• Journal of KIISE:Computer Systems and Theory
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• v.34 no.1
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• pp.10-18
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• 2007

Mobile communication devices such as PDAs, cellular phones, etc., need to perform several kinds of computation-intensive functions including H.264 encoding/decoding and 3D graphics processing. In this paper, new reconfigurable architecture is described, which can perform either motion estimation for H.264 or rendering for 3D graphics. The proposed motion estimation techniques use new efficient SAD computation ordering, DAU, and FDVS algorithms. The new approach can reduce the computation by 70% on the average than that of JM 8.2, without affecting the quality. In 3D rendering, midline traversal algorithm is used for parallel processing to increase throughput. Memories are partitioned into 8 blocks so that 2.4Mbits (47%) of memory is shared and selective power shutdown is possible during motion estimation and 3D graphics rendering. Processing elements are also shared to further reduce the chip area by 7%.

• Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SD
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• v.43 no.3 s.345
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• pp.40-47
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• 2006

The finite-field multiplication can be applied to the elliptic curve cryptosystems. However, an efficient algorithm and the hardware design are required since the finite-field multiplication takes much time to compute. In this paper, we propose a radix-4 systolic multiplier on $GF(2^m)$ with comparative area and performance. The algorithm of the proposed standard-basis multiplier is mathematically developed to map on low-cost systolic cells, so that the proposed systolic architecture is suitable for VLSI design. Compared to the bit-parallel, bit-serial and systolic multipliers, the proposed multiplier has relatively effective high performance and low cost. We design and synthesis $GF(2^{193})$ finite-field multiplier using Hynix $0.35{\mu}m$ standard cell library and the maximum clock frequency is 400MHz.

• Journal of the Korea Society for Simulation
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• v.23 no.1
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• pp.1-10
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• 2014

A cloud computing is one of a parallel and distributed computing. The cloud computing provides some service for user with virtual resources. However, a user's service request does not show a time pattern. As a result, each resource also shows a different availability at the same time. This difference affects a quality of service (QoS) and a resource selection for users. Therefore, we propose the resource availability-based multi auction model for cloud service reservation and resource brokering system. The proposed system is to select the proper resource provider based on the users' request. The proposal adopts the multi phase of the auction to transact resources. The system evaluates the available factor of each resource on the auction phase, and finally reserves the service on the adaptive queue. The proposed model shows the better performance than other existing method.

• Proceedings of the Korean Society for Agricultural Machinery Conference
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• 2017.04a
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• pp.162-162
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• 2017

구글에서 공개한 Tensorflow를 이용한 여러 학문 분야의 연구가 활발하다. 농업 시설환경을 대상으로 한 빅데이터의 축적이 증가함과 아울러 실효적인 정보 획득을 위한 각종 데이터 분석 및 마이닝 기법에 대한 연구 또한 활발한 상황이다. 한편, 타 분야의 성공적인 심층학습기법 응용사례에 비하여 농업 분야에서의 응용은 초기 성장 단계라 할 수 있다. 이는 농업 현장에서 취득한 정보의 난해성 및 완성도 높은 생육/환경 모델링 정보의 부재로 실효적인 전과정 처리 기술 도출에 소요되는 시간, 비용, 연구 환경이 상대적으로 부족하기 때문일 것이다. 특히, 센서 기반 데이터 취득 기술 증가에 따라 비약적으로 방대해진 수집 데이터를 시간 복잡도가 높은 심층 학습 모델링 연산에 기계적으로 단순 적용할 경우 시간 효율적인 측면에서 성공적인 결과 도출에 애로가 있을 것이다. 매우 높은 시간 복잡도를 해결하기 위하여 제시된 하드웨어 가속 기능의 경우 일부 개발환경에 국한이 되어 있다. 일례로, 구글의 Tensorflow는 오픈소스 기반 병렬 클러스터링 기술인 MPICH를 지원하는 알고리즘을 공개하지 않고 있다. 따라서, 본 연구에서는 심층학습 기법 연구에 있어서, 예상 가능한 다양한 자원을 활용하여 최대한 연산의 결과를 빨리 도출할 수 있는 하드웨어적인 접근 방법을 모색하였다. 호스트에서 수행하는 일방적인 학습 알고리즘과 달리 이기종간 심층 학습이 가능하기 위해선 우선, NFS(Network File System)를 이용하여 데이터 계층이 상호 연결이 되어야 한다. 이를 위해서 고속 네트워크를 기반으로 한 NFS의 이용이 필수적이다. 둘째로 제한된 자원의 한계를 극복하기 위한 메모 공유 라이브러리가 필요하다. 셋째로 이기종간 프로세서에 최적화된 병렬 처리용 컴파일러를 이용해야 한다. 가장 중요한 부분은 이기종간의 처리 능력에 따른 작업을 고르게 분배할 수 있는 작업 스케쥴링이 수행되어야 하며, 이는 처리하고자 하는 데이터의 형태에 따라 매우 가변적이므로 해당 데이터 도메인에 대한 엄밀한 사전 벤치마킹이 수행되어야 한다. 이러한 요구조건을 대부분 충족하는 Open-CL ver1.2(https://www.khronos.org/opencl/)를 이용하였다. 최신의 Open-CL 버전은 2.2이나 본 연구를 위하여 준비한 4가지 이기종 시스템에서 모두 공통적으로 지원하는 버전은 1.2이다. 실험적으로 선정된 4가지 이기종 시스템은 1) Windows 10 Pro, 2) Linux-Ubuntu 16.04.4 LTS-x86_64, 3) MAC OS X 10.11 4) Linux-Ubuntu 16.04.4 LTS-ARM Cortext-A15 이다. 비교 분석을 위하여 NVIDIA 사에서 제공하는 Pascal Titan X 2식을 SLI로 구성한 시스템을 준비하였다. 개별 시스템에서 별도로 컴파일 된 바이너리의 이름을 통일하고, 개별 시스템의 코어수를 동일하게 균등 배분하여 100 Hz의 데이터로 입력이 되는 온도 정보와 조도 정보를 입력으로 하고 이를 습도정보에 Linear Gradient Descent Optimizer를 이용하여 Epoch 10,000회의 학습을 수행하였다. 4종의 이기종에서 총 32개의 코어를 이용한 학습에서 17초 내외로 연산 수행을 마쳤으나, 비교 시스템에서는 11초 내외로 연산을 마치는 결과가 나왔다. 기보유 하드웨어의 적절한 활용이 가능한 심층학습 기법에 대한 연구를 지속할 것이다

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.33 no.2
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• pp.443-453
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• 2013

The hybrid test is one of the most advanced test methods to predict the structural dynamic behavior with the interaction between a physical substructure and a numerical modeling in the hybrid control system. The purpose of this study is to perform the multi-directional dynamic test of a steel frame structure with the real-time hybrid system and to evaluate the validation of the results. In this study, FEAPH, nonlinear finite element analysis program for hybrid only, was developed and the hybrid control system was optimized. The inefficient computational time was improved with a fixed number iteration method and parallel computational techniques used in FEAPH. Furthermore, the previously used data communication method and the interface between a substructure and an analysis program were simplified in the control system. As the results, the total processing time in real-time hybrid test was shortened up to 10 times of actual measured seismic period. In order to verify the accuracy and validation of the hybrid system, the linear and nonlinear dynamic tests with a steel framed structure were carried out so that the trend of displacement responses was almost in accord with the numerical results. However, the maximum displacement responses had somewhat differences due to the analysis errors in material nonlinearities and the occurrence of permanent displacements. Therefore, if the proper material model and numerical algorithms are developed, the real-time hybrid system could be used to evaluate the structural dynamic behavior and would be an effective testing method as a substitute for a shaking table test.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.48 no.6
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• pp.467-478
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• 2020

Hypervisor virtualize hardware resources to utilize them more effectively. At the same time, hypervisor's characteristics of time and space partitioning improves reliability of flight software by reducing a complexity of the flight software. Korea Aerospace Research Institute chooses one of hypervisors for space, XtratuM, and examine its applicability to the flight software. XtratuM has strong points in performance improvement with high reliability. However, it does not support SMP. Therefore, it has limitation in using it with high performance applications including satellite altitude orbit control systems. This paper proposes RTEMS XM-SMP to support SMP with RTEMS, one of real time operating systems for space. Several components are added as hypercalls, and initialization processes are modified to use several processors with inter processors communication routines. In addition, all components related to processors are updated including context switch and interrupts. The effectiveness of the developed RTEMS XM-SMP is demonstrated with a GR740 board by executing SMP benchmark functions. Performance improvements are reviewed to check the effectiveness of SMP operations.

• Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SD
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• v.46 no.11
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• pp.66-76
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• 2009

The motion estimation in video encoding system occupies the biggest part. So, we require the motion estimator with efficient structure for real-time operation. And for motion estimator's implementation, it is desired to design hardware module of an exclusive use that perform the encoding process at high speed. This paper proposes motion estimation detection block(MED), 41 SADs(Sum of Absolute Difference) calculation block, minimum SAD calculation and motion vector generation block based on parallel processing. The parallel processing can reduce effectively the amount of the operation. The minimum SAD calculation and MED block uses the pre-computation technique for reducing switching activity of the input signal. It results in high-speed operation. The MED and 41 SADs calculation blocks are composed of adder tree which causes the problem of critical path. So, the structure of adder tree has changed the most commonly used ripple carry adder(RCA) with carry skip adder(CSA). It enables adder tree to operate at high speed. In addition, as we enabled to easily control key variables such as control signal of search range from the outside, the efficiency of hardware structure increased. Simulation and FPGA verification results show that the delay of MED block generating the critical path at the motion estimator is reduced about 19.89% than the conventional strukcture.

• The KIPS Transactions:PartC
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• v.13C no.1 s.104
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• pp.83-94
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• 2006

This paper describes ATM cell encipherment method using Rijndael Algorithm adopted as an AES(Advanced Encryption Standard) by NIST in 2001. ISO 9160 describes the requirement of physical layer data processing in encryption/decryption. For the description of ATM cell encipherment method, we implemented ATM data encipherment equipment which satisfies the requirements of ISO 9160, and verified the encipherment/decipherment processing at ATM STM-1 rate(155.52Mbps). The DES algorithm can process data in the block size of 64 bits and its key length is 64 bits, but the Rijndael algorithm can process data in the block size of 128 bits and the key length of 128, 192, or 256 bits selectively. So it is more flexible in high bit rate data processing and stronger in encription strength than DES. For tile real time encryption of high bit rate data stream. Rijndael algorithm was implemented in FPGA in this experiment. The boundary of serial UNI cell was detected by the CRC method, and in the case of user data cell the payload of 48 octets (384 bits) is converted in parallel and transferred to 3 Rijndael encipherment module in the block size of 128 bits individually. After completion of encryption, the header stored in buffer is attached to the enciphered payload and retransmitted in the format of cell. At the receiving end, the boundary of ceil is detected by the CRC method and the payload type is decided. n the payload type is the user data cell, the payload of the cell is transferred to the 3-Rijndael decryption module in the block sire of 128 bits for decryption of data. And in the case of maintenance cell, the payload is extracted without decryption processing.

• Proceedings of the Korean Society for Agricultural Machinery Conference
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• 2017.04a
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• pp.160-160
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• 2017

자동화 기술을 통한 한국형 스마트팜의 발전이 비약적으로 이루어지고 있는 가운데 무인화를 위한 지능적인 스마트 시설환경 관찰 및 분석에 대한 요구가 점점 증가 하고 있다. 스마트 시설환경에서 취득 가능한 시계열 데이터는 온도, 습도, 조도, CO2, 토양 수분, 환기량 등 다양하다. 시스템의 경계가 명확함에도 해당 속성의 특성상 타임도메인과 공간도메인 상에서 정확한 추정 또는 예측이 난해하다. 시설 환경에 접목이 증가하고 있는 지능형 관리 기술 구현을 위해선 시계열 공간 데이터에 대한 신속하고 정확한 정량화 기술이 필수적이라 할 수 있다. 이러한 기술적인 요구사항을 해결하고자 시도되는 다양한 방법 중에서 공간 분해능 향상을 위한 다지점 계측 메트릭스를 실험적으로 구성하였다. $50m{\times}100m$의 단면적인 연동 딸기 온실을 대상으로 $3{\times}3{\times}3$의 3차원 환경 인자 계측 매트릭스를 설치하였다. 1 Hz의 주기로 4가지 환경인자(온도, 습도, 조도, CO2)를 계측하였으며, 계측 하는 시점과 동시에 병렬적으로 공간통계법을 이용하여 미지의 지점에 대한 환경 인자들을 실시간으로 추정하였다. 선행적으로 50 cm 공간 분해능에 대응하기 위하여 Kriging interpolation법을 횡단면에 대하여 분석한 후 다시 종단면에 대하여 분석하였다. 3 Ghz에 해당하는 연산 능력을 보유한 컴퓨터에서 1초 동안 획득한 데이터에 대한 분석을 마치는데 소요되는 시간이 15초 내외로 나타났다. 이는 해당 알고리즘의 매우 높은 시간 복잡도(Order of $O=O^3$)에 기인하는 것으로 다양한 시설 환경의 관리 방법론에 적절히 대응하기에 한계가 있다 할 수 있다. 실시간으로 시간 복잡도가 높은 연산을 수행하기 위한 기술적인 과제를 해결하고자, 근래에 관심이 증가하고 있는 NVIDIA 사에서 제공하는 CUDA 엔진과 Apple사의 제안을 시작으로 하여 공개 소프트웨어 개발 컨소시엄인 크로노스 그룹에서 제공하는 OpenCL 엔진을 비교 분석하였다. CUDA 엔진은 GPU(Graphics Processing Unit)에서 정보 분석 프로그램의 연산 집약적인 부분만을 담당하여 신속한 결과를 산출할 수 있는 라이브러리이며 해당 하드웨어를 구비하였을 때 사용이 가능하다. 반면, OpenCL은 CUDA 엔진이 특정 하드웨어에서 구동이 되는 한계를 극복하고자 하드웨어에 비의존적인 라이브러리를 제공하는 것이 다르며 클러스터링 기술과 연계를 통해 낮은 하드웨어 성능으로 인한 단점을 극복하고자 하였다. 본 연구에서는 CUDA 8.0(https://developer.nvidia.com/cuda-downloads)버전과 Pascal Titan X(NVIDIA, CA, USA)를 사용한 방법과 OpenCL 1.2(https://www.khronos.org/opencl/)버전과 Samsung Exynos5422 칩을 장착한 ODROID-XU4(Hardkernel, AnYang, Korea)를 사용한 방법을 비교 분석하였다. 50 cm의 공간 분해능에 대응하기 위한 4차원 행렬($100{\times}200{\times}5{\times}4$)에 대하여 정수 지수화를 위한 Quantization을 거쳐 CUDA 엔진과 OpenCL 엔진을 적용한 비교한 결과, CUDA 엔진은 1초 내외, OpenCL 엔진의 경우 5초 내외의 연산 속도를 보였다. CUDA 엔진의 경우 비용측면에서 약 10배, 전력 소모 측면에서 20배 이상 소요되었다. 따라서 우선적으로 OpenCL 엔진 기반 하드웨어 가속 기술 최적화 연구를 통해 스마트 시설환경 실시간 시뮬레이션 기술 도입을 위한 기술적 과제를 풀어갈 것이다.

• Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea TC
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• v.48 no.11
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• pp.44-52
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• 2011

In this article, we present a QoS-guaranteed IP mobility management scheme of Internet service for fast moving vehicles with multiple wireless network interfaces. The idea of the proposed mechanism consists of two things. One is that new wireless connections are established to available wireless channels whenever the measured data rate at the vehicle equipped with mobile gateway drops below to the required data rate of the user requirement. The other is that parallel distribution packet tunnels between an access router and the mobile gateway are dynamically constructed using multiple wireless network interfaces in order to guarantee the required data rate during the mobile gateway's movement. By doing these methods, the required data rate of the mobile gateway can be preserved while eliminating the possible delay and packet loss during handover operation, thus resulting in the guaranteed QoS. The architecture of the IETF standard HMIPv6 has been extended to realize the proposed scheme, and detailed algorithms for the extension of HMIPv6 has been designed. Finally, simulation has been done for performance evaluation, and the simulation results show that the proposed mechanism demonstrates guaranteed QoS during the handover with regard to the handover delay, packet loss and throughput.