• 전자공학회논문지C
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• 제36C권3호
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• pp.1-7
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• 1999

본 연구에서는 파이프라인 구조를 갖는 시스템의 효율적인 설계를 위하여 변환을 이용한 설계 최적화 기술을 개발하였다. 변환 최적화 기술은 파이프라인 구조로의 변환과 retiming을 이용한 변환을 포함한다. 새로운 변환 방법은 다음의 세 가지 특징을 갖는다. 첫째, 여러 개의 파이프라인 블록을 동시에 고려하여 retiming 등의 변환을 수행함으로써, 파이프라인 구조 시스템의 전체 성능을 최적화한다. 둘째, 시스템의 면적과 수행시간 간의 trade-off를 가능하도록 하여, 회로 설계자가 다양한 설계의 대안을 찾고자 할 때 실용적인 도움을 준다. 셋째, 본 방법은 새로운 변환 및 알고리즘 개발 등의 문제로 쉽게 확장 가능하고, 메모리 또는 버스 등을 고려한 최적화 문제에도 사용될 수 있다. DSP 예제들에 대하여 실험한 결과, 평균적으로 면적은 21%, 성능은 17% 개선되었다. 특히, 본 기술은 여러 설계 대안의 효율적인 탐색에 유용하다.

• 전자공학회논문지SC
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• 제43권6호
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• pp.40-47
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• 2006

본 논문은 CRC 회로의 성능을 향상시키기 위하여 파이프라인 구조를 적용한 병렬 CRC 회로 설계 방법을 제시한다. 입력 데이터의 폭이 CRC 다항식의 차수보다 큰 병렬 CRC 회로를 파이프라인 구조로 변형하기 위하여 로직을 분할하고 파이프라인 단계의 길이를 결정하고, 각 파이프라인 단계에 레지스터를 삽입하는 알고리즘을 제시한다. 여러 가지 타입의 병렬 CRC 회로에 대해, 본 논문에서 제안한 방식이 현저하게 성능을 향상 시켰음을 알 수 있다.

• 한국방송∙미디어공학회:학술대회논문집
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• 한국방송공학회 2013년도 추계학술대회
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• pp.161-164
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• 2013

본 논문에서는 다양한 멀티미디어 코덱을 고속으로 처리하기 위하여 전용하드웨어가 아닌 병렬 어레이 프로세서 기반의 U-Chip(Universal-Chip) 구조를 제안하고 TSMC 80nm 공정을 사용하여 11,865,090개의 게이트 수를 가지는 칩으로 개발하였다. U-Chip은 역양자화(IQ), 역변환(IT), 움직임 보상(MC) 연산을 위한 $4{\times}16$ 개의 프로세싱 유닛으로 구성된 병렬 어레이 프로세서와 문맥적응적 가변길이디코딩(CAVLC)을 위한 비트스트림 프로세서와 인트라 예측(IP), 디블록킹필터(DF) 연산을 위한 순차 프로세서와 DMAC의 데이터 전송 및 각 프로세서를 제어하여 병렬 파이프라인 스케쥴링을 처리하는 시퀀서 프로세서 등으로 구성된다. 1개의 프로세싱 유닛에 1개의 매크로블록 데이터를 맵핑하여 총 64개의 매크로블록을 병렬처리 하였다. 64개 매크로블록의 대용량 데이터 전송 시간과 각 프로세서들의 연산을 동시에 병렬 파이프라인 함으로서 전체 연산 성능을 높일 수 있는 이점이 있다. 병렬 파이프라인 구조의 H.264 디코더 프로그램을 개발하였고 제작된 U-Chip을 통해 $720{\times}480$ 크기의 베이스라인 프로파일 영상에 대하여 코어 192MHz 동작, DDR 메모리 96MHz 동작에서 30fps의 처리율을 가짐을 확인하였다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제10권2호
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• pp.333-337
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• 2006

대칭키 암호 알고리즘들은 전치와 치환의 연속적인 반복 과정이며, 동작방식에 따라 CBC, ECB, CFB, OFB의 네가지 모드가 있다. 또한 이들 알고리즘들에서는 내부적으로 여러 라운드의 연산을 반복적으로 수행해야 최종 암호문이 완성되기 때문에, 많은 연산 시간이 소요된다. 본 논문에서는 블록 암호 알고리즘의 ECB 모드에서 암호 연산을 가속화할 수 있는 파이프라인드 설계 방법을 제시한다. 제안된 방법에서는 여러 라운드의 암호 연산 블록을 파이프라인드 구조로 구성하고 연속적으로 실행하기 때문에 전체 연산 속도를 매우 높일 수 있다. 또한 파이프라인드 구조로 암호칩을 설계한 후 검증한 결과, 수십 배의 성능 향상이 가능하다는 것을 알 수 있다.

• 한국멀티미디어학회논문지
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• 제7권8호
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• pp.1170-1182
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• 2004

본 논문에서는 3단계 블록 매칭 알고리즘을 위한 새로운 4-경로 파이프라인 구조를 제안한다. 4-경로 파이프라인 구조를 위하여 현재 블록과 탐색 영역을 각각 4개의 부영역으로 분할하여 병렬처리하는 방법을 개발하였다. 4개의 부영역으로부터 메모리 접근의 충돌 없이 픽셀 데이터를 동시에 읽어 들이기 위한 메모리 분할 방법을 개발하였다. 제안된 구조는 C언어와 VHDL로 설계하여 시뮬레이션을 수행하였다. 실험 결과에 의하면 제안된 구조는 실시간 모션 추정 응용에 사용될 수 있는 높은 성능을 얻을 수 있었다.

• 대한전자공학회:학술대회논문집
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• 대한전자공학회 2003년도 하계종합학술대회 논문집 II
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• pp.955-958
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• 2003

본 논문에서는 개방형 파이프라인 구조를 이용한 8비트 500Msamples/s ADC를 제안하였다. 8-비트의 해상도에 적합하면서 전력 소모가 적은 5 단 파이프라인 구조로 설계하였으며, 고속 동작에 적합하게 MUX 스위치에서 선택한 신호를 인터폴레이션하는 개방형 구조를 채택하였다. 전력 소모와 전체 칩 면적을 줄이기 위해서, 각 단에서 필요한 신호의 수를 줄이도록 설계하였다. 설계된 ADC 는 3 개의 신호를 이용하여 구현 함으로서 각 단에서의 증폭기 수틀 줄일 수 있었다. 또한 1.8V 의 낮은 전원 전압에 의한 작은 입력 범위에서 8-비트의 해상도를 만족하기 위해서 Offset Cancellation 기법을 사용하였다. 제안된 ADC 는 0.18μ m 일반 CMOS 공정을 이용하여 설계되었으며 시뮬레이션 결과 500Msamples/s에서 220mW의 전력 소모를 가지며, 1.2Vp-p (Differential) 입력 범위에 대해서 약 48dB의 SNDR을(8-비트의 해상도) 가짐을 확인할 수 있었다.

• 대한전자공학회:학술대회논문집
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• 대한전자공학회 2003년도 하계종합학술대회 논문집 II
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• pp.839-842
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• 2003

본 논문에서는 MPEG-4 디블록킹 필터를 매크로블록 단위의 효율적인 파이프라인 구조를 사용하여 구현하였다. MPEG-4 QCIF/CIF 영상 시퀀스의 디블록킹 필터링 효과를 보일것이며, 디블록킹 필터링의 많은 계산량을 줄임과 동시에 낮은 클록에서 실시간 처리할 수 있는 구조를 제안하였다. 대부분 블록기반의 비디오 코딩 시스템에서, 블록 에지 효과는 블록기반 영상 압축에 치명적인 화질 저하를 나타낸다. 특히 압축 비율이 커질수록 화질 저하는 뚜렷하다. 그래서, 영상 후처리 기술로서 디블록킹 필터를 사용하여 블록 에지 영향을 줄임으로써 영상 화질을 향상시킨다. 그러나 디블록킹 필터의 주요 단점은 많은 계산량을 요구하고 있어서 구현에 어려움이 있다. 이 문제를 해결하기 위해, MPEG-4 디블록킹 필터를 매크로 블록단위의 파이프라인 구조로 설계하였고, 실시간으로 동작하는 MPEG-4 SP@L2의 비디오 코덱 칩을 구현하였다.

• 한국정보처리학회:학술대회논문집
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• 한국정보처리학회 2001년도 추계학술발표논문집 (상)
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• pp.711-714
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• 2001

본 논문에서는 파이프라인 구조를 이용하여 고성능 1 차원 이산 웨이블렛 변환 필터를 설계하였다. 각 레벨에서 입력이 다운샘플링(downsampling, decimation)되므로 각 레벨의 하드웨어를 폴딩(folding) 기법을 이용하여 곱셈기와 덧셈기를 공유함으로써 복잡도를 개선하였다. 즉, 제안한 구조에서는 레벨 2 와 레벨 3 에서 폴딩된 구조의 C.S.R(Circular Shift Register)곱셈기와 덧셈기를 사용함으로써 하드웨어 효율(hardware utilization)을 각 레벨에서 100%로 높일 수 있다. 또한, 홀수와 짝수의 샘플을 병렬로 입력함으로써 단일 입력의 시스템과 비교할 때, 동일 시간에 병렬화 만큼의 이득을 얻을 수 있었고, 필터 계수는 미러 필터(mirror filter)의 특성을 이용하여 쳐대한 고역 필터(high pass filter)와 저역 필터(low pass filter)의 계수들을 공유함으로써 곱셈기와 덧셈기의 수를 반으로 줄였다. 그리고 임계 경로(critical path)를 줄이기 위한 파이프라인 레지스터를 삽입하여 고성능 시스템을 구현하였다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제41권11호
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• pp.123-130
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• 2004

본 논문에서는 32비트 3단 파이프라인을 가진 RISC 프로세서에 최적화된 곱셈기 구조의 연구에 대해 다룬다. 대상 프로세서인 ARM7은 3단의 파이프라인 구조로 되어 있으며 이 프로세서의 곱셈기는 파이프라인 상의 실행 단계에서 최대 7사이클이 소요된다. 내장된 곱셈기는 기능적으로 부스 알고리즘을 적용하여 32×32 곱셈 연산과 덧셈 연산을 하여 64비트 결과를 낼 수 있는 MAC(Multiplier-Accumulator) 구조로 되어 있으며 6가지 세부 명령어를 실행할 수 있다. ARM7의 파이프라인 및 ALU와 shifter 구조에 적합한 radix4-32×8 및 radix4-32×16 과 radix8-32×32의 곱셈기 구조를 비교 분석하였으며 면적, 사이클 지연시간, 수행 사이클 수를 성능 기준으로 최적화된 곱셈기를 결정하여 설계하였다. 프로세서 코어에 내장된 곱셈기의 동작을 검증하기 위해 다양한 오디오 알고리즘을 이용하여 시뮬레이션을 수행하였다.

• 한국방송∙미디어공학회:학술대회논문집
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• 한국방송공학회 2004년도 정기총회 및 학술대회
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• pp.299-302
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• 2004

본 논문은 OCP(Open Core Protocol)에 호환되는 파이프라인 구조를 가진 시스템 버스와 MPEG 시스템에 적합한 메모리 버스를 갖는 계층 구조를 가지는 새로운 동기 세그먼트 버스를 제안한다. 이 구조는 MPEG 시스템의 모바일 제품에 사용되는 영상 데이터 처리를 위한 메모리 인터페이스에 기반을 둔 버스 구조와 Multi-master와 Multi-slave를 사용하여 고성능의 다중 처리를 위한 양방향 다중 버스 구조(bi-direction multiple bus architecture)를 가진다. 효율적인 데이터 처리를 위하여 파이프라인 stage와 결합된 Master와 Slave의 주소번지가 latency를 결정하며, 시스템의 특성에 따라서 IP 코어를 배치하였다. 제안된 버스는 저 전력 구현을 위하여 세그먼트 버스 구조를 가지고, 멀티미디어 SoC 시스템의 성능 저하 없이 다중 작업이 가능한 구조를 갖는다. Wirability를 고려하여 양방향 구조를 채택하였고, Testablility를 위하여 단방향(uni-direction) 구조와 대체 가능하다. 또한, Local arbiter의 수정만으로 Master의 추가가 가능한 확장 구조를 가진다. Latency를 줄이기 위하여 직접 제어 방식과 단순한 구조의 Central arbiter로 구현되었다.