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함동현(Donghyeon Ham),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.2
대부분의 미디어 압축 코덱에는 가변 길이 부호 기법이 적용된다. 본 논문에서는 이러한 가변 길이 부호의 복호 과정을 가속하기 위해 비트열 처리 전용 레지스터와 이를 이용하는 비트열 처리 전용 명령어 세트를 추가하는 방법을 제안한다. 본 논문에서 제안하는 명령어 세트는 프로세서에 기본적으로 존재하는 데이터 패스를 최대한 활용하고 비트열 정보를 비트열 입력 포트 대신 메모리에서 읽어온다. 따라서 제안하는 명령어 세트는 프로세서의 변형을 최소화하고 추가적인 입력 제어기와 버퍼없이 범용 프로세서에 적용하여 가변 길이 부호의 복호과정을 가속할 수 있다. 제안하는 명령어 세트의 데이터 패스를 TSMC 0.25㎛ 라이브러리를 이용하여 합성한 결과, 65 비트의 메모리와 344 게이트가 필요하였으며 0.19 ns의 추가적인 지연 시간이 있었다. 제안하는 명령어 세트는 H.264/AVC의 가변 길이 부호의 복호 수행 시간을 약 55 % 감소시켰다. Most of media compression CODECs adopts the variable length coding method. This paper proposes special registers and instruction set for bit stream process in order to accelerate the decoding process of the variable length code. The instruction set shares the conventional data path to minimize additional costs. And bit stream is read from the memory instead of the special port. Therefore the instruction set minimizes the change of the processor, and is adopted without any additional input controller and buffer, and accelerate decoding process of variable length code. The data path of the instruction set needs additional 65 bits memory and 344 equivalent gates, 0.19 ns delay under TSMC 0.25㎛ technology. The instruction set reduced the execution time of the variable length code decoding process in H.264/AVC by about 55%.
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함동현(Donghyeon Ham),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.2
동영상 압축 기술은 오랜 기간 동안 연구되었으며 H.264/AVC는 최근에 사용되고 있는 동영상 압축 표준 중 가장 효율적인 동영상 압축 표준으로 알려져 있다. H.264/AVC의 베이스 프로파일에서는 무손실 압축과정으로 기존의 VLC(Variable LengthCoding) 방식 대신에 압축 효율을 향상시킨 CAVLC(Context-Adaptive Variable Length Coding)라는 압축 방식을 사용한다. CAVLC 복호기는 기존의 VLC 보다 많은 VLC 표가 필요하기 때문에 하드웨어로 구현하기에는 많은 면적을 요구하게 되며 소프트웨어로 구현 시에는 표 탐색에 의해서 성능이 저하된다. 본 논문에서는 이러한 CAVLC 복호기의 소프트웨어에서의 성능 저하를 막기 위해서 VLC 표를 계층적으로 집단화하여 코드만으로 주소를 정하고 정해진 VLC 표를 한번만 참조하여 성능을 향상시키는 방법을 제안한다. 제안된 알고리즘은 C 언어로 모델링하였으며 ARM ADS1.2에서 컴파일하고 ARM9TDMI 프로세서 시스템을 Armulator를 이용하여 시뮬레이션하였다. 실험 결과, H.264/AVC 표준 참조 프로그램인 JM(Joint Model) 10.2 보다 약 80%의 수행 시간 단축을 보였으며 최근 논문에서의 산술연산 알고리즘보다 15%의 성능 향상을 보였다 . Video compression schemes have been developed and used for many years. Currently, H.264/AVC is the most efficient video coding standard. The H.264/AVC baseline profile adopts CAVLC(Context-Adaptive Variable Length Coding) method as an entropy coding method. CAVLC gives better performance in compression ratios than conventional VLC(Variable Length Coding). However, because CAVLC decoder uses a lot of VLC tables, the CAVLC decoder requires a lot of area in terms of hardware. Conversely, since it must look up the VLC tables, it gives a worse performance in terms of software. In this paper, we propose a new hierarchical grouping method for the VLC tables. We can obtain an index of codes in the reconstructed VLC tables by simple arithmetic operations. In this method, the VLC tables are accessed just once in decoding a symbol. We modeled the proposed algorithm in C language, compiled under ARM ADS1.2 and simulated it with Armulator. Experimental results show that the proposed algorithm reduces execution time by about 80% and 15% compared with the H.264/AVC reference program JM(Joint Model) 10.2 and the arithmetic operation algorithm which is recently proposed, respectively.
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자외선 파동에너지를 이용한 폐플라스틱 저온 유화기술에 대한 연구
함동현 ( Dong Hyun Ham ),유재관 ( Jai Kwan Ryou ),김문정 ( Moon Jung Kim ),류돈식 ( Don Sik Ryou ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2020 한국폐기물자원순환학회 추계학술발표논문집 Vol.2020 No.-
폭발적으로 발생량이 증가하고 있는 플라스틱류 폐기물은 전 지구적인 환경문제를 일으키고 있다. 전 세계적으로 발생 플라스틱의 약 9% 정도는 물질로 재활용되고 있으며 우리나라에서 통계상으로 62%가 재활용되고 있지만 실제 물질 재활용율은 약 17%로 대부분 에너지회수 형태로 재활용이 되고 있다. 플라스틱의 처리 방법 중 매립과 소각은 매립부지 한계 및 대기오염발생 등 환경문제, 고형연료로의 재활용은 대기오염과 미세먼지 발생으로 인해 최근 에너지회수시설에 대한 환경규제가 강화되고 신재생에너지 범주에서 제외됨에 따라 시설 운영에 대한 경제성이 악화로 처리되지 못한 폐플라스틱 폐기물이 전국 각지에서 방치되거나 불법으로 처리되고 있다. 또한, 열분해유화방식은 정제유 응고 및 코킹 등의 기술적 난제로 상용화에 어려움을 겪고 있다. 다양한 물질이 혼합된 세라믹 촉매가 전기에 의한 열과 가시광선 영역의 전자파를 받아 100~280nm 자외선-C 파장의 높은 에너지(570~980 kJ/몰)를 가진 광파장을 발생하는데 이는 플라스틱 중 PE, PP, PS의 분해에 필요한 파장에너지 301~325nm, 300~310(340)nm, 290~30(330,370)nm보다 높아 플라스틱을 분해한다. 밀폐된 상태에서 플라스틱류 폐기물을 180∼270℃의 낮은 온도와 무산소 상태에서 자외선-C 파동에너지를 이용하여 탄소와 탄소로 결합된 고분자의 폴리머의 고리를 끊어(분해과정) C90~C40의 1차 유증기인 혼합 중질유가 만들어지고 2차로 다단계의 세라믹 촉매에 의해 자외선-B 파장의 파동에너지를 이용하여 C9~C15의 경질유로 정제하는 과정을 거친다. 따라서, 저온(270℃이하)에서 세라믹볼의 파장을 이용한 밀폐식으로 혼합플라스틱 투입이 가능하고, 악취물질의 배출이 없으며, 발열량이 높은 플라스틱류 폐기물로부터 정제연료류(발열량 : 10,000kcal이상, 유동점 -40℃)를 얻을 수 있다.
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SDR(Software Defined Radio)에 적합한 네트워크 코프로세서 구조의 설계
김현필,정하영,함동현,이용석,Kim, Hyun-Pil,Jeong, Ha-Young,Ham, Dong-Hyeon,Lee, Yong-Surk 한국통신학회 2007 韓國通信學會論文誌 Vol.32 No.2A
디지털 컨버전스가 이루어지면서 무선기기들 간의 호환성은 단말기의 중요한 특성이 되었고, SDR은 가장 필요한 기술이고 표준이다. 하지만 통신 프로토콜이 다른 무선 환경에서 호환성을 갖는 단말기를 하드웨어만을 이용한 ASIC이나 SoC로 만들기는 어려운 실정이다. 그래서 본 논문은 여러 통신 프로토콜을 가속화 시킬 수 있는 코프로세서의 구조를 제안하였다. 메인 프로세서와 쉽게 연동이 되고, 네트워크의 PHY 레이어에 특화된 코프로세서가 바로 그것이다. 통신 시스템에서 가장 많이 사용하는 변조 방식인 OFDM과 CDM을 사용하는 무선 랜 표준 IEEE802.11a와 IEEE802.11b를 모델링한 C 프로그램을 ARM cross 컴파일러를 이용해 컴파일 하였고, Simplescalar-Arm 버전을 이용해 시뮬레이션 및 프로파일을 수행하였다. 프로파일 결과 비터비 연산과 부동 소수점 복소수 연산이 가장 많은 연산을 차지하였다. 프로파일 결과를 바탕으로 비터비 연산과 부동 소수점 복소수 연산을 가속화 할 수 있는 코프로세서를 제안하여 명령어를 추가했으며, 추가된 명령어는 Simplescalar-Arm 버전을 이용해 시뮬레이션 하였다. 시뮬레이션 결과 ARM 코어 하나만 사용 했을 때보다 비터비 연산은 약 4.5배, 부동 소수점 복소수 연산은 약 2배의 성능 향상을 보였다. IEEE802.11a에서는 일반 ARM 코어보다 약 3배의 성능 향상을 보였고, IEEE802.11b에서는 약 1.5배의 성능 향상의 보였다. In order to become ubiquitous world, the compatibility of wireless machines has become the significant characteristic of a communication terminal. Thus, SDR is the most necessary technology and standard. However, among the environment which has different communication protocol, it's difficult to make a terminal with only hardware using ASIC or SoC. This paper suggests the processor that can accelerate several communication protocol. It can be connected with main-processor, and it is specialized PHY layer of network The C-program that is modeled with the wireless protocol IEEE802.11a and IEEE802.11b which are based on widely used modulation way; OFDM and CDM is compiled with ARM cross compiler and done simulation and profiling with Simplescalar-Arm version. The result of profiling, most operations were Viterbi operations and complex floating point operations. According to this result we suggested a co-processor which can accelerate Viterbi operations and complex floating point operations and added instructions. These instructions are simulated with Simplescalar-Arm version. The result of this simulation, comparing with computing only one ARM core, the operations of Viterbi improved as fast as 4.5 times. And the operations of complex floating point improved as fast as twice. The operations of IEEE802.11a are 3 times faster, and the operations of IEEE802.11b are 1.5 times faster.
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