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JPEG2000영상압축을 위한 라인 기반의 리프팅 DWT 구조 설계
정갑천,박성모 대한전자공학회 2004 電子工學會論文誌-SD (Semiconductor and devices) Vol.41 No.11
본 논문은 JPEG2000의 손실 압축 또는 무손실 압축에 사용되어지는 9-7/5-3 리프팅 DWT필터에 대한 효율적인 VLSI 구조를 제안한다. 제안된 구조는 리프팅 DWT 연산을 위해 내부 라인 메모리만을 사용하며, 내부 처리 유닛은 1개의 곱셈기와 1개의 덧셈기의 임계경로를 갖는다. 특히 본 논문에서는 처리유닛의 수를 감소하기 위해 1레벨의 열방향을 담당하는 필터로 하여금 2레벨 이상의 행방향과 열방향 연산 모두를 처리하도록 하였다. 결과적으로 제안된 구조는 기존의 구조에 비해 작은 하드웨어 크기를 갖는다. 제안된 리프팅 DWT구조는 RTL 수준에서 VHDL로 모델링되었으며, 기능 검증 후 Altera APEX 20K FPGA로 구현되었다. This paper proposes an efficient VLSI architecture of 9-7/5-3 Lifting DWT filters that is used by lossy or lossless compression of JPEG2000. The proposed architecture uses only internal line memories to compute Lifting-DWT operations and its PE(Processing Element) has critical path with 1 multiplier and 1 adder. To reduce the number of PE, we make the vertical filter that is responsible for the column operations of the first level perform both the row and column operations of the second and following levels. As a result, the architecture has smaller hardware cost compared to that of other architectures. It was modeled in RTL level using VHDL and implemented on Altera APEX 20K FPGA.
정갑천,최종현,박성모 대한전자공학회 2003 電子工學會論文誌-CI (Computer and Information) Vol.40 No.5
본 논문은 디지털 회로의 검증 및 테스팅에 유용한 128 채널 하드웨어 시뮬레이터의 구현에 대하여 기술하였다. 하드웨어 시뮬레이터는 로직분석기와 신호발생기의 기능을 동시에 수행한다. 각 채널에 해당하는 코어 모듈은 독립적인 메모리와 내부 모드를 가지고서 하나의 컨트롤러처럼 동작하기 때문에 코어모듈을 추가함으로써 채널 수를 쉽게 확장할 수 있다. 또한 PC를 기반으로 하고 있어 저가형 시스템으로 구현 가능하고, 편리한 GUI(Graphic User Interface) 구성을 할 수 있다. FPGA를 이용하여 구현된 시뮬레이터는 최대 50MHz에서 동작하며 평균 55W의 전력을 소모한다. This paper describes a 128-channel hardware simulator that is useful for verification and testing of digital circuits. It performs logic analyzer function and signal generator function at the same time. The core module, which implements one channel of the simulator, operates as a controller with independent memory and internal mode. Therefore, we can easily extend the number of channels with addition of core module. Moreover, since the simulator was implemented as a PC based system, one can construct a low-cost system and can configure convenient GUI(Graphic User Interface) environment. The simulator implemented using FPGA operates at 50Mhz and consumes 55W power as average.
정갑천,박성모,Jung, Gab-Cheon,Park, Seong-Mo 대한전자공학회 2001 電子工學會論文誌-CI (Computer and Information) Vol.38 No.6
본 논문은 셀룰러 폰, PDA, 노트북 등과 같은 휴대 단말 시스템에서 내장형으로 사용될 수 있는 32비트 RISC 코어 구현에 대해서 기술하였다. RISC 코어는 ARM$\circled$V4 명령어 셋을 따르며 전형적인 5단 파이프 라인으로 동작한다. 또한 보다 향상된 코드 밀도를 위해 Thumb 코드를 지원하고, 파이프라인 레지스터의 동적 전력 관리 기법을 사용한다. RTL 수준에서 VHDL로 모델링된 코어는 ADS의 ARMulator와 비교 검증되었으며 평균 CPI는 1.44이다. 검증이 완료된 코어는 $0.6{\mu}m$ CMOS 1-poly 3-metal 셀라이브러리를 사용하여 합성 및 레이아웃되었으며 크기는 약 41,000 게이트이고, 예상 동작주파수는 45 MHz이다. This paper describes implementation of an embedded 32-Bit RISC core for portable communication/information equipment, such as cellular phones, PDA(Personal Digital Assistants), notebook, etc. The RISC core implements the ARM$\circled$V 4 instruction set, operates with typical 5-stage pipeline. It supports Thumb code to improve the code density, and uses the dynamic power management method of pipeline registers. It was modeled and simulated in RTL level using VHDL, and verified with ARMulator of ADS (Arm Developer Suite) and had average CPI of 1.44. The core is synthesized automatically using the cell library based on $0.6{\mu}m$ CMOS 1-poly 3-metal CMOS technology. It consists of about 41,000 gates and the clock frequency is expected to be above 45 MHz.
실시간 내장형 응용을 위한 2차원 웨이브렛 변환 프로세서
정갑천,박성모 대한전자공학회 2003 電子工學會論文誌-CI (Computer and Information) Vol.42 No.7
본 논문에서는 상태 변수 표현 방법에 따른 알고리즘 분할을 통해 2차원 웨이브렛 변환 연산을 실시간으로 처리할 수 있는 프로세서 구조를 제안하였다. 제안된 프로세서 구조는 영상입력에 대하여 행, 열 방향을 동시에 고려하여 데이터 플로우 방식으로 처리함으로써 중간적인 결과의 메모리 저장 및 읽기에 소요되는 전달 지연 시간을 감소할 수 있어 실시간 처리에 적합한 VLSI 구조이다. 필터의 길이를 K라할 때 프로세서는 내부에 4개의 곱셈기, 4개의 덧셈기 및 NK-N 크기의 메모리를 가지는 등의 하드웨어 복잡도가 낮아 웹 카메라 서버와 같은 내장형의 응용에 매우 적합한 구조이고, 쉽게 어레이 구조로 확장할 수 있어 고성능을 요구하는 다양한 영상 처리 응용에도 사용 가능하다. In this paper, a processor architecture is proposed based on the state space implementation technique for real time processing of 2-D discrete wavelet transform(DWT). It conducts 2-D DWT operations in consideration of row and column direction simultaneously, thus can reduce latency due to memory access for storing intermediate results. It is a VLSI architecture suitable for real time processing. The proposed architecture includes only four multipliers and four adders, and NK-N internal memory storage, where K denotes the length of filter. It has a small hardware complexity. Therefore it is very suitable architecture for real time, embedded applications such as web camera server. Since the processor is easily extended to array structure, it can be applied to various image processing applications.
실시간 내장형 응용을 위한 2차원 웨이브렛 변환 프로세서
丁甲天,朴性模 대한전자공학회 2003 電子工學會論文誌-CI (Computer and Information) Vol.40 No.3
본 논문에서는 상태 변수 표현 방법에 따른 알고리즘 분할을 통해 2차원 웨이브렛 변환 연산을 실시간으로 처리할 수 있는 프로세서 구조를 제안하였다. 제안된 프로세서 구조는 영상입력에 대하여 행, 열 방향을 동시에 고려하여 데이터 플로우 방식으로 처리함으로써 중간적인 결과의 메모리 저장 및 읽기에 소요되는 전달 지연 시간을 감소할 수 있어 실시간 처리에 적합한 VLSI 구조이다. 필터의 길이를 K라할 때 프로세서는 내부에 4개의 곱셈기, 4개의 덧셈기 및 NK-N 크기의 메모리를 가지는 등의 하드웨어 복잡도가 낮아 웹 카메라 서버와 같은 내장형의 응용에 매우 적합한 구조이고, 쉽게 어레이 구조로 확장할 수 있어 고성능을 요구하는 다양한 영상 처리 응용에도 사용 가능하다. In this paper, a processor architecture is proposed based on the state space implementation technique for real time processing of 2D discrete wavelet transform(DWT). It conducts 2D DWT operations in consideration of row and column direction simultaneously, thus can reduce latency due to memory access for storing intermediate results. It is a VLSI architecture suitable for realtime processing. The proposed architecture includes only four multipliers and four adders, and NK-N internal memory storage, where K denotes the length of filter. It has a small hardware complexity. Therefore it is very suitable architecture for realtime, embedded applications such as web camera server. Since the processor is easily extended to array structure, it can be applied to various image processing applications.