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이광엽,이동엽,Lee, Kwang-Youb,Lee, Dong-Yup 한국정보처리학회 2000 정보처리논문지 Vol.7 No.2
본 논문은 소자 수준의 설계방법 보다아키텍쳐와 같은사위수준의 설계방법을 적용하여 IP(Intellectual Property)에 활용하기 적합한 저전력 마이크로콘트롤러 코어 설계를 다루었다. 스위칭 캐패시턴스를 줄이기 위하여 자주 사용되는 레지스터 전달 마이크로 오퍼레이션에 레지스터간의 직접적인 전달 구조를 적용하였다. 입력데이터의 상승예지 시간을 줄이기 위하여 분산 버퍼구조를 제안하였다. 또한 성능저하 없이 소비전력을 줄이기 위하여 파이프라인 구조에 적용된다. 본 논문에서는 CISC 명령어를 처리하기에 적합한 파이프라인이 설계되었다. 설계된마이크로콘트롤러는 전력소모를 20%정도 감소시켰다. 전력소모를 측정하기 위해서는 SYNOPSYS의 EPIC powermill과 현대 0.6um CMOS 파라메터를 적용하였다. This paper describes an IP design of a low-power microcontroller using an architecture level design methodology instead of a transistor level. To reduce switching capacitance, the register-toregister data transfer is adopted to frequently used register transfer micro-operations. Also, distributed buffers are proposed to reduce a input data rising edge time. To reduce power consumption without any loss of performance, pipeline processing should be used. In this paper, a 4-stage pipelined datapath being able to process CISC instructions is designed. Designed microcontroller lessens power consumption by 20%. To measure a power consumption, the SYNOPSYS EPIC powermill is used.
이광엽,Lee, Kwang-Youb 한국전기전자학회 2003 전기전자학회논문지 Vol.7 No.1
본 논문은 암호화 장치 및 오류정정부호화 장치 등에서 핵심적으로 사용되고 있는 유한체승산기(finite-field multiplier)의 최적화된 구조를 제안한다. 제안된 구조는 LFSR(Linear Feedback Shift Register)구조를 갖는 유한체 승산기에서 소비전력과 회로면적을 최소화 하여 기존의 LFSR 구조를 바탕으로 하는 유한체 승산기에 비하여 효율적인 승산을 이루도록 한다. 기존의 LFSR 구조의 유한체 승산기는 m비트의 다항식을 승산 하는데 3${\cdot}$m개의 플립플롭(flip-flop)이 필요하다. 1개의 플립플롭은 2개의 래치(latch)로 구성되기 때문에 6${\cdot}$m개의 래치가 소요된다. 본 논문에서는 4${\cdot}$m개의 래치(m 개의 플립플롭과 2${\cdot}$m개의 래치)로 m 비트의 다항식을 승산 할 수 있는 유한체 승산기를 제안하였다. 본 논문의 유한체 승산기는 기존의 LFSR 구조의 유한체 승산기에 비하여 회로구현에 필요한 래치의 개수가 1/3(약 33%)이 감소하였다. 결과적으로 기존의 방법에 비하여 저 소비전력 및 저 면적의 유한체 승산기를 암호화 장치 및 오류정정부호화 장치 등에서 효과적으로 사용이 가능하다. An optimized finite-field multiplier is proposed for encryption and error correction devices. It is based on a modified Linear Feedback Shift Register (LFSR) which has lower power consumption and smaller area than prior LFSR-based finite-field multipliers. The proposed finite field multiplier for GF(2n) multiplies two n-bit polynomials using polynomial basis to produce $z(x)=a(x)^*b(x)$ mod p(x), where p(x) is a irreducible polynomial for the Galois Field. The LFSR based on a serial multiplication structure has less complex circuits than array structures and hybrid structures. It is efficient to use the LFSR structure for systems with limited area and power consumption. The prior finite-field multipliers need 3${\cdot}$m flip-flops for multiplication of m-bit polynomials. Consequently, they need 6${\cdot}$m latches because one flip-flop consists of two latches. The proposed finite-field multiplier requires only 4${\cdot}$m latches for m-bit multiplication, which results in 1/3 smaller area than the prior finite-field multipliers. As a result, it can be used effectively in encryption and error correction devices with low-power consumption and small area.
이광엽(Kwang Youb Lee),이동엽(Dong Yup Lee) 한국정보처리학회 2000 정보처리학회논문지 Vol.7 No.2
This paper describes an IP design of a low-power microcontroller using an architecture level design methodology instead of a transistor level. To reduce switching capacitance, the register-to-register data transfer is adopted to frequently used register transfer micro-operations. Also, distributed buffers are proposed to reduce a input data rising edge time. To reduce power consumption without any loss of performance, pipeline processing should be used. In this paper, a 4-stage pipelined datapath being able to process CISC instructions is designed. Designed microcontroller lessens power consumption by 20%. To measure a power consumption, the SYNOPSYS EPIC powermill is used.
쉐이더 모델 3.0을 지원하는 3차원 그래픽스 통합 쉐이더의 연산기 구조
김상연(Sang-Yeon Kim),이광엽(Kwang-Youb Lee) 대한전자공학회 2007 대한전자공학회 학술대회 Vol.2007 No.7
This paper presents an architecture of operating unit for a 3D graphics Unified shader supporting Shader model 3.0. It targeted to accelerate 3D graphics in portable device environments. In order to handle an operation of shader supporting shader model 3.0, we designed a floating point unit(FPU) and a branch unit. FPU performs operations such as primitive, setting, compare, special function. Branch unit perform an operation is related with flow control. It generates control signals as a result of prediction and comparison. FPU is implemented with 0.25㎛ CMOS technology and it takes about 60K gate count. In the same timing of 1, 2 stage of operating unit, an operation for branch is performed.
내장형 3D 그래픽 가속을 위한 부동소수점 Geometry 프로세서 설계
남기훈,하진석,곽재창,이광엽,Nam Ki hun,Ha Jin Seok,Kwak Jae Chang,Lee Kwang Youb 대한전자공학회 2006 電子工學會論文誌-SD (Semiconductor and devices) Vol.43 No.2
본 논문에서는 휴대용 정보기기 시스템에서 더욱 향상된 실시간 3D 그래픽 가속 능력을 갖는 SoC 구현을 위해 효과적인 3D 그래픽 Geometry 처리 IP 구조를 연구하였다. 이를 기반으로 3D 그래픽 Geometry 처리 과정에 필요한 부동소수점 연산기를 설계하였으며, 내장형 3D 그래픽 국제 표준인 OpenGL-ES를 지원하는 부동소수점 Geometry 프로세서를 설계하였다. 설계된 Geometry 프로세서는 Xilinx-Vertex2 FPGA에서 160k gate의 면적으로 구현되었으며, 80 MHz의 동작주파수 환경에서 실제 3D 그래픽 데이터를 이용하여 Geometry 처리 과정의 성능 측정 실험을 하였다. 실험 결과 80 MHz의 동작주파수에서 초당 1.5M 개의 폴리곤 처리 성능이 확인되었으며, 이는 타 3D 그래픽 가속 프로세서에 비하여 평균 2배 이상의 Geometry 처리 성능이다. 본 지오메트리 프로세서는 Hynix 0.25um CMOS 공정에 의한 측정결과 83.6mW의 소모전력을 나타낸다. The effective geometry processing IP architecture for mobile SoC that has real time 3D graphics acceleration performance in mobile information system is proposed. Base on the proposed IP architecture, we design the floating point arithmetic unit needed in geometry process and the floating point geometry processor supporting the 3D graphic international standard OpenGL-ES. The geometry processor is implemented by 160k gate area in a Xilinx-Vertex FPGA and we measure the performance of geometry processor using the actual 3D graphic data at 80MHz frequency environment The experiment result shows 1.5M polygons/sec processing performance. The power consumption is measured to 83.6mW at Hynix 0.25um CMOS@50MHz.