• ETRI Journal
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• 제28권3호
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• pp.397-400
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• 2006

The multi-layer advanced high-performance bus (ML-AHB) BusMatrix proposed by ARM is an excellent architecture for applying embedded systems with low power. However, there is one clock cycle delay for each master in the ML-AHB BusMatrix of the advanced microcontroller bus architecture (AMBA) design kit (ADK) whenever a master starts new transactions or changes the slave layers. In this letter, we propose an improved design method to remove the one clock cycle delay in the ML-AHB BusMatrix of an ADK. We also remarkably reduce the total area and power consumption of the ML-AHB BusMatrix of an ADK with the elimination of the heavy input stages.

• ETRI Journal
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• 제27권5호
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• pp.497-503
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• 2005

In this paper, we present a performance analysis for an MPEG-4 video codec based on the on-chip network communication architecture. The existing on-chip buses of system-on-a-chip (SoC) have some limitation on data traffic bandwidth since a large number of silicon IPs share the bus. An on-chip network is introduced to solve the problem of on-chip buses, in which the concept of a computer network is applied to the communication architecture of SoC. We compared the performance of the MPEG-4 video codec based on the on-chip network and Advanced Micro-controller Bus Architecture (AMBA) on-chip bus. Experimental results show that the performance of the MPEG-4 video codec based on the on-chip network is improved over 50% compared to the design based on a multi-layer AMBA bus.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제9권2호
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• pp.75-79
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• 2009

A system-on-a-chip communication architecture has a significant impact on the performance and power consumption of modern multi-processors system-on-chips (MPSoCs). However, customization of such architecture for a specific application requires the exploration of a large design space. Thus, system designers need tools to rapidly explore and evaluate communication architectures. In this paper we present the method for application-specific low-power bus architecture synthesis at system-level. Our paper has two contributions. First, we build a bus power model of AMBA AXI bus communication architecture. Second, we incorporate this power model into a low-power architecture exploration algorithm that enables system designers to rapidly explore the target bus architecture. The proposed exploration algorithm reduces power consumption by 20.1% compared to a maximally connected reduced matrix, and the area is also reduced by 20.2% compared to the maximally connected reduced matrix.

• 한국산업정보학회논문지
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• 제27권6호
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• pp.51-58
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• 2022

마이크로 컨트로러(MCU)는 Advanced Microcontroller Bus Architecture (AMBA)에 다양한 모듈을 연결시켜 프로그래밍을 통해 각 모듈들을 적절히 활용하도록 설계되어있다. 범용 MCU는 많이 사용되는 모듈들을 미리 설계 및 제작하여 소비자가 적절히 사용하도록 제작되어 판매되고 있다. 하지만, 특정 산업군에서는 MCU를 직접 설계하여 분야에 적합한 모듈 종류 및 수량을 사용자가 희망하는대로 설계하여 활용할 필요가 있다. 하지만, 대부분의 소비자는 MCU를 직접 설계하기에는 상당한 진입장벽이 있다. 본 연구에서는 MCU 교육 및 연구단계에서 손쉽게 MCU를 설계할 수 있는 개발 가이드라인을 제공한다. 먼저, AMBA를 활용하기위해 요구되는 필수 모듈을 소개하고, 해당 모듈이 AMBA 및 인터럽트 동작을 통해 제대로 동작하는지 검증하고, 최종적으로는 온칩으로 설계하여 사용될 수 있도록 방법론을 제공한다.

• 전자공학회논문지C
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• 제34C권3호
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• pp.1-10
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• 1997

We present an approach to high-level synthesis for a specific target architecture-partitioned bus architecture. In this approach, we have specific goals of minimizing data transfer length and number of buses in addition to common synthesis goals such as minimizing number of control steps and satisfying given resource constraint. Minimizing data transfer length and number of buses can be very important design goals in the era of deep submicron technology in which interconnection delay and area dominate total delay and area of the chip to be designed. in partitioned bus architecture, to get optimal solution satisfying all the goals, partitioning of operation nodes among segments and ordering of segments as well as scheduling and allocation/binding must be considered concurrently. Those additional goals may impose much more complexity on the existing high-level synthesis problem. To cope with this increased complexity and get reasonable results, we have employed two ideas in ur synthesis approach-extension of the target architecture to alleviate bus requirement for data transfer and adoption of genetic algorithm as a principal methodology for design space exploration. Experimental results show that our approach is a promising high-level synthesis mehtodology for partitioned bus architecture.

• 한국시뮬레이션학회논문지
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• 제3권1호
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• pp.29-42
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• 1994

The architecture of a MIMD-type parallel computer system is specified: a simulator is developed to support design and evaluation of systems based on the architecture: and conducted with the simulator to evaluate system performance. The horizontal/vertical-bus(H/V-bus) system architecture provides an NxN array of processing elements which communicate with each other through a network of N horizontal buses and N vertical buses. The simulator, written in SLAM II and FORTRAN, is designed to provide high-resolution in simulating the IPC mechanism. Parameters provide the user with independent control of system size, PE speed and IPC mechanism speed. Results generated by the simulator include execution times, PE utilizations, queue lengths, and other data. The simulator is used to study system performance when a partial differential equation is solved by parallel Gauss-Seidel method. For comparisons, the benchmark is also executed on a single-bus system simulator that is derived from the H/V-bus system simulator. The benchmark is also solved on a single PE to obtain data for computing speedups. An extensive analysis of results is presented.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제48권8호
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• pp.33-44
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• 2011

본 연구에서는 AMBA 3.0 AXI 프로토콜을 사용하여 고성능 및 저전력이 요구되는 MPSoC에 적합한 하이브리드 온-칩 버스구조를 설계하였다. AXI의 채널 중에서 트래픽이 많은 쓰기데이터 채널 및 읽기데이터 채널은 Crossbar 버스구조로 설계하여 고속 처리를 가능하게 하였다. 또한 MPSoC에서의 컴포넌트 추가에 따른 오버헤드(회로크기, 연결회선, 전력소모 등)를 줄이기 위해 트래픽이 적은 주소 채널과 쓰기 응답 채널은 Shared 버스구조로 공유하도록 설계하였다. 본 연구에서는 Hybrid 버스구조의 검증을 위해 Shared 버스구조 및 Crossbar 버스구조와 함께 시간, 공간, 파워 영역에서 각각 비교 실험하였다. $16{\times}16$ 버스 실험에서 Hybrid 버스구조는 Crossbar 버스구조와 비교해서 마스터의 대기시간은 약 9%, 전체 실행시간은 약 4%의 차이에 그쳐 비슷한 성능을 보여준다. 반면 오버헤드에서는 Crossbar 버스구조와 비교하여 회로 크기는 47%, 연결 회선 수는 52%, 동적 전력 소모는 66%의 감소 효과를 보인다. 따라서 본 연구에서 설계한 하이브리드 온-칩 버스구조는 Crossbar 버스 구조와 비교하여 고성능 및 저전력이 요구되는 MPSoC 인터커넥션에 매우 효과적임을 보이고 있다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제47권1호
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• pp.94-101
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• 2010

최근 여러 개의 프로세서 및 메모리를 한 개의 칩에 구현하여 다양한 알고리즘을 구현하는 Multi-Processor System-on-Chip (MPSoC) 설계가 가능해지면서, 프로세서 간 interconnection을 최적화 하는 문제가 중요해졌다. Application에 따라서 최적 interconnection이 다르기 때문에, 체계적으로 다양한 사양에 적합한 interconnection 구조를 설계하는 방법이 필요하다. 본 논문에서는 프로세서가 4~16개 정도인 MPSoC application에서는 버스 구조가 적절한 점에 주목하여, 간단한 arbitration이 특징인 Single Arbitration Multiple Bus Accesses (SAMBA) 형 버스 구조를 이용하여, 다양한 application에 대한 성능 제약 조건을 만족하는 저비용 버스 구조를 찾는 새로운 방법을 제안하였다. 다양한 Application을 실험에 이용하여, 제안한 방법으로 성능 제약 조건 내에서 저비용 버스 구조를 찾았다. 같은 성능으로 최적화 전의 구조에 비해서 버스 분할에 필요한 로직 사용이 경우에 따라 약 50% 이상 감소한다. 또한 다양한 성능 조건에 대한 저비용 버스 구조를 찾을 수 있었다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제47권1호
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• pp.69-78
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• 2010

고성능의 SoC를 구현하기 위해서, 우리는 버스 프로토콜과 상관없이 선택된 슬레이브에 직접 액세스하는 특별하게 정의된 마스터인 플라잉 마스터 버스 아키텍쳐 구조를 제안한다. 제안한 버스 아키텍쳐는 베릴로그와 하이닉스 0.18um 공정을 디자인 맵핑하여 실행하였다. 마스터와 슬레이브 래퍼는 150여개의 로직 게이트 카운트를 가지기 때문에, SoC 디자인에 있어서 모듈의 고유 영역인 면적용적은 여전히 고려해야 한다. TLM 성능분석 시뮬레이션을 통해 제안한 아키텍쳐가 기존의 버스아키텍쳐와 비교해서 트랜잭션 사이클이 25~40%, 버스 효율성이 43~60% 증가하였고, 요청 사이클이 43~77% 감소하였다. 결론적으로, 우리가 제안한 플라잉 마스터 버스 아키텍쳐 구조는 성능과 효율성의 측면에서 버스 아키텍쳐 분야를 선도할 주요 후보중 하나라고 여겨진다.

• 한국항행학회논문지
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• 제21권4호
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• pp.386-393
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• 2017

칩을 개발하는 과정에서 설계된 칩의 검증을 위해 FPGA (field programmable gate array)를 많이 이용한다. FPGA에 다운로드 된 회로를 검증하기 위해서는 FPGA로 데이터를 입력해야 한다. PC와 외부 보드를 통한 칩과의 통신을 위한 많은 방식이 있지만 가장 간단하고 쉬운 방법은 범용 비동기화 송수신기 (UART; universal asynchronous receiver/transmitter)를 이용한 방식이다. 최근 대부분의 회로는 AMBA (advanced microcontroller bus architecture) 버스에 연결되도록 설계되어 있다. 즉, 설계된 회로를 검증하기 위해서는 UART를 거친 후에 AMBA 버스를 통해 데이터를 전달해야 한다. AMBA 버스도 최근에 버전 4.0까지 거치면서 다양한 버전이 존재하는데 간단히 테스트를 하기 위한 용도로는 APB (advanced peripheral bus)가 적합하다. 본 논문에서는 UART-to-APB 인터페이스를 위한 회로를 설계하였다. Verilog HDL을 이용하여 설계된 회로는 Altera Cyclone FPGA에서 구현되었고, 최대 380 MHz의 속도에서 동작이 가능하였다.