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계층적 타일기반 탐색기법과 SIMD 구조가 적용된 스캔변환회로의 FPGA 구현
하창수,최병윤,Ha, Chang-Soo,Choi, Byeong-Yoon 한국정보통신학회 2010 한국정보통신학회논문지 Vol.14 No.9
본 논문에서는 3차원 그래픽스 시스템에 적용 가능한 고성능 스캔변환회로를 설계하고 FPGA로 구현한 내용을 기술한다. 스캔변환회로의 성능을 높이기 위하여 본 논문에서는 계층적 타일기반 탐색기법과 SIMD 구조를 적용한 스캔변환회로 구조를 제안한다. 제안한 스캔변환회로는 Xilinx Vertex4 LX100 FPGA 디바이스에서 약 124Mhz로 동작가능하며, 실제 연산결과의 올바른 출력을 확인하기 위해 셰이더, 텍스처 매핑회로 그리고 $240{\times}320$ 컬러 TFT-LCD의 컨트롤러를 설계하여 통합하였다. FPGA상에 구현된 스캔변환회로는 약 311Mpixels/sec의 픽셀 생성율을 가지므로 데스크 탑 PC용 3차원 그래픽스 시스템뿐만 아니라 고성능을 요구하는 모바일 3차원 그래픽스 시스템에도 적용 가능하다. In this paper, we present research results of developing high performance scan conversion unit and implementing it on FPGA chip. To increase performance of scan conversion unit, we propose an architecture of scan converter that is a SIMD architecture and uses tile-based traversing method. The proposed scan conversion unit can operate about 124Mhz clock frequency on Xilinx Vertex4 LX100 device. To verify the scan conversion unit, we also develop shader unit, texture mapping unit and $240{\times}320$ color TFT-LCD controller to display outputs of the scan conversion unit on TFT-LCD. Because the scan conversion unit implemented on FPGA has 311Mpixels/sec pixel rate, it is applicable to desktop pc's 3d graphics system as well as mobile 3d graphics system needing high pixel rates.
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Core-A 마이크로프로세서의 코프로세서로 동작하는 AES 암호모듈의 하드웨어 설계
하창수,최병윤,Ha, Chang-Soo,Choi, Byeong-Yoon 한국정보통신학회 2009 한국정보통신학회논문지 Vol.13 No.12
Core-A microprocessor is the all-Korean product designed as 32-bit embedded RISC microprocessor developed by KAIST and supported by the Industrial Property Office. This paper analyze Core-A microprocessor architecture and proposes efficient method to interface Core-A microprocessor with coprocessor. To verify proposed interfacing method, the AES cryptography processor that has 128-bit key and block size is used as a coprocessor. Coprocessor and AES are written in Verilog-HDL and verified using Modelsim simulator. It except AES module consists of about 3,743 gates and its maximum operating frequency is about 90Mhz under 0.35um CMOS technology. The proposed coprocessor interface architecture is efficiency to send data or to receive data from Core-A to coprocessor. Core-A 마이크로프로세서는 32-bit RISC 구조의 국산 임베디드 마이크로프로세서로서 특허청의 지원을 받아 KAIST의 주관아래 개발된 프로세서이다. 본 논문에서는 Core-A 마이크로프로세서와 코프로세서간의 인터페이스 방안에 대하여 분석하고 효율적인 구조를 제안한다. 인터페이스 방안의 검증을 위해 코프로세서로 사용된 AES 암호 프로세서는 128-bit의 키와 블록을 갖는 대칭키 암호 알고리즘이다. 코프로세서 인터페이스 회로와 AES 암호프로세서는 Verilog-HDL로 작성되었으며, Modelsim 시뮬레이터를 사용하여 시뮬레이션을 수행하였다. 삼성 0.35um CMOS 표준 셀 라이브러리를 사용하여 AES를 제외한 코프로세서 인터페이스 부분을 합성한 결과 약 90Mhz의 동작주파수를 가지며, 3743개의 게이트수로 구성되었다. 본 논문에서 구현한 코프로세서 인터페이스 회로는 Core-A와 코프로세서간의효율적인 명령어 및 데이터 전달을 수행할수있다.
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나주읍성 동점문 성벽부재에 대한 암석학적 연구 및 산지 추정
하창수,최인수,김소명,문지훈,오수연 한국과학영재교육학회 2022 과학영재교육 Vol.14 No.3
이 연구는 전남대학교 과학영재교육원에서 진행하는사사 과정으로 수행되었다. 고려시대에 축성된 나주읍성 동점문은 2002년에 복원되었으나 성벽 부재의 원석과 육안상 큰 차이를 보이는 이질적인 석재가 복원석으로 사용되었다. 본 연구에서는 나주읍성 동점문의 성벽부재를 대상으로 암석학적 연구를 진행하여 원석과 복원석의 차이를 밝히고, 주변 지질조사를 통해 원석의산지를 추정하고자 한다. 또한, 나주읍성 동점문의재보수가 진행될 때를 위해서 활용 가능한 대체석을제시한다. 전암대자율 측정과 육안 관찰 결과, 나주읍성 동점문의 성벽 부재로 사용된 암상은 화강섬록암, 반상 화강편마암으로 판단된다. 복원석은 원석과 비교했을 때, 육안 관찰 결과 및 전암대자율 측정값 등 암석 기재적 특징이 확연하게 차이를 보이는 화강암으로 판단된다. 나주읍성 주변의 야외조사 결과 나주 금성산 일대가 석재의 산지로 추정된다. 나주읍성 동점문의 재복원을 진행한다면 대체석으로 화강섬록암이 적절할 것으로 판단된다.
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유사물질 실험을 위한 자동화 현미경 실험 기기의 적용과 노캠퍼를 이용한 입자 성장 및 단순 전단 변형 실험의 예
하창수,김성실,Ha, Changsu,Kim, Sungshil 대한자원환경지질학회 2021 자원환경지질 Vol.54 No.2
암석의 미세구조에 대한 많은 연구는 실제 암석 관찰 뿐만 아니라 다양한 실험 장비를 이용하여 미구조의 발달 과정과 그 메커니즘을 이해하기 위해 수행되어 왔다. 변성이나 변형 작용 중에 입자 성장이나 입도의 변화를 일으킬 수 있는 광물 군집 내 입자 경계 이동 작용은 주요한 재결정작용 메커니즘 중 하나이다. 특히, 변형 과정 중 나타날 수 있는 입자 경계 이동의 연속적 관찰은 암석 유사 실험을 이용하여 수행될 수 있었다. 이번 연구에서는 다양한 실험 방법 중 유사 물질을 이용한 입자 성장 및 변형 실험 방법에 대해 기존 방법을 개량할 수 있는 실험 장비의 개발과 이를 통한 효과적인 미구조 분석 방법을 제시하였다. 개발된 실험 장비는 유사 물질 실험이 가능한 변형 장치와 실체 현미경에 회전 조작이 가능한 편광판들을 장착하여 광학적 조작이 가능하도록 구성되었다. 이들 장치들은 마이크로 컨트롤러를 통해 온도 및 변형 속도 제어 및 실험 동안 관찰되는 미구조 변화를 연속적으로 촬영할 수 있도록 자동화하여 구성되었다. 또한 편광판 회전 조작을 통해 취득되고 합성된 디지털 이미지들은 보다 정확한 입자 경계를 구분하고 분석할 수 있게 해주었다. 실험 결과의 입도 및 형태와 같은 미구조 분석을 위해 선분 교점 측정 방법과 입자 경계 트레이싱 방식을 비교하여 적용하였다. 유사물질로써는 석영과 유사한 광학적 성질을 가지는 노캠퍼(Norcamphor, C7H10O)라는 물질을 사용하였다. 개발된 장비의 실효성을 검증하고자 노캠퍼를 이용한 정적 입자 성장 실험과 단순 전단 변형 실험 및 이에 대한 미구조 분석을 수행하였다. 정적 입자 성장 실험은 시간이 지남에 따라 입자 수의 감소와 입도가 증가하는 전형적인 입자 성장 작용의 특징과 온도에 따른 성장 곡선들의 명확한 차이를 보여주었다. 중온-저변형율 조건의 단순 전단 변형 실험 결과는 평균 입도의 큰 변화는 없었으나, 입자 형태에 대해 전단 변형이 증가함에 따라 전단력 방향에 수직한 방향에 대해 약 53°의 방향으로 신장률이 증가하는 변화를 보여주었다. 이러한 미구조의 발달과정은 주어진 실험 조건에서 변형에 의해 입자 내부의 소성 변형과 내부 회복 작용이 균형을 이루면서 진행된 것으로 해석된다. 개량화 및 자동화된 실험장치를 이용한 이들 입자 성장 작용 실험 및 변형 실험의 예는 유사물질 실험에서 목적하는 바와 같이 실험 과정 동안의 입자의 미구조 변화과정을 순차적으로 관찰할 수 있고, 전체 수행 과정동안 수동적 조작없이 효율적으로 실험을 진행할 수 있다는 장점을 보여주었다. Many studies on the microstructures in rocks have been conducted using experimental methods with various equipment as well as natural rock studies to see the development of microstructures and understand their mechanisms. Grain boundary migration of mineral aggregates in rocks could cause grain growth or grain size changes during metamorphism or deformation as one of the main recrystallization mechanisms. This study suggests improved ways regarding the analog material experiments with reformed equipment to see sequential observations of these grain boundary migration. It can be more efficient than the existing techniques and carry out an appropriate microstructure analysis. This reformed equipment was implemented to enable optical manipulation by mounting polarizing plates capable of rotating operation on a stereoscopic microscope and a deformation rig capable of experimenting with analog materials. The equipment can automatically control the temperature and strain rate of the deformation rig by microcontrollers and programming and can take digital photomicrographs with constant time intervals during the experiment to observe any microstructure changes. The composite images synthesized using images by rotated polarizing plates enable us to see more accurate grain boundaries. As a rock analog material, norcamphor(C7H10O) was used, which has similar birefringence to quartz. Static grain growth and simple shear deformation experiments were performed using the norcamphor to verify the effectiveness of the equipment. The static grain growth experiments showed the characteristics of typical grain growth behavior. The number of grains decreases and the average grain size increases over time. These case experiments also showed a clear difference between the growth curves with three temperature conditions. The result of the simple shear deformation experiment under the medium temperature-low strain rate showed no significant change in the average grain size but presented the increased elongation of grain shapes in the direction of about 53° regarding the direction perpendicular to the shearing direction as the shear strain increases over time. These microstructures are interpreted as both the plastic deformation and the internal recovery process in grains are balanced by the deformation under the given experimental conditions. These experiments using the reformed equipment represent the ability to sequentially observe changing the microstructure during experiments as desired in the tests with the analog material during the entire process.
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