• Progress in Superconductivity
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• 제8권2호
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• pp.181-185
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• 2007

For more than two decades Nb trilayer ($Nb/Al_2O_3/Nb$) process has been serving as the most stable fabrication process of the Josephson junction integrated circuits. Fast development of semiconductor fabrication technology has been possible with the recent advancement of the fabrication equipments. In this work, we took an advantage of advanced fabrication equipments in developing a superconducting Arithmetic Logic Unit (ALU) by using Nb trilayers. The ALU is a core element of a computer processor that performs arithmetic and logic operations on the operands in computer instruction words. We used DC magnetron sputtering technique for metal depositions and RF sputtering technique for $SiO_2$ depositions. Various dry etching techniques were used to define the Josephson junction areas and film pattering processes. Our Nb films were stress free and showed the $T{_c}'s$ of about 9 K. To enhance the step coverage of Nb films we used reverse bias powered DC magnetron sputtering technique. The fabricated 1-bit, 2-bit, and 4-bit ALU circuits were tested at a few kilo-hertz clock frequency as well as a few tens giga-hertz clock frequency, respectively. Our 1-bit ALU operated correctly at up to 40 GHz clock frequency, and the 4-bit ALU operated at up to 5 GHz clock frequency.

• 전자공학회논문지
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• 제50권5호
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• pp.112-120
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• 2013

본 연구에서는 UHD($3840{\times}2160$)영상을 실시간 처리하는 고성능 H.264/AVC CAVLC 부호화기를 설계하였다. 연산처리 성능을 높이기 위해 통계값 탐색 과정과 코드워드 부호화 과정을 각각 1사이클에 처리하도록 설계하였다. 통계값 탐색과정을 1사이클에 처리하기 위해 16개 계수들의 '0' 또는 '0'이 아님을 표시하는 비트열을 만들어 산술 및 논리연산을 통해 통계값을 한 번에 구하였다. 그리고 코드워드 부호화 과정을 1사이클에 처리하기 위해 레벨의 코드워드 길이를 결정하는 계수들과 임계값들과의 비교 연산을 동시에 처리함으로써 코드워드 부호화 과정의 재귀적 연산을 제거하였다. 제안하는 H.264/AVC 병렬 CAVLC 부호화기는 통계값 탐색 단계과 코드워드 부호화 단계로 나뉘는 2단 파이프라인 구조로 고속 병렬 연산 회로를 구현하였으며, 산술 연산을 적용하여 코드워드 부호화 테이블을 회로의 크기를 줄이고자 하였다. 0.13um 공정에서 시뮬레이션한 결과, 게이트 수는 33.4Kgates이며, 최대동작주파수 100MHz에서 UD 영상을 초당 100프레임으로 실시간 처리가 가능하다.

• 정보보호학회논문지
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• 제27권3호
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• pp.413-426
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• 2017

본 연구에서는 완전동형암호로 암호화된 데이터에 적용할 수 있는 가산기 및 다수개의 데이터를 가산할 때 적용할 수 있는 성능이 향상된 가산 방법을 제안한다. 제안 산술 가산기는 기존의 하드웨어 기반의 산술 가산기 중 최적 회로단계(level)를 가지는 Kogge-Stone Adder 방법을 기반으로 하며, 완전동형암호가 제공하는 암호학적 SIMD(Single Instruction for Multiple Data) 기법을 적용하기에 적합하게 설계되었다. 제안한 다수 가산 방법은 완벽한 가산 결과를 보장하는 Kogge-Stone Adder를 반복적으로 사용하여 다수개의 데이터를 가산하지 않고, 3개 이상의 수를 더해야 할 경우, Full-Adder를 이용하여 3개의 수를 최종 C(Carry-out)과 논리합의 결과인 S(Sum) 의 두 개로 줄인다. 이러한 과정을 반복하여 최종적으로 두 개의 수를 더할 경우에만 Kogge-Stone Adder를 사용하여 가산하는 방법이다. 제안 방법은 더하고자 하는 데이터의 개수가 많아질수록 성능이 비약적으로 향상되었고, 이를 실험을 통해 검증한다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제46권11호
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• pp.8-15
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• 2009

암호 시스템을 구현할 경우 차분 전력 분석 공격법 등과 같은 부채널 공격법에 대한 안전성은 반드시 고려되어야 한다. 현재까지 부채널 공격법에 대한 다양한 방어 기법이 제안되었으며, 본 논문에서는 그러한 방어 기법 중의 하나인 마스킹 기법을 주로 다루게 된다. 특히 본 논문에서는 이러한 마스킹 기법의 구현에 수반되는 불 마스크와 산술 마스크 사이의 변환 문제에 대한 효율적인 해법을 제시한다. 새로 제안된 방법의 기본적인 아이디어는, ripple adder에 사용되는 carry 비트와 sum 비트를 계산하는 과정 중에 랜덤 비트를 삽입함으로써 공격자가 상기 비트들과 원 데이터 사이의 상관관계를 알아내지 못하게 하는 데에 있다. 새로 제안된 방법은 어떠한 여분의 메모리 사용 없이 단지 6n-5개의 XOR 게이트와 2n-2개의 AND 게이트만을 사용하여 n-비트 이진열에 대한 마스크 변환을 수행하며 변환 수행 시 3n-2 게이트 시간 지연을 필요로 한다. 새로 제안된 방법은 특히 비트 단위의 연산만을 사용하기 때문에 불 연산과 산술 연산을 동시에 사용하는 암호 알고리즘을 차분 전력 분석 공격에 안전하게 하드웨어로 구현하는 경우 효과적으로 사용될 수 있다. 예를 들어 본 논문은 새로 제안된 방법을 SEED 블록 암호 알고리즘의 안전한 구현에 적용하였으며 그 상세한 구현 결과는 본문에 제시된다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제46권1호
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• pp.15-23
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• 2009

정확한 연산이 필요한 마이크로프로세서에서 소프트 에러에 대한 면밀한 연구들이 진행되었다. 마이크로프로세서 구성원 중에서도 메모리 셀은 소프트 에러에 가장 취약하고, 소프트 에러가 발생했을 때 중요한 정보들과 명령어들을 가지고 있기 때문에 전체 프로세스와 동작에 큰 영향을 미치게 된다. 아키텍처 레벨에서 이러한 소프트 에러를 발견하고 정정하기 위한 방법으로 오류 검출 및 정정 코드가 많이 사용되고 있으며, Itanium, IBM PowerPC G5등의 마이크로프로세서는 Hamming 코드와 Hasio 코드를 L2 캐쉬에 사용하고 있다. 하지만 이러한 연구들은 대형 서버에 국한되었으며 전력 소모에 대한 고려는 되지 않았다. 고집적 저전력 임베디드 마이크로프로세서의 출현과 함께 동작과 문턱 전압이 낮아짐에 따라 임베디드 마이크로프로세서에서도 오류 검출 및 정정 회로의 필요하게 되었다. 본 논문에서는 SimpleScalar-ARM을 이용하여 L2캐쉬의 입출력 데이터를 분석하고, 임베디드 마이크로프로세서에 적합한 32 비트 오류 검출 및 정정 회로의 H-matrix를 제안한다. 그래서 H-spice를 사용하여 modified Hamming 코드와 비교한다. 본 실험을 위해 MiBench 벤치마크 프로그램과 TSMC 0.18um 공정이 사용되었다.

• 한국정보과학회논문지:시스템및이론
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• 제31권1_2호
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• pp.1-9
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• 2004

현대 통신 분야에서 많이 응용되고 있는 유한 필드상의 중요한 연산은 지수승과 나눗셈, 역원 둥이 있다. 유한 필드에서 지수 연산은 이진 방법을 이용하여 곱셈과 제곱을 반복함으로서 구현될 수 있고, 나눗셈이나 역원 연산은 A$B^2$ 연산을 반복함으로서 구현될 수 있다. 그래서 이러한 연산들을 위한 빠른 알고리즘과 효율적인 하드웨언 구조 개발이 중요하다. 본 논문에서는 차수가 m인 기약 AOP에 의해 생성되는 $GF(2^m)$상의 제곱과 곱셈을 동시에 할 수 있는 새로운 구조의 비트-시리얼 제곱/곱셈기와 $AB^2$ -곱셈기를 구현하였다. 제안된 연산기들은 지수기와 나눗셈 및 역원기의 핵심 회로로 사용될 수 있으며 기존의 연산기들과 비교하여 보다 작은 하드웨어 복잡도를 가진다. 그리고 제안된 구조는 정규성과 모듈성을 가지기 때문에 VLSI 칩과 같은 하드웨어로 쉽게 구현함으로써 IC 카드에 이용될 수 있다.

• 한국수학교육학회지시리즈A:수학교육
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• 제40권2호
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• pp.195-215
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• 2001

The purpose of this paper is to present a specific set of home teaching methods in hopes to prevent slow learner of the elementary mathematics. This paper deals with the number and operations, one of five topics in the elementary mathematics A survey of two hundred elementary school teachers was made to see the teacher's opinions of the role of home studying and to concretize the contents of the research topics. There were asked which is the most essential contents for the concrete loaming and which is the most difficult monad that might cause slow leaner. And those were found to be; counting, and arithmetic operations(addition and subtraction) of one or two-digit numbers and multiplication and their concepts representations and operations(addition and subtraction) of fractions. The home teaching methods are based on the situated learning about problem solving in real life situations and on the active teaming which induces children's participation in the process of teaching and learning. Those activities in teaching each contents are designed to deal with real objects and situations. Most teaching methods are presented in the order of school curriculum. To teach the concepts of numbers and the place value, useful activities using manipulative materials (Base ten blocks, Unifix, etc.) or real objects are also proposed. Natural number's operations such as addition, subtraction and multiplication are subdivided into small steps depending upon current curriculum, then for understanding of operational meaning and generalization, games and activities related to the calculation of changes are suggested. For fractions, this paper suggest 10 learning steps, say equivalent partition, fractional pattern, fractional size, relationship between the mixed fractions and the improper fraction, identifying fractions on the number line, 1 as a unit, discrete view point of fractions, comparison of fractional sizes, addition and subtraction, quantitative concepts. This research basically centers on the informal activities of kids under the real-life situation because such experiences are believed to be useful to prevent slow learner. All activities and learnings in this paper assume children's active participation and we believe that such active and informal learning would be more effective for learning transfer and generalization.

• 한국정보과학회논문지:시스템및이론
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• 제33권1_2호
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• pp.62-68
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• 2006

현대 통신 분야에서 많이 응용되고 있는 유한 필드상의 중요한 연산근 곱셈과 지수승 연산 등이 있다. 유한 필드에서 지수 연산은 이진 방법을 이용하여 곱셈과 제곱을 반복함으로서 구현될 수 있다. 그래서 이러한 연산들을 위한 빠른 알고리즘과 효율적인 하드웨어 구조 개발이 중요하다. 본 논문에서는 GF($2^m$)상의 MSB-우선 곱셈 연산을 위한 효율적인 비트-시리얼 시스톨릭 곱셈기를 구현하였다. 제안된 곱셈기는 지수 연산기의 핵심 회로로 사용될 수 있으며 기존의 곱셈기들과 비교하여 보다 적은 입력-단자의 수와 공간-시간 복잡도를 가진다. 그리고 제안된 구조는 정규성과 모듈성, 단 방향 자료 흐름을 가지기 때문에 VLSI 칩과 같은 하드웨어로 보다 쉽게 구현할 수 있다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2009년도 춘계학술대회
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• pp.229-232
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• 2009

최근 모바일 기기에서도 고성능 그래픽 효과가 요구되면서 다양한 연산 처리를 하는 프로그래머블 쉐이더가 필요하게 되었다. 이러한 이유로 프로그래머블 쉐이더 프로세서의 ALU는 기존에 비해 상대적으로 커지게 되었다. 이 논문에서 제안하는 듀얼 페이지 구조는 프로그래머블 쉐이더에서 상대적으로 커진 ALU 하나를 이용하여 동시에 두 개의 연산 처리를 가능하게 하는 구조이다. 이러한 구조를 사용하여 기존 구조에 비해 평균 40%의 성능을 개선 하였다.

• 대한전자공학회:학술대회논문집
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• 대한전자공학회 2005년도 추계종합학술대회
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• pp.837-840
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• 2005

This paper presents 3D graphics lighting processor based on vector processing using pipeline chaining. The lighting process of 3D graphics rendering contains many arithmetic operations and its complexity is very high. For high throughput, proposed processor uses pipelined functional units. To implement fully pipelined architecture, we have to use many functional units. Hence, the number of functional units is restricted. However, with the restricted number of pipelined functional units, the utilization of the units is reduced and a resource reservation problem is caused. To resolve these problems, the proposed architecture uses vector processing using pipeline chaining. Due to its pipeline chaining based architecture, it can perform 4.09M vertices per 1 second with 100MHz frequency. The proposed 3D graphics lighting processor is compatible with OpenGL ES API and the design is implemented and verified on FPGA.