• 대한전기학회논문지:전력기술부문A
• /
• 제48권12호
• /
• pp.1575-1579
• /
• 1999

Embedded processors often accommodate two instruction sets, a standard instruction set and a compressed instruction set. With the compressed instruction set, code size can be reduced while instruction count (and consequently execution time) can be increased. To achieve code size reduction without significant increase of execution time, this paper proposes a new compressed instruction set architecture, called TOE (Two Operations Execution). The proposed instruction set format includes the parallel bit that indicates an instruction can be executed simultaneously with the next instruction. To add the parallel bit, TOE instruction format reduces the destination register field. The reduction of the register field limits the number of registers that are accessible by an instruction. To overcome the limited accessibility of registers, TOE adapts non-homogeneous register partition in which registers are divided into multiple subsets, each of which are accessed by different groups of instructions. With non-homogeneous registers, each instruction can access only a limited number of registers, but an entire program can access all available registers. With efficient non-homogeneous register allocator, all registers can be used in a balanced manner. As a result, the increase of code size due to register spills is negligible. Experimental results show that more than 30% of TOE instructions can be executed in parallel without significant increase of code size when compared to existing Thumb instruction set.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
• /
• 제21권9호
• /
• pp.1-9
• /
• 2016

Recent embedded processors employ set-associative L1 instruction cache to improve the performance. The energy consumption in the set-associative L1 instruction cache accounts for considerable portion in the embedded processor. When an instruction is required from the processor, all ways in the set-associative instruction cache are accessed in parallel. In this paper, we propose the technique to reduce the energy consumption in the set-associative L1 instruction cache effectively by accessing only one way. Gshare branch predictor is employed to predict the instruction flow and determine the way to fetch the instruction. When the branch prediction is untaken, next instruction in a sequential order can be fetched from the instruction cache by accessing only one way. According to our simulations with SPEC2006 benchmarks, the proposed technique requires negligible hardware overhead and shows 20% energy reduction on average in 4-way L1 instruction cache.

• 전자공학회논문지C
• /
• 제35C권7호
• /
• pp.1-10
• /
• 1998

The first thing in designing application-specific instruction set processor is having instruction set closely matching hardware characteristics. This instruction set design problem can be more complicated when cobined with implementation method selection problem of each instruction. Our processor model supports two kinds of instructions-primitive or special instructions. Primitive instructions are implemented using common multifunctional hardware such as ALU. Special instructions require a set of dedicated hardware, which actually functions as a coprocessor to the main processor. In this case, special instructions and primitive instructions can be executed independently. In this paper, we present novel algorithm for genrating special instructions for given application. Parallelism between special instructions and primitive instructions is also considered during the performance estimation stage of generated special instructions.

• 한국통신학회논문지
• /
• 제34권9B호
• /
• pp.939-946
• /
• 2009

본 논문에선 기계 기술 언어(machine descriptions language)인 LISA(Language for Instruction Set Architecture)를 통하여 시뮬레이션 모델로 설계한 새로운 네트워크 ASIP(Application Specific Instruction-set Processor)을 제안한다. 제안한 네트워크 ASIP은 라우터(router)에서 패킷 프로세싱을 담당하는 전용엔진을 목적으로 설계되었다. 이를 위해 MIPS(Microprocessor without Interlock Pipeline Stages) 아키텍처를 기반으로 한 일반적인 ASIP에 패킷을 빠른 속도로 처리하기 위해 필요한 새로운 명령어 셋을 추가하였다. 새로 추가된 명령어 셋은 "classification" 명령어 그룹과 "modification" 명령어 그룹으로 나눌 수 있으며, 각 그룹은 실행 단계(execution stage)에 위치한 각각의 기능 유닛(function unit)에 의해서 처리된다. 그리고 각각의 기능 유닛은 Verilog HDL을 통해 면적과 속도 측면에서 최적화하였으며, 이를 합성하여 면적과 동작 지연시간을 비교하였다. 또한 CKF(Compiler Known Function)을 이용하여 C 언어 레벨의 매크로 함수에 할당하였으며, 어플리케이션 프로그램에 대한 실행 싸이클을 비교 분석하여 성능 향상을 확인하였다.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
• /
• 제18권7호
• /
• pp.1-10
• /
• 2013

본 논문에서는 Thumb-2 명령어 집합 구조의 성능을 개선하기 위하여 분기 명령어와 사용 빈도가 높은 명령어를 동시에 실행하는 병렬 분기 명령어 집합을 제시한다. 제시된 기법에서는 16비트 분기 명령어와 사용 빈도가 높은 16비트 LOAD, ADD, MOV, STORE, SUB 명령어를 각각 결합하는 새로운 32비트 명령어를 도입한다. 새로운 명령어의 인코딩 공간을 제공하기 위해 사용 빈도가 낮은 기존 명령어의 레지스터 필드에 사용되는 비트 수를 줄이고 이를 통해 절약된 비트들을 이용하여 병렬 분기 명령어를 인코딩한다. 실험 결과, 제시된 방법은 코드 크기를 증가시키지 않고 전통적인 방식과 비교하여 평균 8.0%의 성능을 향상시킨다.

• 대한전자공학회:학술대회논문집
• /
• 대한전자공학회 2005년도 추계종합학술대회
• /
• pp.643-646
• /
• 2005

This paper presents CARMA (Cycle-Accurate Retargetable Micro-Architecture) as efficient framework for SoC-centric pipelined instruction-set architectures. It is based on ADL (Architecture Description Language) and provides more concise and manifest semantics to describe behavior of instruction set by mixing efficiency of instruction-set simulators and flexibility of RTL simulators. It exploits new timing model method based on process scheduling so it can support general timing model with cycle accuracy for large-scaled architectures usually used in SoC multimedia chip-set. According to experiments, the proposed framework was shown to be 5.5 times faster than HDL and 2.5 times faster than System-C in simulation speed so it is applicable for complex instruction-set pipelined architectures.

• 한국정밀공학회지
• /
• 제14권2호
• /
• pp.84-91
• /
• 1997

This paper reports the effort for developing this new Unified Manufacturing Instruction Set and its environment, called here UniSet, to deal with difficulties in set up and operation of Flexible Manufacturing Cells, UniSet has been developed as a non-exclusive unified manufacturing instruction set based on com- parisons of the prevailing machine tool and programming primitives. UniSet allows programmers to deal with only one instruction set, if they so desire, in a single coherent enviroment, rather than numerous machine programming languges. The software system is coded in an Object-Oriented Programming (OOP) language, Smalltalk, and derives its paradigm from the OO philosophy. Test results are also includ- ed to demonstrate the applicability of the approach employed.

• 전기전자학회논문지
• /
• 제14권2호
• /
• pp.64-68
• /
• 2010

본 논문은 작은 사이즈가 요구되는 제한적인 모바일 환경의 프로세서에서 별도의 연산기 없이 제안된 Dual Phase 명령어 구조를 이용해 효율적인 로그와 지수 연산이 가능한 방법을 제안한다. Floating Point 자료형의 지수부와 실수부를 추출하는 명령어 세트와 테일러 급수 전개를 이용해 로그의 근사치를 계산하여 24비트 단정도 부동 소수점을 연산하고, Dual Phase 명령어 구조를 활용해 명령어 실행 사이클을 줄였다. 제안된 구조는 별도의 연산기를 두는 구조보다 작은 사이즈를 유지하면서 성능저하를 33%까지 최소화 할 수 있는 구조이다.

• 전자공학회논문지CI
• /
• 제45권2호
• /
• pp.41-47
• /
• 2008

대부분의 미디어 압축 코덱에는 가변 길이 부호 기법이 적용된다. 본 논문에서는 이러한 가변 길이 부호의 복호 과정을 가속하기 위해 비트열 처리 전용 레지스터와 이를 이용하는 비트열 처리 전용 명령어 세트를 추가하는 방법을 제안한다. 본 논문에서 제안하는 명령어 세트는 프로세서에 기본적으로 존재하는 데이터 패스를 최대한 활용하고 비트열 정보를 비트열 입력포트 대신 메모리에서 읽어온다. 따라서 제안하는 명령어 세트는 프로세서의 변형을 최소화하고 추가적인 입력 제어기와 버퍼 없이 범용 프로세서에 적용하여 가변 길이 부호의 복호과정을 가속할 수 있다. 제안하는 명령어 세트의 데이터 패스를 TSMC $0.25{\mu}m$ 라이브러리를 이용하여 합성한 결과, 65 비트의 메모리와 344 게이트가 필요하였으며 0.19 ns의 추가적인 지연 시간이 있었다. 제안하는 명령어 세트는 H.264/AVC의 가변 길이 부호의 복호 수행 시간을 약 55 % 감소시켰다.

• 한국통신학회논문지
• /
• 제32권9A호
• /
• pp.931-939
• /
• 2007

본 논문은 SMDL (Sogang Machine Description Language)을 이용한 DSP 프로세서용 인스트럭션 셋 시뮬레이터 자동 생성기 시스템의 설계에 관해 기술한다. SMDL은 DSP 어플리케이션에 최적화된 아키텍처를 포함한 임베디드 코어의 효율적 기술을 위한 머신 기술 언어로서, 구현된 인스트럭션 셋 시뮬레이터 자동 생성 시스템은 타겟 ASIP의 SMDL 기술을 입력으로 하여 인스트럭션들의 파이프라인 스테이지 별 행위 정보를 분석한 후 cycle-accurate 인스트럭션 셋 시뮬레이터를 C++ 파일로 자동 생성한다. 구현된 자동 생성 시스템의 검증을 위해 ARM9E-S, ADSP-TS20x와 TMS320C2x 아키텍처들을 SMDL로 기술하여 시뮬레이터들을 자동 생성하였으며, 생성된 시뮬레이터들을 이용하여 $4{\times}4$ 매트릭스 곱셈, 16비트 IIR 필터, 32비트 곱셈, 그리고 FFT에 연산에 대한 시뮬레이션을 수행하였다. 결과 생성된 시뮬레이터의 정확한 동작을 확인하였다.