• 대한임베디드공학회논문지
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• 제12권1호
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• pp.1-10
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• 2017

Recently, with the ever-increasing complexity of industrial robot systems, it has been greatly attention to adopt a multi-core based motion controller with high cost-performance ratio. In this paper, we propose a software architecture that aims to utilize the computing power of multi-core processors. The key concept of our architecture is to use shared memory for the interplay between threads running on separate processor cores. And then, we have integrated our proposed architecture with an industrial standard compliant IDE for automatic code generation of motion runtime. For the performance evaluation, we constructed a test-bed consisting of a motion controller with Preempt-RT Linux based dual-core industrial PC and a 3-axis industrial robot platform. The experimental results show that the actuation time difference between axes is 10 ns in average and bounded up to 689 ns under $1000{\mu}s$ control period, which can come up with real-time performance for industrial robot.

• 전기전자학회논문지
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• 제19권3호
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• pp.357-365
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• 2015

최근 항공기, 자동차와 같은 시스템들은 크기, 무게, 전력 등의 문제로 기존 연합형(Federated) 구조에서 모듈형(Modular) 구조로 개발되는 추세이며, 단일 하드웨어에 파티션 개념을 적용하여 다수의 논리적 노드들을 운용할 수 있는 파티션 운영체제도 등장하고 있다. 분산 복구 블록은 실시간 시스템에 적용 가능한 소프트웨어 결함 허용 기법으로 다수의 물리적 노드들을 동기화 시켜 동작시킴으로써 실시간 절체가 가능하도록 하는 설계 기법이다. 분산 복구 블록은 노드들 간의 실시간 동기화를 필요로 하기 때문에 단일 코어 기반의 파티션 구조에는 적합하지 않으며, 적용을 위해서는 멀티코어를 기반으로 하고 또한 AMP(Asymmetric Multi-Processing) 방식을 이용한 파티션 구조에 적용되어야 한다. 본 논문에서는 멀티코어 기반 supervised-AMP 가상화 방식의 파티션 운영체제를 이용한 분산 복구 블록 설계 기법을 제안한다. 또한 제안된 설계 기법의 유용성을 보이기 위하여 항공기용 비행제어시스템 시뮬레이션을 이용한 사례 연구를 보인다.

• 전기학회논문지
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• 제63권12호
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• pp.1704-1709
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• 2014

In order to increase the performance of multi-core system processor architectures, the multi-thread branch predictor which speculatively fetches and allocates threads to each core should be highly accurate. In this paper, the perceptron based multi-thread branch predictor is proposed for the multi-core processor architectures. Using SPEC 2000 benchmarks as input, the trace-driven simulation has been performed for the 2 to 16-core architectures employing perceptron multi-thread branch predictor extensively. Its performance is compared with the architecture which utilizes the two-level adaptive multi-thread branch predictor.

• IEIE Transactions on Smart Processing and Computing
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• 제3권1호
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• pp.1-9
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• 2014

This paper proposes a low-latency Sample Adaptive Offset filter (SAO) architecture and its Single Instruction Multiple Data (SIMD) optimization scheme to achieve fast High Efficiency Video Coding (HEVC) decoding in a multi-core environment. According to the HEVC standard and its Test Model (HM), SAO operation is performed only at the picture level. Most realtime decoders, however, execute their sub-modules on a Coding Tree Unit (CTU) basis to reduce the latency and memory bandwidth. The proposed low-latency SAO architecture has the following advantages over picture-based SAO: 1) significantly less memory requirements, and 2) low-latency property enabling efficient pipelined multi-core decoding. In addition, SIMD optimization of SAO filtering can reduce the SAO filtering time significantly. The simulation results showed that the proposed low-latency SAO architecture with significantly less memory usage, produces a similar decoding time as a picture-based SAO in single-core decoding. Furthermore, the SIMD optimization scheme reduces the SAO filtering time by approximately 509% and increases the total decoding speed by approximately 7% compared to the existing look-up table approach of HM.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제15권5호
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• pp.219-224
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• 2015

최근에 멀티코어 프로세서 구조가 디지털 신호처리 프로세서의 성능을 개선하기 위하여 광범위하게 이용되고 있다. 이러한 멀티코어 프로세서는 크게 대칭적 구조와 비대칭적 구조로 나뉜다. 비대칭적 멀티코어 프로세서는 대칭적 멀티코어 프로세서에 비하여 더욱 성능이 높고 효율적이라고 알려져 있다. 본 논문에서는 비대칭적 멀티코어 디지털 신호처리 프로세서가 대칭적 멀티코어 디지털 신호처리 프로세서에 대하여 갖는 성능의 우수성을 고찰하기 위하여, 다양한 구성을 갖는 비대칭적 쿼드코어, 옥타코어 및 헥사데카코어 디지털 신호처리 프로세서에 대하여 UTDSP 벤치마크를 입력으로 하여 모의실험을 수행하여 그 성능을 측정하고 비슷한 하드웨어 규모의 대칭적 멀티코어 디지털 신호처리 프로세서와 그 성능을 비교하였다.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제16권6호
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• pp.1-10
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• 2011

멀티코어 프로세서를 설계하는데 있어서 구성요소들을 연결하는 와이어 길이의 증가로 인한 지연 현상은 성능향상에 큰 걸림돌이 되고 있다. 멀티코어 프로세서의 와이어 지연 문제를 해결하기 위하여 최근에는 3차원 구조의 멀티코어 프로세서 설계 기술이 많은 주목을 받고 있다. 3차원 구조 멀티코어 프로세서 설계 기술은 코어들을 수직으로 적층함으로써, 물리적인 연결망 길이를 크게 감소시켜 성능향상과 함께 연결망에서 소비되는 전력을 줄일 수 있다. 하지만 많은 전력을 소모하는 회로를 수직으로 적층함으로써 전력밀도가 증가하여 프로세서 내부의 온도가 크게 상승하는 문제를 가지고 있다. 본 논문에서는 3차원 구조 멀티코어 프로세서에서의 발열문제를 해결 할 수 있는 플로어플랜 방법을 제안하기 위해 칩 내부에 적층되는 코어의 수직적 배치 형태를 다양하게 변화시키면서 그에 따른 온도 변화를 살펴보고자 한다. 실험 결과를 통해, 프로세서 내부의 온도 감소를 위해서는 코어와 L2 캐쉬를 수직으로 인접하게 적층함으로써 코어의 온도를 낮추는 기법이 매우 효과적임을 알 수 있다. 코어와 코어가 수직으로 상호 인접하는 플로어플랜과 비교하여, 코어와 L2 캐쉬를 수직으로 인접하게 배치시키는 기법이 4-레이어 구조의 경우에는 평균 22%, 2-레이어 구조의 경우 평균 13%의 온도 감소 효과를 보임을 알 수 있다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2010년도 추계학술대회
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• pp.321-324
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• 2010

최근 멀티코어 프로세서의 이용이 증가함에 따라, 멀티코어를 이용한 다양한 병렬화 기법들이 제안되고 있다. 모바일 환경에서도 멀티코어 구조를 적용한 프로세서들이 등장하면서 병렬화 기법들이 연구되고 있다. 하지만, 아직까지 모바일 환경에서의 CPU의 성능은 한계가 있다. 이를 병렬처리와 실수 연산이 뛰어난 GPGPU(General-Purpose computing in Graphics Processing Units)를 멀티코어 구조로 설계함으로써 다른 전용 하드웨어의 추가 없이 성능을 향상 시킬 수 있다. 본 논문에서는 모바일 환경에 적합하게 설계된 멀티코어 GPGPU를 이용하여 H.264 디코더의 Inverse Quantization, Inverse DCT, Color Space Conversion 모듈을 구현하였다. 멀티코어 GPGPU를 이용한 H.264 전체 시스템 동작 시 50%의 성능 향상이 있었다.

• 대한임베디드공학회논문지
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• 제8권1호
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• pp.17-24
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• 2013

In this paper, we present a multi-core processor including multimedia specific instructions to process multimedia data efficiently in the mobile environment. Multimedia specific instructions exploit subword level parallelism (SLP), while the multi-core processor exploits data level parallelism (DLP). These combined parallelisms improve the performance of multimedia processing applications. The proposed multi-core processor including multimedia specific instructions is implemented and tested using a Xilinx ISE 10.1 tool and SoCMaster3 testbed system including Vertex 4 FPGA. Experimental results using a fire detection algorithm show that multimedia specific instructions outperform baseline instructions in the same multi-core architecture in terms of performance (1.2x better), energy efficiency (1.37x better), and area efficiency (1.23x better).

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제16권1호
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• pp.233-238
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• 2016

근래에 임베디드 프로세서의 성능을 향상시키기 위하여 멀티코어 프로세서 구조가 널리 이용되고 있다. 이러한 멀티코어 프로세서는 크게 대칭적 구조와 비대칭적 구조로 나뉘며, 비대칭적 멀티코어 프로세서가 대칭적 멀티코어 프로세서에 비하여 더욱 성능이 높고 효율적이라고 알려져 있다. 본 논문에서는 임베디드 프로세서에 대하여 이것을 확인하기 위하여, 다양한 구성을 갖는 비대칭적 임베디드 듀얼코어, 쿼드코어, 옥타코어 및 헥사데카코어 프로세서에 대하여 MiBench 벤치마크를 입력으로 하여 모의실험을 수행하여 그 성능을 측정하였다. 또한, 비슷한 하드웨어 규모의 대칭적 임베디드 멀티코어 프로세서와 비교하여 성능의 우수성을 확인하였다.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제12권3호
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• pp.9-13
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• 2012

최근에 이르러, 과거 수퍼스칼라 프로세서의 하드웨어 복잡도와 전력소모 문제를 극복하기 위하여 멀티코어 프로세서가 상용화 되어 널리 이용되고 있다. 이러한 멀티코어 프로세서의 설계 초기 단계에서는 광범위한 모의실험을 수행하는 것이 매우 중요하다. 그러나 기존의 실행 위주(execution-driven)의 멀티코어 프로세서 모의실험기는 속도가 느리다는 단점이 있다. 본 논문에서는 이것을 극복하기 위하여 빠른 속도를 갖는 명령어 자취형 (trace-driven) 멀티코어 프로세서 모의실험기를 개발하였으며, 이것을 이용하여 2 개에서 16 개까지의 멀티코어 프로세서에 대하여 SPEC 2000 벤치마크를 입력으로하여 모의실험을 수행하였다. 모의실험 결과, 16개의 코어를 이용하는 멀티코어 프로세서에서 평균 4.1 IPC의 성능과 단일코어 대비 13.3 배의 성능 향상을 기록하였다.