• 제목/요약/키워드: instruction process

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Hardware Approach to Fuzzy Inference―ASIC and RISC―

  • Watanabe, Hiroyuki
    • 한국지능시스템학회:학술대회논문집
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    • 한국퍼지및지능시스템학회 1993년도 Fifth International Fuzzy Systems Association World Congress 93
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    • pp.975-976
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    • 1993
  • This talk presents the overview of the author's research and development activities on fuzzy inference hardware. We involved it with two distinct approaches. The first approach is to use application specific integrated circuits (ASIC) technology. The fuzzy inference method is directly implemented in silicon. The second approach, which is in its preliminary stage, is to use more conventional microprocessor architecture. Here, we use a quantitative technique used by designer of reduced instruction set computer (RISC) to modify an architecture of a microprocessor. In the ASIC approach, we implemented the most widely used fuzzy inference mechanism directly on silicon. The mechanism is beaded on a max-min compositional rule of inference, and Mandami's method of fuzzy implication. The two VLSI fuzzy inference chips are designed, fabricated, and fully tested. Both used a full-custom CMOS technology. The second and more claborate chip was designed at the University of North Carolina(U C) in cooperation with MCNC. Both VLSI chips had muliple datapaths for rule digital fuzzy inference chips had multiple datapaths for rule evaluation, and they executed multiple fuzzy if-then rules in parallel. The AT & T chip is the first digital fuzzy inference chip in the world. It ran with a 20 MHz clock cycle and achieved an approximately 80.000 Fuzzy Logical inferences Per Second (FLIPS). It stored and executed 16 fuzzy if-then rules. Since it was designed as a proof of concept prototype chip, it had minimal amount of peripheral logic for system integration. UNC/MCNC chip consists of 688,131 transistors of which 476,160 are used for RAM memory. It ran with a 10 MHz clock cycle. The chip has a 3-staged pipeline and initiates a computation of new inference every 64 cycle. This chip achieved an approximately 160,000 FLIPS. The new architecture have the following important improvements from the AT & T chip: Programmable rule set memory (RAM). On-chip fuzzification operation by a table lookup method. On-chip defuzzification operation by a centroid method. Reconfigurable architecture for processing two rule formats. RAM/datapath redundancy for higher yield It can store and execute 51 if-then rule of the following format: IF A and B and C and D Then Do E, and Then Do F. With this format, the chip takes four inputs and produces two outputs. By software reconfiguration, it can store and execute 102 if-then rules of the following simpler format using the same datapath: IF A and B Then Do E. With this format the chip takes two inputs and produces one outputs. We have built two VME-bus board systems based on this chip for Oak Ridge National Laboratory (ORNL). The board is now installed in a robot at ORNL. Researchers uses this board for experiment in autonomous robot navigation. The Fuzzy Logic system board places the Fuzzy chip into a VMEbus environment. High level C language functions hide the operational details of the board from the applications programme . The programmer treats rule memories and fuzzification function memories as local structures passed as parameters to the C functions. ASIC fuzzy inference hardware is extremely fast, but they are limited in generality. Many aspects of the design are limited or fixed. We have proposed to designing a are limited or fixed. We have proposed to designing a fuzzy information processor as an application specific processor using a quantitative approach. The quantitative approach was developed by RISC designers. In effect, we are interested in evaluating the effectiveness of a specialized RISC processor for fuzzy information processing. As the first step, we measured the possible speed-up of a fuzzy inference program based on if-then rules by an introduction of specialized instructions, i.e., min and max instructions. The minimum and maximum operations are heavily used in fuzzy logic applications as fuzzy intersection and union. We performed measurements using a MIPS R3000 as a base micropro essor. The initial result is encouraging. We can achieve as high as a 2.5 increase in inference speed if the R3000 had min and max instructions. Also, they are useful for speeding up other fuzzy operations such as bounded product and bounded sum. The embedded processor's main task is to control some device or process. It usually runs a single or a embedded processer to create an embedded processor for fuzzy control is very effective. Table I shows the measured speed of the inference by a MIPS R3000 microprocessor, a fictitious MIPS R3000 microprocessor with min and max instructions, and a UNC/MCNC ASIC fuzzy inference chip. The software that used on microprocessors is a simulator of the ASIC chip. The first row is the computation time in seconds of 6000 inferences using 51 rules where each fuzzy set is represented by an array of 64 elements. The second row is the time required to perform a single inference. The last row is the fuzzy logical inferences per second (FLIPS) measured for ach device. There is a large gap in run time between the ASIC and software approaches even if we resort to a specialized fuzzy microprocessor. As for design time and cost, these two approaches represent two extremes. An ASIC approach is extremely expensive. It is, therefore, an important research topic to design a specialized computing architecture for fuzzy applications that falls between these two extremes both in run time and design time/cost. TABLEI INFERENCE TIME BY 51 RULES {{{{Time }}{{MIPS R3000 }}{{ASIC }}{{Regular }}{{With min/mix }}{{6000 inference 1 inference FLIPS }}{{125s 20.8ms 48 }}{{49s 8.2ms 122 }}{{0.0038s 6.4㎲ 156,250 }} }}

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초등 5~6학년 과학 교과서에 제시된 탐구 활동 유형 분석 및 탐구 활동 지도의 어려움 탐색 (Analyzing Inquiry Activities and Exploring the Difficulties of Teaching Inquiry Activities Presented in Science Textbooks for Grades 5-6)

  • 채동현;신정윤;김은애
    • 대한지구과학교육학회지
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    • 제15권2호
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    • pp.213-223
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    • 2022
  • 이 연구는 초등 과학 5~6학년 교과서에 제시된 필수 탐구 활동의 유형을 파악하고, 현장 교사들은 실제 지도 과정에서는 어떤 어려움이 있는지를 파악하는데 그 목적이 있다. 이를 위해 교과서에 제시된 필수 탐구 활동을 실험·관찰, 조사·토의 및 발표, 자료 해석, 토의·토론, 모의활동, 표현하기의 6가지 유형으로 분석하였다. 또한 초등 교사 108명을 대상으로 탐구 활동에 대한 탐구 활동의 성취기준 달성 적합성, 학생 수준 적합성, 학생 흥미도, 수업 지도의 어려움을 조사하였다. 연구 결과를 종합하면, 5~6학년 과학 교과서에 제시된 탐구 활동 유형을 분석한 결과 가장 많이 제시되는 유형은 실험·관찰 유형이었고, 다음으로 많은 유형은 모의활동 유형, 자료 해석 유형이었다. 5학년 교과서에는 토의·토론 유형이 없는 것으로 분석되었고, 6학년은 조사·토의 및 발표 유형과 표현하기 유형에 해당되는 탐구 활동이 교과서에 제시되지 않았다. 교과서에 제시된 탐구 활동의 성취기준 달성 적합성과 학생의 수준의 적합성에 대한 교사들의 응답결과에서는 5학년이 6학년에 비해 낮은 평균 점수를 나타냈고, 학생 흥미도와 지도 어려움에서는 비슷한 평균 점수를 보였다. 설문조사 결과를 바탕으로 개선이 필요한 탐구 활동을 도출한 결과 총 17개의 탐구 활동에 대한 개선이 필요한 것을 확인되었다. 구체적으로 교사들은 실험 결과가 교과서에서 의도한대로 잘 나타나지 않을 때, 탐구 활동에 대한 학생의 흥미도가 낮을 때, 학생 및 교사들이 관련된 과학 개념에 대해 이해도가 낮을 때 탐구 활동 지도의 어려움을 겪는다고 응답하였다. 천문 관련 단원에서 장기간의 꾸준한 관찰이 어렵다거나 초등학교 고학년 학생들이 역학놀이 활동에 적극적으로 참여하지 않는 등의 현실적인 문제도 지적하였다.

임업기술(林業技術) 및 직업훈련(職業訓練)에 고려(考慮)되어야 할 사항(事項) (Considerable Aspects for Technical and Vocational Training in Forestry)

  • 마상규
    • 한국산림과학회지
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    • 제51권1호
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    • pp.56-65
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    • 1981
  • 건전(健全)한 산림경영(山林経営)의 추진(推進)과 임업(林業)의 고용효과(雇傭効果)를 증대(増大)시키기 위하여 일선(一線)의 임업기술자(林業技術者)(산림경영학자수준(山林経営学者水準))에 대한 새로운 기술훈련(技術訓練)과 임업노동자(林業労動者)에 대한 직업훈련(職業訓練)이 가능한(可能限) 조속(早速)히 착수(着手)되어야 할 것이다. 이에 고려(考慮)되어야할 사항(事項)들을 간추려 보았다. 1. 일정(一定)한 산림면적(山林面積)을 직접(直接) 경영(経営) 담당(擔当)하고 있는 임업기술자(林業技術者)들이 건전(健全)한 산림경영(山林経営)을 추진(推進)해 가는데 필요(必要)한 기술(技術)이 갖추어야 할 것이고 이를 위해 생태학적(生態學的)이고 경제적(経剤的)인 개념을 바탕으로한 신기술훈련(新技術訓練)이 보급되어야 된다. 2. 임업(林業)의 고용효과(雇傭効果)와 노동능률(労動能率)을 높이기 위해 임업노동자(林業労動者) 수준(水準)에 대한 직업훈련(職業訓練)과 이들에 대한 체계적(体系的)인 기술훈련기법(技術訓練技法)이 도입(導入)되어야 할것이며, 사업노동자(事業労動者)에 대해서는 집약훈련(集約訓練)을, 겸업(兼業) 및 산주작업(山主作業)을 위해서는 작업장(作業場)을 순회하면서 훈련(訓練)을 시키고 일고용자(日雇用者)나 부락민(部落民) 작업시(作業時)는 숙련(熟練)된 임업노동자(林業労動者)가 훈련(訓練)을 시키는 제도(制度)가 발전되어야 할 것이다. 3. 기술훈련(技術訓練)을 시키는 시초단계(始初段階)에서는 이들의 현실태(現実態)를 조사분석후(調査分析後) 이에 맞는 충실한 훈련내용(訓練內容)이 되도록 관계 교관(敎官)과 전문가(專門家)의 협조(協助)된 노력(努力)이 요구되면 이들의 훈련(訓練)은 현실경영림(現実経営林)에서 이루어져야 할것이고 경영림(経営林)의 장(長)의 책임하에 이루어질 수 있는 제도(制度)의 발전(発展)이 요구(要求)되고 있다. 4. 시초단계(始初段階)의 교관(敎官)들은 실습림(実習林)의 관계관(関係官)들도 포함시켜 외부(外部) 또는 내부(內部)에 있는 전문가(專門家)들의 도움으로 비교적(比較的) 장기간(長期間) 집약적(集約的) 훈련(訓練)을 시켜야 될 것이다. 5. 훈련대상자별(訓練対象者別)로 갖추어야할 지식(知識)과 기술분야(技術分野)를 제시(提示)하였다. 이 내용(內容)은 이들이 갖추어야 할 기술분야(技術分野)를 뜻한 것이다. 6. 훈련(訓練)과 실제 산림경영(山林経営)에 필요(必要)한 임업기술(林業技術)을 우리의 현실(現実)과 경영목적(経営目的)에 맞도록, 체계화(体系化) 내지 근대화(近代化) 시키기 위해서는 각계각층(各界各層)에 흩어져 있는 학자(学者) 기술자(技術者)들의 총화된 협력(協力)이 필요(必要)로 하고 있다. 이들의 지식(知識)과 기술(技術) 및 경험(経験)을 취합하여 우리의 기술(技術)로 체계화(体系化)시키고 발전(発展)시키는 제도적(制度的) 대책(対策)이 또한 요구(要求)되고 있다. 이들이 총화된 노력(努力)을 발휘할 수 있는 터전인 어떠한 조직(組織)을 관계기관(関係機関)에서 육성지원(育成支援)해 주는 것이 바람직 하다. 7. 전문노동자(專門労動者)에 대해서는 작업기술(作業技術)과 작업계획(作業計㓰)의 발전(発展)을 통해 통년작업량(通年作業量)이 배정(配定)되어야 하며 아직 벌출작업량(伐出作業量)이 적고 악천후(惡天候)가 상재(常在)하고 있는 상황하(状況下)에서 실내작업조직(室內作業組織)과 부업지원대책(副業支援対策)이 그들의 건전(健全)한 생활(生活)을 위해 고려하지 않을 수 없다. 8. 임업(林業)의 노무관리제도(勞務管理制度)가 관계기관(関係機関)에 도입(導入)되어 노동문제(労動問題)를 효과적(効果的)으로 발전(発展)시키고 금후(今後) 임업고용효과(林業雇傭効果)를 증대(増大)시키는데 기여 되어야 할 것이다. 9. 임업용(林業用) 기기(機器) 및 장비(裝備)의 개량(改良)과 공급대책(供給対策)이 세워져 훈련(訓練)된 자(者)들이 현지(現地)에서 이용(利用)할 수 있도록 되어야 한다. 그렇지 않으며 훈련(訓練)의 성과(成果)는 다시 원점으로 돌아가게 되어 그 성과(成果)를 얻지 못하게 될것이다.

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