• 전기전자학회논문지
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• 제21권4호
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• pp.388-396
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• 2017

얼굴 검출에는 다양한 포즈, 빛의 세기, 얼굴이 가려지는 현상 등의 많은 변수가 존재하므로, 높은 성능의 검출 시스템이 요구된다. 이에 영상 분류에 뛰어난 Convolutional Neural Network (CNN)이 적절하나, CNN의 많은 연산은 고성능 하드웨어 자원을 필요로한다. 그러나 얼굴 검출을 위한 소형, 모바일 시스템의 개발에는 저가의 저전력 환경이 필수적이고, 이를 위해 본 논문에서는 소형의 FPGA를 타겟으로, 얼굴 검출에 적절한 3-Stage Cascade CNN 구조를 기반으로하는 CPU-FPGA 통합 시스템을 설계 구현한다. 가속을 위해 알고리즘 단계에서 Adaptive Region of Interest (ROI)를 적용했으며, Adaptive ROI는 이전 프레임에 검출된 얼굴 영역 정보를 활용하여 CNN이 동작해야 할 횟수를 줄인다. CNN 연산 자체를 가속하기 위해서는 FPGA Accelerator를 이용한다. 가속기는 Bottleneck에 해당하는 Convolution 연산의 가속을 위해 FPGA 상에 다수의 FeatureMap을 한번에 읽어오고, Multiply-Accumulate (MAC) 연산을 병렬로 수행한다. 본 시스템은 Terasic사의 DE1-SoC 보드에서 ARM Cortex A-9와 Cyclone V FPGA를 이용하여 구현되었으며, HD ($1280{\times}720$)급 입력영상에 대해 30FPS로 실시간 동작하였다. CPU-FPGA 통합 시스템은 CPU만을 이용한 시스템 대비 8.5배의 전력 효율성을 보였다.

• 한국정보과학회:학술대회논문집
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• 한국정보과학회 2005년도 가을 학술발표논문집 Vol.32 No.2 (1)
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• pp.1000-1002
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• 2005

TOE(TCP/IP Offload Engine)은 호스트 CPU가 아닌 네트워크 어댑터 상에서 TCP/IP 프로토콜을 처리하여 호스트 CPU의 부하를 줄이는 기술이다. TOE의 구현 방안으로는 임베디드 프로세서를 사용하여 TCP/IP를 처리하는 소프트웨어적인 구현 방법과 TCP/IP의 모든 기능을 하드웨어로 구현하는 접근 방법이 제안되어왔다. 본 논문에서는 하드웨어적인 접근 방법과 소프트웨어적인 접근 방법을 결합한 Hybrid TOE 구조를 개발하기 위해 FPGA와 ARM 프로세서에 기반한 프로토타입을 개발하였다. Hybrid TOE는 많은 작업 부하로 인하여 임베디드 프로세서 상에서 성능을 확보하기 어려운 기능들은 하드웨어로 구현하고, 연결 설정과 같이 통신의 성능에 큰 영향을 끼치지 않는 기능들은 임베디드 프로세서 상에서 소프트웨어로 처리한다. 또한 본 논문에서는 실험을 통해 Hybrid TOE 프로토타입이 호스트 CPU 상에 발생하는 부하를 줄임을 입증하고, 하드웨어 구현을 통해 통신의 성능을 향상시킬 수 있음을 보였다.

• 한국음향학회지
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• 제23권1호
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• pp.17-23
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• 2004

일반적으로 무선 이동 채널은 협대역 스펙트럼을 갖는 복소 랜덤 프로세스로 모델링된다. 본 논문에서는 TMS320C6414 DSP칩과 XC2VP30 FPGA칩을 사용한 페이딩 신호의 실시간발생에 대해 기술한다. 여기서 제시된 시뮬레이터는 플랫 페이딩 및 주파수 선택성 페이딩 채널의 일반적인 모델로 그 대상으로 하였으며 여러 다양한 채널 왜곡 현상을 모사할 수 있도록 설계되었다. 시뮬레이터는 다음 세가지 기본적인 채널 특성을 포함한다; 레일리 페이딩, log-normal shadowing, 주파수 선택성 페이딩. DSP의 연산부담을 최소로 하면서 이동 채널의 통계 특성을 재현하기 위해 multi-rate신호처리 기법이 사용되었다. 채널 파라미터 값을 변화시키면서 많은 실험을 행하였고, 시뮬레이터에서 실시간 출력된 채널 포락선들의 각 통계 특성이 이론치와 일치됨을 확인했다.

• 한국정보과학회논문지:시스템및이론
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• 제33권9호
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• pp.691-698
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• 2006

TCP/IP Offload Engine(TOE)는 TCP/IP 프로토콜을 네트워크 어댑터 상에서 처리함으로써 호스트 CPU의 프로토콜 처리 부하를 줄이는 기술이다. TOE의 구현 방안으로는 임베디드 프로세서를 사용한 소프트웨어 TOE, ASIC 기반의 하드웨어 TOE, 그리고 하드웨어와 소프트웨어 구현의 장점을 결합한 하이브리드 TOE 등이 제안되어 왔다. 본 논문에서는 하이브리드 방식의 TOE 구현을 위해 두 개의 프로세서 코어를 내장한 FPGA를 기반으로 임베디드 리눅스 기반의 소프트웨어 모듈 및 데이타 송수신에 필요한 하드웨어 모듈들을 설계하였다. 두 개의 프로세서 코어를 사용하여 송신 경로와 수신 경로를 분담하여 관리함으로써 리눅스 프로세스들 사이의 작업 전환 오버헤드를 줄일 수 있고, 송신과 수신 과정의 병렬 처리를 통해 단일 임베디드 프로세서의 성능 한계를 극복할 수 있다. 하드웨어 모듈은 패킷 헤더의 생성 및 처리, DMA를 사용한 데이타 수집 및 저장 등을 담당하여 송수신 성능을 향상시킨다. 본 논문에서는 프로세서 코어 내장형 FPGA가 장착된 TOE 네트워크 어댑터를 사용하여 송수신 분리형 TOE의 성능을 검증하였다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제11권7호
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• pp.1289-1295
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• 2007

본 논문에서는 유 무선 네트워 킹을 지원하는 TRS 중계기의 전체적인 RF 시스템들을 디지털 방식으로 제어 할 수 있는 고성능 병렬 제어 시스템을 구현하였다. 구현된 시스템은 순 역방향 LPA(Linear Power Amplifier), 순 역방향 LNA(Low Noise Amplifier), 채널카드, 직렬통신(RS-232), 유 무선 TCP/IP 통신의 제어를 담당하는 FPGA(Field Programmable Gate Array) 칩과 전체 시스템의 제어를 관장하는 마스터(Master) 마이크로프로세서, 순 역방향 스펙트럼 분석기(Spectrum Analyzer, SA)를 내장하여 현재 통신되고 있는 채널의 주파수 스펙트럼을 5KHz 단위의 해상도로 관찰할 수 있도록 하는 슬레이브 마이크로프로세서, 각각의 채널카드들을 개별적으로 감시하고 채널카드내의 주파수 합성기(Frequency Synthesizer)를 프로그래밍하기 위한 10개의 채널카드용 마이크로프로세서, 그리고 그 밖의 몇 가지 주변기기들과 회로들로 구성된다. 전체 시스템은 동작의 효율성과 병렬성을 비롯하여 구현의 적합성과 비용을 고려하여 H/W(Hardware) 및 S/W(Software) 부분으로 나누었고, H/W도 FPGA과 마이크로프로세서로 나누어서 최적화를 이루고자 노력하였다.

• 대한전자공학회:학술대회논문집
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• 대한전자공학회 2005년도 추계종합학술대회
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• pp.497-500
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• 2005

This paper presents a design of a hybrid sensor chip which integrates an A/D converter module and a phase measurement module for measuring power line phase. Recursive sliding DFT based phase measurement module is designed using time shared multiplier which can reduce the size of SoC implementation. A/D converter is based on the sigma delta modulation in order to minimize the implementation space of the analog part and designed to obtain 8-bit resolution. Computer simulations and FPGA implementation are performed to verify hybrid sensor chip design. The hybrid sensor chip for 4-channel power line phase measurement is fabricated by using 0.35 micrometer CMOS process.

• 한국멀티미디어학회:학술대회논문집
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• 한국멀티미디어학회 2002년도 춘계학술발표논문집(하)
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• pp.1146-1150
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• 2002

멀티미디어 데이터 처리나 암호화 알고리즘같은 계산량이 많고 마른 시간안에 처리되어야하는 어플리케이션들을 처리하기 위하여 최근의 컴퓨팅 환경은 재구성가능한 시스템과 일반적인 마이크로 프로세서가 결합된 시스템을 폭넓게 활용하고 있다. 이러한 시스템의 시장적응성을 높이기 위해서는 프로토타입을 제작하기 전에 설계변수에 따른 성능수치를 이미 예측하여 최소의 비용으로 시스템의 수행시간 및 자원제약사향을 만족할 수 있는 구조를 찾아내는 것이 필수적이다. 본 논문에서는 Y-chart 설계방법의 기본 개념을 Hybrid 시스템에 적용가능하도록 확장하여, 재구성 가능한 시뮬레이터를 개발하였고, 이를 기반으로 H.263 인코더 모델을 어플리케이션모델로 하고 FPGA와 일반적인 프로세서를 사용하는 가상의 시스템을 하드웨어 모델로하여 설계공간탐색을 진행하였다. 설계공간 탐색을 통한 시뮬레이션 결과는 시스템 설계자들에게 실제 포로토타입을 구축하지 않고 최적의 설계변수를 결정할 수 있게 하여 설계시간과 설계비용을 현저하게 줄여줄 것으로 기대된다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2006년 학술대회 논문집 정보 및 제어부문
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• pp.388-390
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• 2006

This paper presents a hybrid SoC design for phase detection of single tone signal. The designed hybrid SoC is composed of three functional blocks, i.e., an analog to digital converter module, a phase detection module and a controller module. A design of the controller module is based on a 16-bit RISC architecture. An I/O interface and an LCD control interface for transmission and display of phase measurement values are included in the design of the controller module. A design of the phase detector is based on a recursive sliding-DFT. The recursive architecture effectively reduces the gate numbers required in the implementation of the module. The ADC module includes a single-bit second-order sigma-delta modulator and a digital decimation filter. The decimation filter is designed to give 98dB of SNR for the ADC. The effective resolution of the ADC is enhanced to 98dB of SNR by the incorporation of a pre FIR filter, a 2-stage cascaded integrator- comb(CIC) filter and a 30-tab FIR filter in the decimation. The hybrid SoC is verified in FPGA and implemented in 0.35 CMOS Technology.

• 정보처리학회논문지A
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• 제9A권4호
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• pp.459-466
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• 2002

최근의 내장형 시스템은 유연성을 유지하고 시간 제약사항을 만족하기 위해서 일반적인 프로세서와 FPGA와 같은 재구성 가능한 부품을 결합하는 Hybrid 시스템을 사용하는 추세이다. 이러한 내장형 시스템은 구축하는 설계 시간을 단축하여 짧은 시간 안에 시장에 진입하는 것이 아주 중요하다. 새로이 주목받고 있는 연구분야인 설계공간탐색은 실제 시스템을 제작하지 않고도 시스템 수준에서 어플리케이션의 성능을 분석하여 최소의 비용으로 시스템에서 요구하는 제약사항을 만족하는 구조를 예측하는 것을 가능하게 한다. 본 논문에서는 Hybrid 내장형 시스템의 설계공간탐색을 위한 시간분석 시뮬레이터를 선계하고 구현하였다. 시스템 설계변수를 변화하면서 정량적인 성능 데이타를 이용하여 설계공간 탐색을 가능하게 하는 Y-Chart 방법을 Hybrid 시스템의 경우에 적용하여 시뮬레이터를 확장 구현하였으며, 기존의 소프트웨어 시간 분석 도구 및 하드웨어 시간분석도구를 활용한다. 본 논문에서 제시하는 시간분석 시뮬레이터는 Hybrid 내장형 시스템의 설계 비용과 시간을 현저하게 줄이면서, 최적의 하드웨어 구성을 찾는 설계공간탐색의 핵심 모듈로 활용될 것으로 기대된다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제8권2호
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• pp.430-439
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• 2004

OFDM 방식의 DVB-T 수신기에서 다수 반송파의 변ㆍ복조를 수행하는 8192점/2048점 FFT/IFFT 프로세서 (CFFT8k2k)를 설계하였다. 8192점 FFT와 같이 변환 크기가 큰 경우에는 매우 큰 용량의 메모리가 필요하므로, 메모리 효율적인 설계가 중요하다. 본 논문에서는 R4SDC (Radix-4 Single-path Delay Commutator)와 R4SDF (Radix-4 Single-path Delay Feedback)를 혼합한 Hybrid 구조를 적용함으로써 R4SDC 단일 구조에 비해 약 20%의 메모리를 줄였으며, 2단계 수렴 블록 부동점 스케일링 기법을 적용함으로써 기존의 CBFP 방식에비해 약 24%의 메모리를 감소시켰다. 이와 같은 메모리 효율적인 설계를 통해, 기존 방식의 약 57%의 메모리만으로 구현되었으며, 칩 면적과 전력소모가 크게 감소되었다. CFFT8k2k 코어는 Verilog-HDL로 설계되었으며, 102,000여 개의 게이트, 292k 비트의 RAM, 그리고 39k 비트의 ROM으로 구현되었다. $0.25-{\um}m$ CMOS라이브러리로 합성된 게이트 레벨 netlst와 SDF를 이용한 타이밍 시뮬레이션 결과, 2.5-V 전원전압에서 50-MHz로 안전하게 동작함을 확인하였으며, 8192점 FFT/IFFT 연산에 164-${\mu}\textrm{s}$가 소요되어 DVB-T 사양을 만족하는 것으로 평가되었다. 설계된 CFFT8k2k 코어는 FPGA로 구현하여 정상 동작함을 확인하였으며, 8192점 FFT의 평균 SQNR은 약 60-㏈로 분석되었다.