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- 저자 : 정홍균 ( Hongkyun Jung ) (검색결과 5 건)
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HEVC 복호기의 연산 복잡도 감소를 위한 화면내 예측 하드웨어 구조 설계
정홍균,류광기,Jung, Hongkyun,Ryoo, Kwangki 한국정보통신학회 2013 한국정보통신학회논문지 Vol.17 No.5
본 논문에서는 HEVC 복호기내 화면내 예측의 연산 복잡도를 감소시키기 위해 공유 연산기, 공통 연산기, 고속 smoothing 결정 알고리즘, 고속 필터계수 생성 알고리즘을 적용한 하드웨어 구조를 제안한다. 공유 연산기는 공통수식을 공유하여 smoothing 과정의 연산 중복성을 제거하고, DC모드의 평균값을 미리 계산하여 수행 사이클 수를 감소시킨다. 공통 연산기는 모든 예측모드의 예측픽셀 생성과 필터링 과정을 하나의 연산기로 처리하기 때문에 연산기의 개수를 감소시킨다. 고속 smoothing 결정 알고리즘은 비트 비교기만을 사용하고, 고속 필터계수 생성 알고리즘은 곱셈연산 대신 LUT를 사용하여 연산 개수, 하드웨어 면적과 처리 시간을 감소시킨다. 또한 제안하는 구조는 2개의 공유 연산기와 8개의 공통 연산기를 사용하여 병렬처리함으로써 화면내 예측의 수행 사이클 수를 감소시킨다. 제안하는 구조를 TSMC 0.13um CMOS 공정 라이브러리를 이용하여 합성한 결과 게이트 수는 40.5k, 최대 동작 주파수는 164MHz이다. HEVC 참조 소프트웨어 HM 7.1에서 추출한 데이터를 이용하여 성능을 측정한 결과 제안하는 구조의 수행 사이클 수가 기존 구조 대비 93.7% 감소하였다. In this paper, an intra prediction hardware architecture is proposed to reduce computational complexity of intra prediction in HEVC decoder. The architecture uses shared operation units and common operation units and adopts a fast smoothing decision algorithm and a fast algorithm to generate coefficients of a filter. The shared operation unit shares adders processing common equations to remove the computational redundancy. The unit computes an average value in DC mode for reducing the number of execution cycles in DC mode. In order to reduce operation units, the common operation unit uses one operation unit generating predicted pixels and filtered pixels in all prediction modes. In order to reduce processing time and operators, the decision algorithm uses only bit-comparators and the fast algorithm uses LUT instead of multiplication operators. The proposed architecture using four shared operation units and eight common operation units which can reduce execution cycles of intra prediction. The architecture is synthesized using TSMC 0.13um CMOS technology. The gate count and the maximum operating frequency are 40.5k and 164MHz, respectively. As the result of measuring the performance of the proposed architecture using the extracted data from HM 7.1, the execution cycle of the architecture is about 93.7% less than the previous design.
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스케일링과 변환계수 복호를 위한 효율적인 하드웨어 설계
정홍균,류광기,Jung, Hongkyun,Ryoo, Kwangki 한국정보통신학회 2012 한국정보통신학회논문지 Vol.16 No.10
본 논문에서는 H.264/AVC 복호기의 역변환과 역양자화를 위한 효율적인 하드웨어 구조를 제안한다. 기존 역변환 및 역양자화기에서는 AC계수와 DC계수를 복호하는 순서가 다르다. 색차 DC계수와 인트라 $16{\times}16$ 모드에서 휘도 DC계수는 역변환을 수행하고 역양자화를 수행하는 반면에, 휘도 및 색차 AC계수는 역양자화를 수행하고 역변환을 수행하기 때문에 하드웨어로 구현시 제어 복잡도가 증가한다. 제안하는 구조는 DC계수와 AC계수에 관계없이 역양자화를 수행한 후 역변환을 수행하여 제어 복잡도를 감소시키고, 역양자화 연산을 공통 연산기를 사용하여 처리함으로써 계산 복잡도가 감소한다. 기존 역양자화기에는 나눗셈 연산을 포함하고 있어 복호하는 순서를 변경할 경우 오차가 발생하기 때문에 나눗셈 연산을 역변환 후에 수행하여 오차를 방지한다. 또한, 역변환기와 역양자화기를 3단 파이프라인으로 구성하고 수평 IDCT와 수직 IDCT를 병렬로 구현하여 수행 사이클을 감소시켰다. 제안하는 역변환기와 역양자화기의 매크로블록 당 처리되는 사이클 수를 비교 분석한 결과, 기존 구조 대비 45%이상 향상된 결과를 얻었다. In this paper, an efficient hardware architecture is proposed for inverse transform and inverse quantization of H.264/AVC decoder. The previous inverse transform and quantization architecture has a different AC and DC coefficients decoding order. In the proposed architecture, IQ is achieved after IT regardless of the DC or AC coefficients. A common operation unit is also proposed to reduce the computational complexity of inverse quantization. Since division operation is included in the previous architecture, it will generate errors if the processing order is changed. In order to solve the problem, the division operation is achieved after IT to prevent errors in the proposed architecture. The architecture is implemented with 3-stage pipeline and a parallel vertical and horizontal IDCT is also implemented to reduce the operation cycle. As a result of analyzing the proposed ITIQ architecture operation cycle for one macroblock, the proposed one has improved by 45% than the previous one.
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고성능 HEVC 복호기를 위한 화면내 예측기의 효율적인 하드웨어 설계
정홍균 ( Hongkyun Jung ),강석민 ( Sukmin Kang ),류광기 ( Kwangki Ryoo ) 한국정보처리학회 2012 한국정보처리학회 학술대회논문집 Vol.19 No.2
본 논문에서는 차세대 비디오 압축 표준인 HEVC(High Efficiency Video Coding) 복호기의 연산량과 하드웨어 면적을 감소시키기 위하여 화면내 예측 하드웨어 구조를 제안한다. 제안하는 하드웨어 구조는 공통 수식에 대한 연산을 공유하는 공유 연산기를 사용하여 연산량 및 연산기 개수를 감소시키고, 4x4 PU와 64x64 PU의 필터링 수행 여부에 대한 연산을 수행하지 않고 나머지 PU에 대해서는 LUT를 이용하여 연산을 수행하기 때문에 연산량 및 연산 시간을 감소시킨다. 또한 하나의 공통 연산기만을 사용하여 예측 픽셀을 생성하기 때문에 하드웨어 면적이 감소한다. 제안하는 구조를 TSMC 0.18um 공정을 이용하여 합성한 결과 최대 동작 주파수는 100MHz이고, 이트 수는 140,697이다. 4x4 PU를 기준으로 제안하는 구조의 처리 사이클 수는 11 사이클로 기존 구조대비 54% 감소하였고, 16개 참조 픽셀의 필터링 처리를 기준으로 제안하는 구조의 덧셈 연산기 개수는 37개로 표준 draft 6에 비해 22.9% 감소하였다.
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OpenRISC 코어의 성능향상을 위한 캐쉬 구조 설계
정홍균(Hongkyun Jung),류광기(Kwangki Ryoo) 대한전자공학회 2009 電子工學會論文誌-SD (Semiconductor and devices) Vol.46 No.1
최근 마이크로프로세서의 성능이 빠르게 향상됨에 따라 주 메모리의 접근 시간이 증가하고 있어 캐쉬의 필요성이 증대되고 있다. 직접사상 캐쉬는 주 메모리의 각각의 블록이 하나의 캐쉬 라인에 사상되는 구조로서 사상되는 규칙이 간단하지만 서로 다른 블록이 하나의 캐쉬 라인에 사상될 경우 블록의 충돌에 의한 접근 실패율이 집합연관 캐쉬에 비해 높아진다. 본 논문에서는 OpenRISC 코어의 직접사상의 단점을 개선하기 위해 사원 집합연관 캐쉬 구조를 제시한다. 제시한 캐쉬는 주 메모리의 네 개의 블록이 하나의 캐쉬 라인에 사상되는 구조로서 직접사상 캐쉬에 비해 접근 실패율이 감소한다. 또한 라인 교체 방식으로 Pseudo-LRU 방식을 채택하여 LRU 정보를 저장하는 비트 수를 감소시켰다. FPGA 에뮬레이션을 이용하여 사원 집합연관 캐쉬를 포함한 OpenRISC 코어를 검증하였고, 테스트 프로그램을 이용하여 성능을 측정한 결과, 사원 집합연관 캐쉬를 포함한 OpenRISC 코어의 성능이 기존의 OpenRISC 코어의 성능에 비해 약 50% 향상되었고, 미스율은 15%이상 감소하였다. As the recent performance of microprocessor is improving quickly, the necessity of cache is growing because of the increase of the access time of main memory. Every block of direct-mapped cache maps to one cache line. Although the mapping rule is simple, if different blocks map to one cache line, the miss ratio will be higher than the set-associative cache due to conflicts. In this paper, for the improvement of the direct-mapped cache of OpenRISC, 4-way set-associative cache is proposed. Four blocks of the main memory of the proposed cache map to one cache line so that the miss ratio is less than the direct-mapped cache. Pseudo-LRU Policy, which is one of the Line Replacement Policies, is used for decreasing the number of bits that store LRU value. The OpenRISC core including the 4-way set-associative cache was verified with FPGA emulation. As the result of performance measurement using test program, the performance of the OpenRISC core including the 4-way set-associative cache is higher than the previous one by 50% and the decrease of miss ratio is more than 15%.
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H.264 복호기의 성능 향상을 위한 역변환기와 역양자화기 하드웨어 설계
임미선(Misun Lim),정홍균(Hongkyun Jung),류광기(Kwangki Ryoo) 대한전자공학회 2010 대한전자공학회 학술대회 Vol.2010 No.10
본 논문에서는 H.264/AVC 복호기의 압축 성능을 향상시키기 위해 효율적인 역변환과 역양자화의 하드웨어 구조를 제안한다. 역변환과 역양자화과정에서 AC 계수는 역양자화를 수행하고 역변환(IDCT, Inverse Discrete Cosine Transform)을 수행하지만, DC 계수는 역변환(하다마드 역변환)을 수행하고 역양자화를 수행하기 때문에 같은 순서로 수행할 때보다 복잡도가 증가한다. 따라서 본 논문에서는 동일한 역변환과 역양자화의 순서를 제안하고, 파이프라인 구조를 적용하였다. 제안하는 구조에서 역양자화기의 구조를 프리-스케일(Pre-scale)부, 곱셈기, 포스트-스케일(Post-scale)부로 구현하여 순서를 재배치함으로써 복호된 영상데이터가 손실되는 문제점을 해결하였으며 역변환기의 구조는 수평 IDCT와 수직 IDCT를 병렬로 구현하고 역변환기와 역양자화기의 구조를 역양자화, 수평 IDCT, 수직 IDCT/라운딩으로 구성된 3단 파이프라인으로 구현하여 수행 사이클을 감소 시켰다. 제안한 역변환기와 역양자화기의 사이클을 비교·분석한 결과, 기존의 구조에 비해 49%의 향상된 결과를 얻었다.
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