeological structures in urban territories. In this work, three case studies are presented, each of which involves an integrated geophysical survey employing the surface three-dimensional (3D) ERT and GPR techniques, in order to archaeologically characterise the investigated areas. The test field sites are located at the historical centres of two of the most populated cities of the island of Crete, in Greece. The ERT and GPR data were collected along a dense network of parallel profiles. The subsurface resistivity structure was reconstructed by processing the apparent resistivity data with a 3D inversion algorithm. The GPR sections were processed with a systematic way, applying specific filters to the data in order to enhance their information content. Finally, horizontal depth slices representing the 3D variation of the physical properties were created. The GPR and ERT images significantly contributed in reconstructing the complex subsurface properties in these urban areas. Strong GPR reflections and highresistivity anomalies were correlated with possible archaeological structures. Subsequent excavations in specific places at both sites verified the geophysical results. The specific case studies demonstrated the applicability of ERT and GPR techniques during the design and construction stages of urban infrastructure works, indicating areas of archaeological significance and guiding archaeological excavations before construction work.
We developed a high-resolution micro-CT system based on rotational gantry and flat-panel detector for live mouse imaging. This system is composed primarily of an x-ray source with micro-focal spot size, a CMOS (complementary metal oxide semiconductor) flat panel detector coupled with Csl (TI) (thallium-doped cesium iodide) scintillator, a linearly moving couch, a rotational gantry coupled with positioning encoder, and a parallel processing system for image data. This system was designed to be of the gantry-rotation type which has several advantages in obtaining CT images of live mice, namely, the relative ease of minimizing the motion artifact of the mice and the capability of administering respiratory anesthesia during scanning. We evaluated the spatial resolution, image contrast, and uniformity of the CT system using CT phantoms. As the results, the spatial resolution of the system was approximately the 11.3 cycles/mm at 10% of the MTF curve, and the radiation dose to the mice was 81.5 mGy. The minimal resolving contrast was found to be less than 46 CT numbers on low-contrast phantom imaging test. We found that the image non-uniformity was approximately 70 CT numbers at a voxel size of ${\sim}55{\times}55{\times}X100\;{\mu}^3$. We present the image test results of the skull and lung, and body of the live mice.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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