A large portion of the embedded system development process involves the integration of hardware and software. Unfortunately, communication across the hardware/software boundary is tedious and error-prone to create. This paper presents an automatic hardware/software interface generation system. As the front-end of hardware/software co-design frameworks, a system designer defines XML specifications for hardware functions. Our system generates hardware/software interfaces including Device Driver, Driver API, and Device Controller from these specifications. Embedded software designers can easily use hardware just like system libraries. Our system reduces the mistakes and errors that can be occurred when a software programmer directly connects software to hardware, and supports balancing labors between hardware developers and software programmers. Moreover, this system can be used as the back-end for a hardware/software co-design framework.
The verification of software part and HW/SW interface suffer from the absence of the hardware platform at the end of partitioning and coding phase in design cycle. In this paper we present the design of easy verification for hardware design. Hardware and software engineer can verify their software program and hardware design for a chip that is emulated in proposed verification environment. Besides, designer can easily design the DEMO system.
This work presents a virtual prototyping design approach for an area-based image stitching hardware. The virtual hardware obtained from virtual prototyping is equivalent to the conceptual algorithm, yet the conceptual blocks are linked to the actual circuit components including the memory, logic gates, and arithmetic units. Through the proposed method, the overall structure, size, and computation speed of the actual hardware can be estimated in the early design stage. As a result, the optimized virtual hardware facilitates the hardware implementation by eliminating trail design and redundant simulation steps to optimize the hardware performance. In order to verify the feasibility of the proposed method, the virtual hardware of an image stitching platform has been realized, where it required 10,522,368 clock cycles to stitch two $1280{\times}1024$ sized images. Furthermore, with a clock frequency of 250MHz, the estimated computation time of the proposed virtual hardware is 0.877sec, which is 10x faster than the software-based image stitch platform using MATLAB.
오늘날의 시스템들은 더 빠른 실행 속도와 더 적은 전력 소모를 위해 하드웨어와 소프트웨어 요소를 함께 포함하고 있다. 기존 하드웨어 및 소프트웨어 공동 설계에서 소프트웨어와 하드웨어의 비율은 설계자의 경험적 지식에 의해 나뉘었다. 설계자들은 반복적으로 가속기와 응용 프로그램을 재구성하고 시뮬레이션하며 최적의 결과를 찾는다. 설계를 변경하며 반복적으로 시뮬레이션하는 것은 시간이 많이 소모되는 일이다. 본 논문에서는 에너지 효율적인 FPGA 가속기 설계를 위한 하드웨어 및 소프트웨어 공동 설계 플랫폼을 제안한다. 제안하는 플랫폼은 가속기를 구성하는 주요 성분을 변수화해 응용 프로그램 코드와 하드웨어 코드를 자동으로 생성하여 설계자가 적절한 하드웨어 비율을 쉽게 찾을 수 있도록 한다. 공동 설계 플랫폼은 Xilinx Alveo U200 FPGA가 탑재된 서버에서 Vitis 플랫폼을 기반으로 동작한다. 공동 설계 플랫폼을 통해 1000개의 행을 가지는 두 행렬의 곱셈 연산 가속기를 최적화한 결과 응용프로그램보다 실행 시간이 90.7%, 전력 소모가 56.3% 감소하였다.
The high complexity of digital circuits has changed the digital circuits design mehtods from schemeatic-based to hardware description languages like VHDL, verilog that make hardware faults become more hard to detect. Thus test generation to detect hardware defects is very important part of the design. But most of the test generation methods are gate-level based. In this paper new high-level test generation method to detect stuck-at-faults on gate level is described. This test generation method is independent of synthesis results and reduce the time and efforts for test generation.
An area of research called evolvable hardware (EHW) has recently emerged which combines aspects of evolutionary computation with hardware design and synthesis. The features that can be used to identify and classify evolvable hardware are the evolutionary algorithm, the implementation and the genotype representation. This paper gives an introduction to the field. It continues by including classifying the EHW and the applications of the area.
In this paper, we review the basic concept of Evolvable Hardware first. And we examine genetic algorithm processor and hardware reconfiguration method and implementation. By considering complexity and performance of hardware at the same time, we design genetic algorithm processor using modularization and parallel processing method. And we design frame that has connection structure and logic block on FPGA, and embody reconfigurable hardware that do so that this frame may be reconstructed by RAM. Also we implemented ECANS that information processing system such as living creatures'brain using this hardware reconfiguration method. And we apply ECANS which is implemented using the concept of Evolvable Hardware to time-series prediction problem in order to verify the effectiveness.
진화 하드웨어(Evolvable Hardware)는 환경에 적응하여 스스로 구성을 변경할 수 있는 하드웨어로 생산성 향상 및 독창적 회로설계를 위해 최근 널리 연구되고 있다 하지만, 하드웨어의 복잡도가 증가할수록 진화를 위해 탐색해야 하는 해공간의 크기가 기하급수적으로 증가하기 때문에 아직까지 복잡한 하드웨어에 대해서는 좋은 활용방안을 찾지 못하고 있다. 이 논문에서는 좀더 효율적인 설계를 위하여 복잡한 하드웨어를 모듈별로 나누어 진화시키는 방법을 제시한다. 몇 가지 회로를 기존 회로 진화 설계방식과 제시하는 모듈진화 방식으로 실험하여 비교한 결과 약 50배에서 1,000배까지의 세대절약 효과를 얻을 수 있었으며, 좀더 최적화된 하드웨어를 얻을 수 있었다.
본 논문에서는 KASUMI 암호화 알고리즘을 하드웨어로 구현하였다. 이는 ASIC이나 코어-기반 설계와 같은 여러 응용분야에 적합하도록 범용적으로 구현하였다. 또한 기밀성 알고리즘과 무결성 알고리즘을 모두 수행할 수 있도록 설계하였으며, 파이프라인 구조를 사용하여 높은 동작 주파수에서도 구동될 수 있도록 하였다. 본 논문에서 설계한 하드웨어를 Altera사의 EPXA10F1020C1을 타겟으로 구현한 결과 최대 동작 주파수 36.35MHz에서 안정적으로 동작함을 확인하였다. 따라서 구현된 하드웨어는 현재 중요한 문제로 대두되고 있는 종단간(end-to-end) 보안에 대한 좋은 해결책으로 유용하게 사용될 수 있을 것으로 생각된다.
Data security is an important issue in today's computer networks. In order to construct a safe infra in the open communication network, a cryptography is necessarily applied to several communication application fields like a high-speed networking system supporting real-time operation. A cryptography which has already realized by a software is designed by using a hardware to improve a throughput. In this paper, we design hardware architecture of IDEA by using a single iterative round method to improve a encryption throughput. In addition, we intend to develop a hardware design methodology that a specific cryptography operate with high-speed. The hardware model is described in VHDL and synthesized by the Samsung KG 80 Library in the Synopsys development software tool. With a system clock frequency 20MHz, this hardware permits a data conversion rate of more than 116 Mbit/s.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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