본 논문에서는 AVR 기반의 LSDM 제어를 위한 효율적인 점등제어 시스템 설계를 제안한다. 본 논문은 LSDM 제어을 위한 효율적인 점등제어 시스템의 설계는 I/O 데이터 버스를 위한 신호 제어부와 동작 상태에 따른 클록 신호 제어를 위한 타이머/카운터부로 구분하여 설계한다. LSDM 제어로직은 효율적인 제어신호 처리를 위하여 각 비트에 논리 값을 지정하여 DDRx와 PORTx 레지스터를 최적화한다. 그리고 ATmega128의 점등제어 프로그램 실행에 의한 LSDM 제어신호는 제어로직을 동작시켜 LSDM 점등제어가 가능하도록 설계한다. 본 논문에서 제안한 점등제어 시스템은 전력 손실률 감소효과를 입증하기 위하여, 호스트 PC에서 시리얼을 통해 점등제어 프로그램을 시스템에 다운로드하여 LSDM 제어로직의 점등 상태에 대한 전력 손실률을 측정하였다. 측정한 결과, 기존의 점등제어 시스템보다 제안한 점등제어 시스템은 전체적인 전력 소모 감소 효과가 있음을 입증하였다.
본 논문은 HEVC RExt (High Efficiency Video Coding Range Extension)을 위한 SIMD (Single Instruction Multiple Data) 명령어 기반의 고속 복호화 방법을 소개한다. RExt의 화면 내 예측, 보간필터, 역-양자화, 역-변환, 클리핑 모듈들은 반복적인 산술 연산 혹은 논리 연산을 수행하는 구조로써 SIMD 명령어 집합을 적용하기 적합한 모듈로 분류할 수 있다. 본 논문은 RExt의 증가한 비트 심도를 고려하여 화면 내 예측, 보간필터, 역-양자화, 역-변환, 클리핑 모듈을 SSE (Streaming SIMD Extension) 명령어 집합을 이용하여 연산하는 방법을 소개한다. 또한, 256비트 레지스터를 사용할 수 있는 AVX2 (Advanced Vector eXtension 2) 명령어 집합을 이용하여 보간필터, 역-양자화, 클리핑 모듈의 연산을 효율적으로 연산하는 방법을 제안한다. 본 논문에서 제안하는 SIMD 명령어 기반의 고속 복호화 방법은 HEVC 참조 소프트웨어 HM 16.0을 기반으로 자체 개발한 HEVC RExt 복호화기에서 기존의 순차적 연산 방식 대비 평균 12%의 속도향상을 얻을 수 있었다.
본 논문에서는 $0.25{\mu}m$ GaAs pHEMT 공정을 이용하여 직-병렬변환기(Serial to Parallel Converter: SPC)의 설계 및 제작을 보였다. 직-병렬변환기는 코아-칩에 사용되는 4개의 위상천이기를 제어하기 위하여 4-bit로 구성하였다. SPC는 외부로부터 받은 직렬데이터 신호를 SPC 내부의 레지스터에 저장하고, 저장된 데이터를 병렬데이터로 변환 출력한다. 변환 출력된 각각의 데이터는 4개의 위상천이기를 제어할 수 있다. 제작된 SPC의 크기는 $1,200{\times}480{\mu}m^2$이며, 5 V 및 -3 V의 두 개 DC 전원을 사용한다. 각 DC 전원의 소모전류는 5 V는 7.1 mA, -3 V는 2.1 mA이다.
간단한 덧셈, 회전연산, 그리고 XOR 연산자로 구성된 초경량 블록 암호 알고리즘 CHAM은 저사양 사물인터넷과 고사양의 플랫폼 상에서 모두 효율적인 구현이 가능하다. 특히 CHAM 블록 암호 알고리즘은 저사양 사물인터넷 플랫폼 상에서 연산속도를 향상시키는 방안에 대해 심도있게 고민된 알고리즘이다. 본 논문에서는 저사양 사물인터넷 플랫폼 8-비트 AVR 상에서 매우 제한적인 프로그램 메모리 공간을 최소로 하면서 연산속도는 극대화하는 방안에 대해 확인해 보도록 한다. 이를 위해 프로그램 코드는 1 라운드 혹은 2 라운드 기반의 부분 반복문을 활용하였으며 라운드 키 접근을 효율화하기 위해 메모리 공간을 정렬하였다. 최소한의 레지스터 활용 및 데이터 업데이트를 통해 성능 향상 및 코드 크기를 최적화하였다. 그 결과 CHAM 64/128, 128/128, 그리고 128/256의 경우 RANK 파라미터 상에서 29.9, 18.0, 그리고 13.4를 달성하였다. 이는 현존하는 블록암호 알고리즘 구현 중 최상의 결과이다.
사물인터넷 환경에서 다중 객체의 스위치 제어는 고전압을 구동하기 위해 레벨 시프터가 있는 여러 솔리드 스테이트 구조로써 낮은 ON 저항과 양방향 릴레이 MOS 스위치를 통합했으며 외부 직렬 논리 제어에 의해 독립적으로 제어되어야 한다. 이 장치는 의료용 초음파 이미지 시스템, 잉크젯 프린터 제어 등의 IoT 기기뿐만 아니라, 켈빈 4 단자 측정을 사용한 PCB 개방 / 단락 및 누출 테스트 시스템과 같은 저전압 제어 신호에 의한 고전압 스위칭 제어가 필요한 응용 제품에 사용하도록 설계되었다. 이 논문에서는 FPGA (Field Programmable Gate Array) 테스트 패턴 생성을 사용한 아날로그 스위치 제어 블록의 구현 및 검증에 대하여 고찰하였다. 각 블록은 Verilog 하드웨어 설명 언어를 사용하여 구현된 후 Modelsim에 의해 시뮬레이션 되고 FPGA 보드에서 프로토타입화 되어 적용되었다. 제안된 아키텍처는 IoT 환경에서 여러개의 개체들을 동시에 제어하여야 하는 분야에 적용할 수 있으며 유사 형태의 IC를 테스트하기 위해 제안된 패턴 생성 방법을 적용할 수 있다.
이 연구의 목적은 초 중 고등학교 과학 교과서 글의 구조적 특징을 종합적으로 분석하여 학생들이 상급 학교로 진학하면서 경험하게 되는 과학 교과서 글의 변화 양상을 살펴보는 것이다. 연구 자료로 제 7차 교육 과정에 의해 개발된 초 중 고등학교 과학 교과서의 '화산과 지진' 관련 단원의 글을 선정하였으며, '텍스트 구성적 의미', '상호 관계적 의미', '내용과 논리 관계 의미'의 측면에서 글을 비교 분석하였다. 연구 결과, 과학 교과서의 글은 학교급에 따라 글의 구조를 비롯한 언어적 특징이 다르게 나타나며, 학생들이 상급 학교로 진학하면서 이러한 글의 구조적 특징 차이에 의해서도 과학 교과서를 읽고 이해하는 것이 어렵고 생소하다고 인식할 수 있음을 문제로 제기하였다. 또한 과학을 학습하는 과정에서 과학의 언어가 지니는 구조적 특징에 대한 과학 교사의 중재자 역할이 필요함을 제안하였다.
대부분의 미디어 압축 코덱에는 가변 길이 부호 기법이 적용된다. 본 논문에서는 이러한 가변 길이 부호의 복호 과정을 가속하기 위해 비트열 처리 전용 레지스터와 이를 이용하는 비트열 처리 전용 명령어 세트를 추가하는 방법을 제안한다. 본 논문에서 제안하는 명령어 세트는 프로세서에 기본적으로 존재하는 데이터 패스를 최대한 활용하고 비트열 정보를 비트열 입력포트 대신 메모리에서 읽어온다. 따라서 제안하는 명령어 세트는 프로세서의 변형을 최소화하고 추가적인 입력 제어기와 버퍼 없이 범용 프로세서에 적용하여 가변 길이 부호의 복호과정을 가속할 수 있다. 제안하는 명령어 세트의 데이터 패스를 TSMC $0.25{\mu}m$ 라이브러리를 이용하여 합성한 결과, 65 비트의 메모리와 344 게이트가 필요하였으며 0.19 ns의 추가적인 지연 시간이 있었다. 제안하는 명령어 세트는 H.264/AVC의 가변 길이 부호의 복호 수행 시간을 약 55 % 감소시켰다.
본 연구에서는 기존의 열영상 측정 장치에 비해 위상잠금기법을 채용한 열영상 측정 장치의 온도분해능이 얼마나 향상될 수 있는지를 평가하기 위해 흑체시스템과 마이크로 레지스터 시편을 이용한 실험을 수행하여 개선된 온도분해능을 확인하였다. 일반적으로 적외선 열영상 측정 장치의 노이즈 수준 또는 온도분해능은 연속적으로 측정된 열영상의 픽셀별 온도의 평균과 각각의 측정값의 편차에 대한 제곱의 평균으로 정의되는 잡음등가온도차(noise equivalent temperature difference, NETD)라는 척도를 이용하여 평가되고 있다. 하지만 위상잠금 열영상 기법을 적용하면 더욱 편리한 방법을 이용할 수 있는데 이는 측정된 열영상 신호의 위상과는 무관한 온도의 진폭에 관한 정보를 이용하는 것이다. 연구결과를 통해 알 수 있듯이, 위상잠금 기법을 적용하게 되면 측정된 신호의 온도분해능 성능을 보여주는 잡음등가온도차가 크게 향상되었으며 이는 위상잠금기법이 내부적으로 수행하는 평균화 작업과 필터링 기능 때문인 것으로 판단되고 있다.
소프트웨어 스트리밍 기술은 네트워크에서 스트리밍을 통하여 여러 응용 소프트웨어를 지원할 수 있는 서비스 방법이다. 본 논문에서는 플랫폼 독립적인 성능 개선 소프트웨어 스트리밍(PESS: Performance Enhanced Software Streaming) 기술을 제안한다. 이 기술은 자바 언어를 기반으로 설계하고 구현하였다. 구현 시스템에서의 주요 특정은 윈도우 시스템 이외의 다중 운영 체제에서 사용될 수 있는 플랫폼과 개선된 성능이다. 구현된 스트리밍 방법에서, 응용 소프트웨어는 서버에 위치하며 단지 필요한 팩들만 순간적으로 전송된다. 필요한 경우, 가장 파일 시스템과 클라이언트의 가상 레지스터리에 의하여, 사용자 요청이 매우 작은 팩 단위를 전송함으로써 처리된다. 그러므로 서버 부하가 감소될 수 있고 스트리밍 속도 또한 개선될 수 있다. 본 논문에서는 제안 시스템에 대한 구현 결과를 제시하고 여러 가지의 성능 특성을 분석한다.
레딕스 정렬 방식은 알고리즘이 단순하며 하드웨어 구현이 비교적 용이하다는 장점이 있으나, 정렬할 데이터를 2회의 탐색과정을 통해 논리 정보 0과 1을 구분 저장 한다는 단점이 있다. 본 논문은 레딕스 정렬에 있어 2회의 탐색을 1회로 줄이고 논리 0의 정보는 하위 주소로 부터 오름차순으로, 논리 1의 정보는 하위 주소로부터 내림차 순으로 저장하도록 하여 분류 소도를 높이는 새로운 알고리즘을 개발하고 이를 하드 웨어로 구현 한 후 그 실험 결과에 대하여 설명한다. 구현된 하드웨어는 별도의 메모리, 레지스터, 카운터, 비교기 등으로 구성된다. 본 논문의 시뮬레이션에서 소프 트웨어 방법은 8비트 데이터 만개를 정렬하는데 54.9ms가 소모되고, 하드웨어 방법은 5.3ms의 시간이 소모되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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