수치연산 보조프로세서로도 알려져 있는 부동 소수점 연산장치(FPU)는 컴퓨터가 사용하는 기본 마이크로프로세서보다 더 빠르게 숫자를 다를 수 있는 특별한 회로 설계 또는 마이크로프로세서를 말한다. FPU는 전적으로 대형 수학적 연산에만 초점을 맞춘 특별한 명령 셋을 가지고 있어서 그렇게 빠르게 계산을 수행할 수 있는 것이다. FPU는 오늘날의 거의 모든 PC에 장착되고 있지만, 실은 그것은 그래픽 이미지 처리나 표현 등과 같은 특별할 일을 수행할 때에 필요하다. 초창기 컴퓨터 회사들은 각기 다른 연산방식을 사용했다. 이에 따라 연산결과가 컴퓨터마다 다른 문제점을 해결하기 위해 IEEE에서는 부동 소수점에 대한 표준안을 제안하였다. 이 표준안은 IEEE Standard 754 이며, 오늘날 인텔 CPU 기반의 PC, 매킨토시 및 대부분의 유닉스 플랫폼에서 컴퓨터 상의 실수를 표현하기 위해 사용하는 가장 일반적인 표현 방식으로 발전하였다. 본 논문에서는 부동 소수점 표준안 중 32-bit 단일 정밀도 부동 소수점 가산기를 VHDL로 구현하여 FPGA칩으로 다운하고 PCI 인터페이스를 통해 Visual C++로 데이터의 입출력을 검증하였다.
Goldschmidt 알고리즘에 의한 부동소수점 1.f2의 역수는 q=NK1K2....Kn (Ki=1+Aj, j=2i)이다. 본 논문에서는 N과 A 값을 1.f2의 값에 따라서 선정하고 Aj의 값이 유효자리수의 반이하 값을 가지면 연산을 종료하는 개선된 Goldschmidt 부동소수점 역수 알고리즘을 제안한다. 1.f2가 1.01012보다 작으면 N=2-1.f2, A=1.f2-1로 하며, 1.01012보다 크거나 같으면 N=2-0.lf2, A=1-0.lf2로 한다. 한편 Goldschmidt 알고리즘은 곱셈을 반복해서 수행하므로 계산 오류가 누적이 된다. 이러한 누적 오류를 감안하면 배정도실수 역수에서는 2-57, 단정도실수 역수에서는 2-28의 유효자리수까지 연산해야 한다. 따라서 Aj가 배정도실수 역수에서는 2-29, 단정도실수 역수에서는 2-14 보다 작아지면 연산을 종료한다. 본 논문에서 제안한 개선한 Goldschmidt 역수 알고리즘은 N=2-0.1f2, A=1-0.lf2로 계산하는 종래 알고리즘과 비교하여 곱셈 연산 회수가 배정도실수 역수는 22%, 단정도실수 역수는 29% 감소하였다. 본 논문의 연구 결과는 테이블을 사용하는 Goldschmidt 역수 알고리즘에 적용해서 연산 시간을 줄일 수 있다.
Zhang, Wenjuan;Ma, Haomiao;Zhang, Junli;Chen, Lingling;Qu, Yang
Journal of Power Electronics
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제15권4호
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pp.1119-1130
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2015
This study investigates the multi-objective fuzzy optimization of crowbar resistance for the doubly fed induction generator (DFIG) low-voltage ride-through (LVRT). By integrating the crowbar resistance of the crowbar circuit as a decision variable, a multi-objective model for crowbar resistance value optimization has been established to minimize rotor overcurrent and to simultaneously reduce the DFIG reactive power absorbed from the grid during the process of LVRT. A multi-objective genetic algorithm (MOGA) is applied to solve this optimization problem. In the proposed GA, the value of the crowbar resistance is represented by floating-point numbers in the GA population. The MOGA emphasizes the non-dominated solutions and simultaneously maintains diversity in the non-dominated solutions. A fuzzy-set-theory-based is employed to obtain the best solution. The proposed approach has been evaluated on a 3 MW DFIG LVRT. Simulation results show the effectiveness of the proposed approach for solving the crowbar resistance multi-objective optimization problem in the DFIG LVRT.
스마트폰의 급속한 확산과 함께 스마트폰 애플리케이션 시장이 빠르게 성장하고 있다. 이러한 성장세에 따라 많은 애플리케이션 개발자들이 생겨났으며, 다양한 콘텐츠와 수많은 애플리케이션이 개발되어지고 있다. 여기서 우리는 모바일 기기들의 제한적인 요소를 간과해서는 안 된다. 제한적인 모바일기기에서 유저가 만족할 만할 애플리케이션을 개발하기 위해서는 효율적인 자원 활용과 함께 효율적인 프로그래밍을 해야 할 필요가 있다. 본 논문은 안드로이드 NDK 및 SDK를 기반으로 Native C와 Java를 이용해 애플리케이션을 설계하고, 각 애플리케이션간의 알고리즘 수행속도, 프로세서 점유율측면에서 성능측정 실험을 수행했다. 실험 결과를 통해 보다 우수한 성능의 안드로이드 애플리케이션 개발 방법에 관해 연구했다. 성능측정 항목으로는 JNI delay, Integer, Floating point, Memory access algorithm, String이며, 실험은 삼성 갤럭시 S1에서 수행하였다.
We propose an embedded solution to design a high-speed and high-accuracy 16bit analog-digital signal processing interface for the control systems using various external analog signals. Choosing TMS320F28377D micro controller unit (MCU) featuring high-performance processing in the 32-bit floating point operation, low power consumption, and various I/O device supports, we design and build the proposed system that supports both 16-bit analog-digital converter (ADC) interface and high precision digital-analog converter (DAC) interface. The ADC receives voltage-level differential signals from fully differential amplifiers, and the DAC communicates with MCU through 50 MHz bandwidth high-fast serial peripheral interface (SPI). We port the boot loader and device drivers to the implemented board, and construct the firmware development environment for the application programming. The performance of the entire implemented system is demonstrated by analog-digital signal processing tests, and is verified by comparing the test results with those of existing similar systems.
To investigate the structural behaviour of grouped tanks under wind loads, 2 problems need to be figured out, wind pressures on tank shells and critical loads of the shell under these pressure distribution patterns. Following the wind tunnel tests described in the companion paper, this paper firstly seeks to obtain wind loads on the external wall in a squarely-arranged cylindrical tank group by numerical simulation, considering various layouts. The outcomes demonstrate that the numerical method can provide similar results on wind pressures and better insights on grouping effects through extracted streamlines. Then, geometrically nonlinear analyses are performed using several selected potentially unfavourable wind pressure distributions. It is found that the critical load is controlled by limit point buckling when the tank is empty while excessive deformations when the tank is full. In particular, significant reductions of wind resistance are found on grouped full tanks compared to the isolated tank, considering both serviceability and ultimate limit state, which should receive special attention if the tank is expected to resist severe wind loads with the increase of liquid level.
컴퓨터 생성 홀로그래피는 일반 이미지에 비해 연산 부하와 메모리 요구량이 크다. 본 논문은 정밀도를 낮추어 연산속도를 높이는저정밀도(low-precision) 및 혼합정밀도(mixed precision) 연산 방법을 회절연산에 적용하여, 정밀도에 따른 홀로그램의 생성 속도와 품질의 변화를 분석한다. 본 논문은 배정밀도, 단정밀도, bfloat16 정밀도에서의 회전 연산을 비교하였으며, bfloat16의 회절연산의 속도가 배정밀도에 비해 최대 5.94배, 단정밀도에 비해 1.52배 빠른 것을 확인하였다. 또한, MSE, PSNR, SSIM을 기준으로 회절 연산의오차를 측정하였으며, 정밀도가 낮아질수록 홀로그램 품질이 낮아지는 것을 확인했다. 하지만, 정성적인 이미지 품질에는 유의미한 영향이 없는 것을 확인했다. 이러한 결과는, bfloat16등 낮은 정밀도 연산의 홀로그램 연산으로의 적용 가능성을 보여준다.
In order to prepare for a future nuclear market, research for developing floating small modular reactor has been initiated with the aim of differentiating it from large nuclear power plants such as distributed power, heat supply to remote communities and sea water desalination. Depending on the characteristics of the small modular reactor, it is necessary to design a plate and shell heat exchanger that can be manufactured smaller than the U-tube recirculation method. In this study, 12 cases are selected by changing the diameter of the heat plate, the thickness of the device body and the size of the stiffener. Finite element analysis is performed by setting the stress classification lines for the point at which deformation is expected under external pressure conditions for these analysis cases. For the basic design of the plate and shell heat exchanger, the optimal conditions are derived by analyzing the tendency of stress change in the device body and stiffener.
볼륨 데이터에 대한 압축 기법의 필요성은 데이터 용량의 증가와 네트워크 사용량의 증가와 함께 더불어 증가해 왔다. 현재에는 다양한 압축 기법이 개발돼 있으며, 사용자는 데이터 유형이나 응용 분야에 맞춰 압축 기법을 선택, 적용할 수 있다. 그러나 최근에는 응용 과학자들로부터 생성되는 데이터의 용량이 기하급수적으로 증가했는데, 이렇게 응용과학 분야에서 생성되는 데이터는 대부분 3차원 볼륨 데이터다. 2차원 이미지나 3차원 동영상 데이터의 경우에는 다양한 표준 압축 방식을 사용할 수 있지만 3차원 볼륨 데이터에 적용할 수 있는 방법은 한정돼 있으며, 특히 시간가변(time-varying) 볼륨 데이터에 대한 압축 표준은 거의 존재하지 않는다고 볼 수 있다. 본 논문에서는 시간가변 볼륨 데이터에 대한 압축 방식을 제안한다. 이 방식은 가시화를 목적으로 하는 시간가변 볼륨 데이터의 인코딩을 목적으로 하며, MPEG의 I-프레임과 P-프레임 개념을 사용해서 압축률을 높인다. 본 방식은 시간가변 부동 소수점 데이터(single precision floating-point data)로 구성된 시간가변 볼륨 데이터를 대상으로 하는데, 한 블록 단위의 무작위 복원을 지원하며 Daubechies 웨이블릿 필터와 프레임간의 상관 관계를 사용, 대형 시간가변 볼륨 데이터를 이미지 화질을 보존한다.
쇼트키 장벽 관통 트랜지스터에 실리콘 나노점을 부유 게이트로 사용하는 비휘발성 메모리 소자를 제작하였다. 소스/드레인 영역에 어븀 실리사이드를 형성하여 쇼트키 장벽을 생성하였으며, 디지털 가스 주입의 저압 화학 기상 증착법으로 실리콘 나노점을 형성하여 부유 게이트로 이용하였다. 쇼트키 장벽 관통 트랜지스터의 동작 상태를 확인하였으며, 게이트 전압의 크기 및 걸어준 시간에 따른 트랜지스터의 문턱전압의 이동을 관찰함으로써 비휘발성 메모리 특성을 측정하였다. 초기 ${\pm}20\;V$의 쓰기/지우기 동작에 따른 메모리 창의 크기는 ${\sim}5\;V$ 이었으며, 나노점에 충분한 전하 충전을 위한 동작 시간은 10/50 msec 이었다. 그러나 메모리 창의 크기는 일정 시간이 지난 후에 0.4 V로 감소하였다. 이러한 메모리 창의 감소 원인을 어븀 확산에 따른 결과로 설명하였다. 본 메모리 소자는 비교적 안정한 쓰기/지우기 내구성을 보여주었으나, 지속적인 쓰기/지우기 동작에 따라 수 V의 문턱전압 이동과 메모리 창의 감소를 보여주었다. 본 실험 결과를 가지고 실리콘 나노점 부유게이트가 쇼트키 장벽 트랜지스터 구조에 접목 가능하여 초미세 비휘발성 메모리 소자로 개발 가능함을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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