In the recent, the size of hardware is smaller and the structure is simpler, without reducing the performance of the digital controller. Accordingly, the fixed-point arithmetic is very important in the digital controller. This paper presents simulation to apply the robust control algorithms to DVDR servo controller using the floating-point and fixed-point arithmetic from the matlab. Also, it analyses and compares the performance of control algorithms in the each of point calculation and presents a method for improvement of drop in the performance, quantization error and overflow/underflow from using the fixed-point arithmetic
본 논문에서는 H.264 방식의 full HD실시간영상압축을 위한 율제어 모듈의 새로운 구조를 제안한다. 제안된 구조에서는 각 매크로블록 라인(full HD의 경우 120 매크로 블록, CIF 의 경우 22 매크로 블록)을 따라 율제어 알고리즘을 사용함으로서 QP 가 변경된다. JM의 H.264 율제어 알고리듬에는 복잡한 산술연산과 부동 소숫점 연산을 가지고 있기 때문에, 정수형 산술 CPU 를 통한 율제어 알고리듬의 구현은 불가능하다. 따라서 우리는 부동 소숫점 연산 유닛을 채용하고, 이 부동소숫점 연산 유닛을 이용하여, 율제어 알고리듬을 구현하였으며, 이 하드웨어를 통하여 실시간에 동작할 수 있음을 확인하였다.
본 논문에서 제안된 십진 부동소수점 연산 장치(decimal floating-point arithmetic unit, DFP)는 L.K.Wang에 의해 제안된 십진 부동소수점 유닛을 기반으로 하여 데이터의 병렬 처리를 통해 동일한 크기의 지수를 갖는 두 오퍼랜드의 가수 영역의 고속 연산을 지원하도록 재설계 하였다. 제안된 십진 부동소수점 연산 장치는 Xilinx ISE를 이용하여 xc2vp30-7ff896 타겟 디바이스로 합성하였으며 (주)시스템센트로이드의 Flowrian을 통해 시뮬레이션 검증하였다. 제안된 방식은 L.K.Wang에 의해 제안된 설계 방식 및 참고문헌 [6]의 설계 방식과 비교하여 동일한 입력 데이터를 이용하여 시뮬레이션 검증한 결과, L.K.Wang 방식보다 약 8.4%, 참고문헌 [6]의 방식보다 약 3% 정도의 처리 속도가 향상되었다.
본 논문에서는 32bit 부동 소수점 처리장치를 IEEE 표준에 따른 데이터 양식에 맞도록 설계하여 TTLIC로서 구성하였고 이 시스템과 Z-80 마이크로프로세서와 부동 소수점 4칙 연산에 관한 실행시간을 비교해 본 결과 10배 이상의 시간단축을 보았다. 제어회로 설계에는 AHPL(A Hardware Programming Language)을 사용하였고 TTL IC로 구성하였으나 연산장치와 제어장치를 1칩으로 만들 수 있는 기초를 이룩하였다. 이것을 조금 더 복원하면 32bit 컴퓨터의 연산장치로써 사용될 수 있음을 확신하였다.
A software implementation of floating-point addition and multiplication is presented. For this, the ANSI/IEEE standard for binary floating-point arithmetic is reviewed briefly. The architecture and behavior of the $Intel^{(R)}\;80{\times}87$ FPU is fully studied and basic algorithms for floating-point addition and multiplication are used for the implementation. Some examples and their verifications are also presented.
In this paper, we Implement a new arithmetic computation for MPEG audio data to overcome the limitations of real number processing in the fixed-point arithmetics, such as: overheads in processing time and power consumption. We aims at efficiently dealing with real numbers by extending the fixed-point arithmetic manipulation for floating-point numbers in MPEG audio data, and implementing the DSP libraries to support the manipulation and computation of real numbers with the fixed-point resources.
This paper investigates the aspect-ratio locking of the isoparametric 8-node quadrilateral (QUAD8) element. An important finding is that, if finite element solution is carried out with in exact arithmetic (i.e., with no truncation and round off errors), the locking tendency of the element is completely avoided even for aspect-ratios as high as 100000. The current finite element codes mostly use floating point arithmetic. Thus, they can only avoid this locking for aspect-ratios up to 100 or 1000. A novel method is proposed in the paper to avoid aspect-ratio locking in floating point computations. In this method, the offending terms of the strain-displacement matrix (i.e., $\mathbf{B}$-matrix) are multiplied by suitable scaling factors to avoid ill-conditioning of stiffness matrix. Numerical examples are presented to demonstrate the efficacy of the method. The examples reveal that aspect-ratio locking is avoided even for aspect-ratios as high as 100000.
디지털 신호처리 알고리즘들은 실제 시스템에 적용할 때 임베디드 시스템 등 하드웨어의 성능과 소비전력 및 비용에 제약이 있을 경우 연산 정밀도가 높은 floating-point 연산 대신 제한된 정밀도와 적은 연산 비용을 요구하는 fixed-point 연산을 사용하여 구현한다. 시스템의 개발단계에서는 적용할 알고리즘을 floating-point 연산을 이용한 코드를 먼저 작성한 후 이를 fixed-point 연산으로 대체하는 과정을 거치게 되는데, 이는 숙련된 개발자와 상당한 양의 개발기간을 요하는 까다로운 작업이다. 이에 본 연구에는 코드작성 편의를 높이고 개발기간을 단축하기 위해 C++ template 기반의 fixed-point 연산 라이브러리를 개발하였다. 이는 floating-point 연산 코드와 fixed-point 연산 코드를 별도로 개발할 필요 없이 하나의 코드를 이용하여 자유로이 연산 정밀도를 지정할 수 있으며 개발자는 기존의 floating-point 연산을 이용하는 코드를 작성하는 것처럼 쉽게 코드를 작성할 수 있도록 한다. 또한, template 기반으로 작성되어 기존의 연구들과 달리 추가적인 작업도구 없이도 범용 C++ 컴파일러가 최적화된 코드를 생성할 수 있도록 되어있는 것이 특징이다.
부동소수점 시스템은 IEEE754 표준을 따른다. 부동소수점 방식의 가산기를 2의 보수를 사용하지 않고 1의 보수를 사용함으로서 간단히 나타낼 수 있다. 즉 이 시스템은 단지 반전을 함으로서 간단하고 빠른 연산을 수행할 수 있도록 하였다. 새롭게 설계된 가산기의 연산속도 향상을 위해 53bit의 캐리 선택 가산기를 사용하였다. 본 논문에서는 연산속도 향상을 위한 고성능의 효율적인 마이크로프로세서 시스템을 위한 부동소수점 가산 장치를 설계하였다.
본 논문에서는 모바일 환경 기반의 3차원 그래픽 연산을 위한 조명처리 엔진 및 쉐이더 프로세서에 사용 가능한 제곱근과 역제곱근 연산기의 구조를 제안한다. 제안하는 구조는 Taylor 전개식을 기반으로 하여 참조 테이블 및 보정 유닛으로 구성되어 있어 참조 테이블의 크기를 줄였다. 연산 결과는 IEEE-754 표준의 단정도 32 bit 부동소수점 형식과 모바일 환경을 위하여 이를 축소한 24 bit 부동소수점 형식에 대해 OpenGL 1.x ES 에서 요구하는 $10^{-5}$의 정확도를 거의 만족한다. 제안된 구조에 따라 설계된 제곱근 및 역제곱근 연산기는 Verilog-HDL을 사용하여 설계되었으며 파라미터 변경을 통하여 24 bit와 32 bit 연산이 가능하도록 합성이 가능하고 1사이클의 잠복기를 갖는다. 설계된 연산기들의 동작은 FPGA를 이용한 검증시스템을 통하여 검증하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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