• 한국정보처리학회논문지
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• 제4권11호
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• pp.2861-2873
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• 1997

부동 소수점 연산기는 고성능 컴퓨터에서 필수적이며, 최근 대부분의 고성능의 컴퓨터에서는 고성능의 부동 소수점 연산기가 내장되고 있는 추세이다. 부동 소수점 연산이 고속화 되면서 부동 소수점 연산기에서 한개의 단계를 차지하는 반올림 단계가 전체 부동 소수점 연산에 큰 영향을 미친다. 반올림 단계에서는 별도의 고속 가산기를 필요로하여 많은 처리 시간과 칩 면적을 차지하기 때문이다. 본 연구는 고성능 부동 소수점 연산기의 근 간을 이루는 부동 소수점 덧셈／뺄셈기, 곱셈기, 나눗셈기의 처리 알고리즘을 살펴보고, 이를 분석하여 새로운 반올림 처리 알고리즘을 갖는 연산기를 제안하였다. 제안된 부동 소수점 연산기들은 반올림 처리를 위한 별도의 시간을 요하지 않고, 반올림단계를 위한 가산기나 증가기를 필요로 하지 않는다. 따라서, 제안하는 부동 소수점 연산기들은 성능면이나 차지 면적 면에서 모두 효율적이다．

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2005년도 추계종합학술대회
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• pp.611-614
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• 2005

1970년대 말까지 초창기에 출시된 컴퓨터들은 부동 소수점을 표현하기 위한 자신들의 내부적 표현방식을 사용하였다. 따라서 각 컴퓨터마다 부동 소수점 연산에 대한 계산 결과가 약간씩 차이가 나기도 하였다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 IEEE에서는 부동 소수점에 대한 표준안을 제안하였다. 이는 서로 다른 컴퓨터 간에 부동 소수점 데이터의 교환이 가능하게 할 뿐만 아니라 하드웨어 설계자들에게도 정확한 모델을 제공하는 것이 목적이었다. 이 당시 제정된 부동 소수점 표준안은 IEEE Standard 754 부동 소수점이며, 오늘날 인텔 CPU 기반의 PC, 매킨토시 및 대부분의 유닉스 플랫폼에서 컴퓨터 상의 실수를 표현하기 위해 사용하는 가장 일반적인 표현 방식으로 발전하였다. 본 논문에서는 부동 소수점의 기본적인 표현방식에 대해 연구하고, 이 중 32 bit 단일 정밀도 부동 소수점 가산기를 Microsoft Visual C++ 6.0을 이용해 시뮬레이션하고 이를 VHDL로 구현한다.

• 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.

• 대한전자공학회논문지TE
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• 제39권2호
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• pp.1-5
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• 2002

부동소수점 시스템은 IEEE754 표준을 따른다. 부동소수점 방식의 가산기를 2의 보수를 사용하지 않고 1의 보수를 사용함으로서 간단히 나타낼 수 있다. 즉 이 시스템은 단지 반전을 함으로서 간단하고 빠른 연산을 수행할 수 있도록 하였다. 새롭게 설계된 가산기의 연산속도 향상을 위해 53bit의 캐리 선택 가산기를 사용하였다. 본 논문에서는 연산속도 향상을 위한 고성능의 효율적인 마이크로프로세서 시스템을 위한 부동소수점 가산 장치를 설계하였다.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제19권2호
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• pp.409-416
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• 2024

빠른 고속 데이터 신호 처리 및 논리 연산을 위한 부동 소수점 연산 요구 사항이 확대됨에 따라 부동 소수점 연산 장치의 속도는 시스템 작동에 영향을 미치는 핵심 요소이다. 본 논문에서는 다양한 부동소수점 곱셈기 방식의 성능 특성을 연구하고, 캐리와 합의 형태로 부분 곱을 압축한 다음, 최종 결과를 얻기 위해 캐리 미리 보기 가산기를 사용한다. Intel Quartus II CAD 툴을 이용하여 Verilog HDL로 부동소수점 곱셈기를 기술하고 성능 평가를 하였다. 설계된 부동소수점 곱셈기는 면적, 속도 및 전력 소비에 대해 분석 및 비교하였다. 월러스 트리를 사용한 수정 부스 인코딩 방식의 FMAX는 33.96Mhz로 부스 인코딩보다 2.04배, 수정 부스 인코딩보다 1.62배, 월러스 트리를 사용한 부스 인코딩보다 1.04배 빠르다. 또한, 수정 부스 인코딩에 비해 월러스 트리를 이용한 수정 부스 인코딩 방식의 면적은 24.88% 감소하고, 전력소모도 2.5% 감소하였다.

• 한국정보과학회:학술대회논문집
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• 한국정보과학회 2006년도 가을 학술발표논문집 Vol.33 No.2 (A)
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• pp.135-138
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• 2006

본 논문에서는 텍스처 매핑을 처리하기 위한 텍스처 유닛 하드웨어 설계에 효율적인 새로운 유동형 소수점 포맷을 제안한다. 기존 고정 소수점 포맷은 하드웨어가 간단한 반면 고품질 텍스처 처리를 수행할 경우 오버플로우/언더플로우가 발생하며 부동 소수점 포맷은 이를 해결할 수 있으나 하드웨어가 복잡하다. 제안한 방식은 오버플로우/언더플로우를 해결하면서 부동소수점보다 하드웨어 크기를 줄여서 본 포맷을 적용한 가산기는 부동소수점보다 26% 작으며 곱셈기는 고정/부동 소수점보다 절반 이상으로 작다. 따라서 제안한 포맷은 100Mhz 이상의 빠른 동작이 가능하며 모바일 3차원 그래픽 가속기의 텍스처 유닛 설계에 효과적이다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제19권2호
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• pp.407-413
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• 2015

본 논문에서 제안된 십진 부동소수점 가산기(decimal floating-point adder, DFPA)는 선행 제로 예측기(leading zero anticipator, LZA)를 이용해 임계 경로 단축을 통해 지연시간을 줄임으로서 연산 처리 속도를 향상시키는 파이프라인 구조로 설계하였다. 제안된 십진 부동소수점 가산기의 성능 평가 및 검증 환경은 시뮬레이션에 Flowrian 툴을 사용하였으며, 합성에는 QuartusII 툴 상에서 Cyclone III FPGA를 대상으로 지정하였다. 제안된 방식은 동일한 입력 데이터를 이용하여 기존에 제안된 설계 방식들과 시뮬레이션을 통해 비교 검증한 결과, L.K.Wang이 제안한 방식 및 기존 제안된 방식들보다 각각 11.2%, 5.9%의 성능이 향상되었다. 또한 연산 처리 속도 향상 및 임계 경로 상의 지연 소자의 수가 감소됨을 확인하였다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2006년도 춘계종합학술대회
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• pp.886-889
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• 2006

수치연산 보조프로세서로도 알려져 있는 부동 소수점 연산장치(FPU)는 컴퓨터가 사용하는 기본 마이크로프로세서보다 더 빠르게 숫자를 다를 수 있는 특별한 회로 설계 또는 마이크로프로세서를 말한다. FPU는 전적으로 대형 수학적 연산에만 초점을 맞춘 특별한 명령 셋을 가지고 있어서 그렇게 빠르게 계산을 수행할 수 있는 것이다. FPU는 오늘날의 거의 모든 PC에 장착되고 있지만, 실은 그것은 그래픽 이미지 처리나 표현 등과 같은 특별할 일을 수행할 때에 필요하다. 초창기 컴퓨터 회사들은 각기 다른 연산방식을 사용했다. 이에 따라 연산결과가 컴퓨터마다 다른 문제점을 해결하기 위해 IEEE에서는 부동 소수점에 대한 표준안을 제안하였다. 이 표준안은 IEEE Standard 754 이며, 오늘날 인텔 CPU 기반의 PC, 매킨토시 및 대부분의 유닉스 플랫폼에서 컴퓨터 상의 실수를 표현하기 위해 사용하는 가장 일반적인 표현 방식으로 발전하였다. 본 논문에서는 부동 소수점 표준안 중 32-bit 단일 정밀도 부동 소수점 가산기를 VHDL로 구현하여 FPGA칩으로 다운하고 PCI 인터페이스를 통해 Visual C++로 데이터의 입출력을 검증하였다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제12권3호
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• pp.547-554
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• 2008

본 논문에서는 2단 파이프라인 구조의 부동 소수점 승산기 회로를 설계하였다. 부동 소수점 승산기는 3차원 그래픽 API인 OpenGL과 Direct3D를 위한 단일 정밀도 곱셈 연산을 지원하며, 포화 연산, 면적 효율적인 점착(sticky) 비트 발생기 및 플래그 프리픽스 가산기를 결합하여, 면적 효율적이며 적은 파이프라인 지연 구조를 갖는다. 설계된 회로는 $0.13{\mu}m$ CMOS 표준 셀을 사용하여 합성 한 결과 약 4-ns의 지연시 간을 갖고 있으며, 약 7,500개로 구성된다. 설계된 부동 소수점 승산기의 최대 연산 성능은 약 250 MFLOPS이므로, 3차원 모바일 그래픽 분야에 효율적으로 적용 가능하다.

• 한국정보과학회논문지:시스템및이론
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• 제36권6호
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• pp.532-542
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• 2009

동적 온도 제어 기술은 마이크로프로세서 내부 특정 유닛의 온도가 크게 올라가는 열섬 문제를 해결하기 위해 널리 사용되는 기법으로 냉각 비용을 감소시키고 칩의 신뢰성을 높인다는 장점이 있지만, 기법 적용으로 인해 성능이 저하되는 단점이 있다. 본 논문에서는 부동소수점 응용 프로그램 수행 시 발열 문제를 해결하기 위해 적용되는 동적 온도 제어 기술로 인한 성능 저하를 최소화하기 위하여 듀얼 부동소수점 가산기 구조를 제안하고자 한다. 부동소수점 응용 프로그램을 수행할 때, 가장 많이 활성화되는 유닛 중 하나인 부동소수점 가산기를 두 개로 중복시켜서 접근을 분산시키는 기법을 통해 열섬 문제를 해결하고자 한다. 또한 상호 인접한 유닛 간의 열 전달로 인해 온도가 상승하는 문제를 해결하기 위하여, 열 진달 지연 공간을 마이크로프로세서 내에 배치시키는 방법을 제안한다 제안 기법들의 적용 결과, 동적 온도 관리 기술을 사용하는 환경에서 마이크로프로세서의 최고 온도가 평균 $5.3^{\circ}C$ 최대 $10.8^{\circ}C$ 낮아지면서 발열로 인한 칩의 안정성 저하 문제를 완화시킬 수 있다. 또한 동적 온도 관리 기술이 적용되는 시간을 크게 줄임으로써 프로세서의 성능은 평균 1.41배(최대 1.90배) 향상된다.