임베디드 병렬 프로세서를 위한 픽셀 서브워드 병렬처리 명령어 구현

정용범,김종면,Jung, Yong-Bum,Kim, Jong-Myon 한국정보처리학회 2011 정보처리학회논문지 A Vol.18 No.3

프로세서 기술은 공정비용의 증가와 전력 소모 때문에 단순 동작 주파수를 높이는 방법이 아닌 다수의 프로세서를 집적하는 병렬 프로세싱 기술 발전이 이루어지고 있다. 본 논문에서는 멀티미디어에 내재한 무수한 데이터를 효과적으로 처리할 수 있는 SIMD(Single Instruction Multiple Data) 기반 병렬 프로세서를 소개하고, 또한 이러한 SIMD 기반 병렬 프로세서 아키텍처에서 이미지/비디오 픽셀을 효율적으로 처리 가능한 픽셀 서브워드 병렬처리 명령어를 제안한다. 제안하는 픽셀 서브워드 병렬처리 명령어는 48비트 데이터패스 아키텍처에서 4개의 12비트로 분할된 레지스터에 4개의 8비트 픽셀을 저장하고 동시에 처리함으로써 기존의 멀티미디어 전용 명령어에서 발생하는 오버플로우 및 이를 해결하기 위해 사용되는 패킹/언팽킹 수행의 상당한 오버헤드를 줄일 수 있다. 동일한 SIMD 기반 병렬 프로세서 아키텍처에서 모의 실험한 결과, 제안한 픽셀 서브워드 병렬처리 명령어는 baseline 프로그램보다 2.3배의 성능 향상을 보인 반면, 인텔사의 대표적인 멀티미디어 전용 명령어인 MMX 타입 명령어는 baseline 프로그램보다 단지 1.4배의 성능 향상을 보였다. 또한, 제안한 명령어는 baseline 프로그램보다 2.5배의 에너지 효율 향상을 보인 반면, MMX 타입 명령어는 baseline 프로그램보다 단지 1.8배의 에너지 효율 향상을 보였다. Processor technology is currently continued to parallel processing techniques, not by only increasing clock frequency of a single processor due to the high technology cost and power consumption. In this paper, a SIMD (Single Instruction Multiple Data) based parallel processor is introduced that efficiently processes massive data inherent in multimedia. In addition, this paper proposes pixel subword parallel processing instructions for the SIMD parallel processor architecture that efficiently operate on the image and video pixels. The proposed pixel subword parallel processing instructions store and process four 8-bit pixels on the partitioned four 12-bit registers in a 48-bit datapath architecture. This solves the overflow problem inherent in existing multimedia extensions and reduces the use of many packing/unpacking instructions. Experimental results using the same SIMD-based parallel processor architecture indicate that the proposed pixel subword parallel processing instructions achieve a speedup of $2.3{\times}$ over the baseline SIMD array performance. This is in contrast to MMX-type instructions (a representative Intel multimedia extension), which achieve a speedup of only $1.4{\times}$ over the same baseline SIMD array performance. In addition, the proposed instructions achieve $2.5{\times}$ better energy efficiency than the baseline program, while MMX-type instructions achieve only $1.8{\times}$ better energy efficiency than the baseline program.

고려시대 酒店과 茶店의 운영

정용범(Jung, Yong-Bum) 부산경남사학회 2014 역사와 경계 Vol.92 No.-

고려시대 국가는 관영상점을 개설하여 직접 상업에 참여하였다. 숙종대의 관영주점은 일종의 전매제를 염두에 두고 운영되었다. 숙종대 관영주점의 운영은 지방사회까지 확산되었다. 관영주점에는 기녀와 화려한 건물을 갖춘 고급 주점도 있었고, 일반민들이 이용하는 대중적 주점도 있었다. 술과 달리 차의 경우는 전매제를 실시할 수 없었다. 이는 중국과 달리 차의 생산량이 절대적으로 부족하였을 뿐만 아니라, 茶所를 통해 차를 조달받았기 때문이다. 국가에서 확보된 차들은 왕실의 각종 행사나 의례용으로도 쓰이고, 관료들에게 선물로 하사되기도 하였지만 관영다점을 두고서 개경민들에게도 공급되었다. 고려시대 국가가 운영하는 주점과 다점의 형태와 같은 상업활동이 조선전기에는 보이지 않는다. 이는 국가가 확보한 물자를 어떠한 식으로 관리하는가에 따른 차이이며, 나아가 고려시대에는 국가가 보다 적극적으로 유통경제에 참여하고자 한 국가정책의 결과이기도 하다. 고려시대에는 민영다점과 민영주점도 서울과 지방에 다수 있었다. 이들 상점들은 관리나 사원 등에 의해 운영되었다. 관리가 운영하는 찻집의 경우 주된 고객은 왕족과 귀족관료, 신분 높은 승려들이었으며, 일반 민간인이 이용하기는 어려웠다. 지배층을 중심으로 한 차 문화의 유행은 청자의 제작에도 영향을 미쳤다. 술집의 경우는 관영주점보다 민영주점이 더 많았다. 이들 주점을 운영하는 주체는 관인층으로부터 일반 민간인까지 다양하였다. 또한 다점과 달리 주점의 이용자는 지배층으로부터 일반인에 이르기까지 그 범위가 폭넓었다. 고려시대 사원에서도 술의 주조와 판매가 매우 성행하였다. 그러나 세속사회와 달리 사원들은 독자적 주점을 운영하기보다는 술의 공급처로 기능하였다. 따라서 사원은 주점의 운영보다는 다점의 운영이 보다 많았다. 이는 일부 사찰들의 경우 차를 생산하는 茶所를 지배하거나 장원을 통해 차를 재배하던 것과 관련이 있을 것이다. 사원이 운영하는 다점은 지방사회에도 있었는데, 비록 조선시대의 기록이기는 하지만 각 지역의 院名 중 ‘茶院’이나 ‘茶亭’, ‘茶方’ 등의 명칭은 이와 관련된 시설로 이해된다. The state opened the government-run stores and engaged in commerce in the Goryeo dynasty. The government-run taverns were managed in terms of a kind of the monopoly system in the reign of King Sukjong. The operation of the government-run taverns was spread into the local societies. The government-run taverns included the luxurious ones with gisaeng, and the public ones. In contrast to alcohol, the monopoly of the teas was impossible because of lack of the total production, etc. The teas acquired by the state were used for royal events and rituals, bestowed to officials as a gift, and supplied to people in Gaegyeong. The commercial activities such as state-run taverns and teahouse are not shown in the early Joseon dynasty. It is due to the difference of how the materials secured by state was managed and the result of national policy. There were a lot of private taverns and teahouse in Seoul and the provinces in Goryeo. These stores were managed by government officials and temples. In the case of teahouses managed by officials the main customers were royalty, bureaucratic nobility, and high-ranking Buddhist monks, and it was difficult for civilians to use them. The trend of tea culture centered on the ruling class had an impact on the production of celadon. The private taverns were more than government-run ones. Their operators varied, ranging from government officials to the civilians The brewing and sale of alcohol were prevalent in the Buddhist temples in Goryeo. The temples functioned as suppliers of alcohol rather than operate their own taverns. So the temples usually ran teahouses. It has something to do with the domination and possession of daso(茶所) by some temples. There were teahouses run by temples in local societies. The names such as daweon(茶院), dajeong(茶亭) and dabang(茶方), among the names of weon(院), are understood to be facilities associated with temple-run teahouses, though the names are based on the record in Jeseon dynasty.

가상 플랫폼을 이용한 JPEG 디코더 IP의 구현 및 검증

정용범(Yong-Bum Jung),김용민(Yong-Min Kim),황철희(Chul-Hee Hwang),김종면(Jong-Myon Kim) 한국컴퓨터정보학회 2011 韓國컴퓨터情報學會論文誌 Vol.16 No.11

하나의 제품에 다양한 기능들이 복합적으로 통합하는 단일칩시스템 (System-on-a-Chip, SoC)의 설계 요구가 증가하는 반면, 시장이 요구하는 적기 출하 시점은 점점 짧아지고 있다. 따라서 이러한 요구를 만족시키기 위해서 소프트웨어와 하드웨어를 통합하여 검증하는 것이 무엇보다 중요하다. 이러한 하드웨어-소프트웨어 통합 검증을 조기에 수행하는 방법으로 IP(intellectual property) 재사용을 통한 가상 플랫폼 기반 설계 방법이 널리 연구되고 있다. 본 논문에서는 기존 ARM프로세서 기반 S3C2440A 시스템을 가상 플랫폼을 이용하여 재설계하고, JPEG 디코더를 S3C2440A 가상 플랫폼에 구현하여 성능을 평가하였다. 또한, ARM 프로세서 기반 인라인 어셈블리어를 이용하여 JPEG 디코더를 최적화하는 기법을 소개하였고, 이를 가상 플랫폼에 구현하여 성능 향상을 검증하였다. 이러한 가상 플랫폼 기반 설계를 통해 하드웨어 및 소프트웨어의 통합 검증이 가능하고, 시장 적기 출하(Time-to-Market) 요구에 신속히 대처할 수 있다. The requirement of a system-on-a-chip (SoC) design is increasing, which combines various and complex functional units on a single device. However, short time to market prohibits to release the device. To satisfy this shorter time-to-market, verification of both hardware and software at the same time is important. A virtual platform-based design method supports faster verification of these combined software and hardware by reusing pre-defined intellectual properties (IP). In this paper, we introduce the virtual platform-based design and redesign the existing ARM processor based S3C2440A system using the virtual platform-based method. In addtion, we implement and evaluate the performance of a JPEG decoder on the S3C2440A virtual platform. Furthermore, we introduce an optimized technique of the JPEG decoder using the ARM based inline assembly language, and then verify the performance improvement on the virtual platform. Such virtual platform-based design allows to verify both software and hardware at the same time and can meet the requirement of the shorter time-to-market.

임베디드 병렬 프로세서 상에서 MMX타입 명령어의 성능평가 및 검증

정용범(Yong-Bum Jung),김용민(Yong-Min Kim),김철홍(Cheol-Hong Kim),김종면(Jong-Myon Kim) 한국컴퓨터정보학회 2011 韓國컴퓨터情報學會論文誌 Vol.16 No.10

본 논문에서는 멀티미디어에 내재한 무수한 데이터를 효율적으로 처리할 수 있는 SIMD(Single Instruction Multiple Data) 기반 병렬 프로세서를 소개한다. 또한, 인텔사의 대표적인 멀티미디어 전용 명령어인 MMX (MultiMedia eXtension)타입 명령어를 병렬 프로세서에 구현하여 성능을 평가하고 결과를 분석한다. 16개의 32-비트 프로세서로 구성된 병렬프로세서를 이용하여 1280x1024픽셀 이미지의 JPEG 압축 애플리케이션을 구현하고 모의 실험한 결과, 동일한 병렬프로세서 기반에서 MMX타입 명령어는 베이스라인 명령어보다 약 50%의 성능 향상을 보였다. 또한, MMX타입 명령어는 베이스라인 명령어보다 에너지 효율에서 100%, 시스템 면적 효율에서 51%의 향상을 보였다. 이러한 결과는 MMX를 포함한 멀티미디어 전용 명령어들이 현재 널리 사용되고 있는 매니코어 GPU(Graphics Processing Unit) 및 다양한 형태의 병렬프로세서에서도 잠재 가능성이 있음을 보여준다. This paper introduces an SIMD(Single Instruction Multiple Data) based parallel processor that efficiently processes massive data inherent in multimedia. In addition, this paper implements MMX(MultiMedia eXtension)-type instructions on the data parallel processor and evaluates and analyzes the performance of the MMX-type instructions. The reference data parallel processor consists of 16 processors each of which has a 32-bit datapath. Experimental results for a JPEG compression application with a 1280x1024 pixel image indicate that MMX-type instructions achieves a 50% performance improvement over the baseline instructions on the same data parallel architecture. In addition, MMX-type instructions achieves 100% and 51% improvements over the baseline instructions in energy efficiency and area efficiency, respectively. These results demonstrate that multimedia specific instructions including MMX-type have potentials for widely used many-core GPU(Graphics Processing Unit) and any types of parallel processors.

기장 지역의 종교 · 문화와 옛길

정용범(Jung Yong Bum) 역사문화학회 2010 지방사와 지방문화 Vol.13 No.1

불교문화, 민간신앙, 유교문화를 중심으로 이들 문화가 어떠한 경로를 통해 기장 지역에 전파되고, 지역사회에 어떠한 영향을 미치고 있었는지를 살핀다. 기장 지역의 사찰들은 마을이 위치한 배후의 산간이나 길의 입구에 있으면서 지역민들의 현실적 고통을 해소하는 종교적 공간으로 기능하였다. 기장 지역의 불교문화는 양산의 불교문화와 관련이 있으며, 원효 계통의 승려들이 사찰을 창건한 경우가 많다. 사찰 창건 설화에 밀교적 요소가 보이고, 미륵신앙이나 관음신앙과 같은 대중구원 신앙이 유행한 것으로 볼 때 기장 지역의 사찰들은 현실에 고통받던 지역민들에게 정신적 구원처를 제공하였다. 민간신앙은 고을 전체의 사회적 · 심리적 안정을 도모하는 차원에서 관청에서 거행하는 제의와 각 마을을 중심으로 행해진 민간신앙으로 대별해 볼 수 있다. 관청에서 수행한 제의를 통해서 이 지역의 무사안녕과 전염병의 방지, 풍년 · 풍어를 기원하였다. 한편 각 마을 단위로는 서낭당 근처의 오래된 나무, 장승, 암석, 돌탑, 산신 등을 신앙대상으로 삼아 개인의 현실적 고통을 풀고, 마을의 안녕을 기원하였다. 마을 전체의 제의를 통해 마을 사람의 공동체적 유대감을 이루기도 하였다. 전근대 사회의 누정(樓亨)은 놀이와 잔치의 공간이며, 지역 사회에 학문과 문화를 전파하는 중요한 공간이다. 누정은 대개 경치가 아름다운 곳에 세워져서 지역의 양반들과 관리들이 경치를 감상하고 시를 읊기도 하였다. 관청에서 세운 누정은 지방 관리에게 업무 도중 휴식을 취하기도 하고, 외부 관리들이 머물기도 하였다. 기장 지역 사족(士族)들이 세운 누정으로는 집승정과 소호정, 망해정 등이 찾아진다. This study explains through what paths Buddhist culture, folk beliefs and Confucianism were propagated in Gijang area, and how they affected the community. The temples in Gijan area were located in the mountains behind in the villages or at the entrances to the roads, and functioned as religious spaces to relieve the pain of the residents. The Buddhist culture in Gijang area was related to that of Yangsan, and the monks of Weonhyo's line mainly built the temples. The elements of Esoteric Buddhism are shown in temple-founding narrative. and given the popularity of public-saving faiths like Maitreya and Guan Yin the temples in Gijang area provided the residents with places for spiritual salvation. Folk beliefs can be largely divided into the ritual practiced by the authorities and folk beliefs practiced in each village. Through the ritual by authorities, the well-being, prevention of epidemics, and good harvest and good catch were prayed. Villagers relieved the real suffering of individuals and prayed the peace of villages, worshipping old trees, jangseung, rocks, stone towers, and mountain spirit near seonangdang. In addition the ritual of the whole village aimed to achieve a communal bond. The pavilion in premodern society was a space of play and feast, and functioned as a space of diffusion for learning and culture in the community. It was bulit on scenic area. where the officials and yangban in the community enjoyed beautiful scenery and recited poems. Local officials took a break during the work in pavilion built by the local administrative authorities, and officials on the outside also would stay there. Pavilions built by local powerful families include jipseungjeong, sohojeong and manghaejeong.

고려시대 경상도지역의 유통경제 - 경주권역을 중심으로 -

정용범(Jung, Yong-Bum) 효원사학회 2021 역사와 세계 Vol.- No.59

유도전동기를 위한 고 신뢰성 고장 검출 및 분류 알고리즘 연구

황철희,강명수,정용범,김종면,Hwang, Chul-Hee,Kang, Myeong-Su,Jung, Yong-Bum,Kim, Jong-Myon 한국정보처리학회 2011 정보처리학회논문지B Vol.18 No.3

본 논문에서는 유도전동기 고장 검출 및 분류를 위한 3-단계 (고장 신호의 전 처리, 고장 신호의 특징 추출, 고장 신호의 고장 유형별 분류) 알고리즘을 제안한다. 먼저 전 처리 단계에서는 저역 통과 필터를 통해 취득한 신호의 고주파 대역에 영향을 미칠 수 있는 잡음 성분을 제거하며, 다음으로는 이산 코사인 변환(discrete cosine transform)과 통계적 방법을 이용하여 고장 유형별 신호의 특징을 추출하고, 마지막 단계에서는 추출된 특징을 입력으로 하는 역 전파 신경 회로망(back propagation neural network)를 이용하여 신호를 고장 유형별로 분류한다. 시스템의 성능을 평가하기 위해 모의실험에 사용된 신호는 유도전동기의 진동 신호로, 정상 및 각종 이상 상태에 대해 8kHz의 샘플링율을 갖는 1초 길이의 데이터를 사용하였다. 모의실험 결과, 제안한 알고리즘은 학습된 상황의 고장 분류에서는 100%의 정확도를 보였으며, 기존의 공분산을 이용한 고장 검출 및 분류 알고리즘과 비교하여 약 50%의 정확도 향상을 보였다. 또한 고장 신호 취득 시 사용하는 센서의 종류나 주변 환경으로 인해 잡음이 추가될 수 있는 상황을 고려하여 취득한 데이터에 백색 가우시안 잡음을 인위적으로 추가한 모의실험에서도 98%이상의 고장 분류 정확도를 보였다. 더불어, 본 논문에서는 TI사의 TMS320F2812 디지털 신호 처리기에 제안한 고장 검출 및 분류 알고리즘을 탑재하여 실제 산업현장에서의 사용여부를 검증하였다. This paper proposes a 3-stage (preprocessing, feature extraction, and classification) fault detection and classification algorithm for induction motors. In the first stage, a low-pass filter is used to remove noise components in the fault signal. In the second stage, a discrete cosine transform (DCT) and a statistical method are used to extract features of the fault signal. Finally, a back propagation neural network (BPNN) method is applied to classify the fault signal. To evaluate the performance of the proposed algorithm, we used one second long normal/abnormal vibration signals of an induction motor sampled at 8kHz. Experimental results showed that the proposed algorithm achieves about 100% accuracy in fault classification, and it provides 50% improved accuracy when compared to the existing fault detection algorithm using a cross-covariance method. In a real-world data acquisition environment, unnecessary noise components are usually included to the real signal. Thus, we conducted an additional simulation to evaluate how well the proposed algorithm classifies the fault signals in a circumstance where a white Gaussian noise is inserted into the fault signals. The simulation results showed that the proposed algorithm achieves over 98% accuracy in fault classification. Moreover, we developed a testbed system including a TI's DSP (digital signal processor) to implement and verify the functionality of the proposed algorithm.

아급성기 뇌졸중 환자의 보행동안 청각적 피드백과 기능적 전기 자극 적용이 균형, 보행 및 하지 기능에 미치는 영향

남민주 ( Min-ju Nam ),정용범 ( Yong-bum Jung ),김창걸 ( Chang-geol ),김명권 ( Myoung-kwon ) 대한물리의학회 2023 대한물리의학회지 Vol.18 No.3

PURPOSE: Examine the effects of auditory feedback and functional electrical stimulation on balance, walking ability, and lower extremity function of subacute stroke patients. METHODS: Twenty-seven subjects diagnosed with subacute stroke within six months were randomly divided into three groups: test group 1, which performed walking exercises with auditory feedback and functional electrical stimulation; test group 2, which performed walking exercises only with functional electrical stimulation; control group applied only functional electrical stimulation, with nine subjects each. RESULTS: There were significant pre- to post-intervention differences in BBS in the gait training group with auditory feedback and functional electrical stimulation treatment, and significant pre- to post-intervention differences in BBS, sit-to-stand time, and average step speed in the gait training group with functional electrical stimulation, but no statistically significant differences in between-group comparisons. CONCLUSION: Gait training with auditory feedback and functional electrical stimulation can improve the balance and gait performance in stroke patients. Therefore, in the future, gait training with auditory feedback and functional electrical stimulation therapy may be suggested as a gait rehabilitation training tool for stroke patients.

향상된 프로세서를 이용한 개선된 Flight controller 구현에 관한 연구

김재오(Jae-O Kim),정용범(Yong-bum Jung),이종경(Jong-Kyoung Lee),가충희 대한전자공학회 2020 대한전자공학회 학술대회 Vol.2020 No.8

구글 TPU 보드 기반 인공지능 알고리즘 적용 및 분석에 대한 연구

한광환 ( Kwang-hwan Han ),이창석 ( Chang-suk Lee ),김도연 ( Do-yun Kim ),윤필상 ( Pil-sang Yoon ),가충희 ( Chung-hee Ka ),정용범 ( Yong-bum Jung ),정구민 ( Gu-min Jeong ) 한국정보처리학회 2019 한국정보처리학회 학술대회논문집 Vol.26 No.2

본 논문에서는 최근 소개된 구글 TPU 보드를 사용하여 AI 알고리듬을 적용하고 성능 분석을 통하여 TPU 를 통한 AI 에 기반한 영상처리 시스템의 구현 가능성을 검증 하고자 하였다. 구글 TPU 보드는 기계 학습에 특화된 Coral Dev 보드를 사용하였고. 수행하는 인공지능 알고리즘은 객체 인식 알고리즘인 SSD 알고리즘을 사용하였다. 이 후 동일한 알고리즘을 GPU 가 장착되어 있는 고성능 데스크탑과 처리속도를 비교하여, TPU 에 기반한 임베디드 AI 시스템의 활용 가능성을 검증 하였다.