• Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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• v.9 no.2
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• pp.820-822
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• 2005

We have designed a 32-bit microprocessor with fixed point digital signal processing functionality. This processor, combines both general-purpose microprocessor and digital signal processor functionality using the reduced instruction set computer design principles. It has functional units for arithmetic operation, digital signal processing and memory access. They operate in parallel in order to remove stall cycles after DSP or load/store instructions, which usually need one or more issue latency cycles in addition to the first issue cycle. High performance was achieved with these parallel functional units while adopting a sophisticated five-stage pipeline stucture.

• Journal of KIISE:Computing Practices and Letters
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• v.16 no.2
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• pp.212-216
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• 2010

Dynamic Thermal Management (DTM) degrades the processor performance for lowering temperature. For this reason, reducing the peak temperature on microprocessors can improve the performance by reducing the performance loss due to DTM. In this study, we analyze various unit selection techniques for computation migration. According to our simulation results, dynamic computation migration based on the thermal difference between the units shows best performance among compared models.

• Proceedings of the Korean Information Science Society Conference
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• 2011.06b
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• pp.5-8
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• 2011

3차원 멀티코어 프로세서는 기존의 멀티코어 프로세서에서 문제가 되던 연결망 지연시간과 전력문제를 해결할 수 있는 새로운 프로세서 설계기술이다. 하지만, 전력밀도의 증가로 인해 발생하는 열섬현상은 3차원 멀티코어 프로세서의 새로운 문제점으로 두드러지고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해서 동적 온도 관리 기법이 사용되지만, 동적 온도 관리 기법을 적용하면 시스템에 성능 저하가 발생하게 된다. 따라서 본 논문에서는 3차원 멀티코어 프로세서에서 문제가 되는 열섬현상을 해결하기 위해 고온의 유닛을 대상으로 동적 온도 관리 기법을 적용하고자 한다. 실험대상으로는 시스템 성능에 많은 영향을 미치고 높은 접근 때문에 고온이 발생하는 TLB 유닛을 사용하고자 한다. 특히, 시스템의 성능 저하를 줄이기 위해서 기존의 시스템보다 낮은 성능을 보이는 마이크로 TLB 구조를 적용해 보고자 한다. 성능이 낮은 구조의 경우 일반적으로 더 낮은 온도 분포를 보이며 동적 온도 관리 기법에 영향을 덜 받기 때문에 동적 온도 관리 기법만 적용한 구조보다 더 낮은 성능 저하를 보일 수 있다. 실험결과 동적 온도 관리 기법을 적용한 경우 기존의 시스템에 비해 23.4%의 성능 저하가 발생하고 마이크로 TLB 구조를 적용한 경우 27.1%의 성능 저하가 발생함을 알 수 있다.

• Proceedings of the Korean Institute of Communication Sciences Conference
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• 1994.06a
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• pp.413-417
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• 1994

• Journal of KIISE:Computer Systems and Theory
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• v.35 no.12
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• pp.540-551
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• 2008

Today's microprocessor designs are not free from temperature as well as power consumption. As processor technology scales down, an on-chip circuitry increases power density, which incurs excessive temperature (hotspot) problem. To tackle thermal problems cost-effectively, Dynamic Thermal Management (DTM) has been suggested: DTM techniques have benefits of thermal reliability and cooling cost. However, they require trade-off between thermal control and performance loss. This paper proposes a dual integer register file structure to minimize the performance degradation due to DTM invocations. In on-chip thermal control, the most important functional unit is an integer register file. It is the hotspot unit because of frequent read and write data accesses. The proposed dual integer register file migrates read data accesses by adding an extra register file, thus reduces per-unit dynamic power dissipation. As a result, the proposed structure completely eliminates localized hotspots in the integer register file, resulting in much less performance degradation by average 13.35% (maximum 18%) improvement compared to the conventional DTM architecture.

• Journal of KIISE:Computer Systems and Theory
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• v.36 no.6
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• pp.532-542
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• 2009

Dynamic Thermal Management (DTM) technique is generally used for reducing the peak temperature (hotspot) in the microprocessors. Despite the advantages of lower cooling cost and improved stability, the DTM technique inevitably suffers from performance loss. This paper proposes the DualFloating-Point Adders Architecture to minimize the performance loss due to thermal problem when the floating-point applications are executed. During running floating-point applications, only one of two floating-point adders is used selectively in the proposed architecture, leading to reduced peak temperature in the processor. We also propose a new floorplan technique, which creates Space for Heat Transfer Delay in the processor for solving the thermal problem due to heat transfer between adjacent hot units. As a result, the peak temperature drops by $5.3^{\circ}C$ on the average (maximum $10.8^{\circ}C$ for the processor where the DTM is adopted, consequently giving a solution to the thermal problem. Moreover, the processor performance is improved by 41% on the average by reducing the stall time due to the DTM.

• Proceedings of the Korean Information Science Society Conference
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• 1998.10a
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• pp.759-761
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• 1998

90년대 중반 이후 고성능의 프로세서들은 성능 향상을 위해 명령어 수준의 병렬성을 이용하고 있다. 특히 실행화일의 호환성을 고려할 필요가 없는 마이크로컨트롤에서는 같은 하드웨어로 더 많은 함수유닛을 가질 수 있는 VLIW 구조가 널리 사용된다. 이러한 VLIW형의 마이크로컨트롤러에서는 병렬성을 추출하는 역할이 전적으로 소프트웨어에 있으므로 컴파일어가 성능향상에 매우 큰 영향을 미치게 된다. 본 논문에서는 마이크로컨트롤러의 구조와 그룹짓기 조건을 분석하고 선택 스케쥴링과 소프트웨어 파이프라이닝을 이용한 VLIW형 마이크로컨트롤러용 최적화 컴파일러를 구현하고 그 성능을 측정한다.

• Proceedings of the Korea Information Processing Society Conference
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• 2012.04a
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• pp.119-122
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• 2012

이종 멀티코어 프로세서는 각기 상이한 마이크로아키텍처, 캐시 사이즈, 클록 주파수를 갖는 다수의 코어 또는 프로세싱 유닛으로 이루어진 마이크로프로세서이다. 저에너지 소비가 산업계의 키워드로 부상하고 있는 이 시기에 이종 멀티코어는 동종 멀티코어보다 더 낮은 전력을 소비하고 성능면에서도 더 나은 프로세서로 주목받고 있다. 하지만, 동종 멀티코어에서의 동작을 가정하는 현재의 운영체제의 작업 스케줄러로는 이종 멀티코어의 이종적인 특성을 잘 활용할 수 없다. 본 논문에서는 이종 멀티코어 프로세서 작업 스케줄링에 관한 연구를 다면적으로 분석하여 각 방법의 장점과 단점을 개략적으로 정리하고 관련된 이슈들을 살펴보고자 한다.

• Proceedings of the IEEK Conference
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• 1999.06a
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• pp.345-348
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• 1999

본 논문에서는 내장형 응용에 적합한 RISC 마이크로프로세서와 DSP 프로세서의 기능을 유기적으로 결합한 구조를 연구하고 이를 설계한다. 프로그램의 크기를 줄이기 위해 RISC 명령어는 16비트 명령어 집합을 설계하고 분기 명령어로 인한 손실을 줄이기 위해 한 개의 지연 슬롯을 갖고 있다. DSP 명령어는 32비트 길이를 갖고 한 명령어로 곱셈, 덧셈(뺄셈), 두 가지 데이터 이동을 할 수 있어서 한 사이클에 최대 네 가지 동작을 할 수 있다 파이프라인 단계는 IF, ID, EX, MA, WB/DSP의 다섯 단계로 구성된다. DSP 기능을 지원하기 위해 내부 루프 버퍼를 갖고 정수 실행부에서는 주소 발생을 위한 전용 하드웨어와 DSP 유닛에서는 곱셈 및 누적 기능을 지원하기 위한 17 × 17 비트 곱셈기가 내장된다. 제안된 구조의 설계는 Verilog-HDL을 이용하여 top-down 설계 방식으로 설계되었고 각 기능 검증을 마친 후 3.3V, 0.6㎛ CMOS triple metal single poly 공정을 이용하여 합성하고 레이아웃 하였다.

• The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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• v.25 no.11B
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• pp.1939-1947
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• 2000

본 논문에서는 명령어의 효율적인 페치를 위해 분기 타겟 주소 전체를 사용하지 않고 캐쉬 메모리(cache memory) 내의 적은 비트 수로 인덱싱 하여 한 클럭 사이클 안에 최대 4개의 명령어를 다음 파이프라인으로 보내줄 수 있는 방법을 제시한다. 본 프리페치 유닛은 크게 나누어 3개의 영역으로 나눌 수 있는데, 분기에 관련하여 미리 부분적으로 명령어를 디코드 하는 프리디코드(predecode) 블록, 타겟 주소(NTA : Next Target Address) 테이블 영역을 추가시킨 명령어 캐쉬(instruction cache) 블록, 전체 유닛을 제어하고 가상 주소를 관리하는 프리페치(prefetch) 블록으로 나누어진다. 사용된 명령어들은 SPARC(Scalable Processor ARChitecture) V9에 기준 하였고 구현은 Verilog-HDL(Hardwave Description Language)을 사용하여 기능 수준으로 기술되고 검증되었다. 구현된 프리페치 유닛은 명령어 흐름에 분기가 존재하더라도 단일 사이클 안에 4개까지의 명령어들을 정확한 예측 하에 다음 파이프라인으로 보내줄 수 있다. 또한 NTA를 사용한 방법은 같은 수의 레지스터 비트를 사용하였을 때 BTB(Branch Target Buffer)를 사용하는 방법과 비교하여 2배정도 많은 개수의 분기 명령 주소를 저장할 수 있는 장점이 있다.