• 한국전자통신학회논문지
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• 제19권2호
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• pp.409-416
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• 2024

빠른 고속 데이터 신호 처리 및 논리 연산을 위한 부동 소수점 연산 요구 사항이 확대됨에 따라 부동 소수점 연산 장치의 속도는 시스템 작동에 영향을 미치는 핵심 요소이다. 본 논문에서는 다양한 부동소수점 곱셈기 방식의 성능 특성을 연구하고, 캐리와 합의 형태로 부분 곱을 압축한 다음, 최종 결과를 얻기 위해 캐리 미리 보기 가산기를 사용한다. Intel Quartus II CAD 툴을 이용하여 Verilog HDL로 부동소수점 곱셈기를 기술하고 성능 평가를 하였다. 설계된 부동소수점 곱셈기는 면적, 속도 및 전력 소비에 대해 분석 및 비교하였다. 월러스 트리를 사용한 수정 부스 인코딩 방식의 FMAX는 33.96Mhz로 부스 인코딩보다 2.04배, 수정 부스 인코딩보다 1.62배, 월러스 트리를 사용한 부스 인코딩보다 1.04배 빠르다. 또한, 수정 부스 인코딩에 비해 월러스 트리를 이용한 수정 부스 인코딩 방식의 면적은 24.88% 감소하고, 전력소모도 2.5% 감소하였다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2007년도 추계종합학술대회
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• pp.838-841
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• 2007

본 연구에서는 두 개의 17비트 오퍼랜드를 radix-4 Booth's algorithm을 이용하여 곱셈 연산을 수행하는 곱셈기를 설계하였다. 속도를 빠르게 하기 위하여 2단 파이프라인 구조로 설계하였고 Wallace tree 부분의 레이아웃을 규칙적으로 하기 위해서 4:2 덧셈기를 사용하였다. 회로를 평가하기 위해 Hynix 0.6-um CMOS 공정으로 MPW 칩을 제작하였다. 회로를 효율적으로 테스트하기 위한 방법을 제안하고 고장 시뮬레이션을 수행하였다. 설계된 곱셈기는 9115개의 트랜지스터로 구성되며 코어 부분의 레이아웃 면적은 약 $1135^*1545$ mm2 이다. 칩은 전원전압 5V에서 24-MHz의 클럭 주파수로 동작하였음을 확인하였다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제44권2호
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• pp.104-112
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• 2007

본 논문에서는 저온 다결정 실리콘 공정에서 얻어지는 박막트랜지스터를 이용하여 $7{\times}7$ 병렬처리 곱셈기를 설계하였다. 7개의 부분곱은 Folding 회로를 기본으로 설계된 다치 논리 회로(7-3 Compressor)와 3-2 Compressor를 통해 2비트로 출력되어 Carry Propagating Adder로 전달되는 구조를 통해 Carry전달 지연을 최소화하여 연산속도를 향상시켰다. 그리고 전류모드로 동작하는 곱셈기에서 사용되는 전류원을 부분적으로 차단함으로써 전력소모를 감소시켰다. HSPICE 시뮬레이션 과정을 통해 제안된 곱셈기는 Wallace Tree 곱셈기에 비해 PDP(Power Delay Product)가 23%, EDP(Energy Delay Product)가 59%, 연산 속도가 47% 향상됨을 확인하였다.

• 한국정보보호학회:학술대회논문집
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• 한국정보보호학회 1998년도 종합학술발표회논문집
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• pp.471-481
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• 1998

피승수를 승수로 곱하는 곱셈연산은 승수에 대한 많은 부분곱을 더하기 때문에 본질적으로 느린 연산이다. 특히, 큰 수를 사용하는 암호 프로세서에서는 매우 빠른 곱셈기가 요구된다. 현재까지 느린 연산의 개선책으로 radix 4, radix 8, 또는 radix 16의 변형 부스 알고리즘을 사용하여 부분곱의 수를 줄이려는 연구와 더불어 Wallace tree나 병렬 카운터를 사용하여 부분곱의 합을 빠르게 연산하는 방법이 연구되어 왔다. 본 논문에서는 암호 프로세서용 64$\times$64 비트 곱셈기를 구현하는데 있어서, 고속의 곱셈을 위하여 고속의 병렬 카운터를 제안하였으며, radix 4의 변형 부스 알고리즘을 이용하여 부분합을 만들고 부분합의 덧셈은 제안한 카운터를 사용하였다. 64$\times$64 비트 곱셈기를 구현함에 있어서 본 논문에서 제안된 카운터를 이용하는 것이 속도 면에서 Wallace scheme또는 Dadda scheme을 적용하여 구현하는 것 보다 31% 정도, Mehta의 카운터를 적용하여 구현하는 것 보다 21% 정도 개선되었다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제41권4호
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• pp.57-66
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• 2004

본 논문에서는 RNS(residue number systems) 몽고메리 모듈라 곱셈기 기반의 2,048 비트 RSA 설계를 제안한다. RNS는 긴 워드에 대한 모듈라 연산을 짧은 워드로 분할하여 고속 병렬 모듈라 연산을 처리하는 시스템으로써 본 논문에서는 RNS 몽고메리 모듈라 곱셈 연산을 위해 Wallace 트리 모듈라 곱셈기 기반의 Montgomery reduction method(MRM)［1］와 33개의 64 비트 RNS base 를 도입하였다. 또한, 고속 RNS 모듈라 곱셈 연산을 위해 Chinese remainder theorem(CRT)［2］기반의 개선된 base extension 알고리즘을 제안한다. 본 논문에서 제시한 RNS 기반의 2,048 비트 RSA는 삼성 0.35㎛ 공정을 사용하여 기능을 검증하였으며 100㎒에서 2.53㎳ 연산 속도 결과를 얻었다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2007년도 추계종합학술대회
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• pp.830-833
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• 2007

본 논문에서는 두 개의 17비트 오퍼랜드를 radix-4 Booth's algorithm을 이용하여 곱셈 연산을 수행하는 곱셈기에 대한 효율적인 풀커스텀 디자인에 대한 테스트 방법을 제안하였다. 클럭 속도를 빠르게 하기 위하여 2단 파이프라인 구조로 설계하였고 Wallace tree 부분의 레이아웃을 규칙적으로 하기 위해서 4:2 CSA(Carry Save Adder)를 사용하였다. 회로는 하이닉스반도체의 0.6-um 3-Metal N-well CMOS 공정을 사용하여 칩으로 제작되었다. 제안된 테스트 방법을 사용하여 관찰해야 하는 노드의 수를 약 88% 줄여 효율적으로 고장 시뮬레이션을 수행하였다. 설계된 곱셈기는 9115개의 트랜지스터로 구성되며 코어 부분의 레이아웃 면적은 약 $1135^*1545$ um2 이다. 칩은 전원전압 5V에서 약 24MHz의 클럭 주파수로 동작한다. 제안된 테스트 방법은 풀커스텀 방식의 곱셈기를 비롯한 대부분의 커스텀 설계 회로에 적용이 가능하다.

• 융합신호처리학회논문지
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• 제6권4호
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• pp.206-211
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• 2005

본 논문에서는 블루투스 기저대역에 적용하기 위한 상관기와 액세스 코드 생성모듈의 설계에 대해 다룬다. 상관기와 액세스 코드 생성 모듈은 블루투스 유닛 사이의 연결설정과 패킷판별, 클록 동기화를 수행한다. 상관기 모듈은 1Mb/s 전송속도를 가지는 입력신호에 대해 슬라이딩 윈도우 상관을 취하여 유용한 패킷판별과 클록 동기화를 행하며, 그 구성은 Wallace tree 구조의 CSA(Carry Save Adder)와 임계 값 판별기로 구성된다. 액세스 코드 생성모듈은 블루투스 표준안에서 제시한 4단계의 생성과정에 따라 설계하였으며 BCH(Bose-Chadhuri-Hocquenghem)순회 부호기(cyclic code)와 제어장치로 구성된다. 의사 랜덤 시퀀스는 동기화 문제를 해결하기 위해 임의의 저장장치에 저장된 형태로 사용하였다. 본 논문에서 제시한 상관기와 액세스 코드 생성모듈은 하드웨어 묘사언어인 VHDL로 설계되었으며 시뮬레이션 및 테스트를 위해 Xilinx FPGA를 사용하여 검증하였다. 설계된 회로의 합성결과는 치대 4.689ns의 임계지연과 최대 7-bit까지의 상관허용 오차를 보여준다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제40권6호
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• pp.447-458
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• 2003

고속동작을 하는 곱셈기는 DSP의 기본 블록 설계에 있어서 필수적이다. 전형적으로 신호처리분야에 있어서 반복 알고리듬은 다량의 곱셈연산을 필요로 하고, 이 곱셈연산을 첨가하고 실행하는데 사용된다. 본 논문은 32×32-b RST를 적용한 병렬 구조 곱셈기의 매크로 블록을 제시한다. Tree part의 속도를 향상시키기 위해 변형된 부분곱 발생 방법이 구조레벨에서 고안되었다. 이것은 4 레벨을 압축된 3 레벨로 줄였고, 4-2 압축기를 사용한 월리스 트리 구조에서도 지연시간을 감소시켰다. 또한, tree part가 CSA tree를 생성하기 위한 4개의 모듈러 블록과 결합이 되게 하였다. 그러므로 곱셈기 구조는 부스 셀렉터, 압축기, 새로운 부분곱 발생기(MPPG : Modified Partial Product Generator)로 구성된 같은 모듈에 규칙적으로 레이아웃 될 수 있다. 회로레벨에서 적은 트랜지스터 수와 엔코더로 구성된 새로운 부스 셀렉터가 제안되었다. 부스셀렉터에서의 트랜지스터 수의 감소는 전체 트랜지스터 수에 큰 영향을 끼친다. 설계된 셀렉터에는 9개의 PTL(Pass Transistor Logic)을 사용한다. 이것은 일반적인 트랜지스터 수의 감소와 비교했을 때 50% 줄인 것이다. 단일폴리, 5중금속, 2.5V, 0.25㎛ CMOS공정을 사용하여 설계하고, Hspice와 Epic으로 검증하였다. 지연시간은 4.2㎱, 평균 전력소모는1.81㎽/㎒이다. 이 결과들은 발표된 성능이 우수한 일반적인 곱셈기보다도 성능이 우수하다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제7권1호
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• pp.122-128
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• 2003

In this paper, a 16${\times}$16-bit Multiplier and Accumulator (MAC) is designed using a Redundant Binary Adder (RBA) circuit so that it can make a fast addition of the Redundant Binary Partial Products (RB_PP's) by using Wallace-tree structure. Because a RBA adds two RB numbers, it acts as a 4-2 compressor, which reduces four inputs to two output signals. We propose a method to convert the Redundant Binary (RB) representation into the 2's complement binary representation. Instead of using the conventional full adders, a more efficient RB number to binary number converter can be designed with new conversion method.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 1999년도 추계학술대회 논문집 학회본부 B
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• pp.778-780
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• 1999

Arithmetic unit speed depends strongly on the algorithms employed to realize the basic arithmetic operations.(add, subtract multiply, and divide) and on the logic design. Recent advances in VLSI have increased the feasibility of hardware implementation of floating point arithmetic units and microprocessors require a powerful floating-point processing unit as a standard option. This paper describes the design of floating-point multiplier for IEEE 754-1985 Single-Precision operation. Booth encoding algorithm method to reduce partial products and a Wallace tree of 4-2 CSA is adopted in fraction multiplication part to generate the $32{\times}32$ single-precision product. New scheme of rounding and sticky-bit generation is adopted to reduce area and timing. Also there is a true sign generator in this design. This multiplier have been implemented in a ALTERA FLEX EPF10K70RC240-4.