• Journal of Communications and Networks
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• 제13권1호
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• pp.1-5
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• 2011

Feedback with carry shift registers (FCSRs) over 2-adic number would be suitable in hardware implementation, but the are not efficient in software implementation since their basic unit (the size of register clls) is 1-bit. In order to improve the efficiency we consider FCSRs over $2^{\ell}$-adic number (i.e., FCSRs with register cells of size ${\ell}$-bit) that produce ${\ell}$ bits at every clocking where ${\ell}$ will be taken as the size of normal words in modern CPUs (e.g., ${\ell}$ = 32). But, it is difficult to deal with the carry that happens when the size of summation results exceeds that of normal words. We may use long variables (declared with 'unsigned _int64' or 'unsigned long long') or conditional operators (such as 'if' statement) to handle the carry, but both the arithmetic operators over long variables and the conditional operators are not efficient comparing with simple arithmetic operators (such as shifts, maskings, xors, modular additions, etc.) over variables of size ${\ell}$-hit. In this paper, we propose some conditions for FCSRs over $2^{\ell}$-adic number which admit fast software implementations using only simple operators. Moreover, we give two implementation examples for the FCSRs. Our simulation result shows that the proposed methods are twice more efficient than usual methods using conditional operators.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제45권3호
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• pp.86-93
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• 2008

다양한 무선 통신 표준 규격을 수용하는 멀티모드 단말기 모뎀은 가변적인 워드 길이와 광범위한 데이터율을 처리한 수 있는 다기능 산술 연산 회로를 필요로 한다. 일반적으로 이런 목표를 위한 하드웨어는 요구되는 최고 성능을 달성하도록 설계되어지므로 종종 전력 소모 측면에서 낭비적인 요소가 있으며 특히 낮은 데이터율에서 심화되는 경향이 있다. 따라서 동작 속도와 전력에 적합한 산술 연산 치로는 무선 통신 응용 분야에서 매우 필수적인 요소이다. 본 논문에서는 계층적인 캐리스킵 로직을 기본 구성 블록으로 하는 전력 효율적 다기능 가산기 구조를 제안하고 다양한 동작 모드에서의 면적, 성능, 전력 효율을 보임으로써 효과를 입증하였다.

• 정보과학회지
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• 제1권1호
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• pp.75-79
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• 1983

現代 컴퓨터의 연산장치(Arithmetic unit)의 design을 하는데 있어서 가장 중요하게 요구점점되는 點은 계산의 속도(Computational speed)와 計算의 정확성 (Computational accuracy)이라고 보겠다. 여기서는 정보처리기(Information processor)로서 또는 非數理的인 연산(Non-numeric operation)을 위한 도구로서 보다는 數理的 연산(Arithmetic)을 수행하는 도구로서의 컴퓨터 연산에 限해서만 論하고자 한다. 대개의 경우 기계를 고안하는 사람들은 계사의 속도에 對해서는 특별한 관심을 갖고 그러한 목적에 맞는 기계를 만들어 낼려고 하지만 數値의 정 확성(Numerical accuracy)에 對해서ㅡ 등한시했던 경우가 많았다고 보겠다. 그러 나 이 두 條件 즉 빠른 속도 틀림없는 정확성을 同時에 충족 시키고자 하는 것이 기계 고안자들의 理想 목포가 되는 것은 사시링다. 여기에 수반도는 문제는 제작 비를 고려하지 않을 수 없다는 것이다. 정화하고 빠른 operation을 할 수 있는 기 계는 너무 비싼 제작비가 들기 때문에 사용목적에 적절하게 두 문제를 절충하여 고려하는 것이 일반적이라 하겠다. 初期의 컴퓨터는 한 Word(Computer Word)로 서 36개의 bit를 사용한 것이 많았다고 본다. 그러나 1961년 4月 Tennessee에서 Oak Riage National Laboratory와 The Society for Industril and Applied Mathematics 후원하에 일주일에 걸친 국제회의가 열렸었는데 거기 모인 거의 모 든 學者들이 앞으로의 과학 연구용 컴퓨터(Scientific Computer)의 한 Word의 길 이는 적어도 48bit 이상으로 증가시켜야 된다는데 의견을 모았었다고 한다. 이제 rounding error의 성향(begavior)을 알아보기 위한 간단한 例를 들어 봄으로써 이 글을 쓰는 동기으 일면을 대신하고자 한다.

• 한국정보과학회논문지:컴퓨팅의 실제 및 레터
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• 제8권1호
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• pp.88-95
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• 2002

1985년 N. Koblitz와 V. Miller가 각각 독립적으로 제안한 타원곡선 암호시스템(ECC : Elliptic Curve Cryptosystems)은 보다 짧은 비트 길이의 키만으로도 다른 공개키 시스템과 동일한 수준의 안전도를 유지할 수 있다는 장점을 인해 IC 카드와 같은 메모리와 처리능력이 제한된 하드웨어에도 이식가능 하다. 또한 동일한 유한체 연산을 사용하면서도 다른 타원곡선을 선택할 수 있어서 추가적인 보안이 가능하기 때문에 고수준의 안전도를 유지하기 위한 차세대 암호 알고리즘으로 각광 받고 있다. 본 논문에서는 효율적인 타원곡선 암호시스템을 구현하는데 있어 가장 중요한 부분 중 하나인 타원곡선 상의 점을 고속으로 연산할 수 있는 전용의 기저체 연산기 구조를 제안하고 실제 구현을 통해 그 기능을 검증한다. 그리고 기저체 연산의 면밀한 분석을 통해 역원 연산기의 하드웨어 구현을 위하여 최적인 단위 연산항의 도출에 기반을 둔 효율적인 방법론을 제시하고, 이를 바탕으로 현실적인 제한 조건하에서 구현 가능한 수준의 게이트 수를 가지는 고속의 역원 연산기 구조를 제안한다. 또한, 본 논문에서는 제안된 방법론을 바탕으로 실제 구현된 설계회로가 기존 논문에서 비해 게이트 수는 약 8.8배가 증가하지만, 승법연산 속도는 약 150배, 역원연산 속도는 약 480배 정도 향상되는 우수한 연구 결과가 얻어짐을 보인다. 이것은 병렬성을 적용함으로서 당연히 얻어지는 속도면에서의 이득을 능가하는 성능으로, 본 논문에서 제안한 구조의 우수성을 입증하는 결과이다. 실제로, 승법 연산기의 속도에 관계없이 역원연산의 수행시간은 [lo $g_2$(m-1)]$\times$(clock cycle for one multiplication)으로 최적화가 되며, 제안한 구조는 임의의 유한체 $F_{2m}$에 적용가능하다. 제안한 전용의 연산기는 암호 프로세서 설계의 기초자료로 활용되거나, 타원곡선 암호 시스템 구현시 직접 co-processor 형식으로 임베드 되어 사용할 수 있을 것으로 사료된다.다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제5권3호
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• pp.517-524
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• 2001

IEEE-754 부동소수점 표준을 지원하는 radix-2 SRT 제산기 유닛을 redundant binary (RB) 수치계를 이용하여 설계하였다. RB 수치계를 이용함으로써 기존의 2의 보수 수치계를 이용하는 경우에 비해 부분 몫 결정 회로의 동작속도를 약 20-% 향상시킴과 아울러 회로 단순화를 이루었다. 또한, 새로운 RB 가산기 회로를 제안함으로써 가수 제산기를 효율적으로 구현하여 기존의 방식에 비해 면적을 약 20-%의 감소시켰다. 설계된 부동소수점 제산기는 배정도 형식과 5가지의 예외처리 및 4가지의 반올림 모드를 지원하며, Verilog HDL로 설계되어 Verilog-XL로 검증하였다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제39권11호
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• pp.62-71
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• 2002

본 논문은 고속의 FFT 연산을 위한 DSP(Digital Signal Processor) 명령어와 그 하드웨어 구조를 제안한다. 제안된 명령어는 MAC 연산에 의존하는 기존의 DSP 칩과는 다른 새로운 연산 과정을 수행한다. 본 논문은 새로운 명령어의 원활한 수행을 위한 데이터 연산 유닛(Data Processing Unit : DPU)의 하드웨어 구조를 제안한다. 제안된 명령어 및 하드웨어 구조는 기존의 DSP 칩과 비교하여 FFT 연산 속도가 2배 향상되었다. 제안된 구조는 Verilog HDL을 사용하여 설계되었으며 0.35 ${\mu}m$ 표준 셀 라이브러리를 사용하여 수행되었다. 분석 결과 최대 동작 주파수는 약 144.5 MHz이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.287-287
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• 2021

본 연구에서는 CUDA(Compute Unified Device Architecture) 포트란을 이용하여 확산파 강우 유출모형을 개발하였다. CUDA 포트란은 그래픽 처리 장치(Graphic Processing Unit: GPU)에서 수행하는 병렬 연산 알고리즘을 포트란 언어를 사용하여 작성할 수 있도록 하는 GPU상의 범용계산(General-Purpose Computing on Graphics Processing Units: GPGPU) 기술이다. GPU는 그래픽 처리 작업에 특화된 다수의 산술 논리 장치(Arithmetic Logic Unit: ALU)로 구성되어 있어서 중앙 처리 장치(Central Processing Unit: CPU)보다 한 번에 더 많은 연산 수행이 가능하다. 이에 따라, CUDA 포트란기반 확산파모형은 분포형 강우유출모형의 수치모의 연산시간을 단축시킬 수 있다. 분포형모형의 지배방정식은 확산파모형과 Green-Ampt모형으로 구성되었고, 확산파모형은 유한체적법을 이용하여 이산화 하였다. CUDA 포트란기반 확산파모형의 정확성은 기존 연구된 수리실험 결과 및 CPU기반 강우유출모형과 비교하였으며, 연산소요시간에 대한 효율성은 CPU기반 확산파모형과 비교하였다. 그 결과 CUDA 포트란기반 확산파모형의 결과는 수리실험 결과 및 CPU기반 강우유출모형의 결과와 유사한 결과를 나타냈다. 또한, 연산소요시간은 CPU 기반 확산파모형의 연산소요시간보다 단축되었으며, 본 연구에 사용된 장비를 기준으로 최대 100배 정도 단축되었다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제37권12호
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• pp.79-90
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• 2000

본 논문에서는 고성능 수퍼스칼라 마이크로프로세서에 적합하고, IEEE 754 표준을 준수하는 고성능 부동 소수점 유닛의 구조를 설계한다. 부동 소수점 AU에서는 비정규화 수 처리를 모두 하드웨어적으로 지원하면서 추가적인 지연 시간이 생기지 않도록 점진적 언더플로우 예측 기법을 제안 구현한다. 부동 소수점 제산/제곱근기는 기존의 고정적인 길이의 몫을 구하는 방식과 달리 매 사이클마다 가변적인 길이의 몫을 구하는 구조를 채택하여 성능과 설계 복잡도 면에서 SRT 알고리즘에 의한 구현 보다 우수하도록 설계한다. 또한, 수퍼스칼라 마이크로프로세서에 이식이 용이하도록 익셉션 예측 기법을 세분화하여 적용하며, 제산 연산에서의 익셉션 예측에 필요한 스톨사이클을 제거하도록 한다. 설계된 부동 소수점 AU와 제산/제곱근기는 부동 소수점 유닛의 구성요소인 명령어 디코더, 레지스터 파일, 메모리 모델, 승산기 등과 통합되어 기능과 성능을 검증하였다.

• 한국통신학회논문지
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• 제22권12호
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• pp.2714-2726
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• 1997

본 논문은 디지탈 의료 영상을 효과적으로 무손실 압축하기 위한 적용적 심볼 교환에 기반을 둔 새로운 부호화 방법을 제안한다. 제안하는 알고리즘은 먼저 원영상에 차분 규칙 또는 적용 예측기를 적용하여 차분 영상값을 구하며, 이러한 차분 영상값에 대한 개별 context를 결정한다. 다음 단계에서 context하에서 현재 부호화될 차분 영상값과 모델 템플리트상의 차분 영상값들 사이의 극성 일치를 갖는 심볼의 추정을 기반으로 한 적응적인 심볼 교환 과정을 적용하여 예측 심볼을 얻는다. 예측 심볼은 부호화 될 차분 영상값에 대해 가장 빈번하게 발생하리라고 예측되는 심볼을 가리키며, 예측 심볼이 차분 영상값과 동일할 때 부호화 효율이 높게 유지된다. 마지막 부호화 단계에서 이진 적응 산술 부호기는 특정 context가 주어진 차분 영상값의 예측 여부를 판단하는 이진 판단 트리를 사용하여 차분 영상값을 부호화 한다. 차분 영상값 예측 적중율 향상을 통하여 제안된 알고리즘의 부호화 효율은 ISO JPEG 무손실 예측기를 산술 부호기에 적용한 경우보다 약 33% 정도 높아지고, 차분 예측기 또는 적용 예측기를 산술 부호기에 적용한 경우에 비해 약 23% 정도 높아짐을 알 수 있다. 제안된 부호화 방법은 단위 구간 부분할시 곱셈 연산이 아닌 덧셈 연산을 사용하기 때문에 부호기의 복잡성이 낮고 다중 비트 공간의 영상을 이진 공간 열로 분할하지 않고 바로 다중 비트 의료 영상을 부호기에 적용 할 수 있기 때문에 의료 PACS의 영상 압축부에서 사용될 수 있다.

• 대한수학교육학회지:학교수학
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• 제14권2호
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• pp.191-212
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• 2012

학생들의 산술 활동 (수의 사칙연산) 학습에 관한 연구 중 분수량을 포함한 나눗셈 문제의 해결을 위한 자연수 지식의 활용을 상세히 다룬 연구가 매우 부족한 실정이다. 교수실험이 연구방법으로 사용된 본 정성연구에서는, 일년간 행해진 교수실험 중 일부 자료의 분석을 바탕으로 다양한 포함제 분수나눗셈 상황을 해결하기 위해 어떻게 자연수 나눗셈의 기본이 되는 단위분할 도식을 수정, 구성해 나갈 수 있는지에 대한 가능한 발달 경로(나머지가 있는 단위분할 도식, 분수 단위분할 도식)를 제시하고 있다. 따라서 본 연구는 다른 수 체계(자연수, 분수)에서 같은 종류의 연산(나눗셈)에 대한 조작적 연결성을 고찰함으로써 현재 학생들이 가지고 있는 수 연산에 관한 분절적 이해를 올바르게 지도할 수 있는 방안을 제시한다.