• 한국정보통신학회논문지
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• 제14권12호
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• pp.2691-2697
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• 2010

본 논문에서는 3차원 그래픽 쉐이더 3.0 API를 지원하는 쉐이더 명령어 및 컴파일러를 설계하고 그 결과를 평가한다. 기존의 명령어와는 달리 가변길이의 명령어 구조를 제안하고 명령어의 길이를 줄여 SIMD(Single Instruction Multiple Data)구조의 그래픽 프로세서의 하드웨어 크기를 줄일 수 있다. 가변길이 및 2 페이즈 구조의 명령어를 지원하며 ESSL(ES Shading Language) 수준에서 쉐이더 프로그램이 가능한 쉐이더 컴파일러의 설계를 수행하였다. 명령어와 컴파일러 설계 결과를 검증하기 위하여 크로노스그룹에서 제안하는 Conformance Test를 수행하였다. 그 결과로 제공하는 기본 GL 쉐이더의 기능 16개를 비교하여 보았을 때 전체 평균 37%가 줄어드는 것을 알 수 있다.

• 전기전자학회논문지
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• 제11권4호
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• pp.358-363
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• 2007

This paper presents a floating point unit(FPU) with 3 stages for a 3D graphics shader engine. It targeted to accelerate 3D graphics in portable device environments. In order to design a balanced architecture for a shader engine, we analyzed shader assembly instructions and estimated the performance of FPU with the method we propose. The proposed unit handles 4-dimensional data through separated two paths that are lead to general operation module and special function module. The proposed FPU is compiled as a form of the cascade FPU with 3 stages to efficiently handle a matrix operation with relatively low hardware overhead. Except some complex instructions that are executed using macro instructions, all instructions complete an operation in a single instruction cycle at 100MHz frequency. A special function module performs all operations in a single clock cycle using the Newton Raphson method with the look-up table.

• 대한전자공학회:학술대회논문집
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• 대한전자공학회 2005년도 추계종합학술대회
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• pp.1003-1006
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• 2005

Vertex shader of GPU in personal computer is advanced in functions as to be half of traditional fixed T&L functions. And, capacity of memory for saving resources to process instructions is unlimited. GPU that can be programmed by programmer is needed for mobile system as well as personal computer. In this paper, we implement software virtual machine for vertex shader using C++ Language. Our goal is designing hardware GPU that can apply to mobile system. The virtual machine consists of nVidia GPU instructions. Input Data to virtual machine is generated by Microsoft fxc compiler. That is to say, Input Data is compiled shader program written in HLSL, Cg, or ASM. The virtual machine will be a reference model for designing hardware GPU and can be used for Testbed to test added or modified instruction.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2008년도 춘계종합학술대회 A
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• pp.281-284
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• 2008

최근 OpenGL ES 2.0이 개정됨에 따라 모바일 기기에 Shader 3.0모델을 지원 가능한 프로세서가 요구된다. 이 쉐이더 3.0 모델의 지원과 관련하여 명령어의 길이의 증가가 필요하고, 이는 메모리 용량의 증가를 초래한다. 본 논문에서는 가변길이 구조와 유닛구조를 채택한 새로운 명령어 구조를 제안한다. 이 명령어 구조는 쉐이더 3.0 모델을 지원하고 명령어 필드 낭비를 줄일 수 있도록 최대 4개의 32비트 유닛 명령어가 가변적으로 조합되어 수행된다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제14권12호
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• pp.2675-2680
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• 2010

3D 그래픽을 처리하는 연산 과정에는 고정적인 연산만을 수행하는 영역과 Shader 등과 같은 명령어에 의한 프로그래밍이 요구되는 영역이 구분되어 있다. 이러한 3D 파이프라인의 특성을 고려하여 fixed 구조로 설계한 graphics hardware와 명령어 기반의 programmable hardware를 혼합한 구조로 설계하면 효율적인 그래픽 처리가 가능하다. 본 논문에서는 이러한 혼합 구조에 적합한 OpenGL ES(Open Graphics Library Embedded System) 2.0을 지원하는 Fragment Shader를 설계하였다. fixed hardware와 Shader간 데이터 입출력으로 인해 발생할 수 있는 전체 파이프라인의 지연을 줄일 수 있도록 내부 인터페이스를 최적화하였으며 Shader 내부 레지스터 그룹을 interleaved 구조로 설계하여 레지스터 면적과 처리 속도를 개선하였다.

• 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.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2009년도 춘계학술대회
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• pp.229-232
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• 2009

최근 모바일 기기에서도 고성능 그래픽 효과가 요구되면서 다양한 연산 처리를 하는 프로그래머블 쉐이더가 필요하게 되었다. 이러한 이유로 프로그래머블 쉐이더 프로세서의 ALU는 기존에 비해 상대적으로 커지게 되었다. 이 논문에서 제안하는 듀얼 페이지 구조는 프로그래머블 쉐이더에서 상대적으로 커진 ALU 하나를 이용하여 동시에 두 개의 연산 처리를 가능하게 하는 구조이다. 이러한 구조를 사용하여 기존 구조에 비해 평균 40%의 성능을 개선 하였다.

• 전기전자학회논문지
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• 제12권4호
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• pp.246-254
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• 2008

본 논문에서는 멀티 스레드와 듀얼 페이즈 명령어 파이프라인을 가진 4way SIMD 프로세서를 설계하였다. 8개의 스레드가 round-robin 방식으로 실행되어, 해저드를 발생시키지 않는다. 또한 듀얼 페이즈 기능은 1개의 코어가 2개의 프로세서처럼 동작하도록 명령어를 최대 4개를 입력 받아 처리한다. 이 가변 명령어 구조는 1차와 2차 페이즈로 나뉘어 명령어를 수식할 수 있으며, 이 기능을 통해 분기명령이나 어드레싱 명령을 단일 클럭에 수행할 수 있도록 한다. 이 프로세서는 명령어 수행 시간을 일반적인 SIMD 구조에 비하여 50% 이하로 단축시킬 수 있으며, 최대 2배의 성능향상을 보이고 25%까지 코드 크기를 줄일 수 있다..

• 전기전자학회논문지
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• 제12권2호
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• pp.118-123
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• 2008

최근 Khronos에서 OpenGL ES 2.0 API 표준을 배포 하면서 임베디드 시스템의 그래픽 프로세서에서 능률적인 쉐이더 프로그램이 가능하게 되었다. 그 결과 모바일 기기에서도 OpenGL ES 2.0을 지원하는 그래픽 프로세서를 요구하게 되었다. OpenGL ES 2.0을 지원하기 위해서 명령어의 길이의 증가가 요구되고, 이는 메모리 용량의 증가를 초래한다. 본 논문에서는 효율적으로 명령어를 사용하는 새로운 명령어를 제안한다. 이 명령어는 가변 길이 방법과 유닛구조를 채택한 명령어 구조이다. 제안된 명령어 구조는 OpenGL ES 2.0 API를 지원하고 명령어 필드 낭비를 줄일 수 있도록 최대 4개의 32비트 유닛 명령어가 가변적으로 조합되어 수행된다.

• Journal of information and communication convergence engineering
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• 제6권3호
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• pp.285-288
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• 2008

Most of multimedia processors for 2D/3D graphics acceleration use a lot of integer/floating point arithmetic units. We present a new architecture with an efficient ALU, built in a smaller chip size. It reduces instruction cycles significantly based on a foundation of multi-thread operation, variable length instruction words, dual phase operation, and phase instruction's coordination. We can decrease the number of instruction cycles up to 50%, and can achieve twice better performance.