• 한국초전도저온공학회:학술대회논문집
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• 한국초전도저온공학회 2003년도 추계학술대회 논문집
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• pp.146-149
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• 2003

In this Work, we have studied about an RSFQ 2$\times$2 crossbar switch. The circuit was designed, simulated, and laid out for mask fabrication The switch cell was composed of a splitter a confluence buffer, and a switch core. An RSFQ 2$\times$2 crossbar switch was composed of 4 switch cells, a switch control input to select the cross and bar, data input, and data outputs. When a pulse was input to the switch control input to select the cross or bar the route of the input data was determined, and the data was output at the proper output port. We simulated and optimized the switch-element circuit and 2$\times$2 crossbar switch, by using Xic and Julia. We also performed the mask layout of the circuit by using Xic and Lmeter.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제14권6호
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• pp.760-767
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• 2014

This paper describes a high-radix crossbar switch design with low latency and power dissipation for Network-on-Chip (NoC) applications. The reduction in latency and power is achieved by employing a folded-clos topology, implementing the switch organized as three stages of low-radix switches connected in cascade. In addition, to facilitate the uniform placement of wires among the sub-switch stages, this paper proposes a Mux-Matrix-Mux structure, which implements the first and third switch stages as multiplexer-based crossbars and the second stage as a matrix-type crossbar. The proposed 256-radix, 8-bit crossbar switch designed in a 65nm CMOS has the simulated power dissipation of 1.92-W and worst-case propagation delay of 0.991-ns while operating at 1.2-V supply and 500-MHz frequency. Compared with the state-of-the-art designs in literature, the proposed crossbar switch achieves the best energy-delay-area efficiency of $0.73-fJ/cycle{\cdot}ns{\cdot}{\lambda}^2$.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제15권1호
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• pp.77-84
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• 2015

This paper presents the design of a low-power, low area 256-radix 16-bit crossbar switch employing a 2D Hyper-X network topology. The Hyper-X crossbar switch realizes the high radix of 256 by hierarchically combining a set of 4-radix sub-switches and applies three modifications to the basic Hyper-X topology in order to mitigate the adverse scaling of power consumption and propagation delay with the increasing radix. For instance, by restricting the directions in which signals can be routed, by restricting the ports to which signals can be connected, and by replacing the column-wise routes with diagonal routes, the fanout of each circuit node can be substantially reduced from 256 to 4~8. The proposed 256-radix, 16-bit crossbar switch is designed in a 65 nm CMOS and occupies the total area of $0.93{\times}1.25mm^2$. The simulated worst-case delay and power dissipation are 641 ps and 13.01 W when operating at a 1.2 V supply and 1 GHz frequency. In comparison with the state-of-the-art designs, the proposed crossbar switch design achieves the best energy-delay efficiency of $2.203cycle/ns{\cdot}fJ{\cdot}{\lambda}2$.

• ETRI Journal
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• 제26권5호
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• pp.505-508
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• 2004

We propose a new arbitration method for an input buffered switch with a buffered crossbar. In the proposed method, an exhaustive polling method is used to decrease the synchronization. Using an approximate analysis, we explain how the proposed method improves the switch performance. Also, using computer simulations, we show the proposed method outperforms the previous methods under burst traffic.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제11권4호
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• pp.318-328
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• 2011

Stage-level reconfigurable chip multiprocessor (CMP) aims to achieve highly reliable and fault tolerant computing by using interwoven pipeline stages and on-chip interconnect for communicating with each other. The existing crossbar-switch based stage-level reconfigurable CMPs offer high reliability at the cost of significant area/power overheads. These overheads make realizing large CMPs prohibitive due to the area and power consumed by heavy interconnection networks. On other hand, area/power-efficient architectures offer less reliability and inefficient stage-level resource utilization. In this paper, I propose a hierarchical multiplexing interconnection structure in lieu of crossbar interconnect to design area/power-efficient stage-level reconfigurable CMP. The proposed approach is able to keep the reliability offered by the crossbar-switch while reducing the area and power overheads. Experimental results show that the proposed approach reduces area by up to 21% and power by up to 32% when compared with the crossbar-switch based interconnection network.

• 한국정보과학회논문지:정보통신
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• 제32권2호
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• pp.244-253
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• 2005

본 논문에서는, n개의 입출력 포트를 가진 스위치로 구성된 스위치 라우터의 성능 예측 모형을 제안하고, 스위치에 장착된 버퍼의 개수 증가에 따른 성능 향상 추이를 분석하였다. Buffered 스위치기법은 크로스바 스위치 내부의 데이타 충돌 문제를 효과적으로 해결할 수 있는 방법으로 널리 알려져 있다. 제안한 성능 예측 모형은 먼저 네트워크 내부임의 스위치 입력 단에 유입되는 데이타 패킷이 스위치 내부에서 전송되는 유형을 확률적으로 분석하여 수립되었다. 제안한 모형은 스위치에 장착된 버퍼의 개수와 무관하게 출력 버퍼를 장착한 스위치의 성능, 즉 네트워크 성능 평가의 두 가지 주요 요소인 네트워크 정상상태 처리율(Normalized Throughput, NT)과 네트워크 지연시간(Network Delay)의 예측이 가능하고, 나아가서 이들로 구성된 네트워크의 성능 분석에 적용이 용이하다. 제안한 수학적 성능 분석 연구의 실효성 검증을 위하여 병행된 시뮬레이션 결과는 상호 미세한 오차 범위 내에서 모형의 예측 데이타와 일치하는 결과를 보여 분석 모형의 타당성을 입증하였다. 또한, 분석 결과 스위치 내부에 많은 버퍼를 장착할수록 정상상태 처리율의 증가율은 감소하고, 네트워크 지연시간은 증가하는 것으로 나타났다.

• 한국정보과학회논문지:정보통신
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• 제34권3호
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• pp.193-202
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• 2007

본 논문에서는, $a{\times}a$ 출력 버퍼 스위치로 구성되며 핫스팟이 발생하는 다단 연결 망 (Multistage Interconnection Network， MIN)의 성능 예측 모형을 제안하고, 스위치에 장착된 버퍼의 개수 증가에 따른 성능 향상 추이를 분석하였다. 제안한 성능 예측 모형은 먼저 네트워크 내부의 임의 스위치 입력 단에 유입되는 데이타 패킷이 스위치 내부에서 전송되는 유형을 확률적으로 분석하여 수립되었다. 성능분석 모형은 스위치에 장착된 버퍼의 개수와 무관하게 버퍼를 장착한 $a{\times}a$ 스위치의 성능, 네트워크 정상상태 처리율(Normalized Throughput, NT)과 네트워크 지연시간(Network Delay)의 예측이 가능하고, 나아가서 이들로 구성된 모든 종류의 다단 연결망 성능 분석에 적용이 용이하다. 제안한 수학적 성능 분석 연구의 실효성 검증을 위하여 병행된 시abf레이션 결과는 상호 미세한 오차 범위 내에서 모형의 예측 데이타와 일치하는 결과를 보여 분석 모형의 타당성을 입증하였다.

• ETRI Journal
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• 제19권4호
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• pp.326-343
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• 1997

In this paper, we propose an ATM switch with the rate more than gigabits per second to cope with future broadband service environments. The basic idea is to separate the connection control flow from the data information flow inside the switch. The proposed switch has a dual-plane switch matrix with the synchronous control algorithm. The queuing behaviors of the proposed switch are shown by the discrete-time queuing analysis. Numerical analyses are taken both in the non-blocking crossbar switch and the banyan switch with internal blocking. Results show that a proposed dual-plane $16{\times}16$ switch would have the acceptable performance with maximum throughput of about 95 percent.

• 대한전자공학회:학술대회논문집
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• 대한전자공학회 2003년도 하계종합학술대회 논문집 I
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• pp.374-377
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• 2003

In this paper, a performance evaluation model of the Fat-Tree network with the multiple-buffered crossbar switches is proposed and examined. Buffered switch technique is well known to solve the data collision problem in the switch network The proposed evaluation model is developed by investigating the transfer patterns of data packets in a switch with output-buffers. Steady state probability concept is used to simplify the analyzing processes. Two important parameters of the network performance, throughput and delay, are then evaluated. To validate the proposed analysis model, the simulation is carried out on the various sizes of Fat-tree networks that use the multiple a$\times$b buffered crossbar switches. It is observed that both analysis and simulation results are match closely.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제14권3호
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• pp.684-690
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• 2010

기존에 사용되는 대부분의 SoC는 공유버스 구조를 가지고 있어, 병목현상이 발생하는 문제점을 가지고 있다. 이러한 문제점은 SoC의 내부의 IP 수가 많을수록, 전체적인 SoC의 성능을 저하시키게 되어, CPU 자체의 속도보다는 전체적인 통신 분배에 의해 SoC의 성능이 좌우 된다. 본 논문에서는 공유버스의 단점인 병목현상을 줄이고 SoC의 성능을 향상시키기 위해 크로스바 스위치버스 구조를 제안한다. 크로스바 스위치 버스는 마스터 모률 8개, 슬레이브 모듈 16개까지 연결이 가능하며, 다중 버스 채널구조로 되어 있어 병렬통신이 가능하다. 또한 각 16개의 슬레이브 인터페이스마다 우선순위 정보가 저장된 아비터가 내장되어 하나의 마스터가 슬레이브를 독점하는 것을 방지하는 것과 동시에 효율적인 통신을 지원한다. OpenRISC 프로세서, VGA/LCD 제어기, AC97 제어기, 디버그 인터페이스, 메모리 인터페이스로 구성되는 SoC 플랫폼의 WISHBONE 온칩 공유버스 구조와 크로스바 스위치 버스구조의 성능을 비교한 결과, 기존의 공유버스보다 26.58%의 성능이 향상되었다.