• 한국통신학회논문지
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• 제28권2A호
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• pp.80-85
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• 2003

본 논문에서는 GF(2m) 상에서의 ECC 암호화 알고리즘을 지원하기 위한 GFAU(Galois Field Arithmetic Unit)의 구조를 제안한다. GFAU는 GF(2m)상에서의 덧셈, 곱셈, 나눗셈을 수행하며 동시에 두 개의 덧셈이나 두 개의 곱셈, 또는 하나의 덧셈과 하나의 곱셈을 동시에 처리할 수 있는 능력을 가지고 있다. 기본 구조는 변형된 유클리드 알고리즘의 나눗셈기를 기반으로 제안되었으며, 이 기본구조에 곱셈기 및 덧셈기의 기능을 추가하여 제어부와 함께 구현되었다. GF(2193)을 위한 GFAU는 Verilog-HDL를 이용하여 하향식설계방식으로 구현되었고 C-언어로 작성된 사이클 단위 시뮬레이터를 이용하여 개선되고 검증되었다. 검증된 모델은 삼성 0.35um, 3.3V CMOS 표준 셀 라이브러리로 합성되었으며 최악조건 3.0V, 85$^{\circ}C$ 에서 104.7MHz의 주파수에서 동작하며, 전체 게이트 수는 약 25,889이다.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제16권5호
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• pp.1-11
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• 2011

최근 모바일 멀티미디어 기기들의 사용이 증가 하면서 고성능 멀티미디어 프로세서에 대한 필요성이 증가하고 있다. 본 논문에서는 낮은 소비전력으로 고성능 멀티미디어 애플리케이션을 구현할 수 있는 SIMD기반 병렬프로세서를 제안한다. 제안하는 병렬프로세서는 16개의 프로세싱 엘리먼트로 구성되어 있으며, 3단계 파이프라인 구조로 설계되었다. 모의실험 결과, 제안한 SIMD기반 병렬프로세서는 기존의 병렬프로세서보다 프로세싱 엘리먼트 당 상대 연산 처리량에서 높은 성능을 보였으며, 또한 동일한 130nm 테크놀리지와 720 클록주파수에서 상용 고성능 프로세서인 TI C6416보다 1.4~31.4배의 성능 향상 및 5.9~8.1배의 에너지 효율 향상을 보였다. 제안한 병렬프로세서를 하드웨어 설계언어인 verilog HDL을 이용하여 설계하였고, FPGA를 이용해 검증하였다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제39권11호
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• pp.33-43
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• 2002

차세대 블록 암호 표준인 AES (Advanced Encryption Standard Rijndael(라인달) 암호 프로세서를 설계하였다. 라운드 변환블록 내부에 서브 파이프라인 단계를 삽입하여 현재 라운드의 후반부 연산과 다음 라운드의 전반부 연산이 동시에 처리되도록 하였으며, 이를 통하여 ${\cdot}$ 복호 처리율이 향상되도록 하였다. 라운드 처리부의 주요 블록들이 암호화와 복호화 과정에서 하드웨어 자원을 공유할 수 있도록 설계함으로써, 면적과 전력소모가 최소화되도록 하였다. 128-b/192-b/256-b의 마스터 키 길이에 대해 라운드 변환의 전반부 4 클록 주기에 on-the-fly 방식으로 라운드 키를 생성할 수 있는 효율적인 키 스케줄링 회로를 고안하였다. Verilog HDL로 모델링된 암호 프로세서는 Xilinx FPGA로 구현하여 정상 동작함을 확인하였다. 0.35-${\mu}m$ CMOS 셀 라이브러리로 합성한 결과, 약 25,000 개의 게이트로 구현되었으며, 2.5-V 전원전압에서 220-MHz 클록으로 동작하여 약 520-Mbits/sec의 성능을 갖는 것으로 예측되었다.

• 전기전자학회논문지
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• 제20권3호
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• pp.273-278
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• 2016

HEVC 가변 블록 크기 움직임 추정 기법에서는 동일 탐색 영역의 데이터가 블록 크기 별로 중복 사용되어 탐색 영역 데이터의 사용량이 많고 조기중단 기법의 적용이 어렵다는 문제점이 있다. 본 논문에서는 최상위 블록 크기 PU를 탐색의 기준으로 두어, 최상위 블록 크기 PU의 탐색과 동일 지점에서의 하위 블록 크기 PU의 탐색을 동시에 진행하여 메모리 대역폭을 줄였고, 최상위 블록 크기 PU의 연산 결과값을 재사용하여 연산량 또한 줄였다. 조기중단 기법을 적용했을 때 또한 최상위 블록 크기 PU를 기준으로 판별하면 하위 블록 크기 PU의 위치에 따라 탐색 기회가 고르게 반영되지 않아 화질의 저하로 이어질 수 있으므로 이를 방지하기 위해 조기중단 기법의 적용 순서를 최상위 블록 크기 PU 내의 최하위 블록 크기 PU를 기준으로 위아래로 번갈아 수행하도록 변형하였다. 설계된 ME 엔진은 Verilog HDL로 기술하고 0.18um 공정에서 합성 및 검증하였으며, 하드웨어 크기는 36,101 게이트이고 최대 동작 속도는 263.15 MHz이다.

• 한국통신학회논문지
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• 제30권2A호
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• pp.129-136
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• 2005

지정된 비트 크기를 갖는 승산기 코어의 Verilog-HDL 모델을 생성하는 가변 정밀도 승산기 생성기 (VPM_Gen; Variable-Precision Multiplier Generator)에 대해 기술한다. 사용자의 필요에 따라 승수와 피승수의 비트 수를 8-비트${\sim}32$-비트 범위에서 1-비트 단위로 선택할 수 있으며, 승산결과는 $8-b{\sim}64-b$ 범위에서 2-비트 단위로 절사할 수 있도록 함으로써 총 3,455 가지 승산기 코어를 생성할 수 있다. 승산결과가 절사되는 경우, 절사되는 부분의 회로를 제거함으로써 게이트 수와 전력소모가 각각 최대 40%와 30% 감소되도록 하였으며, 이를 통해 효율적인 저전력 승산기 코어가 구현되도록 하였다. 또한, 절사 비트 수에 따른 적응 오차보상 방법을 적용함으로써 절사오차가 최소화되도록 하였다. VPM_Gen에 의해 생성되는 승산기 코어는 Xilinx FPGA 보드와 논리분석기를 통하여 그 기능을 검증하였다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제10권2호
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• pp.321-327
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• 2006

이 논문은 완전설계와 반주문설계 ASIC(Application Specific Integrated Circuit)을 설계 할 때 트랜지스터 수준에서 ad-hoc 기술을 사용한 저전력 고속의 명령어들 설계에 대한 것이다. 제안된 설계는 상위 수준은 Verilog-HDL을 사용하여 검증을 하였고, 논리적 정확성을 화인하기 위하여 ModelSim을 사용하여 시뮬레이션 하였다. 그리고 레이어 수준은 $0.25{\mu}m$ 기술을 사용하는 LASI를 사용하여 시험하였고, Win-spice 시뮬레이션 환경에서 시간 특성을 분석하였다. 시험을 한 결과에 의하면 RISC와 CISC와 같은 범용 프로세서는 전력 소모를 최대 $35\%$까지 감소되었다. 그리고 전파 지연이 많이 감소되었고 CPU의 반입과 수행 사이클의 빈도수가 증가됨에 따라 연산의 전체 빈도수가 증가되었다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제13권12호
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• pp.2569-2578
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• 2009

Core-A 마이크로프로세서는 32-bit RISC 구조의 국산 임베디드 마이크로프로세서로서 특허청의 지원을 받아 KAIST의 주관아래 개발된 프로세서이다. 본 논문에서는 Core-A 마이크로프로세서와 코프로세서간의 인터페이스 방안에 대하여 분석하고 효율적인 구조를 제안한다. 인터페이스 방안의 검증을 위해 코프로세서로 사용된 AES 암호 프로세서는 128-bit의 키와 블록을 갖는 대칭키 암호 알고리즘이다. 코프로세서 인터페이스 회로와 AES 암호프로세서는 Verilog-HDL로 작성되었으며, Modelsim 시뮬레이터를 사용하여 시뮬레이션을 수행하였다. 삼성 0.35um CMOS 표준 셀 라이브러리를 사용하여 AES를 제외한 코프로세서 인터페이스 부분을 합성한 결과 약 90Mhz의 동작주파수를 가지며, 3743개의 게이트수로 구성되었다. 본 논문에서 구현한 코프로세서 인터페이스 회로는 Core-A와 코프로세서간의효율적인 명령어 및 데이터 전달을 수행할수있다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제18권10호
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• pp.2443-2450
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• 2014

깊이 영상을 이용한 동작 인식 시스템에서는 효율적인 알고리즘 적용을 위하여 깊이 영상을 3차원 점군 데이터로 구성되는 실제 공간으로 변환하여 알고리즘을 적용한 후 투영공간으로 변환하여 출력한다. 하지만 변환 과정 중 반올림 오차와 적용되는 알고리즘에 의한 데이터 손실이 발생하게 된다. 본 논문에서는 3차원 점군 데이터에서 깊이 영상으로의 변환 시 반올림 오차와 영상의 크기 변화에 따른 데이터 손실이 발생하지 않는 효율적인 방법과 이를 하드웨어로 구현 하는 방법을 제안 하였다. 최종적으로 제안된 알고리즘은 OpenCV와 Window 프로그램을 사용하여 소프트웨어적으로 알고리즘을 검증하였고, Kinect를 사용하여 실시간으로 성능을 테스트하였다. 또한, Verilog-HDL을 사용하여 하드웨어 시스템을 설계하고, Xilinx Zynq-7000 FPGA 보드에 탑재하여 검증하였다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2017년도 추계학술대회
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• pp.543-545
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• 2017

본 논문에서는 고성능 루프내 필터를 위한 SAO 하드웨어 구조 설계에 대해 기술한다. SAO는 루프내 필터 내부 모듈이며, 블록 단위 영상 압축 및 양자화 등에서 발생하는 정보의 손실을 보상하는 기술이다. 하지만, HEVC의 SAO는 픽셀 단위 연산을 수행하기 때문에 높은 연산 시간을 요구한다. 따라서 본 논문에서 제안하는 SAO 하드웨어 구조는 고속연산을 위해 $4{\times}4$ 블록 연산과 2단 파이프라인 구조를 기반으로 한다. SAO 연산을 위한 정보생성 및 offset 연산구조는 병렬구조로 설계하여 연산시간을 최소화 하였다. 제안하는 하드웨어 구조는 Verilog HDL로 설계하였으며, TSMC 칩 공정 130nm 및 65nm 셀 라이브러리로 합성을 진행하였다. 130nm에서 최대 동작 주파수는 476MHz이고, 전체 게이트 수는 163k이다. 65nm에서 최대 동작 주파수는 312.5MHz이고, 전체 게이트 수는 193.6k이다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2017년도 추계학술대회
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• pp.581-583
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• 2017

새로운 암호화 알고리즘인 ECC (Elliptic Curve Cyptography)는 elliptic curves을 기반으로 하며, 포인트 연산과 Elliptic Curve Discrete Logarithm Problem (ECDLP)을 포함한다. ECDLP는 쉬운 키 생성과 단방향 암호화, 키의 역생성이 불가능한 특징을 가지고 있다. 이러한 ECDLP의 특징은 개인정보 보호에 매우 강하다. 본 논문에서 제안하는 경량 ECDH 키 생성기 하드웨어는 Elliptic Curve Integrated Encryption Scheme (ECIES) 및 키 공유에 사용할 수 있는 163 비트 공유키를 생성한다. 제안하는 하드웨어 구조에서는 작은 고속 곱셈 알고리즘을 사용하여 확장된 유클리드 알고리즘을 구현했다. 제안하는 하드웨어 구조는 Verilog HDL을 사용하여 설계되었으며, vivado ISE 2016.3과 virtex-7 FPGA 보드를 통해 구현하였다.