• The KIPS Transactions:PartA
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• v.18A no.6
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• pp.265-270
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• 2011

Even though 32-bit ISA based microprocessors are widely used more and more, 16-bit ISA based processors are still being frequently employed for embedded systems. Intel 8086, 80286, Motorola 68000, and ADChips AE32000 are the representatives of the 16-bit ISA based processors. However, due to less expressiveness of the 16-bit ISA from its narrow bit width, we need to execute more 16-bit instructions for the same implementation compared to 32-bit instructions. Because the number of executed instructions is a very important factor in performance, we have to resolve the problem by improving the expressiveness of the 16-bit ISA. In this paper, we propose a new pair register allocation algorithm to enhance an original graph-coloring based register allocation algorithm. Also, we explain about both the performance result and further research directions.

• Journal of Korea Multimedia Society
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• v.3 no.2
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• pp.192-200
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• 2000

8 bit and 16 bit microprocessors are widely used in the small sited control machine. The embedded microprocessors which is integrated on a single chip with the memory and I/O circuit must have simple hardware circuit and high code density. This paper proposes a 16 bit high code density EISC(Extendable Instruction Set Computer) microprocessor. SE1608 has 8 general purpose registers and 16 bit fixed length instruction set which has the short length offset and small immediate operand. By using an extend register and extend flag, the offset and immediate operand in instruction could be extended. SE1608 is implemented with 12,000 gate FPGA and all of its functions have been tested and verified at 8MHz. And the cross assembler, the cross C/C++compiler and the instruction simulator of the SE1608 have been designed and verified. This paper also proves that the code density$.$ of SE1608 shows 140% and 115% higher code density than 16 bit microprocessor H-8300 and MN10200 respectively, which is much higher than traditional microprocessors. As a consequence, the SE1608 is suitable for the embedded microprocessor since it requires less program memory to any other ones, and simple hardware circuit.

• Review of KIISC
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• v.16 no.3
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• pp.63-74
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• 2006

본 논문에서는 한국 산업규격 KS 표준 블록암호 알고리즘인 ARIA의 핵심논리들을 64비트 프로세서 환경에서 효율적으로 구현하는 방법을 제안하고, 제안된 방법으로 구현된 ARIA를 대표적인 64비트 마이크로프로세서인 Intel Pentium4 x64, Intel Itanium, Intel XEON(EM64T)을 이용하여 그 효율성을 평가하였으며, 32비트 프로세서에 적합하게 구현된 ARIA와 효율성을 비교하고 문제점을 분석하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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• 2016.10a
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• pp.164-166
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• 2016

PRESENT/ARIA/AES의 3가지 블록 암호 알고리즘을 지원하는 암호 프로세서를 MPW(Multi-Project Wafer)칩으로 구현하였다. 설계된 블록 암호 칩은 PRmo(PRESENT with mode of operation) 코어, AR_AS(ARIA_AES) 코어, AES-16b 코어로 구성된다. PRmo는 80/128-비트 마스터키와, ECB, CBC, OFB, CTR의 4가지 운영모드를 지원한다. 128/256-비트 마스터키를 사용하는 AR_AS 코어는 서로 내부 구조가 유사한 ARIA와 AES를 통합하여 설계하였다. AES-16b는 128-비트 마스터키를 지원하고, 16-비트 datapath를 채택하여 저면적으로 구현하였다. 설계된 암호 프로세서를 FPGA검증을 통하여 정상 동작함을 확인하였고, 0.18um 표준 셀 라이브러리로 논리 합성한 결과, 100 KHz에서 52,000 GE로 구현이 되었으며, 최대 92 MHz에서 동작이 가능하다. 합성된 다중 암호 프로세서는 MPW 칩으로 제작될 예정이다.

• The Journal of the Institute of Internet, Broadcasting and Communication
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• v.13 no.2
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• pp.59-65
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• 2013

Microprocessors of 8 to 16 bits have become the first step of today's computer development with excellent capability and a lot of those are still used in the educational spots. In this study, execution times of Intel series microprocessors(${\mu}ps$) available to microprocessor systems of 8 to 32 bits are obtained and compared by I/O programs. The compared result showed that execution time related to the instruction cycles of 8 bit 8051 was longer than that of 8 bit 8051 and of 16 bit 8086 by a lot of number of clocks in cases of clock frequencies at 4 MHz and at 12 MHz. In cases of really many using ${\mu}p$ clock frequencies, it showed that execution times of instructions have become faster by the order of 8085, 8086, 8051 and 80386. It can be helped to interface with ${\mu}ps$ for real time control through comparing with execution times of I/O programs by mainly many usable Intel series ${\mu}ps$ in our nation.

• The Magazine of the IEIE
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• v.28 no.7
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• pp.49-55
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• 2001

1970년대에 개발된 마이크로 프로세서는 제어기기 분야 및 소형 컴퓨터에서 주로 사용되어 오다가 1980년대에 이르러 RISC(Reduced Instruction Set Computer) 구조의 도입으로 중대형 컴퓨터에 이르기까지 광범위하게 사용되고 있다. 또한 반도체 기술의 급격한 발전으로 슈퍼스칼라 구조가 마이크로 프로세서에서도 적용되고 있으며 동작 속도도 수백 MHz에 이르고 있다. 마이크로 프로세서는 프로그램을 수행하기 위해서 프로그램과 데이터를 메모리로부터 읽어 와야 한다. 그런데 메모리 용량은 빠른 속도로 증가하고 있지만 동작 속도는 마이크로 프로세서의 동작 속도에 크게 미치지 못하고 있다. 1980년에 DRAM의 접근 속도는 250nsec이었으나 1998년에 RDRAM의 동작속도는 300MHz로 70여배 빨라졌다. 그러나 마이크로프로세서는 1980년에 8086의 동작 속도가 8MHz이던 것이 1998년에는 팬티엄-2가 500MHz에 이르고 있다. 더욱이 팬티엄-2는 슈퍼스칼라 구조이므로 이를 감안하면 1GHz 이상에 이르러 120여 배 빨라진 것을 알 수 있다. 이와 같은 메모리 속도와 마이크로 프로세서 속도 차이에 더하여, 메모리와 마이크로 프로세서를 인쇄 회로 기판에서 연결하는데 따른 물리적 특성은 변화하지 않으므로 데이터 전송 폭을 넓히는 것에는 한계가 있다. 따라서 향후 컴퓨터 성능 발달을 제한하는 주요 요소 중 하나는 마이크로 프로세서와 메모리 사이의 데이터 전송 폭이다. 프로그램과 데이터가 메모리에 저장되는 본 뉴먼 방식의 컴퓨터에서 데이터 전송 폭을 줄이기 위해서는 코드 밀도(Code Density)가 높은 컴퓨터 구조를 연구하는 것이 필요하다. 한편 마이크로 프로세서는 실장 제어용으로 거의 모든 전자 제품 및 자동화 기기에서 채용하고 있다. 특히 냉장고, 에어콘, 전축, TV, 세탁기 등 가전기기와 Fax, 복사기, 프린터 등 사무용기기와 자동차, 선박, 자동화기계 등 사무 및 산업용 기기와 PDA(휴대용 정보 기기), NC(Network Computer) 등 정보 기기 그리고 각종 오락기, 노래 반주지 등 정보 기기 등에서 사용하는 실장 제어용 마이크로 프로세서 시장은 매년 10% 이상씩 성장하고 있으며, 21세기 산업을 주도하는 핵심 기술로 자리 매김하고 있다. 이러한 실장 제어용 기기는 마이크로 프로세서와 메모리 및 입출력 자이가 하나의 반도체에 집적되는 경우가 많다. 그런데 반도체 가격은 반도체 크기에 따라 결정되며, 가장 넓은 면적을 차지하는 것은 메모리이다. 따라서 반도체 가격을 낮추기 위해서는 메모리 크기를 줄여야 하며, 이를 위해서 또한 코드 밀도가 높은 컴퓨터 구조에 대한 연구가 필요하다. 최근에는 322비트 RISC 명령어를 16비트 명령어로 축약한 구조가 연구되었다. ARM-7TDMI는 ARM-7의 16비트 축약 명령어 구조이며, TR4101은 MIPS-R3000의 16비트 축약 명령어 구조이다. 이들 16비트 축약 명령어 RISC는 종래 RISC와의 호환성을 위하여 2가지 모드로 동작하므로 구조가 복잡하고, 16비트 명령어에서는 8개의 레지스타만을 접근할 수 있으므로 성능이 크게 떨어지는 단점을 가진다.

• Proceedings of the Korean Information Science Society Conference
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• 2002.10c
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• pp.700-702
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• 2002

본 논문은 16-비트 고정된 명령어 형식을 갖는 32-비트 EISC(Extendable Instruction Set Computer) 코어 구현에 대하여 기술하였다. EISC구조는 코드 밀도가 높은 확장 오퍼랜드(operand) 형식을 사용하여 메모리 크기를 줄일 수 있으므로 ASIC 구현시 저전력 시스템 및 소형화된 임베디드 시스템을 위한 프로세서 구현을 가능하게 한다. 설계된 프로세서는 AE32000 명령어 셋과 호환이 가능하도록 설계되었으며 5단 파이프라인을 적용하여 프로세서의 성능을 높였다. 또한 BTB(Branch Target Buffer)를 사용하여 분기 지연을 줄여 낮은 CPI(Clock Per Instruction)을 유지하게 하였다.

• The Transactions of the Korea Information Processing Society
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• v.7 no.2
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• pp.520-528
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• 2000

he speed of microprocessor getting faster, the data transfer width between the microprocessor and the memory becomes a critical part to limit the system performance. So the study of the computer architecture with the high code density is cmerged. In this paper, a tentative Bi-Length Instruction Set Computer(BISC) that consists of 16 bit and 32 bit length instructions is proposed as the high code density 32 bit microprocessor architecture. The 32 bit BISC has 16 general purpose registers and two kinds of instructions due to the length of offset and the size of immediate operand. The proposed 32 bit BISC is implemented by FPGA, and all of its functions are tested and verified at 1.8432MHz. And the cross assembler, the cross C/C++ compiler and the instruction simulator of the 32 bit BISC are designed and verified. This paper also proves that the code density of 32 bit BISC is much higher than the one of traditional architecture, it accounts for 130~220% of RISC and 130~140% of CISC. As a consequence, the BISC is suitable for the next generation computer architecture because it needs less data transfer width. And its small memory requirement offers that it could be useful for the embedded microprocessor.

• KIPE Magazine
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• v.9 no.2
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• pp.23-25
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• 2004

1980년대 초반까지 대부분의 제어기는 아날로그 형태로 구성되어 복잡한 연산을 수행하기에는 많은 제약이 있었으나, 1980년대 초반부터 일반에게 소개되기 시작한 마이크로프로세서는 과거 불가능하다고 여겨졌던 연산을 현실화하는 계기를 마련하였다. 초기에는 8비트 혹은 16비트 형태의 마이크로프로세서가 주류를 이루었으나. 컴퓨터 및 반도체 분야의 눈부신 발달에 힘입어 80년대 중반에는 32비트 고성능 Digital Signal Processor(DSP)가 출현하게 된다.(중략)

• Journal of the Korea Society of Computer and Information
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• v.17 no.10
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• pp.11-23
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• 2012

To achieve efficient code size reduction, this paper proposes a new compressed instruction set architecture for the OpenRISC architecture. The new instructions and their corresponding formats are designed by the profiling information of the existing instruction usage. New 16-bit instructions and 32-bit instructions are proposed to compressed the existing 32-bit instructions and instruction sequences, respectively. The proposed instructions can be classified into three types. The first is the new 16-bit instructions for the frequent normal 32-bit instructions such as add, load, store, branch, and jump instructions. The second type is the new 32-bit instructions for the consecutive two load instructions, two store instructions, and 32-bit data mov instructions. Finally, two new 32-bit instructions are proposed to compress function prolog and epilog code, respectively. OpenRISC hardware decoder is extended to support the new instructions. Experiments show that the efficiency of code size reduction improves by an average of 30.4% when compared to the OR1200 instruction set architecture without loss of execution performance.