• 대한전자공학회논문지SD
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• 제45권4호
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• pp.94-104
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• 2008

본 논문에서는 고속의 곱셈-누적 연산을 수행할 수 있는 새로운 MAC의 구조를 제안한다. 곱셈과 누적 덧셈 연산을 통합하고 하이브리드 형태의 CSA 구조를 고안하여 임계경로를 감소시키고 출력율을 개선하였다. 즉, 가장 큰 지연시간을 갖는 누적기 자체를 제거하고 누적기의 기능을 CSA에 포함시킴으로써 전체적인 성능을 향상시킨다. 제안된 CSA 트리는 1의 보수 기반의 MBA 알고리즘을 이용하고, 연산자의 밀도를 높이고자 부호비트를 위한 수정된 배열형태를 갖는다. 또한 최종 덧셈기의 비트수를 줄이기 위해서 CSA 트리 내에 2비트 CLA를 사용하여 하위 비트의 캐리를 전파하고 하위 비트들에 대한 출력을 미리 생성한다. 또한 파이프라인의 효율을 최적화시켜 출력율을 증가시키고자 최종 덧셈기의 출력이 아닌 합과 캐리 형태의 중간 연산결과들을 누적시킨다. 제안한 하드웨어를 설계한 후에 $250{\mu}m,\;180{\mu}m,\;130{\mu}m$, 그리고 90nm CMOS 라이브러리를 이용하여 합성하였다. 이론 및 실험적인 결과를 토대로 제안한 MAC의 하드웨어 자원, 지연시간, 그리고 파이프라인 등의 결과에 대해 분석하였다. 지연시간은 수정된 Sakurai의 alpha power low를 이용하였다. 결과를 살펴보면 제안한 MAC은 표준 설계에 대해서는 여러 측면에서 매우 우수한 특성을 보였고, 최근 연구와 비교할 때 클록속도는 거의 유사하면서 성능은 두 배로 우수하였다.

• 한국통신학회논문지
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• 제22권4호
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• pp.637-637
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• 1997

본 논문에서는 MPEG-4 비데오 VB(verification model)에서 입력 영상의 크기 변환을 위하여 제시한 포멧 변화필터보다 하드웨어 구현시 더 유리한 필터를 제안한다. 제안된 필터는 각 계수가 MSD(minimal signed digit)로 표현되었을 때 0이 아닌 자리수가 두 개 이하가 되도록 설계하였으며 입력과 필터 계수와의 곱을 하나의 덧셈기만으로 구현할 수 있어서 일반적인 필터에서와 같이 정수 곱셈기나 CSA(carry save adder)를 사용하는 경우보다 복잡도나 속도 면에서 더 유리하다. MPEG 비데오 VM에서 제시한 필터는 2:1, 4:1, 5:3, 5:6 변화 등 모두 여섯가지인데 이들 중 매우 간단한 필터 하나를 제외한 나머지 필터에 대하여 모두 각 계수가 0이 아닌 자리수가 두개 이하가 되도록 설계를 하고 이들을 MPEG에서 제시한 필터들과 비교하였다. 필터링 성능 비교 방법은 사인파를 입력으로 하여 출력과 참값을 비교하는 간접적인 방법과, 영상을 높은 정밀도 계산으로 높은 탭수의 필터를 통과시켜 얻은 결과를 원영상으로 하여 제안된 필터와 MPEG에서 제시된 필터를 통과한 영상들을 PSNR로 비교하는 방법을 사용하였다. 결국, 본 논문에서 제시된 포맷 변환 필터들은 하드웨어 구현이 매우 간단하고 속도가 빠르면서도 필터링된 영상의 화질 면에서는 MPEG에서 제시한 필터와 거의 같음을 알 수 있다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제14권3호
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• pp.715-722
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• 2010

임의의 길이의 메시지를 160 비트의 해쉬(hash) 코드로 압축하는 한국형 해쉬 알고리듬 표준 HAS-160의 하드웨어 구현에 대해 기술한다. 저면적 구현과 고속 연산을 위해 단계연산 회로를 5:3 및 3:2 캐리보존 가산기(carry-save adder)와 캐리선택 가산기(carry-select adder)의 혼합구조를 사용하여 설계하였다. 512 비트 메시지 블록으로부터 160 비트의 해쉬코드를 생성하는데 82 클록주기가 소요되며, 50 MHz@3.3-V로 동작하는 경우 312 Mbps의 성능을 나타낸다. 설계된 HAS-160 프로세서는 FPGA 구현을 통해 기능을 검증하였으며, 0.35-${\mu}m$ CMOS 셀 라이브러리로 합성한 결과 약 17,600개의 게이트와 약 $1\;mm^2$의 면적으로 구현되었다.

• 대한전자공학회논문지TC
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• 제43권11호
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• pp.185-191
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• 2006

DSRC(Dedicated Short Range Communication)은 도로변의 RSE(Road Side Equipment)와 고속으로 이동하는 차량의 단말인 OBE(On-Board Equipment)간의 통신을 위한 단거리 전용 무선 통신 표준이다. 본 논문에서는 국내의 TTA(Telecommunication Technology Association) 표준에 호환되는 DSRC 규격에 따라 5.8GHz DSRC 모뎀을 구현하고, 이를 제어하고 연산처리를 수행할 수 있도록 ARM9 CPU를 임베딩 시킨 SoC(System on a Chip)에 대한 구현과정 및 제작한 SoC를 장착시킨 OBE 단말의 테스트결과에 대해 제시하였다. 본 논문에서 구현한 SoC는 0.11 um 공정을 적용하였으며 480 핀 EPBGA 패키지로 설계되었다. 제작 SoC ($Jaguar^{TM}$)에는 5.8GHz용 DSRC PHY(Physical Layer) 모뎀과 MAC 블록을 설계하여 장착하였으며, ARM926EJ-S 코어를 CPU로 사용하였고, LCD 콘트롤러, 스마트카드 콘트롤러, 이더넷 MAC 코어, 메모리 콘트롤러 등을 주요 기능으로 포함시켰다.

• 정보보호학회논문지
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• 제25권2호
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• pp.241-251
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• 2015

유한체 연산을 기반으로 하는 공개키 암호 시스템은 고속 연산이 매우 중요한 과제이다. 본 논문에서는 8-bit ATmega128 프로세서 환경에서 이진 기약다항식 $f(x)=x^{271}+x^{207}+x^{175}+x^{111}+1$과 $f(x)=x^{193}+x^{145}+x^{129}+x^{113}+1$을 이용한 감산 연산의 효율성을 높이는 데에 중점을 두었다. 기존의 감산 연산 알고리즘인 Fast reduction의 최종적인 감산 결과 값을 제시함으로써, 중복 발생하는 메모리 접근을 최소화 하여 최적화된 감산 알고리즘을 제시한다. 제안하는 기법을 어셈블리 언어로 구현 시 기존의 감산 연산 알고리즘과 비교하여 각각 53%, 55% 향상된 결과를 얻었다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제12권11호
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• pp.2031-2038
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• 2008

무선 USB 시스템의 호스트-디바이스 간에 4-way handshake 상호 인증을 위한 PRF(Pseudo Random Function)-256, PRF-64 및 데이터 암/복호 기능을 수행하는 저면적 고속 인증/보안 프로세서 (WUSB_Sec) IP를 설계하였다. PRF-256과 PRF-64는 CCM(Counter mode with CBC-MAC) 연산을 기반으로 구현되며, CCM은 AES(Advanced Encryption Standard) 암호 코어 2개를 사용하여 CBC 모드와 CTR 모드가 병렬로 처리되도록 설계되었다. WUSB_Sec 프로세서의 핵심 블록인 AES 암호 코어는 합성체 GF$(((2^2)^2)^2)$ 연산 기반의 S-Box로 설계되었으며, SubByte 블록과 키 스케줄러가 S-Box를 공유하도록 설계하여 약 10%의 면적을 감소시켰다. 설계된 WUSB_Sec IP는 약 25,000 게이트로 구현되었으며, 120MHz에 서 동작하여 480Mbps의 성능을 갖는다.

• 정보보호학회논문지
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• 제31권3호
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• pp.323-330
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• 2021

최근에는 양자 컴퓨터의 빠른 연산의 장점이 알려지면서 큐비트를 활용한 양자회로에 대한 관심이 높아지고 있다. 그루버 알고리즘은 n-bit의 보안 레벨의 대칭키 암호와 해시 함수를 n/2-bit 보안 레벨까지 낮출 수 있는 양자 알고리즘이다. 그루버 알고리즘은 양자 컴퓨터상에서 동작하기 때문에 적용 대상이 되는 대칭키 암호와 해시함수는 양자 회로로 구현되어야 한다. 이러한 연구 동기로, 최근 들어 대칭키 암호 또는 해시 함수를 양자 회로로 구현하는 연구들이 활발히 수행되고 있다. 하지만 현재는 큐비트의 수가 제한적인 상황으로 최소한의 큐비트 개수로 구현하는 것에 관심을 가지고 효율적인 구현을 목표로 하고 있다. 본 논문에서는 국산 해시함수 LSH 구현에 큐빗 재활용, 사전 연산을 통해 사용 큐빗 수를 줄였다. 또한, Mix, Final 함수와 같은 핵심 연산들을 IBM에서 제공하는 양자 프로그래밍 툴인 ProjectQ를 사용하여 양자회로로 효율적으로 구현하였고 이에 필요한 양자 자원들을 평가하였다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제40권6호
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• pp.431-441
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• 2003

본 논문은 FPGA를 이용하여 시퀀스 제어용 32비트 마이크로프로세서를 설계하였다. 이를 위해 VHDL을 이용하여 톱-다운 방식으로 마이크로프로세서를 설계하였으며, 고속처리의 문제점을 해결하기 위해 프로그램 메모리부와 데이터 메모리부를 분리하여 설계함으로써 인스트럭션을 페치 하는 도중에 시퀀스 명령을 실행할 수 있는 Harvard 구조로 설계하였다. 또한 마이크로프로세서의 명령어들을 시퀀스제어에 적합하도록 RISC형태의 32 비트 명령어로 고정하여 명령어의 디코딩 시간과 데이터 메모리의 인터페이스 시간을 줄였다. 특히 설계된 마이크로프로세서의 실시간 디버깅 기능을 구현하기 위해 싱글 스텝 런, 일정 프로그램 카운터 브레이크, 데이터 메모리와 일치시 정지 기능 등을 구현함으로써 구현된 프로세서의 디버깅을 쉽게 하였다. 또한, 시퀀스제어에 적합한 펄스명령, 스텝 콘트롤 명령, 마스터 콘트롤 명령 등과 같은 비트 조작 명령과, BIN형과 BCD형 산술명령, 배럴 쉬프트명령 등을 구현하였다. 이와 같은 기능들을 FPGA로 구현하기 위하여 자이링스(Xilinx)사의 V600EHQ240(60만 게이트)과 Foundation 4.2i를 사용하여 로직을 합성하였다. Foundation 합성툴 환경에서 시뮬레이션과 실험에서 성공적으로 수행되었다. 본 논문에서 구현된 시퀀스 제어용 마이크로프로세서의 우수성을 보이기 위해 시퀀스제어용 명령어를 많이 가지고 있는 Hitachi사의 마이크로프로세서인 H8S/2148과 성능을 비교하여 본 논문에서 설계된 시퀀스 제어용 프로세서가 우수함을 확인하였다.