초고속 시스템 에뮬레이터의 구조와 이를 위한 소프트웨어

김남도,양세양,Kim, Nam-Do,Yang, Se-Yang 한국정보처리학회 2001 정보처리학회논문지 A Vol.8 No.4

SoC 설계의 복잡도가 지속적으로 커짐에 따라 기존의 소프트웨어 모델을 이용한 시뮬레이션 방법으로는 이를 검증하기에는 너무 많은 시간이 소요되어 많은 문제가 있다. 이를 해결하기 위해 시뮬레이션 방법보다 훨씬 빠른 검증속도를 제공하는 다양한 FPGA 기반의 로직 에뮬레이터가 활발히 연구되어왔다. 하지만 제한된 FPGA 핀 수로 인해 FPGA 내부에서 매우 낮은 자원이용률을 초래하고 있을 뿐만 아니라, 검증 대상이 되는 회로의 크기가 커짐에 비례하여 에뮬에이션의 속도가 현저하게 느려지는 문제점이 있다. 본 논문에서는 파이프라인 방식의 신호전달을 통하에 FPGA의 자원이용률을 극대화할 수 있을 뿐만 아니라 에뮬레이션의 속도도 크게 높일 수 있는 시스템 수준의 새로운 에뮬레이터 구조와 소프트웨어를 제안한다. 파이프라인의 링을 통하여 다수의 로직신호선을 하나의 실제 핀에 할당하여 핀 제한 문제를 해결하고, FPGA 간의 신호전달 경로를 사용자회로와 분리시킴으로서 빠른 시스템 클록의 사용을 가능케 하며 분할된 회로간에 조합경로를 줄여 실제 에뮬레이션클록의 속도를 높일 수 있었다. 또한 신호의 전달을 파이프라인 방식으로 보내기 위해 적용하는 스케줄링을 계산의 복잡도가 낮은 휴리스틱 방법을 적용하였다. 12비트 마이크로콘트롤로를 간단한 휴리스틱 스케줄링 알고리즘을 적용한 실험결과를 통하여 높은 검증속도를 확인하였다. As the SoC designs complexity constantly increases, the simulation that uses their software models simply takes too much time. To solve this problem, FPGA-based logic emulators have been developed and commonly used in the industry. However, FPGA-based logic emulators are facing with the problems of which not only very low FPGA resource usage rate due to the very limited number of pins in FPGAs, but also the emulation speed getting slow drastically as the complexity of designs increases. In this paper, we proposed a new innovative emulation architecture and its software that has high FPGA resource usage rate and makes the emulation extremely fast. The proposed emulation system has merits to overcome the FPGA pin limitation by pipelined ring which transfers multiple logic signal through a single physical pin, and it also makes possible to use a high speed system clock through the intelligent ring topology. In this topology, not only all signal transfer channels among EPGAs are totally separated from user logic so that a high speed system clock can be used, but also the depth of combinational paths is kept swallow as much as possible. Both of these are contributed to achieve high speed emulation. For pipelined singnals transfer among FPGAs we adopt a few heuristic scheduling having low computation complexity. Experimental result with a 12 bit microcontroller has shown that high speed emulation possible even with these simple heuristic scheduling algorithms.

EPANET을 이용한 농업용 관수로 시스템의 운영 및 유지관리 인자 분석

김남도,김선주,권형중,김필식,박현준,Kim, Nam Do,Kim, Sun Joo,Kwon, Hyung Joong,Kim, Phil Shik,Park, Hyun Jun 한국농공학회 2017 한국농공학회논문집 Vol.59 No.4

In this study, EPANET model which is using on the pipe network analysis was applied to Haenam irrigation district has provided irrigation water by pipeline system about 1,125ha and then have built pipe network to study area and supply performance evaluation of existing structure was analyzed by SPA (Single Period Analysis) in EPANET. As model results of simulation average ratio of maximum supply quantity/irrigation water requirements(base demand) was analyzed by 2.63. It means also that was analyzed as being capable of ensuring the water supply capacity. It was provided the necessary information for the maintenance facility through analyzed hydraulic behaviors in the pipeline inside such as flow velocities, pressures and hydraulic grade lines. It was satisfied with the allowable design criteria that was compared analyzed results with presented allowable design standards at agricultural production infra improvement project planning and design (Pipeline design standard). In order to analyze efficiency promotions of irrigation water, using Extended Period Simulation it was compared supply quantity with irrigation water requirements while pumps set operating pattern in 24 hours, then efficiency promotions of irrigation water was determined through analyzed oversupply water quantity and occurrence time by branch lines. According to results for oversupply quantity in Haenam district by time and end of branch lines efficiency promotions of irrigation water was suggested from 0.33 % to 37.59 %. To draw reasonable operating rules for water use and through this research, it is expected to be helpful for efficient water use and operational management of agricultural pipeline system to the current agricultural irrigation.

變化時點에 관한 點推定

김남도,김경무,이성호 대구대학교 기초과학연구소 1993 基礎科學硏究 Vol.10 No.-

In this research we study the properties of change-point estimators of the at most one change(AMOC) model at time point. Three nonparametric estimators of the change point are compared via Monte-Carlo simulation in positive shift models of normal distribution. It is found that the best estimator in terms of smallest mean-squared error(MSE) is an estimator based on a likelihood ratio test statistic.

레고 : 재구성 가능한 시스템 에뮬레이터

김남도,양세양,Kim, Nam-Do,Yang, Se-Yang 대한전자공학회 2002 電子工學會論文誌-SD (Semiconductor and devices) Vol.39 No.2

For massive FPGA based emulator, the interconnection architecture and the transmission method of signals between FPGA's are important elements which decide speed of emulation and extendability of emulator. Existing FPGA-based emulation system is faced the problems of which the emulation speed getting slow drastically as the complexity of circuit increases. In this paper, we proposed a new innovative emulation architecture that has high resource usage rate and makes the fast emulation Possible. The emulator with very unique hierarchical ring topology Presented here has merits to overcome FPGA pin limitation by connecting each FPGA into a set of pipelined rings, and it also makes emulation speed at the tens of MHz at least even at system level where the verification complexity can easily exceed the verification capability of designers. 다수의 FPGA로 구성된 에뮬레이터에서 FPGA간의 연결구조와 신호의 전송방법은 에뮬레이터의 확장성과 검증속도를 결정하는 중요한 요소이다. 기존의 에뮬레이터는 검증 대상이 되는 회로의 크기가 커짐에 비례하여 에뮬레이션의 속도가 현저하게 느려지는 문제점이 있다. 본 논문에서는 자원이용률을 극대화할 수 있을 뿐만 아니라 에뮬레이션의 속도도 크게 높일 수 있는 새로운 에뮬레이터 구조를 제안한다. 제안되는 에뮬레이터는 계층적인 환형 토폴로지 구조를 가지고 파이프라인의 환형으로 FPGA들을 연결하여 FPGA의 핀한곌르 극복하고, 이와 같은 연결구조를 이용하여 다양한 IP들의 통합도 매우 용이하게 함으로써 설계검증 난이도가 설계자의 검증 능력을 쉽게 초과할 수 있는 시스템 수준에서의 검증도 최소한 수십 ㎒ 속도의 에뮬레이션으로 효과적으로 가능하게 한다.

저수지를 이용한 농촌용수 공급을 위한 관수로시스템 최적설계

김남도 ( Namdo Kim ),김선주 ( Sunjoo Kim ),강승묵 ( Seungmook Kang ) 한국농공학회 2014 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2014 No.-

기후변화로 인한 매년 이상가뭄 발생이 증가하고 마른장마로 인한 수자원관리가 중요한 시점이 되고 있다. 또한, 농어촌의 고령화, 농어촌지역의 과소화로 인한 일손부족 등 우리나라의 농업의 현대화, 개방화 되면서 농업의 주변 환경이 급변하고 있다. 이러한 상황에서 국가산업인 농업생산에 필요한 농업용수의 공급 및 관리시스템의 선진화가 절신한 상황이다. 전통적으로 농업용수 공급시설은 개수로의 형태가 대부분이었으나 손실이 많아 비효율적이고 운영 및 관리에 어려움이 있다는 단점이 지적되어 왔다. 개수로를 이용한 급수시설을 점차 관수로화 함으로써 농업용수 공급을 위한 관수로 시스템은 경제적인 설계와 안정적이고 효율적인 용수 공급을 목표로 하였다. 농업용 관수로의 경제성 분석 및 수요 공급 시스템 개발을 목적으로 국내·외 관개수로 현황 및 변동추세를 조사하여 농업생산 기반시설의 현황 및 변천과정을 파악하였으며, 개수로와 관수로에서의 손실율을 분석하고 설치 현황을 조사하였다. 시험지구 운영 등의 사업을 통하여 양질의 자료가 확보된 개수로 및 관수로 분석 대상지역 선정하고, 분석 대상지역의 물수지 분석을 통하여 필요수량 대비 공급량 및 단위면적당 공급량을 분석하였다. 도출된 관수로 용수절감 효과를 기존 개수로 지구에 적용함으로서 관수로 시스템 구축의 타당성을 제시하였다. 본 연구에서 개수로 관개와 관수로 관개의 수로 손실량 분석 결과 도출할 수 있었으며, 단위면 적당 용수 절감 효과를 산정 할 수 있었다. 시범 운영 지구의 관수로 시스템의 간접 효과 및 공익적 효과를 적용한 경제성 분석 결과를 산출하였다. 따라서 현재 운영되고 있는 관수로 시험 지구에 대한 통합적 관리가 필요하며, 저수지를 이용한 농업용 관개 파이프라인 시스템 모델 개발로 인한 용수공급능력 증대사업 사후관리 및 평가 등 정확한 조사 및 분석을 위한 적용성이 기대된다.

농업용 관수로시스템의 시기별 패턴변화에 따른 용수사용량 및 수리 거동분석

김남도 ( Namdo Kim ),박민우 ( Minwoo Bark ),김필식 ( Philshik Kim ),김선주 ( Sunjoo Kim ) 한국농공학회 2015 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2015 No.-

현재 우리나라의 농업용수로는 총 117,000㎞이며 이 가운데 농업용 관수로는 약 200㎞로서 관수로화 비율이 매우 낮다. 기존의 농업용수로는 대부분이 개수로이고 노후화 되었기 때문에 수로손실이 크며, 이를 줄이고 용수공급을 효율적으로 하기 위해 관수로화 사업이 시행되고 있다. 예를 들면 고흥만 간척지, 새만금 간척지 등의 서남해안간척 지구에 대규모 관수로 사업지구가 운영 및 설계 중에 있다. 그러나 관수로시스템을 적용한 농업용수조직의 설계와 운영에 관한 기술과 경험이 부족하여 아직까지 제반운영 및 관리 기술에 필요한 규정 등이 없는 실정이다. 본 연구에서는 약 900ha의 서남해안간척지 해남지구 관수로시스템을 대상지구로 선정하여 관망 수리해석 모형인EPANET을 적용하였다. 연구 대상지구의 관수로시스템에 대한 관망도를 구축하고 단일해석을 통하여 관수로내의 수리거동을 모의함으로 유속, 수압 및 목표 공급량 대비 공급 가능량을 파악하여 농업용 관수로시스템 운영관리에 필요한 자료를 분석하였다. 공급시기별 패턴을 구축하고 확장기간모의(EPS, Extended Period Simulation)기법을 사용하여 각각 묘대기, 본답기 공급시기별 용수 사용량에 따른 수리거동변화를 분석하였다. 또한, 용수 공급시기별 대상지구의 용수수요량과 실제 공급량을 비교하여 과잉용수공급량을 파악하였다. 이를 통하여 용수이용에 대한 합리적 운영규정을 도출하므로서 현재 농업용 관수로시스템의 효율적 운영관리에 도움이 될 것으로 기대된다.

양성 뇌종양의 분할정위 방사선치료

김대용(Dae Yong Kim),안용찬(Yong Chan Ahn),허승재(Seung Jae Huh),최동락(Dong Rak Choi),김종현(Jong Hyun Kim),이정일(Jung Il Lee),박관(Kwan Park),남도현(Do-Hyun Nam),김문경(Moon Kyung Kim) 대한방사선종양학회 1998 Radiation Oncology Journal Vol.16 No.2

목 적 : 재현성이 높은 정위적 고정장치의 개발로 인하여 보편화되고 있는 분할정위 방사선치료는 정확히 표적부위에 방사선을 조사하면서 주위 정상조직에서의 급격한 선량감소를 보이며, 분할치료를 시행함으로서 부작용을 최소화할 수 있는 치료기법이다. 이에 저자들은 분할정위 방사선치료에 대한 초기 임상경험에 대한 예비적 결과를 보고하고자 한다. 대상 및 방법 : 1995년 8월부터 1996년 12월까지 총 15명의 양성 뇌종양 환자들을 대상으로 분할정위 방사선치료를 시행하였다. 환자의 연령분포는 6-70세(중앙값 40세)로 7명 대 8명의 남녀 비를 나타내었다. 진단명에 따라 뇌하수체 선종 10명, 두개인두종 2명, 청신경초종 1명, 뇌수막종 2명이었다. Gill-Thomas-Cosman 프레임과 3차원 다회전치료를 이용하여 일일 선량 2Gy를 90- 100%의 등선량표면 기준으로 조사하였다. 콜리메이터는 직경 26-70mm의 원형을 사용하였다. 결 과 : 6-20개월의 비교적 짧은 추적조사기간이나 방사선학적 영상촬영 검사상 1명의 추적조사실패를 제외하고 7명이 완전관해 내지 병변의 축소를 나타내었으며, 1명의 병변내 괴사, 1명의 석회화, 5명의 무변화 등 전통적인 방사선치료와 유사한 결과를 보였다. 경미한 급성반응외 뇌신경마비나 뇌조직괴사의 부작용은 관찰되지 않았다. 치료 시마다 측정하는 두피-헬멧 거리의 오차는 평균 1.1±0.6mm이었다. 결 론 : 분할정위 방사선치료의 고정장치는 비교적 재현성이 높은 치료시스템으로서 뇌종양의 치료로서 안전하며 효과적인 치료기법으로 판단된다. 향후 일회 및 총 선량 등의 치료일정은 지속적인 임상연구로 풀어나가야 할 과제이다. Purpose : With the development of stereotactic immobilization systems capable of reliable serial repositioning, fractionated stereotactic radiation therapy (FSRT) offers the potential for an improved treatment outcome by excellent dose delivery, and dose distribution characteristics with the favorable radiobiological properties of fractionated irradiation. We describe our initial experience using FSRT for the treatment of intracranial benign tumor. Materials and Methods : Between August 1995 and December 1996, 15 patients(7 males and 8 females aged 6-70 years) were treated with FSRT. The patients had the following diagnosis : pituitary adenoma(10) including one patient who previously had received radiotherapy, craniopharyngioma (2), acoustic neurinoma (1), meningioma (2). Using the Gill-Thomas-Cosman relocatable head frame and multiple non-coplanar therapy, the daily dose of 2Gy was irradiated at 90% to 100% isodose surface of the isocenter. Th e collimator sizes ranged from 26mm to 70mm. Results : In all patients except one follow -up lost, disease was well- controlled. Acute complication was negligible and no patient experienced cranial nerve neuropathies and radiation necrosis. In overall patient setup with scalp measurements, reproducibility was found to have mean of 1.1±0.6mm from the baseline reading. Conclusion : Relocatable stereotactic system for FSRT is highly reproducible and comfortable. Although the follow -up period was relatively short, FSRT is considered to be a safe and effective radiation technique as the treatment of intracranial tumor. But the fractionation schedule(fraction size, overall treatment time and total dose) still remains to be solved by further clinical trials.

VHDL 및 논리합성을 이용한 MPEG-2 부호기 VLC 모듈 설계

김남도(N.D. Kim),양세양(S.Y. Yang),신종걸(J.K. Shin),박동권(D.K. Park),조돈민(D.M. Cho),원치선(C.S. Won),김견수(S.J. Kim),장순화(S.H. Chang),권순홍(S.H. Kwon) 대한전자공학회 1996 대한전자공학회 학술대회 Vol.1996 No.11

웨이브렛 변환과 파워스펙트럼 분석을 통한 EEG 안정상태의 정량적 인식

김영서,박승환,남도현,김종기,길세기,민홍기,Kim, Young-Sear,Park, Seung-Hwan,Nam, Do-Hyun,Kim, Jong-Ki,Kil, Se-Kee,Min, Hong-Ki 한국융합신호처리학회 2007 융합신호처리학회 논문지 (JISPS) Vol.8 No.3

일반적으로 EEG 신호는 Alpha파, Beta파, Theta파, Delta파로 구분할 수 있다. Alpha파는 사람에게 있어서 가장 우세한 파형으로써 정신적으로 안정 시 잘 나타나는 뇌파이며, Beta파는 흥분 시 우세하게 나타난다. 본 연구에서는 EEG의 안정 상태를 정량적으로 나타내기 위해 웨이브렛 변환과 파워 스펙트럼 분석을 이용하였다. EEG신호를 웨이브렛 변환을 통해 Alpha파와 Beta파만 검출하여 고속 푸리에 변환을 이용 Alpha파와 Beta파의 파워 스펙트럼을 구하였다. 이후 Beta파의 파워 스펙트럼에 대한 Alpha파의 파워 스펙트럼 비율로 정의되는 상대적 안정상태비(Stable State Ratio)를 계산하였다. 그 결과 피험자가 정상적인 활동 상태에서 정신적으로 편안한 안정 상태에 이르기까지 5분 이내가 16%, $5{\sim}10$분 사이가 9%, 그리고 최소 10분 이상의 시간이 소요되는 피험자집단이 총 69%로 우세하게 나타났다. The EEG signal in general can be categorized as the Alpha wave, the Beta wave, the Theta wave, and the Delta wave. The alpha wave, showed in stable state, is the dominant wave for a human EEG and the beta wave displays the excited state. The subject of this paper was to recognize the stable state of EEG quantitatively using wavelet transform and power spectrum analysis. We decomposed EEG signal into the alpha wave and the beta wave in the process of wavelet transform, and calculated each power spectrum of EEG signal, using Fast Fourier Transform. And then we calculated the stable state quantitatively by stable state ratio, defined as the power spectrum of the alpha wave over that of the beta wave. The study showed that it took more than 10 minutes to reach the stable state from the normal activity in 69 % of the subjects, 5 -10 minutes in 9%, and less than 5 minutes in 16 %.

혈관조영상 잠재혈관기형에 대한 선형가속기형 정위방사선수술의 임상경험

김대용(Dae Yong Kim),안용찬(Yong Chan Ahn),이정일(Jung Il Lee),남도현(Do-Hyun Nam),임도훈(Do Hoon Lim),이정은(Jeong Eun Lee),여인환(Inhwan J Yeo),허승재(Seung Jae Huh),노영주(Young Joo Noh),신성수(Seong Soo Shin),홍승철(Seung-Chyul H 대한방사선종양학회 2001 Radiation Oncology Journal Vol.19 No.1

목 적 :혈관조영상 잠재혈관기형(angiographically occult vascular malformation, AOVM)의 치료에 정위방사선수술을 적용하여 병변의 영상학적 반응과 임상 경과, 치료에 대한 부작용을 분석하여 AOVM의 치료 시 정위방사선수술의 역할을 정립하고자 한다. 대상 및 방법 : 1995년 2월부터 1999년 12월까지 AOVM으로 진단 받은 11명(12병변)의 환자에 대하여 선형가속기를 이용한 정위방사선수술을 시행하였다. 모든 병변은 자기공명영상에서 병변의 중심부에는 이질적인 고신호를 보이며, 저신호의 테두리로 둘러 쌓여 경계가 분명한 혈관기형 소견을 보였다. 정위방사선수술 시 처방선량은 회전중심점 선량 기준으로 67∼80% (중앙값 80%) 등선량곡면에 13∼25 Gy (중앙값 16 Gy)이었으며, 모두 단일 회전중심점을 이용하였고, 8∼20 mm (중앙값 14 mm) 크기의 원형 콜리메이터를 사용하였다. 결 과 :추적관찰 기간은 12∼56개월(중앙값 42개월)이었다. 재출혈이 일어난 경우는 3예로 치료 후 5, 6, 12개월 때 각 1차례씩 발생하였고 이후 추가적인 재출혈은 없었다. 정위방사선수술로 인한 조직괴사는 2예에서 발생하였으며, 모두 영구적인 신경학적 후유증을 초래하였다. 임상증세를 동반하지 않은 채 T2 강조영상에서 병변 주위의 부종이 관찰된 경우도 1예 발생하였다. 결 론 :정위방사선수술을 이용한 AOVM의 치료는 재출혈을 효과적으로 방지할 수 있는 치료방법으로 생각된다. 그러나 동정맥기형에 비하여 신경학적 후유증이 발생할 확률이 높기 때문에 치료 환자의 선택과 처방선량의 결정 시에는 보다 신중한 고려가 필요하다 Purpose :To establish the role of stereotactic radiosurgery (SRS) for the treatment of patients with angiographically occult vascular malformation (AOVM). Materials and Methods : Eleven patients (12 lesions) with AOVM were treated with linear acceleratorbased SRS between February 1995 and December 1999. A magnetic resonance imaging of each patients showed well- circumscribed vascula r lesion with reticulated core of heterogeneous signal intensity and peripheral rim of low signal intensity. SRS were performed with the median peripheral dose of 16 Gy (range 13∼25). A single isocenter was used with median collimator size of 14 mm (range 8∼20) diameter. Results :With a median follow- up period of 42 months (range 12∼56), rebleeding occurred in 3 AOVMs at 5, 6 and 12 months after SRS but no further bleeding did. Two patients experienced radiation- induced necrosis associated with permanent neurologic deficit and one patient showed transient edema of increased T2 signal intensity. Conclusion : SRS may be effective for the prevention of rebleeding in AOVM located in surgically inaccessible region of the brain. Careful consideration should be needed in the decision of case selection and dose prescription because the incidence of radiation- induced complications is too high to be accepted.