• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제2권2호
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• pp.132-140
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• 2002

This paper presents an ARM-based SOC bus transaction verification IP and the usage experiences in SOC designs. The verification IP is an AMBA AHB protocol checker, which captures legal AHB transactions in FSM-style signal sequence checking routines. This checker can be considered as a reusable verification IP since it does not change unless the bus protocol changes. Our AHB protocol checker is designed to be scalable to any number of AHB masters and reusable for various AMBA-based SOC designs. The keys to the scalability and the reusability are Object-Oriented Programming (OOP), virtual port, and bind operation. This paper describes how OOP, virtual port, and bind features are used to implement AHB protocol checker. Using the AHB protocol checker, an AHB simulation monitor is constructed. The monitor checks the legal bus arbitration and detects the first cycle of an AHB transaction. Then it calls AHB protocol checker to check the expected AHB signal sequences. We integrate the AHB bus monitor into Verilog simulation environment to replace time-consuming visual waveform inspection, and it allows us to find design bugs quickly. This paper also discusses AMBA AHB bus transaction coverage metrics and AHB transaction coverage analysis. Test programs for five AHB masters of an SOC, four channel DMAs and a host interface unit are executed and transaction coverage for DMA verification is collected during simulation. These coverage results can be used to determine the weak point of test programs in terms of the number of bus transactions occurred and guide to improve the quality of the test programs. Also, the coverage results can be used to obtain bus utilization statistics since the bus cycles occupied by each AHB master can be obtained.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제47권1호
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• pp.86-93
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• 2010

반도체 공정 및 설계 기술의 발전에 따라 SoC에 보다 많은 기능이 포함되고 데이터 전송량 또한 급격히 증가하고 있다. 이에 따라 SoC 내부의 온 칩 네트워크에서 데이터 전송 속도가 전체 시스템의 성능에 큰 영향을 미치게 되어 이와 관련된 연구가 활발하게 진행되고 있다. 기존의 AHB를 대체하기 위한 온 칩 네트워크 프로토콜로 AXI와 OCP가 대표적으로 거론되고 있으나 전송 성능을 증가시키기 위해 신호선의 수가 크게 증가하여 인터페이스와 네트워크 하드웨어 설계가 매우 어렵고 기존에 널리 사용되던 AHB와 다른 프로토콜과의 호환성도 좋지 않다. 본 논문에서는 이를 개선하기 위한 새로운 온 칩 네트워크 프로토콜을 제안한다. 제안된 프로토콜은 신호선의 수를 기존의 AHB보다 줄이고 AXI 등 다른 프로토콜과의 호환성도 고려하였다. 성능 분석결과 AXI보다는 조금 떨어지는 성능을 보여주고 있으나 8-버스트 이상의 전송에서는 큰 차이가 없고 신호선 수대비 성능에서는 월등히 우수함을 확인하였다.

• 한국정보과학회:학술대회논문집
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• 한국정보과학회 2004년도 가을 학술발표논문집 Vol.31 No.2 (1)
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• pp.553-555
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• 2004

SoC 분야에서 온 칩 버스는 전체 시스템의 성능을 결정하는 중요한 요소이다. 이에 따라 최근 ARM 사에서는 고성능 온 칩 버스 구조인 ML(Multi-Layer) AHB 버스를 제안하였다. ML AHB 버스는 저전력 임베디드 시스템에 적합한 버스 구조로써 현재 널리 사용되고 있다. 하지만, 고가이기 때문에 ADK(AMBA$^{TM}$ Design kit) 구매에 대한 부담이 적지 않다. 본 논문은 ML AHB의 버스 구조인 버스 매트릭스 구현 및 ADK에서 제공되지 않는 테스트 환경 즉, Protocol Checker 및 Performance Monitor Module 구현에 관한 것이다.

• 한국정보과학회논문지:시스템및이론
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• 제33권8호
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• pp.554-561
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• 2006

최근, SoC 설계연구가 활발히 진행되고 있으며, 하나의 시스템에 보다 많은 수의 IP가 포함되고 있다. 많은 IP 간의 효율적인 통신과 재사용율을 높이기 위해 다양한 프로토콜과 버스 구조들이 연구되고 있다. 기존의 공유 버스 구조의 문제점을 해결하기 위해 제안된 SNP(SoC Network Protocol) 와 SNA(SoC Network Architecture)는 각각 peer-to-peer 방식의 프로토콜과 버스 구조이다. 한편 AMBA AHB 는 대규모 SoC 시스템에 다소 부적절한 구조를 가짐에도 불구하고 산업 표준으로 자리매김 해왔다. 따라서 기존의 많은 IP들이 AMBA 인터페이스를 가지고 있으나 SNP 와는 프로토콜과 완벽하게 호환되지 않는 문제점을 가지고 있다. 기존의 IP 들의 인터페이스를 SNP 로 바꾸기 전까지는 새로 제안된 버스 구조에서도 AMBA AHB 와의 호환성을 완전히 배제할 수가 없다. 본 논문에서는 기존의 SNP 가 확장된 XSNP(extended SNP) 스펙과 SNA 기반 시스템에서 이를 지원하는 SNA 컴포넌트를 제안한다. AMBA AHB 와 SNP 사이의 프로토콜 변환을 지원하기 위해서 기존 SNP 의 페이즈를 1 비트 확장하여 새로운 8 개의 페이즈를 추가하였다. 따라서 AMBA 호환 가능한 IP 는 SNP 를 통해 성능 감쇠 없이 AHB-to-XSNP 변환기를 통해 통신할 수 있다. 또한 이러한 확장 방법은 AMBA AHB 뿐 아니라 SNP 와 다른 버스 프로토콜 사이의 신호 변환에도 이용하여 SNP 의 유연성과 성능을 향상시킬 수 있다. 제안된 구조의 검증 / 평가를 위해 다양한 시뮬레이션을 수행하였으며, AMBA AHB 와의 호환성에 있어 문제가 없다는 것을 검증하였다.

• 한국정보과학회:학술대회논문집
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• 한국정보과학회 2004년도 봄 학술발표논문집 Vol.31 No.1 (A)
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• pp.919-921
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• 2004

최근 임베디드 시스템 설계에서 저전력 소모와 SoC가 주된 관심사가 되면서, ARM 프로세서와 AMBA 버스가 각광을 받고 있다. AMBA 버스가 고속 모듈에 대해서는 장점을 지니지만. 저속 모듈과의 인터페이스에는 많은 제약이 따른다. 따라서 속도가 서로 다른 이종 모듈간에 속도 보상을 위한 bridge 가 필요하다. 이러한 용도로 APB bridge가 표준으로 자리 매김하고 있지만, 속도가 고정되어 있기 때문에 융통성이 배제된다. 본 논문에서는 이러한 단정을 보완하기 위해, 구조가 간단하고 구현이 쉬운 ISA 방식의 bridge를 제안하여, 많은 주변장치들을 손쉽게 AHB Slave로 인터페이스 할 수 있게 만든다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제44권4호
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• pp.24-31
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• 2007

현재까지 다수의 버스 프로토콜과 구조가 발표되었지만, 대부분 공유 버스 구조를 가져 시스템 성능 저하의 원인이 되었다. 기존의 공유버스가 갖는 문제점들을 해결하기 위해 고성능의 버스 프로토콜인 SNP (SoC Network Protocol)와 버스 구조인 SNA (SoC Network Architecture)가 제안되었는데, 이를 수정/개선한 버스 구조를 제안하고자 한다. 개선된 SNA는 다중 마스터의 다중 버스 요청에 대해 다중 라우팅을 지원함으로써 성능을 향상시켰으며, 내부 라우팅 로직의 최적화로 면적을 감소시켰다. 또한 성능감소 없이 AMBA AHB 프로토콜과 완벽히 호환 가능한 XSNP(Extended SNP)를 인터페이스 프로토콜로 사용한다. 현재 라우팅 로직을 최적화하여 개선된 SNA의 하드웨어 복잡도가 크게 증가하지 않았고, 기존 SNP를 사용하는 IP는 호환성 문제나 성능 감소 없이 개선된 SNA를 통해 통신할 수 있다. 더불어, SNA는 AMBA AHB와 인터커넥트 버스 매트릭스를 대체할 수 있으며, 다중 채널을 동시에 보장하고 다양한 토플로지를 지원가능 하도록 설계되어 사용하는 IP 수에 따라 설계자에 의해 다양한 토플로지를 선택할 수 있다. 한편, SNA는 적은 수의 인터페이스 와이어를 가지기 때문에 오프 칩 버스로도 사용될 수 있다. 제안된 버스 구조는 시뮬레이션과 어플리케이션 동작을 통해 검증이 완료되었다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2019년도 춘계학술대회
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• pp.251-253
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• 2019

마이크로프로세서에 블록암호 크립토 코어를 인터페이스한 보안 SoC (System-on-Chip) 프로토타입 구현에 대해 기술한다. 마이크로프로세서로 Cortex-M0를 사용하였고, ARIA와 AES를 단일 하드웨어에 통합하여 구현한 크립토 코어가 IP로 사용되었다. 통합 ARIA-AES 크립토 코어는 ECB, CBC, CFB, CTR, OFB의 5가지 운영모드와 128-비트, 256-비트의 두 가지 마스터키 길이를 지원한다. 통합 ARIA-AES 크립토 코어를 Cortex-M0의 AHB-light 버스 프로토콜에 맞게 동작하도록 인터페이스 하였으며, 보안 SoC 프로토타입은 BFM 시뮬레이션 검증 후, FPGA 디바이스에 구현하여 하드웨어-소프트웨어 통합검증을 하였다.

• 반도체디스플레이기술학회지
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• 제21권4호
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• pp.27-32
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• 2022

RISC-V is an open instruction set architecture (ISA) developed in 2010 at UC Berkeley, and active research is being conducted as a processor to compete with ARM. In this paper, we propose an SoC system including an RV32I ISA-based 32-bit 5-stage pipeline processor and AHB bus master. The proposed RISC-V processor supports 37 instructions, excluding FENCE, ECALL, and EBREAK instructions, out of a total of 40 instructions based on RV32I ISA. In addition, the RISC-V processor can be connected to peripheral devices such as BRAM, UART, and TIMER using the AHB-lite bus protocol through the proposed AHB bus master. The proposed SoC system was implemented in Arty A7-35T FPGA with 1,959 LUTs and 1,982 flip-flops. Furthermore, the proposed hardware has a maximum operating frequency of 50 MHz. In the Dhrystone benchmark, the proposed processor performance was confirmed to be 0.48 DMIPS.

• 전기전자학회논문지
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• 제28권1호
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• pp.116-122
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• 2024

AMBA AHB-Lite 버스는 저전력 및 경제성 측면에서 SoC에 널리 사용되는 온칩 버스 프로토콜이다. 하지만 이 프로토콜은 종단간 데이터 무결성을 위한 에러 검출 및 정정이 불가능하다. 이로 인해 자동차와 같이 열악한 환경에서 동작하는 경우에 데이터 변질과 시스템 불안정을 일으킬 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 본 논문에서는 AMBA AHB-Lite 버스에 SEC-DED(Single Error Correction-Double Error Detection)를 적용하는 방법을 제안한다. 이는 전송 중 발생하는 데이터 에러를 실시간으로 감지하고 정정하여 종단간 데이터 무결성을 강화한다. 시뮬레이션 결과, 에러가 일어나도 실시간으로 이를 감지하고 정정하여 차량용 온칩 버스에서 종단간 데이터 무결성을 강화하는 것을 확인하였다.

• 한국정보과학회논문지:시스템및이론
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• 제32권9호
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• pp.465-474
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• 2005

고집적 SoC 설계시에 버스방식의 온칩 통신은 대역폭이 제한되는 문제점이 있고 NoC (Network-on-Chip) 방식에서는 구현의 복잡도가 증가하는 문제점이 있다. 본 논문에서는 이러한 문제점을 극복하는 새로운 온칩 통신 규격인 SNP(Soc Network Protocol)를 소개한다. SNP는 기존 버스의 신호선들을 세 가지 그룹인 제어(control), 주소(address), 데이타(data)로 나눈 뒤 하나의 채널을 통해 전송함으로써 신호선의 수를 줄인다. SNP 채널은 대칭구조로 사용되기 때문에 마스터-슬레이브 통신 방식뿐만 아니라 마스터-마스터 통신도 효율적으로 지원한다. 하나의 전송에 필요한 신호 그룹의 진행 규칙을 SNP 규격으로 정의하고, 동일한 정보가 반복적으로 전달되는 것을 방지하는 페이즈 복원 기능을 제안하여 통신대역을 효율적으로 사용할 수 있도록 한다. 산업계 표준 규격인 AMBA AHB와 비교한 결과 멀티미디어 타입의 데이타 전송시에 $54\%$의 신호선수만으로도 대등한 대역폭을 지원할 수 있음을 보인다.