• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권3호
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• pp.699-707
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• 2016

중앙처리장치를 중심으로 하는 각종 내장형 시스템은 현재 각종 산업에 매우 광범위하게 쓰이고 있다. 특히 사물인터넷 등의 deeply embedded (심층 내장형) 시스템은 저비용, 소면적, 저전력, 빠른 시장 출시, 높은 코드 밀도 등을 요구한다. 본 논문에서는 이러한 요구 조건을 만족시키는 중앙처리장치를 제안하고, 이를 중심으로 한 시스템온칩 플랫폼을 소개한다. 제안하는 중앙처리장치는 16 비트라는 짧은 명령어로만 이루어진 확장형 명령어 집합 구조를 갖고 있어 코드 밀도를 높일 수 있다. 그리고, 다중사이클 아키텍처, 카운터 기반 제어 장치, 가산기 공유 등을 통하여 로직 게이트가 차지하는 면적을 줄였다. 이 코어를 중심으로, 코프로세서, 명령어 캐시, 버스, 내부 메모리, 외장 메모리, 온칩디버거 및 주변 입출력 장치들로 이루어진 시스템온칩 플랫폼을 개발하였다. 개발된 시스템온칩 플랫폼은 변형된 하버드 구조를 갖고 있어, 메모리 접근 시 필요한 클락 사이클 수를 감소시킬 수 있었다. 코어를 포함한 시스템온칩 플랫폼은 상위 언어 수준과 어셈블리어 수준에서 모의실험 및 검증하였고, FPGA 프로토타이핑과 통합형 로직 분석 및 보드 수준 검증을 완료하였다. $0.18{\mu}m$ 디지털 CMOS 공정과 1.8V 공급 전압 하에서 ASIC 프론트-엔드 게이트 수준 로직 합성 결과, 50MHz 동작 주파수에서 중앙처리장치 코어의 논리 게이트 개수는 7700 수준이었다. 개발된 시스템온칩 플랫폼은 초소형 보드의 FPGA에 내장되어 사물인터넷 분야에 응용된다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제43권10호
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• pp.68-73
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• 2006

본 논문에서는 SoC(System On a Chip)의 효율적인 설계와 빠른 검증을 위해서 Active-HDL과 Matlab의 Simulink를 연동하여 HDL, SystemC 및 알고리즘 레벨의 추상화를 동시에 통합하여 시뮬레이션 할 수 있는 방법론을 제시하고, 이를 이용한 다채널 스피커의 직렬연결 기법을 설계 및 구현하였다. 구현은 ARM 프로세서와 Xilinx Virtex4 FPGA를 기반으로 하고 AMBA 버스를 사용하여 연동하는 SoC Master 보드 상에서 이루어졌다. 이러한 방법은 하드웨어 부분의 RTL 코드를 IP화하여 소프트웨어 부분과 동시에 검증 할 수 있는 장점을 가지고 있으며 직렬 연결 스피커 시스템과 같이 많은 신호처리를 하는 부분에서 쉽고 빠르게 설계를 진행할 수 있음을 보였다.

• 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.

• 전자공학회논문지C
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• 제34C권2호
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• pp.12-18
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• 1997

An efficient synthesis method of cellular architecture FPgA is proposed in this paper. To generate a logical representation called complex term which is to be directly mapped onto the cellular architecture FPGA, and SO or ESOP minimization tool was used in previous methods. Instead, we use a logic function transformed into BDD (binary decision diagram) in the actual generation of the complex temrs. In this process it estimates the cost(i.e. the number of complex terms) for three branches, 0-branch and 1-branches. This process is continued over the whole BDD to do such computation, and we observed that the number of complex terms has been reduced compared to the previous results.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제46권2호
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• pp.24-30
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• 2009

본 논문에서는 3GPP(Third Generation Partnership Project) Release 7 eHSPA(High Speed Packet Access for Evolution) UE(User Equipment) FDD(Frequency Division Duplex) 규격을 만족하는 단말 모뎀의 FPGA(Field Programmable Gate Array) 플랫폼 설계 및 이를 기반으로 한 효율적인 검증 방법에 대해 제안한다. 구현된 FPGA 모뎀 플랫폼은 물리 계층 지원을 위한 모뎀 보드, MCU(Micro Controller Unit)와 DSP(Digital Signal Processor) 코어로 구성되어 모뎀 보드를 제어를 위한 제어 보드, 그리고 RF(Radio Frequency) 및 기타 장비 접속을 위한 주변장치(Peripheral) 보드 등으로 구성된다. 그리고 검증 단계는 하드웨어-소프트웨어 연동 상관 정도에 따라 단순 기능 검증, 시나리오 검증 그리고 호 처리 및 시스템 성능 검증 등으로 규정화하여 진행되었고, 실제 구현적인 측면으로 저 전력 SoC(System On a Chip)를 위한 에뮬레이션 검증 기법도 제안한다.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제17권4호
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• pp.11-18
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• 2012

침입 탐지에 가장 시간이 많이 소요되는 작업은 패킷 데이터에 침입 패턴이 있는지를 검사하는 심층 패킷검사이다. 고속 네트워크에서 이 작업을 실시간으로 처리하기 위해서는 하드웨어 기반 패턴매칭이 필요하다. 본 논문에서는 침입탐지 시스템 구현에 하드웨어 기반 패턴매칭을 사용할 수 있도록 네트워크의 패킷을 수집하여 Snort 패턴규칙에 따라서 패턴매칭을 수행하고 결과를 소프트웨어에게 제공할 수 있도록 하는 하드웨어를 Virtex-6 FPGA를 사용하여 Microblaze 기반의 SoC 형태로 설계하여 구현하였다. 구현된 시스템은 인위적인 트래픽 생성과 실제 트래픽을 사용하여 동작을 검증하였고 패킷이 네트워크 인터페이스에서 메모리로 복사되는 동안 패턴매칭 동작을 정확하게 수행하여 소프트웨어에게 결과를 제공하였다. 본 연구 결과는 실시간 처리가 가능하도록 침입탐지 시스템을 고속화 하기위한 하드웨어로 사용될 수 있다.

• 한국정보과학회논문지:컴퓨팅의 실제 및 레터
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• 제15권11호
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• pp.801-805
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• 2009

하드웨어 기반 동적 전압 및 주파수 제어 시스템은 전역 비동기 지역 동기 시스템 설계 방식을 이용하여 동종의 멀티 코어 혹은 이종의 멀티 코어 시스템을 저전력으로 설계하기 위한 핵심 기술 중의 하나이다. 본 논문에서 하드웨어 기반 동적 주파수 제어 시스템의 FPGA 프로토타입 설계를 위해서 동적 주파수 제어기를 제안하고, 이를 FIFO 기반 멀티코어를 이용한 소프트웨어 정의 무선 설계와 네트워크 온 칩 기반의 하드웨어 HPEG2 인코더 설계에 적용하였다. 기존의 단일 주파수 시스템에 비해서 소프트웨어 정의 무선 설계의 경우 성능이 5.9% 하락하였지만, 전력소모는 78% 감소하였다. MPEG2 인코더 설계의 경우에 성능은 0.36% 하락하고 전력소모는 29.1% 감소하였다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제43권7호
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• pp.38-49
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• 2006

본 논문에서는 SoC를 검증 및 테스트하기 위한 새로운 개념의 칩을 제안하고 이를 SwToC(System with Test on a Chip)라 명명한다. SwToC는 SoC의 임베디드 프로세서에 재구성 가능한 로직을 추가하여 칩의 물리적인 결함을 테스트할 수 있을 뿐만 아니라 기존의 기법으로는 수행이 어려웠던 테스트 단계에서의 디자인 검증이 가능하도록 한 칩을 말한다. 제안한 개념의 칩은 고속 검증이 가능하며 테스트를 위해 많은 비용이 소모되는 ATE 가 불필요한 장점을 갖고 있다. 제안한 칩의 디자인 검증 및 테스트 기능을 평가하기 위하여 임베디드 프로세서가 내장된 상용 FPGA를 이용하여 SwToC를 구현하였으며, 구현 결과 제안한 칩의 실현 가능성을 확인하였고 적은 비용의 단말기를 통한 테스트가 가능함은 물론 기존의 검증기법에 비해 고속 검증이 가능함을 확인하였다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제42권5호
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• pp.39-46
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• 2005

본 논문은 SoC 상에서 정적인 고장 뿐 아니라 동적인 고장도 점검하고 진단할 수 있는 새로운 At-speed Interconnect Test Controller (ASITC)를 소개한다. SoC는 IEEE 1149.1과 P1500 래퍼의 코아들로 구성되고 다중 시스템 클럭에 의해 동작될 수 있으며, 이러한 복잡한 SoC를 테스트하기 위해 P1500 래퍼의 코아를 위한 인터페이스 모듈과 update부터 capture까지 1 시스템 클럭으로 연결선의 지연 고장을 점검할 수 있는 ASITC를 설계하였다. 제안한 ASITC는 FPGA로 구현하여 기능검증을 하였으며 기존의 방식에 비해 테스트 방법이 쉽고, 면적의 오버헤드가 적다는 장점이 있다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제46권1호
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• pp.76-84
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• 2009

본 논문에서는 교육적 활용과 어플리케이션 개발에 응용 가능한 SoC 플랫폼을 제안한다. 플랫폼 하드웨어는 OpenRISC 프로세서, 범용 입출력장치, 범용 직렬 인터페이스, 디버그 인터페이스, VGA/LCD 제어기 등의 주변장치와 온 칩 SRAM 및 WISHBONE 인터커넥터로 구성되며 전체 합성 가능하도록 설계 되었다. 모든 하드웨어 구조는 재구성 가능하여 매우 유연한 구조로 되어있다. 또한 개발된 SoC 플랫폼의 하드웨어/소프트웨어 디버깅과 플랫폼 상에서 구현될 소프트웨어 개발을 위해 컴파일러, 어셈블러, 디버거, 운영체제 등의 SW 개발환경이 구현 및 검증되었다. 설계된 IP와 SoC는 Verilog HDL로 기술된 테스트벤치를 이용한 모듈 수준 기능검증, 최상위 블록 수준 기능검증, ISS를 이용한 구조적, 명령어 수준 검증, FPGA 프로토타입을 이용한 시스템 수준 에뮬레이션 방법을 통해 검증되었다. 검증된 플랫폼을 이용한 멀티미디어 SoC를 Magnachip 0.18 um CMOS 라이브러리를 이용하여 ASIC으로 구현하여 91MHz의 클록 주파수에서 동작을 확인하였다.