Seo, Young-Ho;Park, Sung-Ho;Choi, Hyun-Joon;Kim, Dong-Wook
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.12
no.3
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pp.555-562
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2008
In this paper we proposed a practical low-power design technique using clock-gating in RTL. An efficient low-power methodology is that a high-level designer analyzes a generic system and designs a controller for clock-gating. Also the desirable flow is to derive clock-gating in normal synthesis process by synthesis tool than to insert directly gate to clock line. If low-power is considered in coding process, clock is gated in coding process. If not considered, after analyzing entire operation. clock is Bated in periods of holding data. After analyzing operation for clock-gating, a controller was designed for it, and then a low-power circuit was generated by synthesis tool. From result, we identified that the consumed power of register decreased from 922mW to 543mW, that is the decrease rate is 42%. In case of synthesizing the test circuit using synthesizer of Power Theater, it decreased from 322mW to 208mW (36.5% decrease).
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.14
no.2
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pp.453-461
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2010
This paper presents a branch prediction algorithm and a 4-way set-associative cache for performance improvement of embedded RISC core and a clock-gating algorithm using ODC (Observability Don't Care) operation to improve the power consumption of the core. The branch prediction algorithm has a structure using BTB(Branch Target Buffer) and 4-way set associative cache has lower miss rate than direct-mapped cache. Pseudo-LRU Policy, which is one of the Line Replacement Policies, is used for decreasing the number of bits that store LRU value. The clock gating algorithm reduces dynamic power consumption. As a result of estimation of performance and dynamic power, the performance of the OpenRISC core applied the proposed architecture is improved about 29% and dynamic power of the core using Chartered $0.18{\mu}m$ technology library is reduced by 16%.
The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences
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v.2
no.3
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pp.163-167
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2007
In this paper, to design 8 bit RISC Microprocessor, a method of Clock Gating to reduce electric power consumption is proposed. In order to examine the priority, the comparison results of between a 8 bit Microprocessor which is not considered Low Power consumption and which is considered Low Power consumption using a methods of Clock Gating are represented. Within the a few periods, the results of comparing with a Microprocessor not considered the utilization of Clock Gating shows that the reduction of dynamic dissipation is minimized up to 21.56%.
전원관리 및 전력소모 절감 기술은 휴대폰, 노트북 등의 휴대 기기 사용이 보편화되고 다기능화, 고성능화함에 따라 지속적으로 발전해 왔다. 특히 반도체 소자의 선폭이 나노미터급으로 초미세화 됨에 따라 누설 전류가 급증하고 칩의 처리 성능을 높이기 위해 클록 주파수를 높이면서 스위칭 전류 소모도 증가하므로, 이러한 동적/정적 전력소모 증가를 억제시킬 수 있는 다중 문턱전압 소자, DVFS, sub-threshold, 클록 게이팅, 저전압 회로 기술이 SoC 설계에 점진적으로 적용되고 있다. 이에 본 고에서는 휴대폰용 부품을 중심으로, 무선 통신 기능을 갖춘 기기의 전력소모 요인을 분석하고 배터리 사용시간을 연장시킬 수 있는 저전력 SoC 기술 동향을 살펴보고자 한다.
This paper presents a Clock-gating technique that reduces power dissipation of the sequential circuits in the system. The Master Clock of a Clock-gating technique is formed by a quaternary variable. It uses the covering relationship between the triggering transition of the clock and the active cycles of various flip-flops to generate a slave clock for each flip-flop in the circuit. At current RTL designs flip-flop is acted by Master clock's triggering but the Slave Clock of Clock-gating technique doesn't occur trigger when external input conditions have not matched with a condition of logic table. We have applied our clocking technique to UART controller of 8bit microprocess
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SD
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v.47
no.1
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pp.20-27
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2010
This paper describes a design of 5-stage pipelined de-blocking filter with power reduction scheme and proposes a efficient memory architecture and filter order for high performance H.264/AVC Decoder. Generally the de-blocking filter removes block boundary artifacts and enhances image quality. Nevertheless filter has a few disadvantage that it requires a number of memory access and iterated operations because of filter operation for 4 time to one edge. So this paper proposes a optimized filter ordering and efficient hardware architecture for the reduction of memory access and total filter cycles. In proposed filter parallel processing is available because of structured 5-stage pipeline consisted of memory read, threshold decider, pre-calculation, filter operation and write back. Also it can reduce power consumption because it uses a clock gating scheme which disable unnecessary clock switching. Besides total number of filtering cycle is decreased by new filter order. The proposed filter is designed with Verilog-HDL and functionally verified with the whole H.264/AVC decoder using the Modelsim 6.2g simulator. Input vectors are QCIF images generated by JM9.4 standard encoder software. As a result of experiment, it shows that the filter can make about 20% total filter cycles reduction and it requires small transposition buffer size.
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SD
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v.45
no.6
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pp.80-88
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2008
In this paper, the block cipher algorithms, 3-DES(Triple Data Encryption Standard), AES(Advanced Encryption Standard), SEED, HASH(SHA-1), which are domestic and international standards, have been implemented as an integrated cryptographic engine for smart card applications. For small area and low power design which are essential requirements for portable devices, arithmetic resources are shared for iteration steps in each algorithm, and a two-level clock gating technique was used to reduce the dynamic power consumption. The integrated cryptographic engine was verified with ALTERA Excalbur EPXA10F1020C device, requiring 7,729 LEs(Logic Elements) and 512 Bytes ROM, and its maximum clock speed was 24.83 MHz. When designed by using Samsung 0.18 um STD130 standard cell library, the engine consisted of 44,452 gates and had up to 50 MHz operation clock speed. It was estimated to consume 2.96 mW, 3.03 mW, 2.63 mW, 7.06 mW power at 3-DES, AES, SEED, SHA-1 modes respectively when operating at 25 MHz clock. We found that it has better area-power optimized structure than other existing designs for smart cards and various embedded security systems.
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SD
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v.43
no.6
s.348
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pp.47-52
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2006
This paper proposes a novel low-power $32bit\times32bit$ multiplier for deep submicron technologies beyond 130nm. As technology becomes small, static power due to leakage current significantly increases, and it becomes comparable to dynamic power. Recently, shutdown method based on MTCMOS is widely used to reduce both dynamic and static power. However, it suffers from severe power line noise when restoring whole large-size functional block. Therefore, the proposed multiplier mitigates this noise by shutting down and waking up sequentially along with pipeline stage. Fabricated chip measurement results in $0.35{\mu}m$ technology and gate-transition-level simulation results in 130nm and 90nm technologies show that it consumes $66{\mu}W,\;13{\mu}W,\;and\;6{\mu}W$ in idle mode, respectively, and it reduces power consumption to $0.04%\sim0.08%$ of active mode. As technology becomes small, power reduction efficiency degrades in the conventional clock gating scheme, but the proposed multiplier does not.
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.19
no.1
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pp.178-184
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2015
This paper proposes a hardware architecture for high performance Deblocking filter(DBF) in High Efficiency Video Coding for UHD(Ultra High Definition) videos. This proposed hardware architecture which has less processing time has a 4-stage pipelined architecture with two filters and parallel boundary strength module. Also, the proposed filter can be used in low-voltage design by using clock gating architecture in 4-stage pipeline. The segmented memory architecture solves the hazard issue that arises when single port SRAM is accessed. The proposed order of filtering shortens the delay time that arises when storing data into the single port SRAM at the pre-processing stage. The DBF hardware proposed in this paper was designed with Verilog HDL, and was implemented with 22k logic gates as a result of synthesis using TSMC 0.18um CMOS standard cell library. Furthermore, the dynamic frequency can process UHD 8k($7680{\times}4320$) samples@60fps using a frequency of 150MHz with an 8K resolution and maximum dynamic frequency is 285MHz. Result from analysis shows that the proposed DBF hardware architecture operation cycle for one process coding unit has improved by 32% over the previous one.
Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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2014.10a
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pp.755-758
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2014
In this paper, we propose effective Deblocking Filter hardware architecture for High Efficiency Video Coding encoder. we propose Deblocking Filter hardware architecture with less processing time, filter ordering for low area design, effective memory architecture and four-pipeline for a high performance HEVC(High Efficiency Video Coding) encoder. Proposed filter ordering can be used to reduce delay according to preprocessing. It can be used for realtime single-port SRAM read and write. it can be used in parallel processing by using two filters. Using 10 memory is effective for solving the hazard caused by a single-port SRAM. Also the proposed filter can be used in low-voltage design by using clock gating architecture in 4-pipeline. The proposed Deblocking Filter encoder architecture is designed by Verilog HDL, and implemented by 100k logic gates in TSMC $0.18{\mu}m$ process. At 150MHz, the proposed Deblocking Filter encoder can support 4K Ultra HD video encoding at 30fps, and can be operated at a maximum speed of 200MHz.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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