Hardware Design of Arccosine Function for Mobile Vector Graphics Processor

In this paper, the $arccos(cos^{-1})$ arithmetic unit for mobile graphics accelerator is designed. The mobile vector graphics applications need tight area, execution time, power dissipation, and accuracy constraints compared to desktop PC applications. The designed processor adopts 2nd-order polynomial approximation scheme based on IEEE floating point data format to satisfy speed and accuracy conditions and reduces area via hardware sharing structure. The arccosine processor consists of 15,280 gates and its estimated operating frequency is about 125Mhz at operating condition of $0.35{\mu}m$ CMOS technology. Because the processor can execute arccosine function within 7 clock cycles, it has about 17 MOPS(million arccos operations per second) execution rate and can be applicable to mobile OpenVG processor. And because of its flexible architecture, it can be applicable to the various transcendental functions such as exponential, trigonometric and logarithmic functions via replacement of ROM and minor hardware modification.

모바일 벡터 그래픽 프로세서용 역코사인 함수의 하드웨어 설계

본 논문에서는 모바일 벡터 그래픽 가속기용 역코사인 연산 회로를 설계하였다. 모바일 그래픽스 응용은 기존 데스크 톱 컴퓨터에 비해 면적, 연산 시간, 전력 소모와 정밀도 측면에서 제약이 크다. 설계한 역코사인 함수 회로는 연산시간과 정밀도 조건을 만족하기 위해 IEEE 표준 부동 소수점 데이터 형식을 사용하며, 계수 테이블을 사용하는 2차 다항식 근사 기법을 채택하였으며, 하드웨어 공유 기법을 통해 면적을 감소시켰다. 역코사인 회로는 약 15,280개의 게이트로 구성되며, $0.35{\mu}m$ CMOS 공정 조건에서 약 125 Mhz의 동작 주파수를 가진다. 7개의 클록 사이클에 역코사인 함수를 구현하므로, 설계된 회로는 약 17.85 MOPS의 연산 성능을 갖고 있어서 OpenVG 프로세서에 적용이 가능하다. 또한 융통성 있는 구조 특성으로 설계된 회로는 ROM 내용의 교체와 속규모의 하드웨어 변경을 통해 지수함수, 삼각함수, 로그 함수와 같은 다른 초월함수에 적용이 가능하다.