제한된 범위의 Signed-Digit Number 인코딩을 이용한 병렬 십진 곱셈기 설계

황인국,김강희,윤완오,최상방,Hwang, In-Guk,Kim, Kanghee,Yoon, WanOh,Choi, SangBang 대한전자공학회 2013 전자공학회논문지 Vol.49 No.11

본 논문에서는 제한된 범위의 Signed-Digit number 인코딩과 축약 단계를 이용한 고정소수점 병렬 십진 곱셈기를 제안한다. 제안한 병렬 십진 곱셈기는 승수와 피승수를 제한된 범위의 SD number로 인코딩하여 캐리 전달 지연 없이 빠르게 부분곱을 생성한다. 인코딩에 사용하는 숫자의 범위를 줄임으로써 SD number 다중 피연산자 덧셈의 한번에 연산 가능한 피연산자의 개수가 늘어나게 되고, 이에 따라 부분곱 축약 단계의 연산을 빠르게 수행 할 수 있다. 제안한 병렬 십진 곱셈기의 성능 평가를 위해 Design Compiler에서 SMIC사의 180nm CMOS 공정 라이브러리를 이용하여 합성한 결과 기존의 Signed-Digit number를 이용한 병렬 십진 곱셈기보다 전체 지연시간은 4.3%, 전체 면적은 5.3% 감소함을 확인 하였다. 전체 지연시간 및 면적에서 부분곱 축약 단계가 차지하는 비중이 가장 크므로 부분곱 생성 단계에서 약간의 지연시간 및 면적 증가가 있음에도 불구하고 전체 지연시간과 면적이 감소하는 결과를 얻을 수 있다. In this paper, parallel decimal fixed-point multiplier which uses the limited range of Singed-Digit number encoding and the reduction step is proposed. The partial products are generated without carry propagation delay by encoding a multiplicand and a multiplier to the limited range of SD number. With the limited range of SD number, the proposed multiplier can improve the partial product reduction step by increasing the number of possible operands for multi-operand SD addition. In order to estimate the proposed parallel decimal multiplier, synthesis is implemented using Design Compiler with SMIC 180nm CMOS technology library. Synthesis results show that the delay of proposed parallel decimal multiplier is reduced by 4.3% and the area by 5.3%, compared to the existing SD parallel decimal multiplier. Despite of the slightly increased delay and area of partial product generation step, the total delay and area are reduced since the partial product reduction step takes the most proportion.

변위 히스토리 테이블을 이용한 데이터 프리페칭 기법

정용수(Yong Su Jeong),최상방(SangBang Choi) 대한전기학회 2015 대한전기학회 학술대회 논문집 Vol.2015 No.4

Because hundreds of cycles to retrieve the data from the memory when a cache miss occurs before consumption, the use of a hardware prefetcher method to reduce the long memory latency. In this paper, proposed data prefetcher considering the order of the data access to the cache stores the difference between the data address and the entry point address in delta field and creates a delta history. In order to estimate the proposed data prefetcher, prefetcher is implemented using gem5 simulator. L1 Miss Rate is reduced by 15% and the storage is reduced by 0.4%, compared to the SMS.

변위 히스토리 테이블을 이용한 데이터 프리페칭 기법

정용수(Yong Su Jeong),최상방(SangBang Choi) 대한전기학회 2015 정보 및 제어 심포지엄 논문집 Vol.2015 No.4

Because hundreds of cycles to retrieve the data from the memory when a cache miss occurs before consumption, the use of a hardware prefetcher method to reduce the long memory latency. In this paper, proposed data prefetcher considering the order of the data access to the cache stores the difference between the data address and the entry point address in delta field and creates a delta history. In order to estimate the proposed data prefetcher, prefetcher is implemented using gem5 simulator. L1 Miss Rate is reduced by 15% and the storage is reduced by 0.4%, compared to the SMS.

스타 그래프에서의 무교차 라우팅 알고리듬

심규성(Shim Gyujung),최상방(Choi Sangbang) 대한전자공학회 1994 대한전자공학회 학술대회 Vol.1994 No.11

에너지 효율적 무선 센서 네트워크를 위한 선택적 토폴로지 구성 알고리즘

양명준(Myungjoon Yang),유창헌(Changhun Ryu),최상방(Sangbang Choi) 한국통신학회 2013 한국통신학회 학술대회논문집 Vol.2013 No.11

WBAN 환경에서 QoS 향상을 위한 패킷 스케줄링 알고리즘

김지원(JiWon Kim),김진혁(Jinhyuk Kim),최상방(SangBang Choi) 대한전자공학회 2014 전자공학회논문지 Vol.51 No.12

WBAN(Wireless Body Area Network)은 의료 및 비의료 서비스를 지원하는 네트워크로, 데이터의 지연과 손실에 민감한 특성이 있다. 다양한 서비스를 제공하기 위해 다양한 전송률, 데이터의 우선순위 등의 요구사항들을 만족해야 한다. 본 논문에서는 WBAN의 서비스 품질을 향상시키기 위하여 데이터의 우선순위와 전송 지연 시간을 고려한 스케줄링 알고리즘을 제안한다. 이 알고리즘은 데이터의 지연 시간이 긴 플로우에 채널을 우선적으로 할당하여 동작하다가, 패킷이 큐에 일정시간이상 머물면 데이터의 우선순위에 따라 채널을 할당하여 서비스한다. 기존의 알고리즘과의 비교를 통해 제안한 알고리즘의 의료 데이터의 수신률이 높아지고 전체 서비스의 품질이 향상된 것을 확인할 수 있었다. WBAN(Wireless Body Area Network) is network to support medical and non-medical services. It is susceptible to loss and delay of data. WBAN is required to satisfy many kinds of demands such as a variety of data rate and a data priority for providing various service. In this paper scheduling algorithm, considering a data priority and transmission delay time, is proposed to improve service quality of WBAN. The proposed algorithm operates by allocating a channel to a flow with longer transmission delay. When a packet, in a queue of herb, is left within a certain period, the packet is assigned a channel and transmitted according to a data priority. Through the comparison with other existing scheduling algorithms, it is confirmed that QoS is improved due to higher arrival probability of medical data and less delay time in the proposed algorithm.

무선 센서 네트워크에서 에너지 효율 향상을 위한 이동 에이전트 기반 데이터 수집 알고리즘

양명준(Myungjoon Yang),김진혁(Jinhyuk Kim),최상방(Sangbang Choi) 한국통신학회 2014 韓國通信學會論文誌 Vol.39 No.8(네트워크)

무선 센서 네트워크는 정보를 수집하고자 하는 구역에 배포된 센서 노드를 이용한 네트워크이다. 센서 노드들은 배터리 교체가 어렵기 때문에 한정된 에너지로 동작하기 위해서는 에너지 효율과 전송 효율이 중요하다. 본 논문에서는 무선 센서 네트워크에서 노드 간의 거리에 따라 클러스터를 구성한 뒤 이동 에이전트를 이용하여 효율적으로 데이터를 수집하는 알고리즘을 제안한다. 제안하는 알고리즘은 가능한 노드간의 전송 충돌을 줄이고 최저 지연 시간을 보장하기 위하여 거리에 기반한 토폴로지를 구성한 후, 이를 이용하여 클러스터를 구성한다. 알고리즘의 성능 비교를 위하여 기존의 이동 에이전트를 이용한 데이터 수집 알고리즘인 GCF, LCF, TBID와 비교한 결과, 노드가 300개 일 때 기존의 알고리즘보다 네트워크 수명이 각 각 194배, 124.6배, 1.46배 향상되었으며 데이터 병합 시 각 87.5%, 85%, 45%의 에너지 효율 상승을 보여주었다. Wireless Sensor Network(WSN) is a network which consists of sensor nodes(SNs) in data collection area. It is hard for the SNs to replace battery. Thus energy and transfer efficiency is important because the energy is limited. In this paper, we propose energy-efficient data collection algorithm for wireless sensor networks by using mobile agent in distance-based cluster structure. For avoid collisions and guarantee low latency, make distance-based topology and build cluster by the topology. For performance comparison of the proposed algorithm, compare with existing mobile agent algorithm. When network constructed by 300 nodes, proposed algorithm has performance increase than existing algorithm(GCF, LCF, TBID) in network lifetime 194, 124.6, 1.46 times each and data merging energy efficiency 87.5%, 85%, 45% each.

항공 교통 상황 방송 서비스를 위한 중앙 집중형 TIS-B 서버 설계 및 구현

송인성(Inseong Song),장은미(Eunmee Jang),최상방(Sangbang Choi) 대한전자공학회 2015 전자공학회논문지 Vol.52 No.2

항공 수요가 지속적으로 증가함에 따라 레이더를 이용한 항공 감시가 한계에 다다르면서, 새로운 항공 감시 기술인 ADS-B가 등장하였다. ADS-B는 레이더에 비해 높은 위치 정확도와 빠른 갱신 주기를 제공하며, ADS-B 송수신기를 장착한 항공기간에는 서로의 위치 정보를 확인할 수 있다는 장점을 갖는다. 하지만 모든 항공기가 ADS-B 송수신기를 탑재하지는 않으며, 서로 다른 ADS-B 데이터 링크를 사용하는 항공기 간에는 위치 정보의 송수신이 불가능하다는 단점이 있다. 이러한 ADS-B의 단점을 해결하기 위해 레이더가 감시 중인 항공기의 정보를 방송하는 TIS-B 서비스와 ADS-B 데이터 링크를 교차하여 ADS-B 신호를 방송하는 ADS-R 서비스가 개발되었다. 본 논문에서는 ADS-B 감시 자료와 레이더 감시 자료를 통합하여 TIS-B 서비스와 ADS-R 서비스를 함께 제공할 수 있는 항공 교통 상황 방송 서비스용 중앙 집중형 TIS-B 서버를 설계하고 구현하였다. 구현한 시스템은 직접 구성한 ADS-B 지상 시스템과 연결하여, 비행 중인 항공기의 ADS-B 감시 자료와 레이더 감시 자료를 수신하고, 수신한 감시 자료를 이용하여 TIS-B 서비스와 ADS-R 서비스를 제공하기 위한 감시 자료를 생성하여 모의 방송을 하는 방법으로 검증하였다. As a radar based air surveillance hits the limit along with the growing air traffic needs, a new air surveillance technology called ADS-B has emerged. ADS-B provides more accurate position information with a shorter interval, and aircraft equipped with ADS-B transponders can check each other’s location. However not all aircraft are equipped with ADS-B transponders, and aircraft with different ADS-B data links cannot check each other’s location. To address these problems a TIS-B service, which broadcasts information that a radar is tracking, and an ADS-R service, which cross-broadcasts information of different ADS-B data links, have been emerged. In this paper, we design and implement a centralized TIS-B server for broadcasting air traffic situation which is capable of providing a TIS-B service and an ADS-R service at the same time. The implemented TIS-B server has been verified with a configured ADS-B ground system, by receiving ADS-B surveillance data and radar surveillance data followed by generating surveillance data for providing a TIS-B service and an ADS-R service and simulating broadcast of those generated surveillance data.

WBAN 환경에서 에너지 효율을 고려한 트래픽 적응형 전송 알고리즘

김진혁(Jinhyuk Kim),홍창기(Changki Hong),최상방(Sangbang Choi) 한국통신학회 2013 韓國通信學會論文誌 Vol.38 No.5B

Wireless Body Area Network (WBAN)은 인체 주변 3∼5m 이내의 영역에서 의료 및 비의료 장치들로 구성된 네트워크이다. 다양한 서비스를 제공해야 하는 WBAN은 저전력, 다양한 전송률, 데이터 우선순위 등의 요구사항들을 만족시켜야 한다. 특히, 생체 정보 모니터링을 위한 노드들은 배터리 교체가 어렵고 따라서 한정된 배터리로 동작해야 하기 때문에 에너지 효율과 전송 효율이 중요하다. 본 논문에서는 에너지 효율적인 전송을 위하여 노드의 전송해야 하는 데이터양에 따른 전송주기 조절 알고리즘을 제안한다. 또한 데이터 우선순위에 따른 전송보장을 위하여 에너지검출 구간을 추가하여 우선순위를 보장할 수 있는 구조를 제안하며, 서로 다른 전송주기를 갖는 같은 우선순위 기반 데이터 전송에서 충돌을 줄이기 위하여 전송에 실패한 노드의 우선순위를 높여줌으로써 충돌을 줄일 수 있는 방법을 제안한다. 제안하는 알고리즘의 성능 비교를 위하여 IEEE 802.15.6 표준 Slotted Aloha 전송 방식과 비교한 결과 충돌 회피율의 상승으로 최대 채널 효율이 높아지고, 에너지 소모량이 적어지는 것을 확인하였다. Wireless Body Area Network (WBAN) is a network around a human body within 3∼5m which consists of medical or non-medical device. WBAN has to satisfy many kinds of demands such as low-power, a variety of data rate and a data priority. Especially, it is hard for the nodes for monitoring vital signs to replace battery. Thus energy and channel efficiency is important because the battery power is limited. In this thesis, a novel algorithm for reducing the energy consumption is proposed. The proposed algorithm adjusts transmission period according to traffic. by means of determining transmission period by amount of data, the node can reduce energy consumption. Energy detection is performed in order to guarantee data priority before attempting to transmit. In case of failing to transmit, it is proposed that energy consumption is reduced through avoiding collision by changing priority. The comparison result shows that the proposed algorithm reduces power consumption and increasing maximum channel efficiency by avoiding collision.

동시연산 다중 digit을 이용한 직렬 십진 곱셈기의 설계

유창헌(ChangHun Yu),김진혁(JinHyuk Kim),최상방(SangBang Choi) 대한전자공학회 2015 전자공학회논문지 Vol.52 No.4

본 논문에서는 직렬 십진 곱셈기의 성능을 향상시키는 방안을 제안하고 다중 digit을 동시에 연산하는 방안을 제안한다. 제안하는 직렬 십진 곱셈기는 부분 곱 생성단계의 2배수, 4배수를 생성하기 위한 인코딩 모듈을 없애고 쉬프트 연산만으로 부분 곱을 생성해 지연시간을 감소시킨다. 또한 다중 digit 연산을 이용해 연산의 횟수를 줄인다. 제안하는 직렬 십진 곱셈기의 성능을 평가하기 위해서 Synopsys사의 Design Compiler를 이용하여 SMIC사의 110nm CMOS 공정 라이브러리로 합성하였다. 그 결과 제안한 곱셈기는 기존의 직렬 십진 곱셈기와 비교해 전체 면적은 4% 증가하였지만, 전체 지연시간은 5% 감소함을 보였다. 또한 동시 연산 수가 증가함에 따른 제안한 다중 digit 곱셈기의 면적과 지연시간의 trade-off를 확인하였다. In this paper, the method which improves the performance of a serial decimal multiplier, and the method which operates multiple-digit simultaneously are proposed. The proposed serial decimal multiplier reduces the delay by removing encoding module that generates 2X, 4X multiples, and by generating partial product using shift operation. Also, this multiplier reduces the number of operations using multiple-digit operation. In order to estimate the performance of the proposed multiplier, we synthesized the proposed multiplier with design compiler with SMIC 110nm CMOS library. Synthesis results show that the area of the proposed serial decimal multiplier is increased by 4%, but the delay is reduced by 5% compared to existing serial decimal multiplier. In addition, the trade off between area and latency with respect to the number of concurrent operations in the proposed multiple-digit multiplier is confirmed.