유전 및 육종 : 제주마의 기본모색과 MC1R과 ASIP 유전자형 조합의 상관관계

김남영 ( Nam Young Kim ),한상현 ( Sang Hyun Han ),이성수 ( Sung Soo Lee ),이종언 ( Chong Eon Lee ),박남건 ( Nam Geon Park ),고문석 ( Moon Suck Ko ),양영훈 ( Young Hoon Yang ) 한국동물자원과학회(구 한국축산학회) 2011 한국축산학회지 Vol.53 No.2

본 연구는 제주마의 기본모색 분류체계와 유전 변이간의 관계를 확인하기 위해 수행되었다. pyrosequencing 방법을 이용하여 melanocortin receptor 1(MC1R)과 agouti signaling protein(ASIP) 유전자의 변이를 분석하였다. MC1R은 g.901C>T 염기치환을 분석하였고, ASIP는 11-bp 결실돌연변이를 분석하였다. 가라 마필은 MC1R에서는 E+/-(E+/E+ or E+/Ee), ASIP에서는 Aa/Aa 유전자형이 나타났다. 유마 마필에서는 MC1R은 E+/- 그리고 ASIP는 A(A)/- 유전자형이 나타났다. 반면에 적다 마필에서 MC1R은 Ee/Ee 유전자형만이 나타났으며, ASIP에서는 모든 조합의 유전자형이 나타났다. 가라모색과 유마모색은 MC1R에서 적어도 1개의 E+ 우성대립유전자를 갖고 있어야하며, 적다모색에서는 동형열성대립유전자인 Ee/Ee 유전자형을 가져야 한다. 이는 ASIP 유전자형 분포와 관계없이 MC1R 유전자형에 의해 가라/유마모색과 적다모색을 결정하는 것이다. 또한 MC1R은 E+/- 그리고 ASIP은 우성대립유전자인 AA/-를 갖는 마필은 유마모색을 나타내는데 이는 ASIP은 우성대립유전자인 A(A)에 의해 사지를 제외한 부분에서 흑모색 발현을 억제하는 것으로 추정된다. 가계분석에서는 제주마와 더러브렛간에 교배로 생산된 F1 자마의 기본모색 양상과 MC1R 및 ASIP 유전자형 분포와의 관계에 대해 일정한 결과를 보여주고 있다. 본 결과는 모색에 대한 표현형과 유전양상 간의 관계를 보여주고 있으며, 제주마의 분자육종을 위한 중요한 정보를 제공할 수 있을 것으로 사료된다. This study was undertaken to reveal the relationship between genetic variations and the basic coat color classification system in Jeju horses. Genetic variations of the melanocortinreceptor 1(MC1R) and agouti signaling protein(ASIP) genes were investigated using pyrosequencing technique. A nucleotide substitution mutation for MC1R g.901C>T and an ASIP 11-bp deletion mutation were screened. Black horses had MC1R E+/- (E+/E+ or E+/Ee) and ASIP Aa/Aa genotypes. In contrast, chestnut horse genotypes were MC1R Ee/Ee and ASIP -/-. Thus, black and bay horses have at least one dominant MC1R allele, E+, whereas chestnut horses have homozygous recessive alleles Ee/Ee. This suggests that the MC1R genotypes determine chestnut or black/bay coat color, regardless of the genotype distribution of ASIP. In addition, the horses with MC1R E+/- and a dominant ASIP A(A/)- allele showed bay coat color, but not black, suggesting that the ASIP AA allele represses black coat color development in the hairs of the body, but not in the mane and all four legs. Pedigree analysis showed a consistent relationship between the genotype distribution of the MC1R and ASIP genes and basic coat color patterns, even in the F1 progeny. The results of this study revealed the relationship between the coat color phenotype and genetic background and suggested that useful information may be provided for molecular breeding of Jeju horses.

Coat Color Patterns and Genotypes of Extension and Agouti in Hanwoo and Jeju Black Cattle

Sang-Hyun Han(한상현),In-Cheol Cho(조인철),Jae-Hwan Kim(김재환),Moon-Suck Ko(고문석),Young-Hoon Kim(김영훈),Eun-Young Kim(김은영),Se-Pill Park(박세필),Sung-Soo Lee(이성수) 한국생명과학회 2011 생명과학회지 Vol.21 No.4

소의 Extension(E), Agouti(A) 유전자형과 모색유전양상의 연관관계를 이해하기 위해, 한우와 제주흑우(JBC), 이들 사이에서 생산된 교배후손에서 melanocortin-1 receptor( MC1R)과 agouti signaling protein( ASIP)의 유전자형을 분석하였다. 흑모색의 JBC에서는 세 가지 MC1R대립인자들(E<SUP>D</SUP>, E?, e)이 모두 발견되었다. JBC 집단은 한우에서 우점적으로 나타나는 열성동형접합자(e/e)가 발견되지 않았다. 반면, MC1R E?/e한우는 흑모색이 아닌 갈색이나 적색의 모색을 나타내었다. ASIP유전자에서, 한우에서는 L1-BT 전위인자의 삽입/결실에 의해 세 가지 유전자형(A/A, A/A<SUP>Br</SUP>, A<SUP>Br</SUP>/A<SUP>Br</SUP>)이 모두 관찰되었다. JBC 집단에서는 ASIP A<SUP>Br</SUP> 대립인자가 드물게 관찰되고, ASIP A<SUP>Br</SUP>/A<SUP>Br</SUP> 동형접합인 개체들은 발견되지 않았다. ASIP A<SUP>Br</SUP> 대립인자를 보유하더라도 한우와 JBC, 이들의 교배후손에서도 agouti-유사 얼룩무늬 모색은 발견되지 않았다. 교배후손의 모색은 Agouti 유전자형과는 무관하고, Extension유전자형과 직접적으로 연관되어 황-갈색(e/e)과 암-갈/흑색(E?/e)으로만 구분되었다. ASIP유전자형은 아마도 한우 또는 교배 후손에서 모색의 발달에 영향이 없는 것으로 추정된다. 본 연구 결과는 한우, 제주흑우, 이들의 교배후손에서 MC1R유전자형이 모색 표현형을 결정하며, ASIP유전자형은 모색의 변이에는 핵심적인 역할을 수행하지 않는다는 것을 시사한다. To understand the relationship between coat color inheritance patterns and genotypes of Extension( E) and Agouti( A) loci in cattle, the genotypes for melanocortin-1 receptor( MC1R) and agouti signaling protein ( ASIP) were analyzed in Hanwoo, Jeju black cattle (JBC), and their crossbred progeny. Three MC1R alleles ( E<SUP>D</SUP>, E?, and e) were found in the black-colored JBC population. JBC had no recessive homoygotes (e/e), but this genotype was predominant in the Hanwoo breed. However, MC1R E?/eHanwoo did not produce a black coat color as they appeared either as brown or solid red. For ASIP, three genotypes ( A/A, A/A<SUP>Br</SUP>, and A<SUP>Br</SUP>/A<SUP>Br</SUP>) were determined by insertion/deletion of an L1-BT element in Hanwoo. The ASIP A<SUP>Br</SUP> allele was rarely observed, and no ASIP A<SUP>Br</SUP>/A<SUP>Br</SUP> homozygotes were detected in the JBC population. Cattle carrying ASIP ABr did not show any agouti-like brindle pigmentation patterns in either breed or their progeny. The coat colors of the crossbred progeny were discriminated by two colors, yellowish-brown versus dark-brown or black, and their coat colors were directly related to the genotypes of the Extensionlocus, yellowish-brown (e/e) and dark-brown or black (E?/e), but not to the Agouti locus. ASIP genotypes probably did not affect coat color development in the Hanwoo or crossbred progeny. Our results suggest that the ASIP genotypes do not play key roles in coat color variation, but the MC1R genotypes do direct the phenotypes of Hanwoo, JBC, and their progeny.

흑피부색 돼지의 착색 원인 규명을 위한 MC1R, KIT 및 ASIP 유전자 분석

박경옥,정은지,이재봉,유채경,박희복,이정규,임현태 경상대학교 농업생명과학연구원 2013 농업생명과학연구 Vol.47 No.1

In general, the skin color of pig is known as light pink regardless of its coat color. However, we found a black coat colored pig with black skin color. To investigate the genetic background of the black skin color, we extracted genomic DNA from the muscle tissue sample of the black skin colored pig and performed molecular genetic analysis using MC1R, KIT, and ASIP. As for MC1R, sequence analysis together with identified amino acid of 67, 68 codons revealed that the genotyping of MC1R was ED2/ED2, which is the same genotype as Hampshire. As for KIT, qOLA_CNV, Pyro_Splice, and sequence analysis revealed that the genotyping of KIT is i/i, which is same genotype of Duroc. As for ASIP, sequence analysis revealed that no difference was found in all breeds. Results of the Phase program and network analysis showed that MC1R had the haplotype of Hap22 and Hap23, and KIT had the haplotype of Hap22 and Hap43. These genes have formed a relationship of colored trait. On the other hand, ASIP had the haplotype of Hap04 and Hap09, all breeds except for Korean wild boar and Chinese native pig have been formed a relationship. Furthermore, the result of the principal component analysis for sequence similarity of each breed, the MC1R sequence of the black skinned pig was similar to the sequence of the Berkshire and KIT sequence of the black skinned pig was found to be similar to Berkshire and Hampshire. but no similarity was found in ASIP. Therefore, no specific sequence variation between MC1R, KIT, and ASIP genes was observed in relation to the black skinned pig. 일반적으로 돼지는 어떤 종류의 모색을 가지든 피부는 연분홍색을 띄는 것으로 알려져 있으나, 경남 김해 H 육가공회사로 출하된 개체 중 흑모색에 검은색 피부를 가진 돼지가 발견되었다. 그 원인을 규명하고자, 모색과 연관되어 있다고 알려진 MC1R, KIT 유전자와 피부색과 연관되어 있다고 알려진 ASIP 유전자의 특징을 살펴보았다. MC1R의 sequencing 분석 결과, 아미노산 67, 68번째 자리의 6개 염기 C(CCC CCC)는 Hampshire와 동일한 ED2/ED2 유전자형인 것으로 밝혀졌고, KIT의 경우 qOLA_CNV, Pyro_Splice 및 sequencing 분석한 결과, Duroc의 i/i 유전자형과 같은 유전자형으로 밝혀졌다. ASIP의 경우 염기서열을 분석한 결과, 모든 종에서 차이가 없는 것으로 확인되었다. 유연관계 분석을 위해 Phase software와 network 분석을 실시한 결과, MC1R은 Hap22와 Hap23이, KIT는 Hap22, Hap43과 유색종과 유연관계를 형성하는 것으로 확인되었다. 반면에 ASIP는 Hap04, Hap09이 야생멧돼지와 중국재래돼지를 제외한 품종들과의 유연관계를 확인할 수 있었다. 더 나아가 각 품종 간 유사성 분석을 위해 PCA를 실시한 결과, MC1R은 Berkshire, KIT는 Berkshire와 Hampshire가 유사성을 가지는 것으로 밝혀졌고, ASIP는 Berkshire 와 Duroc의 유사성을 관찰할 수 있었다.

흑피부색 돼지의 착색 원인 규명을 위한 MC1R , KIT 및 ASIP 유전자 분석

박경옥,정은지,이재봉,박희복,유채경,이정규,임현태 경상대학교 농업생명과학연구원 2013 농업생명과학연구 Vol.47 No.1

일반적으로 돼지는 어떤 종류의 모색을 가지든 피부는 연분홍색을 띄는 것으로 알려져 있으나, 경 남 김해 H 육가공회사로 출하된 개체 중 흑모색에 검은색 피부를 가진 돼지가 발견되었다. 그 원인 을 규명하고자, 모색과 연관되어 있다고 알려진 MC1R, KIT 유전자와 피부색과 연관되어 있다고 알 려진 ASIP 유전자의 특징을 살펴보았다. MC1R의 sequencing 분석 결과, 아미노산 67, 68번째 자 리의 6개 염기 C(CCC CCC)는 Hampshire와 동일한 ED2/ED2 유전자형인 것으로 밝혀졌고, KIT의 경우 qOLA_CNV, Pyro_Splice 및 sequencing 분석한 결과, Duroc의 i/i 유전자형과 같은 유전자형 으로 밝혀졌다. ASIP의 경우 염기서열을 분석한 결과, 모든 종에서 차이가 없는 것으로 확인되었다. 유연관계 분석을 위해 Phase software와 network 분석을 실시한 결과, MC1R은 Hap22와 Hap23 이, KIT는 Hap22, Hap43과 유색종과 유연관계를 형성하는 것으로 확인되었다. 반면에 ASIP는 Hap04, Hap09이 야생멧돼지와 중국재래돼지를 제외한 품종들과의 유연관계를 확인할 수 있었다. 더 나아가 각 품종 간 유사성 분석을 위해 PCA를 실시한 결과, MC1R은 Berkshire, KIT는 Berkshire와 Hampshire가 유사성을 가지는 것으로 밝혀졌고, ASIP는 Berkshire 와 Duroc의 유사 성을 관찰할 수 있었다. In general, the skin color of pig is known as light pink regardless of its coat color. However, we found a black coat colored pig with black skin color. To investigate the genetic background of the black skin color, we extracted genomic DNA from the muscle tissue sample of the black skin colored pig and performed molecular genetic analysis using MC1R, KIT, and ASIP. As for MC1R, sequence analysis together with identified amino acid of 67, 68 codons revealed that the genotyping of MC1R was ED2/ED2, which is the same genotype as Hampshire. As for KIT, qOLA_CNV, Pyro_Splice, and sequence analysis revealed that the genotyping of KIT is i/i, which is same genotype of Duroc. As for ASIP, sequence analysis revealed that no difference was found in all breeds. Results of the Phase program and network analysis showed that MC1R had the haplotype of Hap22 and Hap23, and KIT had the haplotype of Hap22 and Hap43. These genes have formed a relationship of colored trait. On the other hand, ASIP had the haplotype of Hap04 and Hap09, all breeds except for Korean wild boar and Chinese native pig have been formed a relationship. Furthermore, the result of the principal component analysis for sequence similarity of each breed, the MC1R sequence of the black skinned pig was similar to the sequence of the Berkshire and KIT sequence of the black skinned pig was found to be similar to Berkshire and Hampshire. but no similarity was found in ASIP. Therefore, no specific sequence variation between MC1R, KIT, and ASIP genes was observed in relation to the black skinned pig.

고속 탐색 알고리즘에 적합한 움직임 추정 전용 명령어 및 구조 설계

방호일,선우명훈 大韓電子工學會 2011 電子工學會論文誌-SD (Semiconductor and devices) Vol.48 No.12

본 논문은 H.264/AVC, MPEG4 등, 다양한 영상압축 코덱을 지원할 수 있는 ME ASIP (Application-specific Instruction Processor)의 정화소 움직임 추정 전용 명령어와 재구성 가능한 하드웨어 구조를 제안한다. 제안하는 전용의 명령어와 하드웨어 가속기는 HD급의 고화질 영상을 지원할 수 있는 성능을 가지고 있다. 제안하는 정화소 움직임 추정 명령어는 다수의 병렬연산과 패턴 정보를 이용한 가변 포인트 2D SAD 연산기 구조를 통하여 전역탐색을 비롯한 각종 고속 탐색 알고리즘을 지원한다. 이를 위한 하드웨어 구조는 128개의 Processor Elements (PEs)로 구성되어 있는 Processor Element Group (PEG) 하나당 25,500 게이트를 가진다. 제안하는 ASIP은 Synopsys 사의 Processor Designer 로 검증하였고, Design Compiler를 이용 IBM 90㎚ 공정으로 합성하였다. 그 결과 제안하는 ASIP의 하드웨어 사이즈는 453K 게이트였으며, 동작 주파수는 188㎒로 HD급 1080p의 해상도를 가지는 영상을 실시간으로 동작 시킬 수 있다. 본 논문은 기존 2D SAD ASIP에 비하여 하드웨어 사이즈 측면에서 26%, 연산 속도 측면에서 평균 18%의 성능 향상을 보인다. This paper presents an ASIP (Application-specific Instruction Processor) for motion estimation that employs specific IME instructions and its programmable and reconfigurable hardware architecture for various video codecs, such as H.264/AVC, MPEG4, etc. With the proposed specific instructions and variable point 2D SAD hardware accelerator, it can handle the real-time processing requirement of High Definition (HD) video. With the SAD unit and its parallel operations using pattern information, the proposed IME instructions support not only full search algorithms but also other fast search algorithms. The hardware size is 25.5K gates for each Processing Element Group (PEG) which has 128 SAD Processor Elements (PEs). The proposed ASIP has been verified by the Synopsys Processor Designer and implemented by the Design Compiler using the IBM 90nm process technology. The hardware size is 453K gates for the IME unit and the operating frequency is 188㎒ for 1080p@30 frame in real time. The proposed ASIP can reduce the hardware size about 26% and the number of operation cycles about 18%.

ASIP을 위한 움직임 추정 전용 연산기 구조 및 명령어 설계

황성조(Sung Jo Hwang),선우명훈(Myung Hoon Sunwoo) 大韓電子工學會 2011 電子工學會論文誌-SP (Signal processing) Vol.48 No.3

본 논문은 H.264나 MPEG4등, 다양한 영상압축 코덱을 지원할 수 있는 ME ASIP의 전용 IME 명령어와 재구성 가능한 하드웨어 구조를 제안한다. 제안하는 전용의 명령어와 하드웨어 가속기는 HD급의 고화질 영상을 지원할 수 있는 성능을 가지고 있다. 제안하는 IME명령어는 다수의 병렬 연산과 패턴 정보를 이용한 연산기 제어를 통하여 전역탐색을 비롯한 각종 고속 탐색 알고리즘을 지원한다. 제안한 하드웨어 구조는 256개의 Processor Elements로 구성되어 있는 Processor Element Group (PEG) 하나당 77,860 게이트를 가진다. 16개의 PEG로 구성된 ASIP은 160㎒의 동작 주파수를 가지고 있으며, HD급 1080p의 해상도를 가지는 영상을 실시간으로 동작 시킬 수 있다. This paper presents an ASIP (Application-specific Instruction Processor) for motion estimation that employs specific IME instructions and its programmable and reconfigurable hardware architecture for various video codecs, such as H.264/AVC, MPEG4, etc. With the proposed specific instructions and hardware accelerator, it can handle the real-time processing requirement of High Definition (HD) video. With the parallel operations and SAD unit control using pattern information, the proposed IME instruction supports not only full search algorithm but also other fast search algorithms. The hardware size is 77K gates for each Processing Element Group (PEG) which has 256 SAD PEs. The proposed ASIP runs at 160㎒ with sixteen PEGs and it can handle 1080p@30 frame in real time.

ASIP를 이용한 다중 비디오 복호화기 설계 및 최적화

안용조(Yong-Jo Ahn),강대범(Dae-Beom Kang),조현호(Hyun-Ho Jo),지봉일(Bong-Il Ji),심동규(Dong-Gyu Sim),엄낙웅(Nak-Woong Eum) 大韓電子工學會 2011 電子工學會論文誌-CI (Computer and Information) Vol.48 No.1

본 논문은 다양한 비디오 표준의 복호화가 가능한 프로세서를 설계하고, MPEG-2, MPEG-4 및 AVS(Audio video standard)를 이용하여 프로세서의 성능을 검증하였다. 일반적으로 하드웨어 비디오 복호화기는 고속의 복호가 가능하나 설계 및 수정이 어렵다. 반면, 소프트웨어기반의 경우에는 구현이 상대적으로 수월하고 수정이 용이하나, 동작 성능이 낮아 기대하는 속도를 얻기 어렵다. 본 연구에서는 두 가지 연구 설계방법의 장점을 동시에 충족시키는 방법으로 ASIP(Application specific instruction-set processor) 프로세서를 설계하였다. 또한, 비디오 복호화기의 공통 모듈을 연구하여 8개의 모듈로 나누었고, 각 모듈에 공통적으로 적용할 수 있는 다수의 멀티미디어 전용 명령어를 프로세서에 추가하였다. 비디오 복호화기를 위해 개발된 프로세서는 Synopsys 플랫폼 시뮬레이터와 FPGA 보드에서 성능을 평가하였다. 결과적으로 MPEG-2, MPEG-4 및 AVS에 적용하여 평균 37%의 복호 속도를 향상시켰다. In this paper, we present a multi-media processor which can decode multiple-format video standards. The designed processor is evaluated with optimized MPEG-2, MPEG-4, and AVS (Audio video standard). There are two approaches for developing of real-time video decoders. First, hardware-based system is much superior to a processor-based one in execution time. However, it takes long time to implement and modify hardware systems. On the contrary, the software-based video codecs can be easily implemented and flexible, however, their performance is not so good for real-time applications. In this paper, in order to exploit benefits related to two approaches, we designed a processor called ASIP(Application specific instruction-set processor) for video decoding. In our work, we extracted eight common modules from various video decoders, and added several multimedia instructions to the processor. The developed processor for video decoders is evaluated with the Synopsys platform simulator and a FPGA board. In our experiment, we can achieve about 37% time saving in total decoding time.

저비용 내장형 멀티미디어 프로세서를 위한 분할 레지스터 접근 구조

조민영(Minyoung Joe),정하영(Hayoung Jeong),이용석(Yong Surk Lee) 대한전자공학회 2008 電子工學會論文誌-SD (Semiconductor and devices) Vol.45 No.9

본 논문은 저비용 내장형 멀티미디어 프로세서를 위한 레지스터 분할 접근 구조를 제안한다. 저비용 내장형 시스템에서 SIMD 명령어 지원은 SIMD 지원 레지스터 파일과 실행유닛들의 추가에 따른 비용의 증가 때문에 적용이 어렵다. 제안한 구조는 하드웨어의 부담을 최소화하면서 SIMD 연산 수행을 지원하여 전체적인 성능을 향상 시킬 수 있는 구조다. ASIP을 설계하여 제안한 구조를 적용시켰으며 DSP 벤치마크에서 명령어 적용에 따른 실행 사이클의 변화를 비교하였다. 설계한 ASIP을 TSMC 0.25㎛ 공정으로 합성하여 제안한 구조 적용에 따른 면적 증가 및 전체적인 성능 향상을 분석하였다. 실험 결과 제안한 구조는 성능은 약 38% 향상되었고, 면적은 13.4% 증가하였다. In this paper, we propose a partial access mechanism for low cost multimedia processors. Due to the cost increase of adding the SIMD register files and the execution blocks, we experience difficulties applying the SIMD instructions to low cost multimedia embedded processors. The proposed mechanism has the advantages of decreasing the cost burden of the additional hardware and enhancing total performance of the SIMD operation. We designed the ASIP in which the mechanism is applied and compared the latency of the SIMD operation regarding the use of instruction sets in the DSP benchmark. Then, we analyzed the total performance enhancement and the reduction in area burden by synthesizing the ASIP using 0.25um TSMC CMOS technology. As a result, there are approximately a 38% of performance increase and a 13.4% of area increase according to the proposed mechanism simulation.

임베디드 시스템에 적합한 듀얼 모드 의사 난수 생성 확장 모듈의 설계

이석한(Suk Han Lee),허원(Won Hur),이용석(Yong Surk Lee) 大韓電子工學會 2009 電子工學會論文誌-SD (Semiconductor and devices) Vol.46 No.8

난수 생성 함수는 소프트웨어를 사용한 시뮬레이션 테스트나, 통신 프로토콜 검증 등 수많은 어플리케이션에 사용되어진다. 이런 상황에서 난수의 randomness는 사용 어플리케이션에 따라서 다르게 필요할 수 있다. 반드시 randomness가 보장된 랜덤 함수를 통한 고품질의 난수를 생성해야 할 때가 있고, 단지 난수와 비슷한 형태를 가진, randomness가 보장되지 않은 난수가 필요할 때도 있다. 본 논문에서는 고속으로 동작하는 임베디드 시스템을 위한 듀얼 모드로 동작하는 하드웨어 난수 생성기를 제안하였다. 모드1 에서는 높은 randomness를 가지는 난수를 6사이클마다 한 번씩 생성하게 되며, 모드 2 에서는 낮은 randomness를 가지는 난수를 매 사이클마다 생성할 수 있다. 테스트를 위해, ASIP(Application Specific Instruction set Processor)를 설계하였으며, 각 모드에 맞는 명령어 세트를 설계하였다. ASIP은 LISA언어를 사용하여, 5 stage MIPS architecture를 기반으로 설계되었고, CoWare 사의 Processor Generator를 통해서 HDL코드를 생성하였으며, HDL 모델은 동부 0.18㎛ 공정으로 Synopsys사의 Design Compiler를 통해서 합성되었다. 설계되어진 ASIP으로 난수를 생성한 결과, 하드웨어 모듈을 추가하기 전에 비해 2.0%의 면적 증가 및 239%의 성능 향상을 보였다. Random numbers are used in many sorts of applications. Some applications, like simple software simulation tests, communication protocol verifications, cryptography verification and so forth, need various levels of randomness with various process speeds. In this paper, we propose a fast pseudorandom generator module for embedded systems. The generator module is implemented in hardware which can run in two modes, one of which can generate random numbers with higher randomness but which requires six cycles, the other providing its result within one cycle but with less randomness. An ASIP (Application Specific Instruction set Processor) was designed to implement the proposed pseudorandom generator instruction sets. We designed a processor based on the MIPS architecture,, by using LISA, and have run statistical tests passing the sequence of the Diehard test suite. The HDL models of the processor were generated using CoWare’s Processor Designer and synthesized into the Dong-bu 0.18㎛ CMOS cell library using the Synopsys Design Compiler. With the proposed pseudorandom generator module, random number generation performance was 239% faster than software model, but the area increased only 2.0% of the proposed ASIP.

H.264/AVC 표준의 디블록킹 필터를 가속하기 위한 ASIP 설계

이형표(Hyoung Pyo Lee),이용석(Yong Surk Lee) 대한전자공학회 2008 電子工學會論文誌-CI (Computer and Information) Vol.45 No.3

복호된 영상의 블록 경계에서 발생하는 왜곡을 보정하기 위해 사용된 H.264/AVC 표준의 디블록킹 필터는 개선된 품질의 영상을 제공하지만, 이에 사용되는 복잡한 필터링 연산은 복호기의 처리 시간을 지연시키는 주된 요인이 되고 있다. 본 논문에서는 이러한 필터링 연산을 더 빠르게 수행할 수 있는 명령어를 제안하고 ASIP을 구성하여 디블록킹 필터를 가속하였다. LISA를 이용하여 MIPS 기반의 기준 프로세서를 설계하고 디블록킹 필터 모델을 시뮬레이션하여 제안하는 명령어 적용에 따른 실행 사이클의 성능 향상을 비교하였으며, 설계된 기준 프로세서를 CoWare의 Processor Designer를 통해 HDL을 생성하고 Synopsys의 Design Compiler를 이용하여 TSMC 0.25㎛ 공정으로 합성하고 제안하는 명령어를 추가할 경우에 대해 면적 및 동작 지연시간 등을 비교하였다. 합성 결과, 제안하는 명령어 셋을 적용함에 따라 면적 및 동작 지연시간에서 각각 7.5%와 3.2%의 증가를 보였으며, 이로 인해 실행 사이클 면에서는 평균 18.18%의 성능 향상을 보였다. Though a deblocking filter of H.264/AVC provides enhanced image quality by removing blocking artifact on block boundary, the complex filtering operation on this process is a dominant factor of the whole decoding time. In this paper, we designed an ASIP to accelerate deblocking filter operation with the proposed instruction set. We designed a processor based on a MIPS structure with LISA, simulated a deblocking filter model, and compared the execution time on the proposed instruction set. In addition, we generated HDL model of the processor through CoWare's Processor Designer and synthesized with TSMC 0.25㎛ CMOS cell library by Synopsys Design Compiler. As the result of the synthesis, the area and delay time increased 7.5% and 3.2%, respectively. However, due to the proposed instruction set, total execution performance is improved by 18.18% on average.