8 bit and 16 bit microprocessors are widely used in the small sited control machine. The embedded microprocessors which is integrated on a single chip with the memory and I/O circuit must have simple hardware circuit and high code density. This paper proposes a 16 bit high code density EISC(Extendable Instruction Set Computer) microprocessor. SE1608 has 8 general purpose registers and 16 bit fixed length instruction set which has the short length offset and small immediate operand. By using an extend register and extend flag, the offset and immediate operand in instruction could be extended. SE1608 is implemented with 12,000 gate FPGA and all of its functions have been tested and verified at 8MHz. And the cross assembler, the cross C/C++compiler and the instruction simulator of the SE1608 have been designed and verified. This paper also proves that the code density$.$ of SE1608 shows 140% and 115% higher code density than 16 bit microprocessor H-8300 and MN10200 respectively, which is much higher than traditional microprocessors. As a consequence, the SE1608 is suitable for the embedded microprocessor since it requires less program memory to any other ones, and simple hardware circuit.
Journal of the Korean Institute of Telematics and Electronics
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v.24
no.6
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pp.1040-1048
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1987
We propose a hardware architecture called Multiring which is applicable for various geometrical operations on rectilinear objects such as design rule checking in VLSI layout and many image processing operations including noise suppression and coutour extraction. It has both a fast execution speed and extremely high flexibility. The whole architecture is mainly divided into four parts` I/O between host and Multiring, ring memory, linear processor array and instruction decoder. Data transmission between host and Multiring is bit serial thereby reducing the bandwidth requirement for teh channel and the number of external pins, while each row data in the bit map stored in ring memory is processed in the corresponding processor in full parallelism. Each processor is simultaneously configured by the instruction decoder/controller to perform one of the 16 basic instructions such as Boolean (AND, OR, NOT, and Copy), geometrical(Expand and Shrink), and I/O operations each ring cycle, which gives Multiring maximal flexibility in terms of design rule change or the instruction set enhancement. Correct functional behavior of Multiring was confirmed by successfully running a software simulator having one-to-one structural correspondence to the Multiring hardware.
IEMEK Journal of Embedded Systems and Applications
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v.14
no.2
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pp.103-111
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2019
The IoT-driven large-scaled systems consist of connected things with on-chip executable embedded software. These light-weighted embedded things have limited hardware space, especially small size of on-chip flash memory. In addition, on-chip embedded software in flash memory is not easy to update in runtime to equip with latest services in IoT-driven applications. It is becoming important to develop light-weighted IoT devices with various software in the limited on-chip flash memory. The remote instruction execution in cloud via IoT connectivity enables to provide high performance software execution with unlimited software instruction in cloud and low-power streaming of instruction execution in IoT edge devices. In this paper, we propose a Cloud-IoT asymmetric structure for providing high performance instruction execution in cloud, still low power code executable thing in light-weighted IoT edge environment using remote instruction execution. We propose a simulated approach to determine efficient partitioning of software runtime in cloud and IoT edge. We evaluated the instruction cloudification using remote instruction by determining the execution time by the proposed structure. The cloud-connected instruction set simulator is newly introduced to emulate the behavior of the processor. Experimental results of the cloud-IoT connected software execution using remote instruction showed the feasibility of cloudification of on-chip code flash memory. The simulation environment for cloud-connected code execution successfully emulates architectural operations of on-chip flash memory in cloud so that the various software services in IoT can be accelerated and performed in low-power by cloudification of remote instruction execution. The execution time of the program is reduced by 50% and the memory space is reduced by 24% when the cloud-connected code execution is used.
The Transactions of the Korea Information Processing Society
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v.7
no.2
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pp.520-528
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2000
he speed of microprocessor getting faster, the data transfer width between the microprocessor and the memory becomes a critical part to limit the system performance. So the study of the computer architecture with the high code density is cmerged. In this paper, a tentative Bi-Length Instruction Set Computer(BISC) that consists of 16 bit and 32 bit length instructions is proposed as the high code density 32 bit microprocessor architecture. The 32 bit BISC has 16 general purpose registers and two kinds of instructions due to the length of offset and the size of immediate operand. The proposed 32 bit BISC is implemented by FPGA, and all of its functions are tested and verified at 1.8432MHz. And the cross assembler, the cross C/C++ compiler and the instruction simulator of the 32 bit BISC are designed and verified. This paper also proves that the code density of 32 bit BISC is much higher than the one of traditional architecture, it accounts for 130~220% of RISC and 130~140% of CISC. As a consequence, the BISC is suitable for the next generation computer architecture because it needs less data transfer width. And its small memory requirement offers that it could be useful for the embedded microprocessor.
Proceedings of the Korea Society for Simulation Conference
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1999.04a
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pp.227-231
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1999
디자인 패턴은 소프트웨어 -특히, 객체지향 소프트웨어- 의 개발시 재 사용성을 높기 위해서 사용되며, 이는 상속(Inheritance)과 같은 코드레벨 재사용 (code reuse) 보다 높은 레벨의 디자인 재사용 (design reuse)을 가능하게 한다. 디자인 패턴은 구체적인 문제에 대해 구체적인 해를 제공하는 cookbook과는 달리, 추상적인 문제에 대해 추상적인 해를 제시함으로써, 비슷한 부류의 문제에 적용할 수 있으므로 높은 재 사용성을 보장한다. 본 논문은 Retargetable한 특성을 갖는 Instruction set simulator의 개발에 디자인 패턴을 적용한 예를 보여줌으로써, 재 사용성 및 확장성을 높이는 방안을 소개한다.
In an Internet of Things (IoT)-configured system, each device executes on-chip software. Recent IoT devices require fast execution time of complex services, such as analyzing a large amount of data, while maintaining low-power computation. As service complexity increases, the service requires high-performance computing and more space for embedded space. However, the low performance of IoT edge devices and their small memory size can hinder the complex and diverse operations of IoT services. In this paper, we propose a remote on-demand software code execution unit using the cloudification of on-chip code memory to accelerate the program execution of an IoT edge device with a low-performance processor. We propose a simulation approach to distribute remote code executed on the server side and on the edge side according to the program's computational and communicational needs. Our on-demand remote code execution unit simulation platform, which includes an instruction set simulator based on 16-bit ARM Thumb instruction set architecture, successfully emulates the architectural behavior of on-chip flash memory, enabling embedded devices to accelerate and execute software using remote execution code in the IoT environment.
To achieve high performance by exploiting instruction level parallelism aggressively in superscalar processors, it is necessary to overcome the limitation imposed by control dependences and data dependences which prevent instructions from executing parallel. Value prediction is a technique that breaks data dependences by predicting the outcome of an instruction and executes speculatively its data dependent instruction based on the predicted outcome. In this paper, a hybrid value prediction scheme with dynamic classification mechanism is proposed. We design a hybrid predictor by combining the last predictor, a stride predictor and a two-level predictor. The choice of a predictor for each instruction is determined by a dynamic classification mechanism. This makes each predictor utilized more efficiently than the hybrid predictor without dynamic classification mechanism. To show performance improvements of our scheme, we simulate the SPECint95 benchmark set by using execution-driven simulator. The results show that our scheme effect reduce of 45% hardware cost and 16% prediction accuracy improvements comparing with the conventional hybrid prediction scheme and two-level value prediction scheme.
Journal of the Korean Institute of Telematics and Electronics D
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v.36D
no.5
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pp.11-20
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1999
The data transfer width between the mocroprocessor and the memory comes to a critical part that limits system performance since the data transfer width has been as it was while the performance of a microprocessor is getting higher due to its continuous development in speed. And it is important that the memory should be in small size for the reduction of embedded microprocessor's price which is integrated on a single chip with the memory and IO circuit. In this paper, a mocroprocessor tentatively named as Extendable Instruction Set Computer(EISC) is proposed as the high code density 32 bit mocroprocessor architecture. The 32 bit EISC has 16 general purpose registers and 16 bit fixed length instruction which has the short length offset and small immediate operand. By using and extend register and extend flag, the offset and immediate operand could be extended. The proposed 32 bit EISC is implemented with an FPGA and all of its functions have been tested and verified at 1.8432MHz. And the cross assembler, the cross C/C++ compiler and the instruction simulator of the 32 bit EISC shows 140-220% and 120-140% higher code density than RISC and CISC respectively, which is much higher than any other traditional architectures. As a consequence, the EISC is suitable for the next generation computer architecture since it requires less data transfer width compared to any other ones. And its lower memory requirement will embedded microprocessor more useful.
Journal of the Korean Institute of Telematics and Electronics A
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v.31A
no.6
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pp.199-208
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1994
This paper proposes a delay fault test technique for ICs and PCBs with the boundary-scan architectures supporting ANSI/IEEE Std 1149.1-1990. The hybrid delay fault model, which comprises both of gate delay faults and path delay faults, is selected. We developed a procedure for testing delay faults in the circuits with typical boundary scan cells supporting the standard. Analyzing it,we concluded that it is impractical because the test clock must be 2.5 times faster than the system clock with the cell architect-ures following up the state transition of the TAP controller and test instruction set. We modified the boundary-scan cell and developed test instructions and the test procedure. The modified cell and the procedure need test clock two times slower than the system clock and support the ANSI/IEEE standard perfectly. A 4-bit ALU is selected for the circuits under test. and delay tests are simulated by the SILOS simulator. The simulation results ascertain the accurate operation and effectiveeness of the modified mechanism.
Proceedings of the Korean Information Science Society Conference
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2005.07a
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pp.880-882
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2005
소프트웨어 개발에 있어 가상 프로토타입의 활용은 하드웨어와의 병렬적인 개발 진행, 하드웨어 변경에 따른 신속한 대처, 확장된 디버깅과 벤치마킹 정보 등을 통해 개발 효율을 증대시킨다. 본 논문은 ARM을 기반하는 시스템의 소프트웨어 개발을 위한 가상 프로토타입 구현에 대해 다룬다. ARM사의 ADS1.2에서 제공하는 ARMulator의 Instruction Set Simulator를 기반하여 소프트웨어 개발자 관점의 추상화 수준으로 System-on-chip인 삼성 S3C2400의 축소된 형태를 가정하여 가상 프로토타입을 설계 및 구현하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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