• 전자공학회논문지CI
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• 제45권5호
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• pp.1-7
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• 2008

일반적인 버스 아키텍처는 공용버스 내에 마스터와 슬레이브, 아비터, 디코더 등으로 구성되어 있다. 특히 여러 마스터들이 동시에 버스사용 권리를 받을 수 없으므로, 아비터가 공용버스와 마스터 사이에서 중재하는 역할을 수행한다. 중재 방식에는 fixed priority 방식, round-robin 방식, TDMA 방식, Lottery 방식 등이 연구되고 있는데, 중재방식에 따라 버스 사용의 효율성이 결정된다. 반면 버스 아키텍처를 수정하여 시스템의 성능을 극대화할 수 있는데, 본 논문에서는 병렬 데이터 통신을 지원하는 플라잉 마스터 버스 아키텍처를 제안하였고, 위에서 언급한 여러 가지 버스 중재 방식에 대하여 일반적인 공용버스와 비교하여 장단점을 분석하였다. TLM(Transaction Level Model)을 이용한 성능검증 결과로부터 버스 중재방식과 무관하게 약 40%의 성능이 향상되었음을 확인하였다. 플라잉 마스터 버스 아키텍처가 좀 더 연구되고 다양한 SoC에 적용되면서 고성능 버스 아키텍처로 자리매김할 것이다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제42권4호
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• pp.9-18
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• 2005

본 논문은 OCP(Open Core Protocol)에 호환되는 파이프라인 구조를 가진 시스템 버스와 MPEG 시스템에 적합한 메모리 버스로 구성된 계층 구조를 가지는 새로운 동기 세그먼트 버스를 제안한다. 이 구조는 MPEG 시스템의 모바일 제품에 사용되는 영상 데이터 처리를 위한 메모리 인터페이스에 기반을 둔 버스 구조와 멀티 마스터와 멀티 슬레이브를 사용하여 고성능의 다중 처리를 위한 양방향 다중 버스 구조(hi-direction multiple bus architecture)를 가진다. 효율적인 데이터 처리를 위하여 파이프라인 스테이지와 결합된 마스터와 슬레이브의 주소번지가 latency를 결정하며, 시스템의 특성에 따라서 각각의 IP 코어를 배치하였다. 제안된 버스는 저전력 구현을 위하여 세그먼트 버스 구조를 가지고, 멀티미디어 SoC 시스템의 성능 저하 없이 다중 작업이 가능한 구조를 가지며 확장이 가능하다. 제안된 버스 구조는 AMBA와 비교하였을 때 bandwidth는 3.7배 증가하였고 latency는 0.25배 감소하였다.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제9권2호
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• pp.75-79
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• 2009

A system-on-a-chip communication architecture has a significant impact on the performance and power consumption of modern multi-processors system-on-chips (MPSoCs). However, customization of such architecture for a specific application requires the exploration of a large design space. Thus, system designers need tools to rapidly explore and evaluate communication architectures. In this paper we present the method for application-specific low-power bus architecture synthesis at system-level. Our paper has two contributions. First, we build a bus power model of AMBA AXI bus communication architecture. Second, we incorporate this power model into a low-power architecture exploration algorithm that enables system designers to rapidly explore the target bus architecture. The proposed exploration algorithm reduces power consumption by 20.1% compared to a maximally connected reduced matrix, and the area is also reduced by 20.2% compared to the maximally connected reduced matrix.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제47권1호
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• pp.69-78
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• 2010

고성능의 SoC를 구현하기 위해서, 우리는 버스 프로토콜과 상관없이 선택된 슬레이브에 직접 액세스하는 특별하게 정의된 마스터인 플라잉 마스터 버스 아키텍쳐 구조를 제안한다. 제안한 버스 아키텍쳐는 베릴로그와 하이닉스 0.18um 공정을 디자인 맵핑하여 실행하였다. 마스터와 슬레이브 래퍼는 150여개의 로직 게이트 카운트를 가지기 때문에, SoC 디자인에 있어서 모듈의 고유 영역인 면적용적은 여전히 고려해야 한다. TLM 성능분석 시뮬레이션을 통해 제안한 아키텍쳐가 기존의 버스아키텍쳐와 비교해서 트랜잭션 사이클이 25~40%, 버스 효율성이 43~60% 증가하였고, 요청 사이클이 43~77% 감소하였다. 결론적으로, 우리가 제안한 플라잉 마스터 버스 아키텍쳐 구조는 성능과 효율성의 측면에서 버스 아키텍쳐 분야를 선도할 주요 후보중 하나라고 여겨진다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제45권9호
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• pp.26-32
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• 2008

전형적인 공용버스 아키텍처는 동일시간에 하나의 데이터 전송을 처리할 수 있다. 본 논문에서는 동일시간에 여러 데이터 전송을 할 수 있는 NAWM (No Arbitration Wild Master) 버스 아키텍처를 제안하고 있다. AMBA 시스템에 대하여 NAWM 버스아키텍처의 마스터 래퍼와 슬레이브 래퍼를 설계해 보았으며, AMBA 시스템의 대부분 IP들을 수정없이 적용하는 것이 가능하다는 사실과 추가되는 타이밍 지연은 무시가능하다는 것을 확인하였다. 시뮬레이션을 통하여 NAWM 버스 아키텍처에서 여러 마스터들이 슬레이브에 접근할 때, 50% 이상 병렬처리가 가능함을 알 수 있었다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제45권5호
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• pp.71-81
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• 2008

본 논문에서는 새로운 On-Chip 버스로 다중처리 기반의 GALDS 버스 구조를 제안하였고 성능을 검증하였다. 제안된 GALDS 버스 구조는 멀티 마스터 멀티 슬레이브의 다중 처리를 지원하는 세그먼트(segment) 기반의 고성능의 양방향 다중처리 버스 구조(bi-direction multitasking bus architecture)이다. 또한, 시스템의 태스크(task) 분석에 의해서, 버스는 버스 동작 주파수의 배수 값을 갖는 주파수 사이에서 각각의 IP에 최적화된 동작 주파수를 선택하기 때문에 전체 전력 소모를 줄일 수 있다. 서로 다른 동작 주파수를 입력받은 IP들 간의 효율적인 데이터 통신을 위하여, 본 구조에서는 비동기 양방향 FIFO를 기반으로 하는 비동기 Wrapper 설계하였다. 또한, 버스 세그먼트의 추가만으로 시스템의 쉬운 확장이 가능하기 때문에, 제안된 구조는 IP 재사용 및 구조적 변경이 용이한 장점을 갖는다. 제안된 버스의 검증을 위해 4-마스터/4-슬레이브를 가지는 4-세그먼트의 버스와 비동기 Wrapper를 Verilog HDL을 이용하여 구현하였다. 버스의 다중처리동작 검증은 버스와 IP의 동작 주파수 비가 1:1, 1:2, 1:4, 1:8인 경우를 기준으로 시뮬레이션을 통해 마스터 IP에서 슬레이브 IP 사이의 데이터 읽기 및 쓰기 전송 동작을 확인하였다. 데이터 전송은 Advanced Microcontroller Bus Architecture(AMBA)과 호환 가능한 16 Burst Increment 모드로 하였다. 제한된 GALDS 버스의 최대 동작 지연시간은 쓰기 동작 시 22 클럭, 읽기 동작 시 44 클럭으로 확인되었다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제48권8호
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• pp.33-44
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• 2011

본 연구에서는 AMBA 3.0 AXI 프로토콜을 사용하여 고성능 및 저전력이 요구되는 MPSoC에 적합한 하이브리드 온-칩 버스구조를 설계하였다. AXI의 채널 중에서 트래픽이 많은 쓰기데이터 채널 및 읽기데이터 채널은 Crossbar 버스구조로 설계하여 고속 처리를 가능하게 하였다. 또한 MPSoC에서의 컴포넌트 추가에 따른 오버헤드(회로크기, 연결회선, 전력소모 등)를 줄이기 위해 트래픽이 적은 주소 채널과 쓰기 응답 채널은 Shared 버스구조로 공유하도록 설계하였다. 본 연구에서는 Hybrid 버스구조의 검증을 위해 Shared 버스구조 및 Crossbar 버스구조와 함께 시간, 공간, 파워 영역에서 각각 비교 실험하였다. $16{\times}16$ 버스 실험에서 Hybrid 버스구조는 Crossbar 버스구조와 비교해서 마스터의 대기시간은 약 9%, 전체 실행시간은 약 4%의 차이에 그쳐 비슷한 성능을 보여준다. 반면 오버헤드에서는 Crossbar 버스구조와 비교하여 회로 크기는 47%, 연결 회선 수는 52%, 동적 전력 소모는 66%의 감소 효과를 보인다. 따라서 본 연구에서 설계한 하이브리드 온-칩 버스구조는 Crossbar 버스 구조와 비교하여 고성능 및 저전력이 요구되는 MPSoC 인터커넥션에 매우 효과적임을 보이고 있다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제14권3호
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• pp.684-690
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• 2010

기존에 사용되는 대부분의 SoC는 공유버스 구조를 가지고 있어, 병목현상이 발생하는 문제점을 가지고 있다. 이러한 문제점은 SoC의 내부의 IP 수가 많을수록, 전체적인 SoC의 성능을 저하시키게 되어, CPU 자체의 속도보다는 전체적인 통신 분배에 의해 SoC의 성능이 좌우 된다. 본 논문에서는 공유버스의 단점인 병목현상을 줄이고 SoC의 성능을 향상시키기 위해 크로스바 스위치버스 구조를 제안한다. 크로스바 스위치 버스는 마스터 모률 8개, 슬레이브 모듈 16개까지 연결이 가능하며, 다중 버스 채널구조로 되어 있어 병렬통신이 가능하다. 또한 각 16개의 슬레이브 인터페이스마다 우선순위 정보가 저장된 아비터가 내장되어 하나의 마스터가 슬레이브를 독점하는 것을 방지하는 것과 동시에 효율적인 통신을 지원한다. OpenRISC 프로세서, VGA/LCD 제어기, AC97 제어기, 디버그 인터페이스, 메모리 인터페이스로 구성되는 SoC 플랫폼의 WISHBONE 온칩 공유버스 구조와 크로스바 스위치 버스구조의 성능을 비교한 결과, 기존의 공유버스보다 26.58%의 성능이 향상되었다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제45권8호
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• pp.54-60
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• 2008

버스 아키텍처는 통신 전송을 만드는 마스터, 전송을 응답받는 슬레이브, 마스터를 선택하는 아비터, 그리고 버스를 연결해 주는 브리지 등으로 구성되어 있다. 이것은 최근에 좀 더 복잡해지고 있으며, 다중버스 아키텍처로 발전하고 있다. 본 논문에서는 여러 다중 shared bus 구조에 대해 논의해 보고 브리지의 레이턴시를 줄이기 위해서 메모리 셀렉터를 도입한 구조를 제안하였다. 마지막으로 이 버스구조에 DMA 마스터를 사용하는 LCD 컨트롤러를 집적하였으며, RTL 시뮬레이션과 FPGA 보드 테스트를 통하여 검증하였다. ModelSim 툴을 이용한 타이밍 시뮬레이션에서 DMA, LCD 라인버퍼, SDRAM 컨트롤러 등이 정상적으로 동작되었으며, LCD 패널이 장착된 실제 FPGA 보드에서 LCD 이미지를 확인하였다.

• 전자공학회논문지C
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• 제34C권3호
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• pp.1-10
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• 1997

We present an approach to high-level synthesis for a specific target architecture-partitioned bus architecture. In this approach, we have specific goals of minimizing data transfer length and number of buses in addition to common synthesis goals such as minimizing number of control steps and satisfying given resource constraint. Minimizing data transfer length and number of buses can be very important design goals in the era of deep submicron technology in which interconnection delay and area dominate total delay and area of the chip to be designed. in partitioned bus architecture, to get optimal solution satisfying all the goals, partitioning of operation nodes among segments and ordering of segments as well as scheduling and allocation/binding must be considered concurrently. Those additional goals may impose much more complexity on the existing high-level synthesis problem. To cope with this increased complexity and get reasonable results, we have employed two ideas in ur synthesis approach-extension of the target architecture to alleviate bus requirement for data transfer and adoption of genetic algorithm as a principal methodology for design space exploration. Experimental results show that our approach is a promising high-level synthesis mehtodology for partitioned bus architecture.