딥 서브 마이크론 (DSM: deep-submicron) 설계에서는 버스에서 선들 간의 커플링 효과는 크로스톡 지연, 노이즈, 전력 소모와 같은 심각한 문제를 야기 시킨다. 버스 인코딩에 대한 대부분의 이전 연구들은 버스에서의 전력 소모를 최소화하거나 크로스톡 지연을 최소화하는데 초점을 맞추고 있지만 모두를 고려한 방법은 보이지 않는다. 이 논문에서, 우리는 버스에서의 전력 소모 최소화와 크로스톡 지연 방지를 동시에 고려한 새로운 버스 인코딩 알고리즘을 제안하였다. 우리는 이 문제를 공식화하여, 자체 천이와 상호 천이의 가중 합 문제를 풂으로써 해결하였다. 여러 벤치마크 설계를 이용한 실험으로부터 제안한 인코딩 방법을 이용할 경우, 크로스톡 지연을 완전히 제거할 뿐 아니라 이전의 방법들을 사용한 것 보다 최소 15% 이상 적은 전력을 소모하였음을 보았다.
UDSM(Ultra Deep SubMicron)기술을 이용한 시스템 온-칩 설계 시 가창 중요한 설계 요소는 버스 상에서의 전력소모와 지연시간을 최소화 하는 것이다. 인접한 선에서 발생되는 crosstalk는 전파 지연을 발생시키는데 지대한 영향을 미치며, 이를 제거하거나 최소화 시키는 일은 SoC(System on a Chip) 설계에서 시스템의 신뢰성 및 성능 향상과 직결된다. 기존의 방법들은 주로 crosstalk 지연이나 버스 스위칭 횟수 중 하나 만을 최소화하는 방법이 제안되었다. 본 논문에서는 인코딩 적용 4 비트 클러스터 상의 버스 스위칭 횟수에 따라 crosstalk과 스위칭 횟수를 동시에 최소화 할 수 있도록 "invert" 기능과 "logic-convert" 기능을 적응적으로 선택하는 새로운 인코딩 기법을 제안한다. 실험결과 제안한 버스 인코딩 기법은 완벽하게 crosstalk 지연를 제거한 반면, 기존의 다른 방법들에 비해 25% 이상 전력을 절약하였음을 보여준다.
본 논문에서는 시스템 수준에서의 전력 최적화를 위한 한가지 방법으로 부분 버스 반전 부호화를 제안한다. 제안하는 방법에서는 버스 부호화가 버스선의 일부분에만 행해지는데, 이것은 버스선 전체를 부호화 함으로써 필요 없는 버스반전이 생기는 것을 피하기 위해서이다. 부분 버스 반전화를 위해서는 어떠한 버스선들을 선택하여 부호화하는가가 중요한데, 본 논문에서는 이러한 선택을 위한 알고리즘을 제안한다. 벤치마크 예제를 통한 모의 실험에서 부분 버스 반전 부호화 방법을 사용해 버스의 천이수를 평균 62.6% 줄일 수 있다는 것을 보였다. 또한 제안한 알고리즘의 성능을 평가하기 위해 시뮬레이티드 어닐링 방법과 비교하였다.
본 논문은 Delay-Insensitive(DI) 지연 모델을 갖는 비동기식 회로에 3치 전압 레벨을 사용한 하이브리드 터너리 데이터 전송 방식을 제안하고, 이를 이용하여 다양한 비동기 프로토콜과의 데이터 송신 및 수신을 위한 래퍼를 설계하였다. 제안된 하이브리드 터너리 데이터 전송 방식은 기존의 2 선식 전송 방식이나 1-of-4 전송 방식에 비해 데이터 전송선을 50% 줄일 수 있으며, 터너리 전송 방식과 비교하였을 때도 50%의 신호 천이 감소 결과를 보였다. 본 논문에서는 $0.18-{\mu}m$ CMOS 공정을 적용하여 래퍼를 설계하고 검증하였다. 하이브리드 터너리 전송 방식이 적용된 래퍼는 2 GHz 이상의 속도로 동작 하였으며 2 선식, 1-of-4, 그리고 터너리 전송 방식에 비해 각각 65%, 43%, 36%의 소비 전력이 줄어든 결과를 보였다. 제안된 전송 방식과 설계된 래퍼 회로는 비동기식 고속 및 저전력 인터페이스로 사용 가능하다.
연결선(interconnect) 사이의 간섭으로 발생하는 crosstalk 지연시간(delay)을 제거하기 위한 두 가지의 방법을 제안 한다. (1) 체계적인 코드를 생성해내는 방법으로 crosstalk 지연시간(delay) 유발 경우를 두 가지의 종류로 분류하여 각각에 대해 버스(bus) 비트 수의 증가에 따른 analytic 한 코드 생성 공식을 유도하였다; (2) 부-버스(sub-bus) 간에 발생하는 crosstalk 지연시간(delay)을 기존의 방법에 비해 보다 효율적으로 제거하는, 즉 추가적인 차단 라인 (또는 complement 비트 라인)를 감소시키는 방법을 제안 한다. 두 연구 결과는 연결선 상의 데이터 전송에 따른 신뢰성, 지연시간 및 전력 소모 증가를 유발하는 crosstalk를 차단하는 엔코딩 기법으로 유용하게 사용될 것으로 보인다.
Communication network in KTX (Korea Train eXpress), the express train system, has to transmit status variables periodically within tens of seconds and real-time control informations which has short reply like status transition or alarm. KTX uses $Tornad^*$ (TOken Ring Network Alsthom Device) network for this purpose. This network can send and receive messages which enable express train applications embedded in intelligence boards to communicate by itself. Layer 1, 2 of $Tornad^*$ is implemented with differential manchester encoding and IEEE 802.4 standard(token bus standard) respectively. To implement layer 1 and 2, we implemented twisted pair modem using FPGA for layer 1 and used MC68824 from Motorola for layer 2. MC68824 bus arbitration and memory controller is implemented using CPLD.
디지털 논리회로의 테스트 데이터와 전력소비를 단축시킬 수 있는 효율적인 테스트 방법을 제안한다. 제안 하는 테스트 방법은 테스트장비내의 테스트 데이터 저장 공간을 줄이는 하이브리드 run-length 인코딩 벙법에 기초하고, 수정된 Bus-invert 코딩 방법과 스캔 셀 설계를 제안하여, 스캔 동작시의 개선된 전력 단축효과를 가져온다. ISCAS'89 벤치마크 회로의 실험결과 고장 검출율의 저하 없이 평균 전력은 96.7%, 피크전력은 84%의 단축을 보이며 테스트 데이터는 기존 방법보다 78.2%의 압축을 갖는다.
This paper describes the design of EFbus(ETRI Fieldbus), EFbus was designed from the interim results of international Fieldbus standardization in IEC (International Electrotechnical Commission) and proposals of many companies. The design was performed and described on the basis of three layered architecture. Application layer S/W runs on IBM PC and provides services which is similar ED MMS in MAP to user application Data linklayer runs on Intel's iDCX96 real time executive and uses centralized media accesscontrol method. Physical layer uses Manchester encoding & decoding, twisted pair fines and RS485 electrical standard.
Real-time communication network is important for KTX high speed train system because small problem can make a huge accident. Communication network for KTX high speed train system consists of IEEE 802.4 token bus network and FM0 encoding. The network device is developed by using MC68824 TBC, MC68185 TPM and MC68020 MPU. The network device make available to analysis of the network protocol among vehicles for Kyung-Boo high-speed train system.
딥-서버마이크론 기술에서, 버스 상에서의 전력 소모를 최소화하는 것은 가장 중요한 설계 목표들 가운데 하나이다. 전력 소모를 줄이기 위해 일반적으로 사용되고 있는 효과적인 기법들은 근본적으로 데이터 압축 또는 데이터 인코딩을 이용하고 있지만 압축과 인코딩을 모두 사용한 기법은 현재까지 알려져 있지 않다. 본 논문은 버스에서의 데이터 전송 시 발생하는 전력소모량을 크로스톡 지연을 완전히 제거함과 동시에 최대한 줄이는 통합된 데이터 압축 및 인코딩 알고리즘을 제안한다. 전력 소모를 줄이는 문제를 셀프 천이와 크로스-커플된 천이 양에 대한 가중 합을 최소화하는 문제로 형상화하여 풀었으며, 이 과정에서 자주-인용 데이터에 기반한 압축과 셀프-쉴드 인코딩이라는 개념을 활용하였다. 벤치마크를 사용한 실험에서 우리는 제안한 방법을 사용하면, 기존의 순차적인 압축 및 인코딩 적용 방식보다 $7.9\%-39.4\%$ 더 적은 전력 소모를 가짐을 알 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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