가산기와 MIPS CPU 사례를 이용한 현대 FPGA의 특성연구

이보선(Bo Seon Lee),서태원(Tae Won Suh) 한국컴퓨터교육학회 2013 컴퓨터교육학회 논문지 Vol.16 No.3

ASIC설계에서 FPGA를 이용한 에뮬레이션은 설계 검증을 위한 필수 단계이다. ASIC으로 설계된 모델을 가능한 최대 동작주파수로 에뮬레이션하기 위해서는 FPGA의 특성을 이해해야 한다. 본 논문은 FPGA의 주요 제조사인 Xilinx와 Altera의 여러 디바이스에 다양한 가산기와 MIPS CPU를 포팅하여, 디자인 복잡도에 따른 현대 FPGA의 특성을 연구하였다. 실험 결과, 일반적인 통념과는 다르게 1-bit 가산기를 기반으로 디자인한 RCA는 FPGA 내부의 carry-chain을 활용하지 못했고, 그 결과 다른 타입의 가산기보다 낮은 성능을 보였다. 또한, 본 연구를 통해 Xilinx와 Altera 제조사 별 FPGA 특성에 확연한 차이가 있음을 확인하였다. 즉, 동작속도에 최적화하여 설계된 Prefix 가산기를 Xilinx 디바이스에 포팅했을 때 저조한 동작주파수를 보였으나, Altera 디바이스에서는 IP Core와 비슷한 성능을 보였다. 이는 Altera 디바이스에서는 FPGA의 면적만 허락한다면 ASIC에 최적화된 설계를 그대로 사용하여도 에뮬레이션 성능에 영향을 미치지 않음을 시사한다. MIPS CPU를 통한 실험은 이를 뒷받침한다. The FPGA-based emulation is an essential step in ASIC design for validation. For emulation with maximal frequency, it is crucial to understand the FPGA characteristics. This paper attempts to analyze the performance characteristics of the modern FPGAs from renowned vendors, Xilinx and Altera, with a case study utilizing various adders and MIPS CPU. Unlike the common wisdom, ripple-carry adder (RCA) does not utilize the inherent carry-chain inside FPGAs when structurally designed based on 1-bit adders. Thus, the RCA shows the inferior performance to the other types of adders in FPGAs. Our study also reveals that FPGAs from Xilinx exhibit different characteristics from the ones from Altera. That is, the prefix adder, which is optimized for speed in ASIC design, shows the poor performance on Xilinx devices, whereas it provides a comparable speed to the IP core on Altera devices. It suggests that error-prone manual change of the original design can be avoided on Altera devices if area is permitted. Experiments with MIPS CPU confirm the arguments.

컴퓨터과학 : 가산기와 MIPS CPU 사례를 이용한 현대 FPGA의 특성연구

이보선 ( Bo Seon Lee ),서태원 ( Tae Won Suh ) 한국컴퓨터교육학회 2013 컴퓨터교육학회 논문지 Vol.16 No.3

ASIC설계에서 FPGA를 이용한 에뮬레이션은 설계 검증을 위한 필수 단계이다. ASIC으로 설계된 모델을 가능한 최대 동작주파수로 에뮬레이션하기 위해서는 FPGA의 특성을 이해해야 한다. 본 논문은 FPGA의 주요 제조사인 Xilinx와 Altera의 여러 디바이스에 다양한 가산기와 MIPS CPU를 포팅하여, 디자인 복잡도에 따른 현대 FPGA의 특성을 연구하였다. 실험 결과, 일반적인 통념과는 다르게 1-bit 가산기를 기반으로 디자인한 RCA는 FPGA 내부의 carry-chain을 활용하지 못했고, 그 결과 다른 타입의 가산기보다 낮은 성능을 보였다. 또한, 본 연구를 통해 Xilinx와 Altera 제조사 별 FPGA 특성에 확연한 차이가 있음을 확인하였다. 즉, 동작속도에 최적화하여 설계된 Prefix 가산기를 Xilinx 디바이스에 포팅했을 때 저조한 동작주파수를 보였으나, Altera 디바이스에서는 IP Core와 비슷한 성능을 보였다. 이는 Altera 디바이스에서는 FPGA의 면적만 허락한다면 ASIC에 최적화된 설계를 그대로 사용하여도 에뮬레이션 성능에 영향을 미치지 않음을 시사한다. MIPS CPU를 통한 실험은 이를 뒷받침한다 The FPGA-based emulation is an essential step in ASIC design for validation. For emulation with maximal frequency, it is crucial to understand the FPGA characteristics. This paper attempts to analyze the performance characteristics of the modern FPGAs from renowned vendors, Xilinx and Altera, with a case study utilizing various adders and MIPS CPU. Unlike the common wisdom, ripple-carry adder (RCA) does not utilize the inherent carry-chain inside FPGAs when structurally designed based on 1-bit adders. Thus, the RCA shows the inferior performance to the other types of adders in FPGAs. Our study also reveals that FPGAs from Xilinx exhibit different characteristics from the ones from Altera. That is, the prefix adder, which is optimized for speed in ASIC design, shows the poor performance on Xilinx devices, whereas it provides a comparable speed to the IP core on Altera devices. It suggests that error-prone manual change of the original design can be avoided on Altera devices if area is permitted. Experiments with MIPS CPU confirm the arguments.

컴퓨터과학 : PARSEC을 이용한 TILE-Gx36 다중코어 프로세서의 성능 평가 및 분석

이보선 ( Bo Seon Lee ),김한이 ( Han Yee Kim ),유헌창 ( Heon Chang Yu ),서태원 ( Tae Weon Suh ) 한국컴퓨터교육학회 2014 컴퓨터교육학회 논문지 Vol.17 No.1

본 논문은 다중코어의 성능을 평가하고 분석하기 위해 TILE-Gx36(Gx36) 다중코어 프로세서를 사례로 연구하였다. Gx36의 성능 평가는 비교적 최신 병렬 벤치마크인 PARSEC을 이용하였고, 성능 분석을 돕기 위한 비교 시스템으로 인텔의 Core i7 (i7)과 Atom을 사용하였다. 실험결과 2의 제곱으로 동시에 수행 가능한 스레드를 발생시켰을 때, Gx36은 i7보다 평균 2.73배 낮은 성능을 보였으며, Atom보다는 평균 1.93배 높은 성능을 보였다. Gx36은 비교 프로세서보다 상대적으로 큰 Last-Level Cache(LLC)를갖고 있음에도 불구하고, 가장 많은 LLC miss를 발생시켰다. 이는 Gx36이 기대치 이하의 성능을 보이는 주된 이유로 판단되며, DDC가 일반적 고성능 컴퓨팅을 위한 캐시구조로 적절하지 않음을 보여준다.다중코어 시스템의 실측을 통한 성능평가는 향후 다중코어 구조개선 및 올바른 방향 설정을 위한 객관적인 자료를 제공한다. This paper evaluates and analyzes the performance of TILE-Gx36(Gx36), a many-core processor. The PARSEC parallel benchmark suite was used to measure the performance, and Core i7 (i7) and Atom are used for the performance comparison. When experimented with the maximum number of threads that can be executed concurrently on each machine, Gx36 showed a 2.73×inferior performance to Core i7 and a 1.93× superior performance to Atom. Gx36 has the largest Last Level Cache(LLC) among the compared processors. Nevertheless, it reported the biggest number of LLC misses, which, we strongly believe, is the major culprit for lower performance than expected. Our study suggests that the DDC employed in Gx36 is not a favorable cache structure for the general-purpose high-performance computing. The actual measurement with off-the-shelf machine provides non-biased data for polishing the future many-core architecture.

소아천식 환자에서 충격진동법과 폐활량기로 측정한 소기도 장애와 호기산화질소와의 관계

서보선 ( Bo Seon Seo ),이정민 ( Jeong Min Lee ),조은혜 ( Eunhae Cho ),백지현 ( Ji Hyeon Baek ),이경석 ( Geong Suk Lee ),신윤호 ( Youn Ho Shin ),지혜미 ( Hye Mi Jee ),정영호 ( Yong Ho Jung ),한만용 ( Man Yong Han ) 대한천식알레르기학회 2015 Allergy Asthma & Respiratory Disease Vol.3 No.4

Purpose: Fractional exhaled nitric oxide (FeNO) is a maker of airway inflammation, and impedance of low frequency in the impulse oscillometry system (IOS) reflects small-airway obstruction. We investigated the association of the FeNO level with IOS parameters and spirometry results in asthma patients. Methods: Fifty-eight children with asthma (60.3%, male), mean age 8.3 years (range, 4.5.16.0 years), were enrolled in the study. Reactance and resistance at 5 Hz with IOS, forced expiratory volume in one second (FEV1), forced vital capacity (FVC), and forced expiratory flow 25%.75% of the vital capacity (FEF25%-75%) with spirometry and FeNO were measured in all patients. The Z-score of spirometry and IOS parameters and the mean level of FeNO were used for correlation and regression analysis. Results: FeNO was not significantly associated with height, age, or other demographic parameters. There was a statistically significant correlation between spirometry results and IOS measurements. The FeNO level was not significantly correlated with IOS variables. After adjusting for height, sex, atopic status, and the use of inhaled corticosteroid, the FeNO level showed significant correlations with Z-score of FEV1/FVC (P=0.037, adjusted R2=0.234). Conclusion: FeNO was significantly correlated with Z-scores of FEV1/FVC, but not with IOS variables. Therefore, FeNO may be used to detect whole airway obstruction, but not small-airway obstruction. (Allergy Asthma Respir Dis 2015;3:267-271)

인지-의사소통장애 간편검사 개발을 위한 예비연구: 연령별 담화 수행과 인지기능의 상관성

김보선 ( Kim Bo-seon ),이미숙 ( Lee Mi-sook ) 대구대학교 특수교육재활과학연구소 2020 특수교육재활과학연구 Vol.59 No.4

노년층의 담화 수행에 관여된 인지기능을 살펴보는 것은 인지-의사소통장애와 관련된 언어결함을 파악하고, 향후 중재를 위해 중요하다. 따라서 본 연구는 55세 이상의 정상 중·노년층을 대상으로 담화 수행과 관련 인지기능을 조사하였다. 이를 위해, 인지-의사소통장애 간편검사(Brief test of Cognitive-Communication Disorders, BCCD)의 하위문항인 담화 문항의 점수를 연령별로 비교하고, 연령별로 담화 수행력에 관여된 인지기능을 조사하였다. 본 연구는 55-64세 162명, 65-74세 146명, 75세 이상 160명의 총 468명을 대상으로 통일성, 응집성, 명제, 쉼에 따른 담화총점과 세 집단의 주의력, 시공간력, 기억력, 조직화 능력, 추론력, 문제 해결력, 집행 기능의 점수를 연령별로 비교하였다. 또한, 다중회귀분석을 통해 7개 인지기능이 담화 수행에 미치는 영향을 조사하고, 유의미한 인자와 담화 하위 점수와의 관계를 편상관분석을 이용하여 조사하였다. 65세를 기점으로 담화 수행력은 저하되었다. 55-64세 집단의 담화 수행은 조직화 능력이 관련되었으며, 65-74세 집단은 조직화 능력과 문제 해결력이 담화 수행을 예측하는 주요 인자였다. 75세 이상 집단에서는 조직화 능력, 문제 해결력과 더불어 기억력이 담화 수행에 영향을 미치는 인지기능이었다. 정상 중·노년층에서는 65세를 기점으로 통일성, 응집성, 명제의 수가 저하되었으며, 55세 이상의 중·노년층의 담화 수행에서는 필요한 정보를 일련의 의미 단위로 묶고, 밀접한 정보를 연관시키는 능력이 중요한 영향을 미친다. 또한, 이러한 능력과 더불어, 60대 이상에서는 과제를 인식하고 해결하기 위한 전략이 담화 수행에 필수적이다. 70대 이상의 노년층에서는 관련 정보를 일시적으로 저장하고 운용하는 능력도 담화 수행에 필요하다. Examining the cognitive functions involved in the discourse ability in the elderly is important for identifying language impairments related to cognitive-communication disorders and for future intervention. This study is to investigate discourse performance and related cognitive functions in normal adults aged 55 or older. To this end, the scores of the discourse item, which is the sub-item of the Brief test of Cognitive-Communication Disorders (BCCD) is compared by age, and cognitive functions involved in discourse performance are investigated. This study was conducted on 468 normal adults aged 55 years or older. For 162 participants aged 55-64, 146 aged 65-74, and 160 aged ≥75, the total discourse scores, sub-scores of coherence, cohesion, proposition, and pauses, and the scores of cognitive functions of attention, visuospatial ability, memory, organization, reasoning, problem solving, and executive function were compared by age. In addition, the effects of seven cognitive functions on discourse performance were investigated through multiple regression analysis. The relationship between significant cognition factors and discourse sub-scores was investigated using partial correlation analysis. At the age of 65, discourse performance declined. In the 55-64 year old group, organization was related to discourse performance, and in the 65-74 year old group, organization and problem-solving ability were the main factors predicting discourse performance. In the ≥75 years old, the ability of organization and problem-solving, as well as memory, were cognitive functions that influenced discourse performance. The scores of coherence, cohesion and propositions declined from the age of 65, and the ability of grouping information into a series of meanings and associating related information had an important effect on discourse performance of the elderly aged 55 years or older. In addition, for those in 60s or older, strategies for recognizing and solving tasks are essential for discourse performance. For those in 70s or older, the ability to temporarily hold and manage related information is also necessary to conduct discourse tasks.

Subjective Language Complaints: Are They Reflected in Objective Language Test Performance?

김보선(Bo Seon Kim),이미숙(Mi Sook Lee),김향희(Hyang Hee Kim) 한국언어청각임상학회 2015 Communication Sciences and Disorders Vol.20 No.2

배경 및 목적: 주관적 언어호소(subjective language complaints, SLCs)는 노년층에서 자주 보고되고 있으나, SLCs와 여러 언어 기능 사이의 관계는 연구되지 않았다. 이에 본 연구는 SLCs가 여러 객관적 언어 검사의 수행력과 관계가 있는지, 그리고 SLCs가 어떤 인구통계학적 요인들과 관련되는지 알아보고자 한다. 방법: 376명의 정상노년층(평균 연령 74.21±6.56)을 대상으로 두 개 질문으로 이루어진 SLCs와 인구통계학적 정보를 수집했다. 또한, 본 노년층의 생성이름대기, 문장 이해하기, 한국판 보스톤 이름대기 검사 단축형(15-item Korean version-the Boston Naming Test, K-BNT-15) 결과와 SLCs의 관계를 다중회귀를 통해 분석하였다. 결과: SLCs는 K-BNT-15 결과를 반영할 수 있었으며, 노년층의 나이, 교육연수, 우울증, 직업유무와 관련이 있었다. 논의 및 결론: 본 결과는 SLCs가 노년층에서 가장 자주 호소되는 단어인출의 어려움을 반영하며, 교육과 직업을 통한 언어적 노출 및 사회적 상호작용이 노년층의 언어감퇴에 대한 인식에 영향을 미칠 수 있다는 점을 시사한다. Objectives: Subjective language complaints (SLCs) are frequently reported among the el-derly. However, SLCs and their relationship with various language functions have not been extensively investigated. The purpose of this study was two-fold: to explore whether SLCs can be related to performance in various objective language tests and to determine which demographic variables are associated with SLCs. Methods: This study gathered responses from 376 elderly participants (mean age, 74.21 ± 6.56 years) to two questions regarding SLCs and demographic information. We also analyzed the relationship between SLCs and verbal fluency, sentence comprehension, and naming ability (15-item Korean version of the Boston Naming Test [K-BNT-15]) with multiple regression analysis. Results: The data re-vealed that SLCs are associated with K-BNT-15 performance. Such demographic variables as age, education, depressive symptoms, and job status were related to SLCs. Conclusion: The results indicate that SLCs reflect a difficulty in word retrieval, which is one of the most frequently reported language complaints of the elderly; however, varying linguistic expo-sure and social interaction through education and employment may reduce the perceived language decline.

읽기 및 쓰기 중재가 치매환자의 어휘산출 능력에 미치는 영향

김보선 ( Kim Bo-seon ),이미숙 ( Lee Mi-sook ) 대구대학교 특수교육재활과학연구소 2019 특수교육재활과학연구 Vol.58 No.2

치매환자의 진행적인 언어감퇴 때문에 치료 현장에서의 중재와 치매시설에서 활용할 수 있는 중재방법을 연결하는 치매 언어중재 프로그램의 필요성이 대두되고 있다. 이에 본 연구의 목적은 첫째, 본 연구에서 고안된 읽기 및 쓰기 중재절차를 진행하면서 시간이 경과됨에 따라 그 수행력을 비교하여 중재효과를 알아보고자 한다. 둘째, 읽기 및 쓰기 중재가 치매환자의 어휘산출 능력에 미치는 영향을 알아본다. 본 연구의 대상자는 경도 및 중등도의 치매진단을 받은 환자 7명이었으며, 읽기와 쓰기 중재가 가능한 문해력이 있는 환자를 대상으로 하였다. 본 치매환자들을 대상으로 읽기 및 쓰기를 활용한 5단계로 구성된 중재가 시행되었다. 사전-사후 비교 설계를 위해 중재 전과 후에 의미유창성 검사(동물이름대기)와 K-BNT-15(Short Form of the Korean Version-the Boston Naming Test)가 실시되었다. 연구 결과, 중재절차가 반복됨에 따라 읽기 및 쓰기 중재의 정반응률이 증가하여, 본 중재의 학습효과가 있는 것으로 나타났다. 또한, 의미유창성과 K-BNT-15의 사전-사후 검사 결과 유의미하게 수행력이 증가하였다. 본 연구에서는 경도 및 중등도의 문해력이 있는 치매환자에게 적용 가능한 읽기와 쓰기를 활용한 중재절차를 제시하였고, 그 효용성을 어휘산출 능력의 향상을 통해 입증하였다. 이에 본 절차를 적용하여 임상에서의 중재 자료로 읽기와 쓰기를 활용함과 동시에, 치매환자의 사회참여도 증진 및 자아상을 회복시키는 역할도 기대해 볼 수 있을 것이다. Due to progressive language decline in people with dementia, there is a growing need for a language intervention program in facilities as well as in clinical settings for people with dementia. The purposes of this study are 1) to investigate the learning effect of reading and writing intervention designed in this study on the performance of reading and writing protocol over time; and 2) to examine the effect of reading and writing intervention on the word retrieval abilities of dementia. The participants were 7 patients who were diagnosed with mild to moderate dementia and could read and write. A five-step intervention protocol was conducted for participants during 6 months. For the pretest-posttest design, a semantic verbal fluency test (animal) and the short form of the Korean version-the Boston Naming Test (K-BNT-15) were conducted. As a result, the average proportion of correct responses by months increased, indicating that this protocol had a learning effect over time. In addition, the performance of the verbal fluency test and K-BNT-15 significantly increased. This study presented an intervention protocol using reading and writing that is applicable to people with mild to moderate dementia, and its efficiency was verified by improved word retrieval ability. Therefore, this protocol can be applied to intervention for people with dementia, who can make use of remained reading and writing abilities, and expected to improve social participation and recovery of self-image of people with dementia.

인지-의사소통장애 간편검사 개발을 위한 예비연구: 담화 문항의 성인 적용

김보선(Bo Seon Kim),이미숙(Mi Sook Lee) 한국언어치료학회 2020 言語治療硏究 Vol.29 No.1

국가교통DB구축사업 중 여객 기종점 통행량 조사를 통한 교통조사과정의 고찰

이부원,반보선,김관태,권선아,Lee, Bu-Won,Ban, Bo-Seon,Kim, Gwan-Tae,Gwon, Seon-A 대한교통학회 2006 교통 기술과 정책 Vol.3 No.3

노년기 인지-언어 능력에 대한 정보제공자 보고형 평가척도(ISCOLE): 신뢰도, 타당도, 객관적 평가와의 상관성을 중심으로

이미숙 ( Lee Mi-sook ),김보선 ( Kim Bo-seon ) 대구대학교 특수교육재활과학연구소 2021 특수교육재활과학연구 Vol.60 No.1

노화 및 신경학적 질환으로 인한 인지-의사소통의 변화를 정확히 진단하고 객관적 평가를 보완하기 위해 주관적 평가도구가 필요하다. 본 연구는 후천적 인지-의사소통장애(acquired cognitive-communication disorders: ACCD)의 주관적 평가로서 노년기 인지-언어 능력에 대한 정보제공자 보고형 평가척도(Informant-Report Scale on Cognitive-Linguistic Abilities of the Elderly: ISCOLE)의 신뢰도 및 타당도, 객관적 평가와의 상관성을 규명하고자 하였다. 55세 이상의 정상군 427명 및 환자군 161명(치매 61, MCI 58, 실어증 42)과 각 정보제공자가 참여하였고, 이들의 수행력을 토대로 신뢰도 및 타당도, 객관적 평가와의 상관성을 분석하였다. 연구 결과는 다음과 같다. 첫째, 내적 일관성신뢰도와 검사-재검사 신뢰도는 유의하게 높았다. 둘째, ISCOLE의 각 하위 검사 간에 대부분 유의한 상관성이 나타나 내적 구성타당도를 검증하였고, 적절한 수준의 수렴타당도와 공인타당도가 입증되었다. 셋째, 주의력, 기억력, 고차원적 인지, 언어능력 등의 영역에서 객관적 평가와의 상관성이 높았다. 본 연구를 통해 ACCD에 대한 주관적 평가척도로서 ISCOLE의 유용성을 입증함으로써, 궁극적으로 인지-의사소통 중재를 계획하거나 중재 효과를 제고하는 데 기여할 것이다. Subjective test is used to increase a diagnostic accuracy and supplement several objective tests in investigating cognitive-communication difficulties due to aging or neurological disease. The purpose of this study was to test the reliability, validity, and correlation with objective tool of the Informant-Report Scale on Cognitive-Linguistic abilities of the Elderly (ISCOLE) as a subjective rating scale of acquired cognitive-communication disorders (ACCD). Data was obtained from 427 elderly adults over the age of 55, 161 patients (dementia 61, MCI 58, aphasia 42) and their informants. We evaluated the reliability, validity and associations with the objective performances on 27 items of the ISCOLE. The main findings were as follows. Firstly, the ISCOLE had the appropriate item internal consistency and test-retest reliabilities. Secondly, it showed high-level internal construct, convergent and concurrent validities. Thirdly, several domains like attention, memory, higher-order cognition, and language of ISCOLE were significantly associated with the objective performances. These results indicated that the ISCOLE can be used for diagnosing ACCD. They also provide a relevant contribution to planning the cognitive-communication intervention and increasing its effect.