• 한국통신학회논문지
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• 제29권5A호
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• pp.554-565
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• 2004

본 논문에서는 단일 클락 사이클과 다중 클락 사이클에 수행되는 여러 가산기를 구현하고 area와 time을 비교한다. 가산기의 크기를 64, 128, 256-비트로 다양화 시키면서, 특히 하이브리드 구조의 가산기는 소그룹을 4, 8, 16-비트로 나누어서 group / ungroup으로 합성을 하여 비교하였다. 제안된 가산기들은 Verilog-HDL을 이용하여 하향식 설계 방법으로 구현되었다. Cadence의 Verilog-XL.을 이용하여 설계된 가산기와 behavioral model을 이용한 가산기의 출력이 일치하는지를 비교하여 검증하였다. 검증된 모델은 삼성 0.35um 3.3(V) CMOS standard cell 라이브러리를 이용하여 합성되었으며, 최악 조건 2.7(V), 85($^{\circ}C$)에서 동작하였다. 스마트 카드 IC의 Crypto-Processor에 사용할 수 있는 최적화된 가산기는 64-비트를 기준으로 할 때, group으로 합성된 16-비트 캐리 예측 가산기를 기반으로 하는 리플 캐리 가산기(RCA_CLA)이다. 이 가산기는 198(MHz)의 속도로 동작하며, 게이트 수는 nand2 게이트 기준으로 약 967개이다.

• 전자공학회논문지
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• 제49권9호
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• pp.183-195
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• 2012

본 논문에서는 동일한 크기의 지수를 갖는 십진 부동소수점 오퍼랜드의 가산 및 감산연산을 빠르게 하기 위해, 두 개의 데이터 경로를 가지는 십진 부동소수점 가산기를 제안한다. 제안된 십진 부동소수점 가산기는 L. K. Wang의 오퍼랜드 정렬 계획을 사용하지만 오퍼랜드의 지수 크기가 같을 경우 정밀도를 보장하는 범위 내에서 속도 향상을 위해 고속의 데이터 경로를 통해 연산한다. 제안된 가산기의 성능 평가를 위해 Design Compiler에서 SMIC사의 $0.18{\mu}m$ CMOS 공정 테크놀로지 라이브러리를 이용하여 합성하였다. 합성 결과 면적은 L. K. Wang의 가산기와 비교하여 8.26% 증가하였지만 전체 임계경로의 지연시간이 10.54% 감소하였다. 또한 같은 크기의 지수를 가지는 오퍼랜드를 연산할 때는 임계경로보다 13.65% 단축된 경로에서 연산을 수행하는 것을 확인하였다. 제안한 십진 부동소수점 가산기 구조는 동일 크기의 지수를 가지는 오퍼랜드의 비중이 2% 이상일 때 L. K. Wang의 가산기 구조 대비 효용성이 높다.

• 한국정보과학회논문지:시스템및이론
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• 제34권8호
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• pp.327-336
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• 2007

비용 효과가 좋은 디지털 시스템을 설계하기 위하여, 트랜지스터 수준부터 RTL 수준까지 최적화를 위한 다양한 설계 방법이 연구되어 왔다. 가산기는 디지털 시스템에서 가장 기본적인 산술연산을 수행하는 필수 회로로서, 전체 시스템의 성능에 영향을 줄 수 있다. 본 논문에서는 최적의 가산기를 설계하기 위하여 상위수준에서 연구하였다. 결과로 혼합 가산기 구조를 제안하고 이를 정수 선형 프로그래밍(ILP: integer liner programming)을 이용해 수학적으로 모델링한다. 혼합 가산기 구조는 다양한 캐리 전달 방식을 가진 가산기 블록을 선형적으로 연결한 구조로서, 사용된 가산기 블록의 종류와 개수에 따라 다양한 가산기 조합이 발생한다. 이러한 조합에 의해 확장된 가산기의 설계공간을 탐색함으로써, 단일 타입의 가산기만을 고려한 것보다 나은 최적의 가산기를 설계할 수 있다. 제안한 혼합 가산기 구조와 ILP를 이용한 최적화 기법은 연산시간과 회로면적 등의 특성이 다른 가산기 IP(intellectual property)들을 비트 수준에서 재합성하기 때문에, 보다 미세한 수준에서 최적화를 수행할 수 있다.

• 한국정보처리학회:학술대회논문집
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• 한국정보처리학회 2000년도 추계학술발표논문집 (상)
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• pp.849-852
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• 2000

본 논문에서는 RSA 암호 시스템의 Montgomery 모듈러 곱셈 알고리듬을 개선한 고속 모듈러 곱셈 알고리듬을 제안하고, Hybrid 구조의 가산기를 사용한 고속 모듈러 곱셈 알고리듬의 설계에 관하여 기술한다. 기존 Montgomery 알고리듬에서는 부분합계산시 2번의 덧셈연산이 요구되지만 제안된 방법에서는 단지 1번의 덧셈 연산으로 부분 합을 계산할 수 있다. 또한 덧셈 연산 속도를 향상시키기 위하여 Hybrid 구조의 가산기를 제안한다. Hybrid 가산기는 기존의 CLA(Carry Look-ahad Adder)와 CSA(Carry Select Adder)알고리듬을 혼합한 구조를 기본으로 하고 있다. 제안된 고속 모듈러 곰셈기는 VHDL(VHSIC Hardware Description Language)을 이용하여 모델링하였고, $Synopsys^{TM}$사의 Design Analyzer를 이용하여 논리합성(Altera 10K lib. 이용)을 수행하였다. 성능 분석을 위하여 Altera MAX+ PLUS II 상에서 타이밍 시뮬레이션을 수행하였고, 실험을 통하여 제안한 방법의 효율성을 입증하였다.

• 한국정보과학회:학술대회논문집
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• 한국정보과학회 2004년도 가을 학술발표논문집 Vol.31 No.2 (1)
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• pp.538-540
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• 2004

본 연구는 컴퓨터 연산을 위한 하드웨어 설계에서 고성능 연산에 사용되는 케리-세이브 가산기 (Carry-save adder) 합성에 관한 연구이다. 기존의 연구에서는, 연산 합성 문제와 합성된 연산의 배치 문제를 두개의 연속된 독립된 두개의 문제로 간주하고 풀었지만, 본 연구에서는 연산 합성 과정에서 연산 배치를 고려한 통합된 방법을 제시하여 전체적인 최적화된 결과를 얻었다. 연결선 상에서의 전력 소모나 지연시간이 점점 더 중요해지는 시스템-온-칩 (system-on-chip) 설계에서 본 연구의 통합적인 설계 방법은 매우 긴요하며 앞으로 효과적으로 이용될 수 있을 것이다.

• 한국정보처리학회:학술대회논문집
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• 한국정보처리학회 2002년도 춘계학술발표논문집 (하)
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• pp.809-812
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• 2002

본 논문은 RSA 암호시스템에서 고속 모듈러 곱셈을 위한 최적화된 시스톨릭 어레이의 설계를 제안한다. 제안된 방법에서는 미리 계산된 가산결과를 사용하여 개선된 몽고메리 모듈러 곱셈 알고리듬을 제안하고, 고속 모듈러 곱셈을 위한 새로운 구조의 시스톨릭 어레이를 설계한다. 미리 계산된 가산결과를 얻기 위해 CLA(Carry Look-ahead Adder)를 사용하였으며, 이 가산기는 덧셈연산에 있어서 캐리전달 지연이 제거되므로 연산 속도를 향상 시킬 수 있다. 제안된 시스톨릭 구조는VHDL(VHSlC Hardware Description Language)을 사용하여 동작적 수준을 기술하였고, Ultra 10 Workstation 상에서 $Synopsys^{TM}$ 툴을 사용하여 합성 및 시뮬레이션을 수행하였다. 또한, FPGA 구현을 위하여 Altera MaxplusII를 사용하여 타이밍 시뮬레이션을 수행하였고, 실험을 통하여 제안한 방법을 효율성을 확인하였다.

• 한국정보과학회논문지:시스템및이론
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• 제28권10호
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• pp.520-529
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• 2001

캐리-세이브 가산기(CSA)는 빠른 수행과 작은 면적을 가지는 연산 하드웨어 구현에서 가장 효과적으로 사용되는 연산 셀들 중의 하나이다. 현재 CSA 적용기술의 근복적인 약점을 그 적용이 덧셈식으로 직접 변환되는 부분에 해당되는 회로에만 가능하다는 것이다. 이러한 제한점을 극복하기위하여, 우리는 새로운 몇가지 CSA 변환 기법들을 제안한다. 구체적으로 멀티플렉서를 포함한 연산에서의 CSA 변환, 다수 회로를 포함한 연산에서의 CSA 변환, 곱셈 연산을 내포한 연산에서의 CSA 변화를 제안한다. 또한 이러한 기법들을 실제의회로 합성에서 효과적으로 적용하는 통합 알고리즘을 제안한다. 우리는 다양한 실험을 통하여 제시된 기법들에 기반한 우리의 알고리즘의 기존의 CSA 방법들과 비교하여 실제적인 회로 합성에서 매우 효율적임을 보인다.

• 한국통신학회논문지
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• 제29권4A호
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• pp.447-457
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• 2004

본 논문에서는 RSA 암호화 알고리즘을 지원하기 위한 암호화 프로세서의 구조를 제안한다. 본 논문의 RSA 암호화 프로세서는 빅 몽고메리 알고리즘(FIOS)을 기반으로 제안되였으며, 다양한 비트 길이(128∼2048 비트)를 지원한다. RSA 암호화 프로세서의 구조는 RSA 제어 신호 발생기, 빅 몽고메리 프로세서(가산기, 승산기)의 모듈로 구성된다. 빅 몽고메리 프로세서의 가산기와 승산기는 다양한 알고리즘을 이용하여 구현하였다. 내장형 시스템에 적합하게 설계하기 위하여 여러 가지 연산기를 합성한 결과 중에서 ARM 코프로세서와 연동할 수 있는 동작주파수를 갖는 연산기 중에서 가장 작은 연산기를 선택하였다. RSA 암호화 프로세서는 Verilog-HDL을 이용하여 하향식 설계 방법으로 구현되었으며, C언어와 Cadence의 Verilog-XL을 이용하여 검증하였다. 검증된 모델은 하이닉스 0.25$\mu\textrm{m}$ CMOS standard cell 라이브러리를 이용하여 합성되었으며, 2.3V, 10$0^{\circ}C$ 최악 조건에서 동작한다. 본 논문에서 제안한 RSA 암호화 프로세서는 약 51MHz의 주파수에서 동작하며, 게이트 수는 nand2 게이트 기준으로 36,639 gates의 면적을 가진다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2009년도 추계학술대회
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• pp.913-916
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• 2009

본 논문에서는 한국형 표준 해쉬 알고리듬인 HAS-160을 구현하는 프로세서를 설계하였다. 각 단계연산에 사용되는 4개의 가산기는 연산성능을 높이기 위해 5:3 및 3:2 캐리보존 가산기(carry-save adder)와 캐리선택가산기(carry-select adder)의 혼합구조를 사용하였다. 설계된 HAS-160 프로세서는 512 비트 메시지로부터 160 비트의 해쉬코드를 생성하는데 82 클록주기가 소요되며, 50 MHz@3.3-V로 동작하는 경우 312 Mbps의 성능을 나타낸다. $0.35-{\mu}m$ CMOS 셀 라이브러리로 합성한 결과 약 17,600개의 게이트로 구현되었다.

• 한국정보과학회:학술대회논문집
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• 한국정보과학회 2000년도 봄 학술발표논문집 Vol.27 No.1 (A)
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• pp.18-20
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• 2000

캐리-세이브 가산기(CSA)는 연산식의 빠른 수행을 위해 가장 일반적으로 쓰이는 연산기중에 하나이다. 일반적인 CSA 적용의 근본적인 한계로는, 연산 회로중에 바로 덧셈 연산으로 변환되는 부분만이 적용이 가능하다는 사실이다. 이러한 제한점을 극복하기 위하여, 우리는 간단하고도, 효율적인 CSA 변환 방법을 제시한다. 이들은(1) 멀티플랙서를 포함한 최적화, (2) 회로 경계를 포함한 최적화, (3) 곱셈기를 포함한 최적화이다. 이러한 방법을 포함하여, 우리는 전체적인 회로에서 CSA를 충분히 사용할수 있는 새로운 지연시간 최적화를 목표로 하는 CSA 변환 방법을 만들어 내었다. 실험에서는 실제적인 여러 회로에 대해 제시된 방법이 효율적임을 보였다.