• 대한전자공학회:학술대회논문집
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• 대한전자공학회 2005년도 추계종합학술대회
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• pp.917-920
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• 2005

This paper presents 3D graphics geometry processor for mobile applications. Geometry stage needs to cope with the large amount of computation. Geometry stage consists of transformation process and lighting process. To deal with computation in geometry stage, the vector processor that is based on pipeline chaining is proposed. The performance of proposed 3D graphics geometry processor is up to 4.3M vertex/sec at 100 MHz. Also, the designed processor is compliant with OpenGL ES that is widely used for standard API of embedded system. The proposed structure can be efficiently used in 3D graphics accelerator for mobile applications.

• 전기전자학회논문지
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• 제13권2호
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• pp.253-259
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• 2009

본 논문에서는 전용하드웨어를 사용하지 않는 새로운 구조의 범용 그래픽 쉐이더 프로세서를 제안한다. 최근 모바일 기기에서는 고성능을 유지하면서 저전력의 작은 크기를 가지는 그래픽 프로세서를 요구한다. 제안하는 쉐이더 프로세서는 OpenGL ES 2.0 그래픽 파이프라인 전체를 쉐이더 명령어로 실행할 수 있는 GP-GPU 구조를 갖는다. 프로그램을 구현하여 하나의 프로세서로 모든 그래픽 파이프라인 처리가 가능하기 때문에 Rasterization Unit과 같은 별도의 전용 하드웨어를 필요로 하지 않는다. 따라서 쉐이더 프로세서 하나로 Fully Programmable 3D Graphics Engine 구현이 가능하며 기존 쉐이더 프로세서에 비해 하드웨어 크기를 60% 줄였다.

• 한국멀티미디어학회논문지
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• 제11권6호
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• pp.816-827
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• 2008

In this paper, two-stage pipelined floating-point arithmetic unit (FP-AU) is designed. The FP-AU processor supports seventeen operations to apply 3D graphics processor and has area-efficient and low-latency architecture that makes use of modified dual-path computation scheme, new normalization circuit, and modified compound adder based on flagged prefix adder. The FP-AU has about 4-ns delay time at logic synthesis condition using $0.18{\mu}m$ CMOS standard cell library and consists of about 5,930 gates. Because it has 250 MFLOPS execution rate and supports saturated arithmetic including a number of graphics-oriented operations, it is applicable to mobile 3D graphics accelerator efficiently.

• 대한전자공학회:학술대회논문집
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• 대한전자공학회 2005년도 추계종합학술대회
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• pp.837-840
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• 2005

This paper presents 3D graphics lighting processor based on vector processing using pipeline chaining. The lighting process of 3D graphics rendering contains many arithmetic operations and its complexity is very high. For high throughput, proposed processor uses pipelined functional units. To implement fully pipelined architecture, we have to use many functional units. Hence, the number of functional units is restricted. However, with the restricted number of pipelined functional units, the utilization of the units is reduced and a resource reservation problem is caused. To resolve these problems, the proposed architecture uses vector processing using pipeline chaining. Due to its pipeline chaining based architecture, it can perform 4.09M vertices per 1 second with 100MHz frequency. The proposed 3D graphics lighting processor is compatible with OpenGL ES API and the design is implemented and verified on FPGA.

• 대한임베디드공학회논문지
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• 제8권2호
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• pp.87-93
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• 2013

In this paper, we implemented and evaluated the performance of a vector-based rasterization algorithm of 3D graphics using a SIMD-based many-core processor that consists of 4,096 processing elements. In addition, we compared the performance and efficiency of the rasterization algorithm using the many-core processor and commercial GPU (Graphics Processing Unit) system which consists of 7 GPUs and each of which have 512 cores. Experimental results showed that the SIMD-based many-core processor outperforms the commercial GPU system in terms of execution time (3.13x speedup), energy efficiency (17.5x better), and area efficiency (13.3x better). These results demonstrate that the SIMD-based many-core processor has potential as an embedded mobile processor.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제44권9호
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• pp.59-70
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• 2007

본 논문에서는 휴대 정보기기 시스템에서 더욱 향상된 실시간 3D 그래픽 가속 능력을 갖는 SoC(System on a Chip) 구현을 위해 효과적인 T&L(Transform & Lighting) Processor 구조를 연구하였다. T&L 과정에 필요한 IP들을 설계하였으며, 이를 바탕으로 SoC Platform 기반으로 검증하였다. 설계된 T&L Processor는 24 bits 부동소수점 형식과 16 bits 고정소수점 형식을 적절하게 혼용하고 계산식의 병렬성을 최대한 활용하여 Transform 과정 연산과 Lighting 과정 연산의 지연시간을 균일하게 배분하여 Transform 과정만 처리할 때와 Lighting과 혼용으로 처리할 때 연산 속도의 차이가 없이 동작이 가능하다. 설계된 T&L Processor는 SoC 플랫폼을 이용하여 성능 측정 실험 및 검증을 하였고, Xilinx-Virtex4 FPGA에서 80 MHz의 동작 주파수를 확인하였고 초당 20M개의 정점(Vertex) 처리 성능을 확인하였다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제13권4호
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• pp.727-736
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• 2009

본 논문에서는 모바일 벡터 그래픽 가속기용 역코사인 연산 회로를 설계하였다. 모바일 그래픽스 응용은 기존 데스크 톱 컴퓨터에 비해 면적, 연산 시간, 전력 소모와 정밀도 측면에서 제약이 크다. 설계한 역코사인 함수 회로는 연산시간과 정밀도 조건을 만족하기 위해 IEEE 표준 부동 소수점 데이터 형식을 사용하며, 계수 테이블을 사용하는 2차 다항식 근사 기법을 채택하였으며, 하드웨어 공유 기법을 통해 면적을 감소시켰다. 역코사인 회로는 약 15,280개의 게이트로 구성되며, $0.35{\mu}m$ CMOS 공정 조건에서 약 125 Mhz의 동작 주파수를 가진다. 7개의 클록 사이클에 역코사인 함수를 구현하므로, 설계된 회로는 약 17.85 MOPS의 연산 성능을 갖고 있어서 OpenVG 프로세서에 적용이 가능하다. 또한 융통성 있는 구조 특성으로 설계된 회로는 ROM 내용의 교체와 속규모의 하드웨어 변경을 통해 지수함수, 삼각함수, 로그 함수와 같은 다른 초월함수에 적용이 가능하다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제44권10호
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• pp.23-32
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• 2007

본 논문에서는 3D 그래픽스(graphics), H.264/H.263/MPEG-4 같은 동영상 코덱, JPEG 혹은 JPEG2000 같은 정지영상 코덱, MP3 같은 오디오 코덱 등 다양한 멀티미디어 관련 기술을 효율적으로 구현하기 위한 재구성형 병렬 프로세서 구조가 제안된다. 제안된 구조는 메모리와 프로세서를 직접 연결하여 메모리 접근 시간과 소비전력를 감소시키고, 3D 그래픽스 처리 과정중 기하 단계의 부동소수점 연산을 지원한다. 또한 분할 SIMD(partitioned SIMD) 방식을 사용하여 하드웨어 비용을 줄이고, 명령어(instruction)의 조건부 실행(conditional execution)을 지원하여 알고리듬 개발이 용이하다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2011년도 춘계학술대회
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• pp.140-142
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• 2011

본 논문에서는 모바일 그래픽프로세용 특수목적 연산 회로를 설계하였다. 특수목적 연산회로(SFU)는 6개의 연산, 즉, $1/{\chi}$, $\frac{1}{{\sqrt{x}}$, $log_2x$, $2^x$, $sin(x)$, $cos(x)$를 지원한다. 특수목적 연산 회로는 높은 정밀도 조건을 만족하기 위해 IEEE 표준 부동 소수점 형식을 사용하는 2차 다항식 minimax 알고리즘을 사용하였으며, 높은 연산 성능을 위해 5-단 파이프라인 구조를 갖고 있다. 설계한 특수목적 연산회로 는 65nm 삼성 CMOS 표준셀 공정 조건에서 약 23,000개의 게이트로 구성되며, 약 400 Mhz의 동작 주파수를 가진다. 설계된 회로는 파이프라인 구조로 동작하므로 약 400 MOPS(Million Operations Per Second)의 연산 성능을 갖고 있어서, 고성능 3차원 그래픽 프로세서에 적용이 가능하다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제43권2호
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• pp.24-33
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• 2006

본 논문에서는 휴대용 정보기기 시스템에서 더욱 향상된 실시간 3D 그래픽 가속 능력을 갖는 SoC 구현을 위해 효과적인 3D 그래픽 Geometry 처리 IP 구조를 연구하였다. 이를 기반으로 3D 그래픽 Geometry 처리 과정에 필요한 부동소수점 연산기를 설계하였으며, 내장형 3D 그래픽 국제 표준인 OpenGL-ES를 지원하는 부동소수점 Geometry 프로세서를 설계하였다. 설계된 Geometry 프로세서는 Xilinx-Vertex2 FPGA에서 160k gate의 면적으로 구현되었으며, 80 MHz의 동작주파수 환경에서 실제 3D 그래픽 데이터를 이용하여 Geometry 처리 과정의 성능 측정 실험을 하였다. 실험 결과 80 MHz의 동작주파수에서 초당 1.5M 개의 폴리곤 처리 성능이 확인되었으며, 이는 타 3D 그래픽 가속 프로세서에 비하여 평균 2배 이상의 Geometry 처리 성능이다. 본 지오메트리 프로세서는 Hynix 0.25um CMOS 공정에 의한 측정결과 83.6mW의 소모전력을 나타낸다.