• Journal of Information Processing Systems
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• 제17권1호
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• pp.191-202
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• 2021

In an Internet of Things (IoT)-configured system, each device executes on-chip software. Recent IoT devices require fast execution time of complex services, such as analyzing a large amount of data, while maintaining low-power computation. As service complexity increases, the service requires high-performance computing and more space for embedded space. However, the low performance of IoT edge devices and their small memory size can hinder the complex and diverse operations of IoT services. In this paper, we propose a remote on-demand software code execution unit using the cloudification of on-chip code memory to accelerate the program execution of an IoT edge device with a low-performance processor. We propose a simulation approach to distribute remote code executed on the server side and on the edge side according to the program's computational and communicational needs. Our on-demand remote code execution unit simulation platform, which includes an instruction set simulator based on 16-bit ARM Thumb instruction set architecture, successfully emulates the architectural behavior of on-chip flash memory, enabling embedded devices to accelerate and execute software using remote execution code in the IoT environment.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제10권1호
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• pp.57-64
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• 2006

다중처리기 SoC(System on Chip) 플랫폼은 SoC 설계를 위한 새로운 혁신적인 경향들을 가지고 있다. QoS 인수와 성능 매트릭스는 SoC을 위한 새로운 설계 방법론을 채택하도록 하였다. 이것은 NOC의 하부 통신 백본뿐만 아니라 전체 시스템 구조가 고도로 확장가능하고, 재사용가능하고, 예측가능하면서 가격과 에너지 측면에서 효율적인 플랫폼이 되도록 구체화할 것이다. 우리는 NOC의 통신 백본 구조가 계층화된 것처럼 NOC의 전체 시스템 구조가 자체적으로 7 계층이 되도록 제안한다. 이런 플랫폼은 동기화 문제를 가지는 병행성을 보다 효과적으로 모델화하는 영역에 특수한 문제들을 분리할 수 있다. 그러한 계층 구조에서 계산 모델은 어떤 응용에 자연스러운 병행성과 동기화 문제를 모형 할 수 있는 뼈대를 제공할 것이다. 그러므로 특정 NOC 영역에서 올바른 계산 모델을 사용하는 것은 아주 중요하다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2009년도 추계학술대회
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• pp.397-400
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• 2009

본 논문에서는 멀티미디어 어플리케이션을 위한 BTB(Branch Target Buffer)를 이용한 RISC 프로세서 기반 SoC 플랫폼의 ASIC 설계에 대해 기술한다. 제안된 SoC 플랫폼은 성능 개선을 위해 BTB를 포함하며 분기 명령어 패치 시 분기할 타깃 주소를 BTB에 저장함으로써 예측 주소의 명령어를 미리 패치, 파이프라인의 지연을 최소화하였다. 또한, 다양한 멀티미디어 어플리케이션을 위해 VGA 제어기, AC97 제어기, UART 제어기, SRAM 인터페이스, 디버그 인터페이스를 포함한다. 구현된 플랫폼은 다양한 테스트 프로그램을 사용하여 시뮬레이션을 수행하였으며, Xilinx VIRTEX-4 XC4VLX80 FPGA를 이용해 기능 및 타이밍 검증을 수행하였다. 최종적으로 Chartered 0.18um 공정을 이용하여 단일 ASIC 칩으로 구현되었으며 100MHz에서 정상 동작함을 확인하였고, 이전 OpenRISC 마이크로프로세서를 사용한 플랫폼과의 비교를 위해 산술연산 및 AC97 테스트 프로그램을 이용한 시뮬레이션 결과 5~9%의 성능향상을 확인하였다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제45권12호
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• pp.8-14
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• 2008

본 논문에서는 $8{\times}8$ CNT 센서 어레이를 CMOS 공정 후 처리를 통하여 센서회로가 제작된 CMOS 칩에 집적시켜 측정장비 없이도 자체적으로 감지결과를 출력할 수 있는 센서 칩의 기본적인 플랫폼을 설계 제작한 결과를 보고한다. 센서 소자로는 알루미늄 패드 사이에 연결된 CNT network을 사용하였으며 생화학적 반응에 의하여 전기전도도가 변화하는 것을 감지한다. 표준 CMOS 공정의 감지회로는 CNT network의 저항 값 변동에 의해 ring oscillator의 주파수가 변동하는 것을 감지하는 방식을 사용한다. 제작된 CMOS 센서 칩을 활용하여 이를 대표적인 생화학물질인 glutamate을 검출하는데 실험적으로 적용하여 농도에 따른 출력결과 값을 얻는데 성공한다. 본 연구를 통하여 본 센서 칩 플랫폼을 이용한 상용화의 가능성을 확인하며, 추가적으로 개발이 필요한 기술에 대해 파악한다.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제12권2호
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• pp.212-218
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• 2012

A stereo vision is able to build three-dimensional maps of its environment. It can provide much more complete information than a 2D image based vision but has to process, at least, that much more data. In the past decade, real-time stereo has become a reality. Some solutions are based on reconfigurable hardware and others rely on specialized hardware. However, they are designed for their own specific applications and are difficult to extend their functionalities. This paper describes a vision system based on a System on a Chip (SoC) platform. A real-time stereo image correlator is implemented using Sum of Absolute Difference (SAD) algorithm and is integrated into the vision system using AMBA bus protocol. Since the system is designed on a pre-verified platform it can be easily extended in its functionality increasing design productivity. Simulation results show that the vision system is suitable for various real-time applications.

• Journal of information and communication convergence engineering
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• 제13권3호
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• pp.145-151
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• 2015

We describe in this paper a hardware-based improvement scheme of a real-time automatic speech recognition (ASR) system with respect to speed by designing a parallel feature extraction algorithm on a Field-Programmable Gate Array (FPGA). A computationally intensive block in the algorithm is identified implemented in hardware logic on the FPGA. One such block is mel-frequency cepstrum coefficient (MFCC) algorithm used for feature extraction process. We demonstrate that the FPGA platform may perform efficient feature extraction computation in the speech recognition system as compared to the generalpurpose CPU including the ARM processor. The Xilinx Zynq-7000 System on Chip (SoC) platform is used for the MFCC implementation. From this implementation described in this paper, we confirmed that the FPGA platform is approximately 500× faster than a sequential CPU implementation and 60× faster than a sequential ARM implementation. We thus verified that a parallelized and optimized MFCC architecture on the FPGA platform may significantly improve the execution time of an ASR system, compared to the CPU and ARM platforms.

• Journal of Communications and Networks
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• 제13권1호
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• pp.70-76
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• 2011

This paper presents the unified user equipment (UE) baseband modulation and demodulation (modem) hardware platform architecture to support multiple radio access technologies. In particular, this platform selectively supports two systems; one is HEDGE system, which is the combination of third generation partnership project (3GPP) Release 7 high speed packet access evolution (HSPA+) and global system for mobile communication (GSM)/general packet radio service (GPRS)/enhanced data rates for GSM evolution (EDGE), while the other is LEDGE system, which is the combination of 3GPP Release 8 long term evolution (LTE) and GSM/GPRS/EDGE. This is done by applying the flexible pin multiplexing scheme to a hardwired pin mapping process. On the other hand, to provide stable connection, high portability, and high debugging ability, the stacking structure is employed. Here, a layered board architecture grouped by functional classifications is applied instead of the conventional one flatten board. Based on this proposed configuration, we provide a framework for the verification step in wireless cellular communications. Also, modem function/scenario test and inter-operability test with various base station equipments are verified by system requirements and scenarios.

• 대한임베디드공학회논문지
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• 제3권1호
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• pp.19-24
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• 2008

To reduce time-to-market, more and more embedded system developers and system-on-chip designers rely on microprocessor-based design methodology. ARM processor has been a major player in this industry over the last 10 years. However, there are many restrictions on developing embedded software using ARM processor in the early design stage. For those who are not familiar with embedded software development environment or who cannot afford to have an expensive embedded hardware equipment, testing their software on a real ARM hardware platform is a challenging job. To overcome such a problem, we have designed VMA (Virtual ARM Machine), which offers easier testing and debugging environment to ARM based embedded system developers. Major benefits that can be achieved by utilizing a virtual ARM platform are (1) reducing development cost, (2) lowering the entrance barrier for embedded system novices, and (3) making it easier to test and debug embedded software designs. Unlike many other purely software-oriented ARM simulators which are independent of real hardware platforms, VMA is specifically targeted on SYS-Lab 5000 ARM hardware platform, (designed by Libertron, Inc.), which means that VMA imitates behaviors of embedded software as if the software is running on the target embedded hardware as closely as possible. This paper will describe how VMA is designed and how VMA can be used to reduce design time and cost.

• Journal of Information Processing Systems
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• 제20권1호
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• pp.116-130
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• 2024

In the Internet-of-Things (IoT) or blockchain-based network systems, secure keys may be stored in individual devices; thus, individual devices should protect data by performing secure operations on the data transmitted and received over networks. Typically, secure functions, such as a physical unclonable function (PUF) and fully homomorphic encryption (FHE), are useful for generating safe keys and distributing data in a network. However, to provide these functions in embedded devices for IoT or blockchain systems, proper inspection is required for designing and implementing embedded system-on-chip (SoC) modules through overhead and performance analysis. In this paper, a virtual platform (SoC VP) was developed that includes a secure key generation module with a PUF and FHE. The SoC VP platform was implemented using SystemC, which enables the execution and verification of various aspects of the secure key generation module at the electronic system level and analyzes the system-level execution time, memory footprint, and performance, such as randomness and uniqueness. We experimentally verified the secure key generation module, and estimated the execution of the PUF key and FHE encryption based on the unit time of each module.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권3호
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• pp.699-707
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• 2016

중앙처리장치를 중심으로 하는 각종 내장형 시스템은 현재 각종 산업에 매우 광범위하게 쓰이고 있다. 특히 사물인터넷 등의 deeply embedded (심층 내장형) 시스템은 저비용, 소면적, 저전력, 빠른 시장 출시, 높은 코드 밀도 등을 요구한다. 본 논문에서는 이러한 요구 조건을 만족시키는 중앙처리장치를 제안하고, 이를 중심으로 한 시스템온칩 플랫폼을 소개한다. 제안하는 중앙처리장치는 16 비트라는 짧은 명령어로만 이루어진 확장형 명령어 집합 구조를 갖고 있어 코드 밀도를 높일 수 있다. 그리고, 다중사이클 아키텍처, 카운터 기반 제어 장치, 가산기 공유 등을 통하여 로직 게이트가 차지하는 면적을 줄였다. 이 코어를 중심으로, 코프로세서, 명령어 캐시, 버스, 내부 메모리, 외장 메모리, 온칩디버거 및 주변 입출력 장치들로 이루어진 시스템온칩 플랫폼을 개발하였다. 개발된 시스템온칩 플랫폼은 변형된 하버드 구조를 갖고 있어, 메모리 접근 시 필요한 클락 사이클 수를 감소시킬 수 있었다. 코어를 포함한 시스템온칩 플랫폼은 상위 언어 수준과 어셈블리어 수준에서 모의실험 및 검증하였고, FPGA 프로토타이핑과 통합형 로직 분석 및 보드 수준 검증을 완료하였다. $0.18{\mu}m$ 디지털 CMOS 공정과 1.8V 공급 전압 하에서 ASIC 프론트-엔드 게이트 수준 로직 합성 결과, 50MHz 동작 주파수에서 중앙처리장치 코어의 논리 게이트 개수는 7700 수준이었다. 개발된 시스템온칩 플랫폼은 초소형 보드의 FPGA에 내장되어 사물인터넷 분야에 응용된다.