• ETRI Journal
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• 제35권3호
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• pp.480-490
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• 2013

As technology evolves into the deep submicron level, synchronous circuit designs based on a single global clock have incurred problems in such areas as timing closure and power consumption. An asynchronous circuit design methodology is one of the strong candidates to solve such problems. To verify the feasibility and efficiency of a large-scale asynchronous circuit, we design a fully clockless 32-bit processor. We model the processor using an asynchronous HDL and synthesize it using a tool specialized for asynchronous circuits with a top-down design approach. In this paper, two microarchitectures, basic and enhanced, are explored. The results from a pre-layout simulation utilizing 0.13-${\mu}m$ CMOS technology show that the performance and power consumption of the enhanced microarchitecture are respectively improved by 109% and 30% with respect to the basic architecture. Furthermore, the measured power efficiency is about 238 ${\mu}W$/MHz and is comparable to that of a synchronous counterpart.

• 대한전자공학회:학술대회논문집
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• 대한전자공학회 2002년도 하계종합학술대회 논문집(2)
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• pp.105-108
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• 2002

Although asynchronous designs have become a promising way to develop complex modern digital systems, there is a few complete design framework for VLSI designers who wish to use automatic CAD tools. Especially, high-level synthesis is not widely concerned until now. In this paper we Proposed a method for high-level synthesis of asynchronous systems as a part of an asynchronous design framework. Our method performs scheduling, allocation, and binding, which are three subtasks of high-level synthesis, in simultaneous using a transformational approach. To deal with complexity of high-level synthesis we use neighborhood search algorithm such as Tabu search.

• 한국정보과학회:학술대회논문집
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• 한국정보과학회 2004년도 봄 학술발표논문집 Vol.31 No.1 (A)
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• pp.931-933
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• 2004

In a SoC environment, asynchronous design techniques offer solutions for problems of synchronous design techniques. Asynchronous FIFOs have the advantages of easier interconnection methods and higher throughput than synchronous ones. Low latency and high throughput are two imp ortant standards in asynchronous FIFOs. We present low latency asynchronous FIFO in the paper, which optimizes GasP[6]. Pre-layout of HSPICE simulations of a 8-stage FIFO on 1-bit datapath using Anam's 0.25$\mu\textrm{m}$ technology indicates 17% lower latency than GasP.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제9권8호
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• pp.1735-1740
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• 2005

SoC 설계에서는 많은 수의 IP 들이 하나의 칩에 집적되며 이들은 각각 서로 다른 주파수로 동작해야 가장 효율적으로 동작할 수 있다. 이러한 IP들을 연결하기 위해서는 비동기 클럭 동작 사이에 버퍼 역할을 할 수 있는 비동기 FIFO가 필수적이다. 그러나 아직 많은 수의 비동기 FIFO가 잘못 설계되고 있으며 이에 따른 비용이 심각하다. 이에 본 논문에서는 유효 비트 방식의 비동기 FIFO를 설계함으로써 비동기 회로에서 발생하는 metastability를 없애고 비동기 카운터의 오류를 수정함으로써 비동기 클럭들 사이에서 안전하게 데이터를 전송할 수 있는 FIFO 구조를 제안한다. 또한 이 FIFO 구조의 HDL 기술을 바탕으로 합성하여 다른 방식의 FIFO 설계와 비교 평가한다.

• 대한전자공학회:학술대회논문집
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• 대한전자공학회 2000년도 하계종합학술대회 논문집(2)
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• pp.221-225
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• 2000

We designed asynchronous event logic library with 0.25$\mu\textrm{m}$ CMOS technology and interface chip for heterogeneous system with high-speed asynchronous FIFO operating at 1.6㎓. Optimized asynchronous standard cell layouts and Verilog models are designed for top-down design methodology. A method for mitigating a design bottleneck when it comes to tolerate clock skew is described. This communication scheme using clock control circuits, which is used for the free of synchronization failures, is analyzed and implemented. With clock control circuit and FIFO, high-speed communication between synchronous modules operating at different clock frequencies or with asynchronous modules is performed. The core size of implemented high-speed 32bit-interface chip for heterogeneous system is about 1.1mm ${\times}$ 1.1mm.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2005년도 춘계종합학술대회
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• pp.1038-1041
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• 2005

현재 SoC 설계에 사용되는 많은 IP들은 대부분 이들이 연결되는 버스 클럭과 주파수가 서로 다른 클럭을 사용하며 이를 위해서는 비동기 FIFO가 필수적이다. 그러나 아직 많은 수의 비동기 FIFO가 잘못 설계되고 있으며 이에 따른 비용이 심각하다. 이에 본 논문에서는 레지스터 기반의 비동기 FIFO를 유효비트를 사용하여 설계함으로써 비동기 회로에서 발생하는 metastability를 없애고 비동기 카운터의 오류를 수정함으로써 비동기 클럭들 사이에서 안전하게 데이터를 전송할 수 있는 FIFO 구조를 제안한다. 또한 이 FIFO 구조의 HDL 기술을 바탕으로 합성하여 다른 방식의 FIFO 설계 방식과 비교 평가한다.

• 센서학회지
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• 제26권3호
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• pp.209-213
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• 2017

The delay-insensitive Null Convention Logic (NCL) asynchronous design as one of innovative asynchronous logic design methodologies has many advantages of inherent robustness, power consumption, and easy design reuses. However, transistor-level structures of conventional NCL gate cells have weakness of high area overhead and high power consumption. This paper proposes a new NCL gate based on power gating structure. The proposed $4{\times}4$ NCL multiplier based on power gating structure is compared to the conventional NCL $4{\times}4$ multiplier and MTNCL(Multi-Threshold NCL) $4{\times}4$ multiplier in terms of speed, power consumption, energy and size using PTM 45 nm technology.

• 전기학회논문지
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• 제57권1호
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• pp.109-116
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• 2008

Model matching problem of asynchronous sequential machines is addressed in this paper. The main topic is to design a corrective controller such that the closed-loop behavior of the asynchronous sequential machine can follow a given model, i.e., their models can be "matched" in stable states. In particular, we assume that the considered asynchronous machine suffers from the presence of an input disturbance that can cause undesirable state transitions. The proposed controller can realize both model matching and elimination of the adverse effect of the input disturbance. Necessary and sufficient condition for the existence of a corrective controller that solves model matching problem is presented. Whenever controller exists, algorithms for their design are outlined and demonstrated in a case study.

• 대한전자공학회:학술대회논문집
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• 대한전자공학회 2000년도 ITC-CSCC -1
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• pp.414-416
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• 2000

We investigate potential advantages and problems when a superscalar processor is designed and implemented using asynchronous design methods. Conventional techniques of superscalar processing are applied and data dependent adder is considered as an asynchronous component. Intensive simulations on SPEC INT95 benchmark suites are made for the purpose of performance comparison between a synchronous and an asynchronous superscalar processor, respectively. The simulation results show about 5% speedup with asynchronous design methods in the sense of Issue Rate.

• 한국지능시스템학회논문지
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• 제25권2호
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• pp.139-146
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• 2015

본 논문에서는 교정 제어에 의한 스위칭 비동기 순차 머신의 모델 정합 문제를 다룬다. 스위칭 비동기 순차 머신은 스위칭 신호에 따라서 여러 개의 비동기 순차 머신 특성을 번갈아 가면서 가지는 시스템이라고 정의한다. 이번 연구에서 스위칭 시스템이 가질 수 있는 스위칭 시퀀스(sequence)는 일정하게 고정되어 있다고 가정한다. 제어 목적은 폐루프 시스템의 안정 상태 동작을 주어진 기준 모델과 일치시키는 교정 제어기의 존재조건을 규명하고 제어기를 설계하는 일이다. 이를 위해서 스위칭 비동기 머신이 가지는 도달가능성을 표현하는 새로운 skeleton 행렬을 도입하고 모델 정합 교정 제어기의 존재조건을 기술한다. 또한 사례 연구를 통해 스위칭 신호를 생성하면서 동시에 교정 제어 입력을 변화시키는 새로운 교정 제어 알고리듬을 예시한다.