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.
본 연구는 도시철도 콘크리트궤도 목침목 분기기의 손상현황 및 손상유형별 원인을 분석하고자 현장조사를 수행하였다. 또한 약 24년간의 분기기 유지관리이력을 열차 통과톤수와 연계하여 운영 호선별로 구분하여 손상발생빈도와 연계분석하고 현재까지 수행되어온 손상항목별 궤도보수내용의 적정성을 비교 분석하였다. 도시철도 콘크리트 도상에 적용된 목침목 분기기의 특성상 목침목 하부에 삽입되어 있는 침목방진패드의 성능유지가 중요하다. 현장조사결과 목침목 분기기 궤도구조의 적정탄성 수준 부족에 따른 손상 및 다양한 유형의 레일손상이 조사되었으며, 레일의 손상은 독립적인 손상이 아닌 다른 궤도구성품의 손상에서 기인되어 유발되는 경우도 다수 발견되었다. 분기기 궤도구성품별 손상빈도 분석결과, 손상발생빈도는 레일, 타이플레이트, 나사스파이크, 목침목 순으로 나타났으며 이를 바탕으로 목침목 분기기 궤도구조의 주요 손상유형은 목침목의 변형에 따른 나사스파이크와 타이플레이트의 고정상태불량에서 기인된 손상이 주요 손상유형으로 분석되었다. 연구결과, 분기기에 적용된 목침목의 변형은 레일체결장치구성품의 고정상태 불량을 초래하고 이로 인한 연계손상이 유발될 수 있음을 현장조사결과를 바탕으로 분석하였다. 또한 분기기의 중점 점검항목 및 현행 분기기 점검 시트의 보완점을 도출하여 개선 안을 제시하였다.
Y-형 분배기(Y-branch) 소자는 광 집적 회로(Optical Integrated Circuit)에 있어서 중요한 요소이다. 두 부분의 출력 분기 영역에 대하여 입사광을 균일하게 나눠주는 특징을 갖고 있으며 광 스위치, Mach-Zehnder 간섭기 등에 많이 응용되고 있다. 그러나 분기 부분에서 구조적인 영향으로 손실이 발생하며, 또한 미세한 분기 부분을 제작함에 있어서 공정상의 어려움으로 인해 손실이 발생하는 경우도 있다. (중략)
$SrTiO_3$/Organic composites 는 Inorganic/organic 복합재료로, 유전 특성이 우수하고, 저온하여 제조단가의 감소가 가능하다. 이를 바탕으로 $SrTiO_3$/Organic composites 복합재를 이용한 가능성을 확인하기 위해 Multilayer 구조의 Coupler를 설계, 제작 후 특성을 분석하였다. Coupler 는 RF signal을 분기하기 위한 목적으로 평행한 한 쌍의 Conductor line 구조를 가진다. 2개의 Line 의 길이를 특정주파수 $f_0$의 wavelength $\lambda$/4 로 설계하여 서로 근접 시켰을 때 $f_0$를 중심으로 RF 신호 분기 현상이 나타난다. 보다 넓은 대역에 걸쳐서 신호분기를 하기 위해서는 두 line 간의 간격을 좁혀 Signal coupling 효과를 증가 시킨다. single layer conductor 구조에서는 물리적인 한계가 있으므로, multilayer 구조를 사용하면 보다 넓은 대역의 Coupled line coupler 로서 기능하게 된다.
철도운행에 있어 분기기는 열차를 주행선로에서 이웃한 선로로 이동시키는 매우 중요한 역할을 수행하는 장치이다. 분기기는 레일 궤도설비 중 유일한 가동부로 구조도 복잡하고 천이과정 중 결선부에서 차륜, 레일간의 급격한 운동변화가 필연적으로 발생되어 안전성 문제와 반복되는 통과열차의 충격하중에 의한 진동 문제가 항상 거론되고 있다. 분기기의 진동은 레일과 궤도하부 노반의 상태, 그리고 지반의 물성치 등에 따른 변수가 많으므로 해석모델로 신뢰성있는 정량적인 결과를 도출하는 것은 매우 어려운 일이다. 따라서 대부분의 분기기진동에 관한 문제는 순수 해석적인 기법보다는 실험과 경험에 기초한 방법을 많이 적용하고 있다. 분기기의 진동 예측은 불확실성이 높은 인자들에 대해서 실험 및 측정값을 병행함으로써 예측정확성을 높일 수 있다. 본 연구에서는 기존선구 망간 분기기 크로싱부에서 발생하는 진동 측정치 결과를 열차 종류별, 거리별, 분기기별로 비교 분석하고 향후 틸팅열차 증속시 망간 분기기 크로싱부에서 발생하는 진동 발생 수준을 예측 평가하였다. 예측에 사용된 지반의 동적 거동은 선형 한계에 있다고 가정하였다.
고장차량의 대피, 급행열차 통과 시 완행열차의 대피, 주박 차량의 정차 등의 이유로 자기부상열차의 비상대피선은 반드시 필요하다. 자기부상열차용 비상대피선을 구현하는 방법은 크게 두 가지가 있다. 첫번째는 관절식 분기기를 이용하는 방식이고 두번째는 트레버스 분기기를 이용하여 차량을 적재한 상태에서 궤도를 이동시키는 방식이다. 현재 개발된 도시형 자기부상열차는 2량 1편성으로 구성되어 있으며 총 길이는 약 25m로 트레버스 분기기를 적용할 경우 약 30m의 길이 공간만을 필요로 하기 때문에 트레버스 분기기를 적용할 경우 공간적, 비용적 측면에서 이점이 있다. 따라서 본 논문에서는 구조적 안정성 확보 및 경량화를 위한 자기부상열차용 트레버스 분기기 최적설계를 진행하였다. 이를 위해 트레버스 분기기의 상면 콘크리트 매립부와 거더 높이를 설계변수로 선정하고 실험계획법, 크리깅 등의 최적화 기법을 적용하여 유한요소해석을 진행하였다. 최대 응력, 변형, 구조물 중량의 결과값 비교를 통해 구조적 안정성을 확보하면서 경량화할 수 있는 설계변수를 선정하고 재해석을 통해 해석 결과의 타당성을 입증하였다.
본 논문에서는 임베디드 RISC 코어의 성능 및 전력 소모 개선을 위해 동적 분기예측 구조, 4원 집합연관 캐쉬 구조, ODC 연산을 이용한 클록 게이팅 기법을 제시한다. 동적 분기 예측 구조는 분기 명령에 대해 다음에 실행될 명령에 대한 예측 주소를 저장하는 BTB (Branch Target Buffer)를 사용한다. 4원 집합연관 캐쉬는 네 개의 메모리 블록을 한 개의 캐쉬 블록에 사상되는 구조로서 직접사상 캐쉬에 비해 접근 실패율이 낮고 라인 교체 방식으로 Pseudo-LRU 방식을 채택하여 LRU 정보를 저장하는 비트 수를 감소시킨다. ODC를 이용한 클록게이팅 기법은 논리합성 개념인 무관조건의 입출력 ODC 조건을 찾아 클록 게이팅 로직을 삽입함으로써 동적 소비전력을 줄인다. 제시한 구조들을 임베디드 RISC 코어인 OpenRISC 코어에 적용하여 성능을 측정한 결과, 기존 OpenRISC 코어 대비 실행시간이 약 29% 향상 되었고, Chartered $0.18{\mu}m$ 라이브러리를 이용하여 동적 전력을 측정한 결과, 기존 OpenRISC 코어 대비 소비전력이 16% 이상 감소하였다.
광스위치는 광통신 및 광교환 시스템에서 광 경로 제어를 위한 소자로써 누화 특성이 좋고, 스위칭 시 소모 전력이 작아야 한다. 프로텍션 스위칭(circuit protection switching)시에는 아무런 전력 소모 없이 초기 경로를 가진 스위치가 바람직하다. 기존의 전력 소모 없이 초기 경로를 가지는 스위치는 실리카 물질과 비대칭적 X-분기 광도파로를 사용하여 구현되었다$^{(1)}$ . 그러나 실리카 스위치는 열광학 계수가 작기 때문에 스위칭 할 때 전력 소모가 큰 단점이 있다. 최근에 열광학 스위치는 폴리머를 재료로 하여 많이 제작되었다$^{(2).(3)}$ . 폴리머의 열광학 계수는 실리카에 비해 10배 정도 더 크다. 대부분의 폴리머 열광학 스위치는 대칭적 Y-분기 광도파로를 사용하여 제작되었기 때문에 모든 스위칭 상태에서 전력 소모가 필요하다. 본 논문에서는 4개의 비대칭적 Y-분기 광도파로가 직렬(cascade)로 연결된 구조를 갖는2$\times$2 열광학 스위치를 제안한다. 이 스위치는 전력 소모 없이 초기 경로를 가지며, 누화 특성을 향상시킨 구조이다. (중략)
기존의 저궤도 위성에서는 RTCS 이용하여 순차적인 명령 집합을 구현해왔다. 장치의 초기화, 관련 모드의 변경, 임무 수행 등 많은 부분에서 연관된 순차 명령이 실행되도록 설계되어 적용되었다. RTCS 는 연관된 순차 명령을 정해진 시간 간격을 두고 실행 할 수 있도록 해주었다. 이러한 RTCS 의 수행 중, 위성의 상태에 따른 조건 판단이나 분기가 필요한 경우, 위성비행소프트웨어에 별도의 Logic 을 구현하였다. 이 방법은 RTCS 자체의 구조가 단순하고, 그 수행이 직관적이라는 장점이 있으나, RTCS 와 관련된 Logic 이 위성비행소프트웨어에 고정적으로 구현되고, 조건 판단 및 분기가 여러 부분에서 수행될 경우 RTCS 가 단편화되며, 위성비행소프트웨어에서 구현해야 하는 Logic 의 관계가 복잡해지는 단점이 있다. 본 논문에서는 기존 RTCS 가 가지는 단순한 구조를 유지하면서, 조건 판단 및 분기의 처리가 가능한 새로운 순차 명령 집합의 설계에 대해 소개한다.
네트워크형 도로터널 내 분기부 구조물과 제트팬에 의한 분기 환기효율 분석하고자 실제 도로터널을 1/45로 축소하여 실험을 수행하였다. 차량이 주행할 때 발생하는 교통관성력을 적용하기 위해 블로워 팬를 사용하여 축소모형 터널내 기류를 형성하였고, 터널의 국부적인 위치에서 속도를 측정하여 분기 효율을 연구하였다. 구조물의 특징으로 발생되는 환기 저감을 개선하기 위해 제트팬을 설치하여 터널 내 환기 효율을 최적화하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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