• Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea CI
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• v.45 no.2
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• pp.41-47
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• 2008

Most of media compression CODECs adopts the variable length coding method. This paper proposes special registers and instruction set for bit stream process in order to accelerate the decoding process of the variable length code. The instruction set shares the conventional data path to minimize additional costs. And bit stream is read from the memory instead of the special port. Therefore the instruction set minimizes the change of the processor, and is adopted without any additional input controller and buffer, and accelerate decoding process of variable length code. The data path of the instruction set needs additional 65 bits memory and 344 equivalent gates, 0.19 ns delay under TSMC $0.25{\mu}m$ technology. The instruction set reduced the execution time of the variable length code decoding process in H.264/AVC by about 55%.

• Journal of KIISE:Software and Applications
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• v.32 no.3
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• pp.227-235
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• 2005

In the embedded system domain, both memory requirement and energy consumption are great concerns. To save memory and energy, the 32 bit ARM processor supports the 16 bit Thumb instruction set. For a given program, the Thumb code is typically smaller than the ARM code. However, the limitations of the Thumb instruction set can often lead to generation of poorer quality code. To generate codes with smaller size but a little slower execution speed, Krishnaswarmy suggests a profiling guided selection algorithm at module level for generating mixed ARM and Thumb codes for application programs. The resulting codes of the algorithm give significant code size reductions with a little loss in performance. When the instruction set is selected at module level, some functions, which should be compiled in Thumb mode to reduce code size, are compiled to ARM code. It means we have additional code size reduction chance. In this paper, we propose a profile guided selection algorithm at function level for generating mixed ARM and Thumb codes for application programs so that the resulting codes give additional code size reductions without loss in performance compared to the module level algorithm. We can reduce 2.7％ code size additionally with no performance penalty

• Proceedings of the Korea Information Processing Society Conference
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• 2014.11a
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• pp.443-446
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• 2014

Code reuse attack (CRA)는 기존의 코드 내에서 필요한 코드 조각들 (gadgets)을 모아 indirect branch 명령어들로 잇는 방식으로 공격자가 원하는 악성 프로그램을 구성할 수 있는 강력한 공격 방법이다. 공격자는 자신의 코드를 대상 시스템에 심는 대신 기존의 코드를 이용하기 때문에, 대부분의 범용 운영체제 (OS)가 강제하는 W^X protection 을 무력화할 수 있다. 이러한 CRA 에 대응하기 위하여 다수의 연구들에서 branch 의 trace 를 분석하여 CRA 고유의 특성을 찾아내는 Signature 기반 탐지 기술을 제안하였다. 본 논문에서는 ARM 프로세서 상에서의 CRA 를 대응하기 위한 Signature 기반 탐지 기술을 효율적으로 도울 수 있는 binary 분석 및 meta-data 생성 기술을 제안한다. 특히, 본 논문은 우리의 이전 논문에서 고려 되지 못했던 ARM 의 두 가지 명령어 세트의 특성을 고려하여, 공격자가 어느 명령어 세트를 이용하여 CRA 를 시도하더라도 막아낼 수 있도록 meta-data 를 두 가지 mode 에 대해서 생성하였다. 실험 결과, meta-data 는 본래 바이너리 코드 대비 20.8% 정도의 크기 증가를 일으키는 것으로 나타났다.

• Proceedings of the Korean Information Science Society Conference
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• 2005.07a
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• pp.781-783
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• 2005

ARM 프로세서는 내장형 시스템에서 가장 널리 사용되는 32비트 마이크로 프로세서 중 하나이며, Thumb 명령어 세트는 보다 작은 코드 크기를 위해 제공하는 16비트 확장 명령어 세트이다. Thumb의 약점중의 하나는 줄어든 명령어 길이 때문에 이용할 수 있는 레지스터의 개수가 반으로 줄어든다는 것인데 결과적으로 가용 레지스터의 부족으로 인해 spill 코드가 빈번하게 발생할 수 있다. 우리는 약간의 하드웨어 및 명령어 수정을 통해 뱅크(bank)로 이루어진 레지스터 파일을 제공하고자 한다. 이로 인해 컴파일러는 보다 여유 있는 레지스터를 확보하게 되어 spill 코드가 줄어들게 되므로 보다 작은 크기의 코드를 얻어낼 수 있다. 이 변화된 형태의 레지스터 파일을 운용하기 위한 효율적인 레지스터 할당기법이 요구되며, 제안하는 영역기반 레지스터 할당기법을 통해 이이 최적화된 Thumb 코드 대비 약 $5.1\%$의 코드 크기 감소효과를 볼 수 있었다.

• ETRI Journal
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• v.11 no.4
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• pp.105-118
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• 1989

HARP(High performance Architecture for RISC type Processor)는 고유의 명령어 세트, 데이터 타입, 메모리 입출력, 예외 처리 기능을갖는 32비트 VLSI 프로세서 구조이다. 마이크로 아키텍츄어는 설계된 구조를 기대할 수 있는최고 성능을 갖도록 구조(architecture)와 구현(implementation) 사이의 최적 모델링을 통해 정의되는 구조체로서 구조의 개념 설계를 구현의 실물 설계로 변환 시켜주는 조율(tuning)모델이다. HARP의 고유한 명령어 세트를 비롯한 구조적 기능들을 최적 구현 하기위해 32비트 크기의 명령어 입력 유니트(Instruction Fetch Unit), 데이터 입출력 유니트(Data I/O Unit), 명령어/데이터 처리유니트(Instruction/Data Processing Unit), 예외 상황 처리 유니트(Exception Processing Unit)등 4개 유니트가 설계되었으며 이들 4개 유니트의 동작을 최대 속도로 유지시키기 위해 각급 주요 설계 변수들이 시뮬레이션을 통해 최적화 되었다. 유효 채널길이 $0.7\mum$급 3층 메탈 배선의 HCMOS(High performance CMOS)공정 기술을 구현 기준 기술로 사용하여 50MHz외 동작 주파수에서 최대50 MIPS(Million Instructions Per Second)의 성능을 갖도록 3단계 파이프라인이 설계되었다. 단일 위상의 50MHz클럭 입력과 동기화된 명령어/데이터 입출력을 위해 액세스 타임 20nsec이내의 고속 메모리 입출력 구조가 시뮬레이션되었으며 설계된 마이크로 아키텍츄어를 이용하여 HARP구조의 기대된 최대 성능을 검증하였다.

• Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SD
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• v.45 no.10
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• pp.53-58
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• 2008

This paper proposes a new set of instructions to improve the packet processing capacity of a network processor. The proposed set of instructions is able to achieve more efficient packet processing by accelerating integration of packet headers. Furthermore, a hardware configuration dedicated to processing overlay instructions was designed to reduce additional hardware cost. For this purpose, the basic architecture for the network processor was designed using LISA and the overlay block was optimized based on the barrel shifter. The block was synthesized to compare the area and the operation delay, and allocated to a C-level macro function using the compiler known function (CKF). The improvement in performance was confirmed by comparing the execution cycle and the execution time of an application program. Experiments were conducted using the processor designer and the compiler designer from Coware. The result of synthesis with the TSMC ($0.25{\mu}m$) from Synopsys indicated a reduction in operation delay by 20.7% and an improvement in performance of 30.8% with the proposed set of instructions for the entire execution cycle.

• ETRI Journal
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• v.10 no.3
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• pp.9-23
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• 1988

반도체 기술의 급격한 발전으로 마이크로프로세서를 이용하여 수퍼미니급의 컴퓨터를 개발하는 것이 가능하게 되었다. 따라서 프로세서 칩 개발노력이 증대되었으며 컴퓨터 구조 또는 프로세서 구조에 관한 연구도 여러 곳에서 진행되고 있다. 우리나라의 경우 독자적인 명령어를 갖는 컴퓨터를 개발하겠다는 노력은 미미하였으며 외부로 발표된 것은 전무한 상태이다. 본 논문은 한국전자통신연구소에서 개발하고 있는 독자적인 명령어 세트를 가지는 RISC 형태의 32 비트 마이크로프로세서인 HARP의 구조설계에 관한 것으로서 기본구조 설계를 위하여 1980년대 이후에 개발된 RISC 프로세서들에 대한 사례연구를 하였으며, 이를 바탕으로 HARP의 명령어 및 데이터 형식, 레지스터의 구성, 48비트의 가상 어드레스 사용방법, load/store 및 분기 명령어에서 사용되는 어드레싱 모드 그리고 HARP에서 정의한 39개의 명령어들에 대해 기술한다.

• Journal of IKEEE
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• v.14 no.2
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• pp.64-68
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• 2010

This paper proposes efficient log and exponent calculation methods using a dual phase instruction set without additional ALU unit for a mobile enviroment. Using the Dual Phase Instruction set, it extracts exponent and mantissa from expression of floating point and calculates 24bit single precision floating point of log approximation using the Taylor series expansion algorithm. And with dual phase instruction set, it reduces instruction excution cycles. The proposed Dual Phase architecture reduces the performance degradation and maintain smaller size.

• KSCI Review
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• v.8 no.2
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• pp.24-32
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• 2001

본 연구에서는 VHDL을 이용하여 16-비트의 파이프라인 SIC를 함수적 레벨에서 기술하여 구현하고. 그 프로세서의 동작을 확인하였다. 구현된 파이프라인 SIC를 시뮬레이션할 때 그 프로세서 내에서 실행되는 테스트 벡터를 기호로 표시된 명령어로 먼저 설정하여 규정하고, 구현된 명령어 세트를 프로그래밍하여 입력하였다. 따라서 본 연구에서 제시된 테스트 벡터를 이용한 시뮬에이션 방법은 프로세서의 동작을 쉽게 확인할 수 있었으며, 정확한 시뮬레이션을 할 수 있었고, VHDL을 이용하므로써 구현시 프로세서의 동작을 문서화하는 것이 간편하였다.

• Proceedings of the IEEK Conference
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• 2005.11a
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• pp.1141-1144
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• 2005

일반 컴퓨터에서 중앙처리장치와 메모리 사이의 병목 현상인 "Von Neumann Bottleneck"을 보이는데 본 논문에서는 이러한 문제점을 해소하고 검색위주의 응용분야에서 우수한 성능을 보이는 확장 가능한 범용 Associative Processor(AP) 구조를 제안하였다. 본 연구에서는 Associative computing을 효율적으로 수행할 수 있는 명령어 세트를 제안하였으며 다양하고 대용량 응용분야에도 적용할 수 있도록 구조를 확장 가능하게 설계함으로써 유연한 구조를 갖는다. 12 가지의 명령어가 정의되었으며 프로그램이 효율적으로 수행될 수 있도록 명령어 셋을 구성하고 연속된 명령어를 하나의 명령어로 구현함으로써 처리시간을 단축하였다. 제안된 프로세서는 bit-serial, word-parallel로 동작하며 대용량 병렬 SIMD 구조를 갖는 32 비트 범용 병렬 프로세서로 동작한다. 포괄적인 검증을 위하여 명령어 단위의 검증 뿐 아니라 최대/최소 검색, 이상/이하 검색, 병렬 덧셈 등의 기본적인 병렬 알고리즘을 검증하였으며 알고리즘은 처리 데이터의 개수와는 무관한 상수의 복잡도 O(k)를 갖으며 데이터의 비트 수만큼의 이터레이션을 갖는다.