Earticle

공정기술의 발달로 인해 칩의 집적도가 크게 향상되어 마이크로프로세서는 하나의 칩에 두 개 이상의 코어를 집적하는 멀티코어 프로세서로 패러다임이 바뀌고 있지만, 2차원으로 설계된 멀티코어 프로세서는 내부 연결망의 지연시간 문제로 인해 성능 향상에 제약을 받고 있다. 내부 연결망 지연시간으로 인해 성능 향상의 제약을 받는 2차원 평면구조 멀티코어 프로세서의 문제점을 해결하기 위해 TSV를 이용한 3차원 적층구조가 주목받고 있다. 본 논문에서는 2차원 평면구조 마이크로프로세서에서 접근 시간이 가장 큰 내부요소 중 하나인 L2 캐쉬 메모리를 프로세서 코어 위에 수직으로 적층하고 TSV를 통해서 연결한 3차원 적층구조 설계를 이용하여 기존의 2차원 평면구조와의 L2 캐쉬 접근 시간 측면에서의 성능을 비교 및 분석하고자 한다. 실험결과, 3차원 적층구조는 2차원 평면구조 멀티코어 프로세서와 비교하여 최대 16%의 빠른 L2 캐쉬 접근시간을 보이고, IPC 또한 2차원 평면구조 멀티코어 프로세서와 비교하여 최대 1.6% 높음을 확인 할 수 있다.

As the process technology improves, the number of transistors in a chip increases dramatically, leading to the microprocessor paradigm shift from single-core architecture to multi-core architecture. Unfortunately, the performance of the 2D multi-core processor is restricted by the increased interconnection delay in the chip. To reduce the interconnection delay in the 2D multi-core processor, 3D stacked architecture using TSV has been researched intensively. The 3D stacked architecture improves the performance of the microprocessor by stacking cores vertically and connecting cores and memories through TSV, resulting in the reduced interconnection delay. In addition, the 3D stacked architecture can reduce the chip size, resulting in the reduced chip cost. In this work, we analyze the access delay to the L2 cache for 2D planar and 3D stacked multi-core processors, because the L2 cache is one of the most important factors in determining the processor performance. According to our simulation results, the 3D stacked architecture improves the access delay to the L2 cache by up to 16% compared to the 2D planar architecture. Moreover, the 3D architecture improves the IPC up to 1.6% than the 2D architecture.

본 논문은 마이크로프로세서와 랩뷰 프로그램을 이용한 IoT 기반의 건물 내부 지도 및 화재 안내 시스템에 관현 연구 이다. 지금까지의 건물 내부의 비상구를 안내하는 장치는 화재 발생시 화재장소와 상관없이 항상 일정한 방향만을 나 타내어 화재로부터 건물 밖까지 최적의 비상구를 나타내어 주지 않고 있다. 논문에서 구현된 스마트 제어 시스템은 마이크 로프로세서와 불꽃 감지센서, 일산화탄소센서 및 온도센서를 이용하여 화재 발생 장소를 파악하였고, Zigbee 통신을 통하여 최적의 이동경로를 안내하도록 구성되어 있다. 그리고 제안된 시스템은 QR코드를 활용하여 스마트폰과 연동되게 하였다. 코디네이터 제어는 LABVIEW 소프트웨어를 통하여 설치된 스마트제어 시스템의 센서 값이 확인되도록 검증하였다. 본 논 문에서 연구된 IoT 기반 제어시스템은 Arduino mega 보드와 LABVIEW 소프트웨어로 구현하였고, 디스플레이 장치와 코 디네이션으로 동작 상태를 확인 할 수 있었다.

This paper is a study on IoT based map inside the building and fire perception system using microprocessor and LABVIEW program. The smart control system implemented in this paper is designed to identify the location of fire by using microprocessor, flame detection sensor, carbon monoxide sensor and temperature sensor, and to guide the optimal travel route through Zigbee communication. And the proposed system uses QR code to interoperate with smartphone. The coordinator control verified that the sensor value of the smart control system installed through the LABVIEW software was confirmed. The IoT based control system studied in this paper was implemented with Arduino mega board and LABVIEW software, and the operation status was confirmed by display device and coordination.

마이크로프로세서에 비해 상대적으로 느린 메모리의 속도를 극복하고, 시스템의 성능을 향상시키기 위하여 캐시가 도입되어 사용되고 있다. 이러한 캐시의 성능을 더욱 향상시키기 위하여 많은 노력들이 이루어지고 있으며 그러한 노력 중 하나로 최적화된 교체 알고리즘을 찾기 위한 연구들이 이루어지고 있다. 하지만 이러한 연구의 대부분은 상위 레벨 캐시에 집중되어 있다. 용량이 상대적으로 큰 최하위 레벨 캐시의 경우 상위 캐시에서와는 다른 특성들 을 가질 수 있다. 그렇기 때문에 상위 레벨 캐시와 똑같은 교체 알고리즘을 적용할 경우 최적의 성능을 보이지 못 하는 경우가 많다. 본 논문에서는 이러한 LLC (Last Level Cache)의 특성에 초점을 맞추어 그에 적합한 그룹 기 반 캐시 교체 알고리즘을 제안한다. 본 논문에서 제안하는 알고리즘에서는, 큰 배열에 속한 데이터가 다시 사용될 가능성이 높은 점을 감안하여, 데이터 그룹을 기반으로 교체될 캐시 라인을 선택한다. 본 논문에서는 제안하는 그 룹 기반 교체 알고리즘을 LLC에 적용하여 실험해보았으며, 이때의 캐시 실패율이 LRU 알고리즘과 비교하여 8.5% 낮게 나타났다. 이때, 그룹을 정의하는 방법에 따라 성능에 차이를 보일 수 있으며, 이에 대한 연구는 추후연구로 남겨둔다.

Caches were proposed to overcome the slow access speed of the memories compared to the microprocessors, and improve the performance of the system. In order to maximize the performance of the cache, many studies have been done. Among them, many of the researches focused on finding the optimal cache replacement algorithm. However, most of the studies were mainly focusing on the high level caches. The last level cache with relatively larger capacity, may have some unique properties different from the higher level caches. Therefore, using the same replacement algorithm that high level caches use, does not always result in best performance. In this paper, we propose a group based cache replacement algorithm that focuses on the properties of the LLC. In our proposed algorithm, the victim cache is selected based on data group, assuming that array data are more likely to be reused. We evaluated our proposed group based replacement algorithm on the LLC against the LRU algorithm. Cache miss rate of our proposed algorithm was 8.5% lower compared to the LRU algorithm. The result may vary depending on the methods for determining groups. We leave this as future work.

With the advancement of the 4th Industrial Revolution(4IR), microprocessor education is on the rise due to the explosive demand for IoT (Internet of Things) and M2M devices. However, it is difficult due to many constraints to efficiently transfer training on hardware assembly and implementation through online training. Thus, we developed a cost-effective online content based on Arduino simulations, Atmel Studio 7, and WinAvr simulator that are required for the utilization of AVR 128. These Camtasia videos overcame the limitation of theory focused on-line education by visually introducing the practical utilization of an actual AVR 128. In this paper, the proposed educational content was provided to university students, and the results of student feedback show that it has a strong effect.

In order to improve the quality of diamond and other super-hard materials, fast and accurate detection of its strength is significant. The System use air pressure, broken automatic detection, automatic samples, testing is completed automatically returned. By resistance strain gauges to the pressure value is converted to voltage signal, after a high-precision A / D converter chip into a numerical quantity, given to high-performance MCU processing. Sample test system can be set according to sample size, data communications, data statistics and report printing, with a large-screen LCD display, dynamic display of strength parameters of the distribution curve. System is reliable test data stability, good repeatability and high reliability.

기존의 전통적 게임 조작 방식은 키보드, 마우스, 컨트롤러 등 물리적 입력 장치 중심으로 발전해왔으며, 이는 직관적이고 정밀한 조작을 가능하게 하였으나 청각적 상호작용 요소의 활용은 상대적으로 제한적이었다. 이에 본 연구는 음성 인식을 활용하여 사용자의 발화를 직접 게임 조작에 연결함으로써, 기존 입력 방식의 한계를 보완하고 새로운 몰입형 상호작용 방식을 탐색하고자 한다. 이를 위해 OpenAI의 Whisper 음성 인식 모델과 아두이노 레오나르도 보드를 결합한 실시간 음성 명령 기반 게임 인터페이스 시스템을 설계·구현하였다. 시스템은 사용자의 음성을 Python 환경에서 실시간으로 녹음하고 Whisper 모델을 통해 텍스트로 변환한 후, 사전 정의된 명령어와 비교하여 아두이노 보드에서 해당 명령에 따른 HID 입력을 생성함으로써 게임 내 조작으로 반영된다. Whisper 모델의 크기별 인식 정확도와 처리 시간을 측정하고, Overwatch와 StarCraft II 환경에서 실제 조작 반응성을 평가하였다. 제안된 시스템은 높은 인식 정확도와 낮은 지연 시간을 보였으며, 컨트롤러 기반 및 키보드 전용 게임 환경 모두에서 안정적으로 작동하였다. 이로써 제안된 시스템은 다양한 게임 장르 및 플랫폼 환경에서 효과적으로 활용될 수 있는 범용성과 확장성을 지님을 확인하였다. 본 연구는 음성 인식을 활용한 청각 중심의 몰입형 상호작용 경로를 제시함으로써, 기존 시각·촉각 중심의 입력 방식을 보완하는 다중감각적 인터페이스 설계를 제안한다.

Conventional game control methods—centered on physical input devices such as keyboards, mice, and controllers—have enabled intuitive and precise gameplay, yet the potential of auditory-based interaction has remained relatively underexplored. This study aims to complement existing input paradigms by integrating voice recognition into gameplay, thereby exploring a new form of immersive interaction that connects users’ speech directly to in-game control. To this end, a real-time voice-command-based game interface system was designed and implemented by integrating OpenAI’s Whisper model with an Arduino Leonardo board. The system records the user’s voice in a Python environment, converts it into text through Whisper, compares it with predefined commands, and generates corresponding HID inputs on the Arduino board to reflect in-game actions. The performance was evaluated by measuring recognition accuracy and latency across different Whisper model sizes and by testing in-game responsiveness in Overwatch and StarCraft II environments. The results showed that the proposed system achieved high recognition accuracy and low latency, operating stably in both controller-based and keyboard-only game settings. This demonstrates that the proposed system possesses versatility and scalability, making it applicable across various game genres and platform environments. By introducing a voice-driven, auditory-centered form of interaction, this study presents a multimodal interface design that complements traditional visual and haptic input systems.

본 논문은 3축 가속도센서를 이용한 사고를 방지하기위한 시스템 설계에 관한 연구이다. 전원 공급단에 스위칭 파워 FET를 구성하였고, 전원 공급장치는 DC-DC, 레귤레이터, LDO를 설계하였다. 전원 문제를 한번에 해결하기 위해 2원화를 하였으며, 3축 가속도 센서를 설계하여 움직임 정보를 추출하여 안전하게 사고를 예방할 수 있도록 설계하였다. 마이크로프로세서는 I2C, UART 통신 포트를 통해 통신할 수 있도록 하였으며, J-LINK를 통해 디버깅 할 수 있도록 하였다. 가속도 센서 데이터 측정결과 30° 이상의 각도의 움직임을 감지했을 때 정상적으로 사고 방지를 위해 전원이 차단되는 것을 확인 할 수 있었다.

In this paper is a study on system design to prevent accidents using accelerometers. A switching power FET was configured at the power supply stage, and DC-DC converter, a regulator, and an LDO were designed for the power supply. In order to solve the power problem at once, it was divided into two parts, and a 3-axis accelerometer was designed to extract motion information to safely prevent accidents. Microprocessor enables communication through I2C and UART communication ports, and enables debugging through J-LINK. As a result of measuring the acceleration sensor data, it was confirmed that the power is normally cut off to prevent accidents when motion at an angle of 30 〫or more is detected.

A novel device which can play audio files with LED lights whose RGB effects are based on frequency spectrum analysis to the audio signal while it is playing is introduced in this paper. Not only can the device bring us with songs, but also it presents colorful lights while we appreciate music. RGB light mixed principle and the relations between music and light colors which are through LED lights driven by PWM are investigated. The device is composed of SD card, U disk to store medium files, the audio decoder to produce audio signals, speakers etc., and the all components are under the control of a microprocessor. The proper sampling rate is chosen for frequency analysis, and the Fast Fourier Transform (FFT) method is optimized to suite for the application. File system is implanted to the microprocessor system which possesses wireless communication Xbee, whose functions such as medium file selection can be controlled remotely.

최근에 이르러, 임베디드 시스템 및 모바일 장치 뿐만이 아니라 고성능 마이크로프로세서 및 멀티코어프로세 서의 전력 소비량이 매우 중요하게 대두되고 있다. 특히, 스마트폰과 태블릿 PC의 광범위한 사용으로 인하여 프로세서 의 저전력 소비가 무엇보다 요구된다. 본 논문에서는 고성능 마이크로프로세서에 대하여 빠른 속도를 갖는 명령어 자 취형 (trace-driven) 모의실험기 기반의 전력 측정기를 개발하였다. 본 전력 측정기는 마이크로프로세서를 구성하는 복 합 조합회로, 배열구조, CAM 구조를 기반으로 하였으며, SPEC 2000 벤치마크를 입력으로 모의실험을 수행하여 각 벤 치마크의 평균 전력 소비량을 측정하였다.

Recently, power dissipation is a very significant issue not only in embedded systems and mobile devices but also in high-end modern processors. Especially, by the prevalent use of smart phones and tablet PCs, low power consumption of microprocessors is requisite. In this paper, a fast power measurement tool for a high performance microprocessor based on the trace-driven simulator has been developed. The power model of the microprocessor consists of complex combinational circuits, array structures, and CAM structures. Using SPEC 2000 benchmarks as input, the trace-driven simulation has been performed to estimate the average power dissipation of each program.

최근에 이르러, 임베디드시스템, 이동단말기 뿐만이 아니라 고성능 마이크로프로세서 및 멀티코어프로세서에서 DRAM에 대한 중요성이 날로 증가되고 있다. 이에 발맞추어 산업계와 학계에서 미래의 DRAM에 대한 활발한 연구가 진행되고 있다. 따라서, 모의실험을 통하여 마이크로프로세서의 성능을 평가할 때 보다 정확한 DRAM 모델을 갖추는 것이 중요하다. 본 논문에서는 DRAM 시뮬레이터와 연동할 수 있는 명령어 자취형 (trace-driven) 마이크로프로세서 모의실험기를 개발하였다. 또한, SPEC 2000 벤치마크를 입력으로 모의실험을 수행하여, 싸이클 단위로 정확하게 동작 하는 DD3 모델이 마이크프로세서의 성능에 끼치는 영향을 분석하였다.

Recently, the importance of DRAM is very significant not only in embedded systems and mobile devices but also in high-end modern microprocessors and multicore processors. To keep up with this, both industry and academia have actively studied various types of future DRAMs. Therefore, accurate DRAM model is requisite when evaluating the microprocessor performance. In this paper, a microprocessor trace-driven simulator which can couple with the cycle-accurate DRAM simulator has been developed. Using SPEC 2000 benchmarks as input, the effect of cycle-accurate DDR3 model on the microprocessor performance has been evaluated.

최근 에너지 절약과 친환경 조명에 대한 관심이 고조되면서 기존 광원보다 효율이 좋은 LED 조명에 대한 연구가 증가되고 있다. LED 조명은 타 조명에 비해 초절전, 친환경, 장수명으로 21세기에 적합한 조명이라고 할 수 있다. 본 연구의 목적은 기존의 LED 등기구 전원구동회로에 마이크로 컨트롤러 기반 볼트 레귤레이터를 이용한 전류 제어시스템을 장착하여 다양한 LED 등기구에 적합한 전류가변제어시스템을 개발하는 것이다. 이를 위해 가변저항과 보상저항을 이용하여 LED 순방향 전압값에 대한 영향이 최소화되도록 회로를 구성하여 안정적인 전원공급과 전류조 정이 가능하도록 하는 전류가변제어시스템을 제안한다. 본 연구에서 제시한 마이크로 컨트롤러 기반 볼트 레귤레이터 를 이용한 정전류 회로 및 이를 이용한 에너지 절감방법은 발광소자에 불필요한 발열을 최소화할 수 있고, 저항값을 세밀하게 조정할 수 있어 다양한 대용량 LED 등기구에 적용 가능하다. 본 연구는 궁극적으로 안정적인 전류 공급으 로 LED 등기구의 신뢰성을 향상시킬 수 있을 것으로 기대된다.

The purpose of this study is to develope a current variation control system appropriate to the various LED(Light Emitting Diode) lamps using current control system equipped with microcontroller based voltage regulator of power driving circuit. For this, we will suggest a stable control system of current variation to enable a stable power-supply and current-control, consisting of circuit to minimize the affects on the LED forward voltage using variable resistance and compensating resistance. The method of constant current circuit and energy savings using microcontroller based voltage regulator suggested in this study can be applied to various a big capacity LED lamp to minimize the unnecessay heat generation and to control resistace delicately. Ultimately, we expect the results of this study will upgrade the reliability of LED lamp by supplying the current stably.

단상 또는 3상의 AC 전원의 전류나 전압 또는 전력을 계측하기 위해 Analog Signal들을 Digital Signal로 변환하여 특정 Algorithm의 연산을 수행하여 결과를 얻는 과정을 Microprocessor를 이용하여 처리하는 방법은 산업현장이나 연구개발에서 흔히 사용하는 방법이다. 본 논문에서는 Microprocessor를 이용하여 보편화된 3가지의 계측 Algorithm인 DFT, True RMS, Summation Algorithm을 사용하여 동일 System에 3상 AC의 전류 부하를 일정 범위에서 가변 하여 인가시키면서 계측 값을 사용하여 Algorithm의 계측 결과의 오차율과 연산에 소요되는 시간과 외부 잡음인 Surge, Impulse, 정전기, 방파, 고조파에 대한 System의 처리 효율을 연구 하였다.

In this paper we designed CAMC-SP, the microprocessor embedded 2-axis motor control chip which controls a precise pulse motor by generating the pulse needed to control step motor, DC servo and AC servo motor. This design enables to decrease costs and to minimize a size. First we designed risc type 8-bit microprocessor compatible with PIC16C84, second we designed pulse motor controller. CAMC-SP is integrated of those two block. We designed CAMC-SP by VHDL and we testified to the Performance of it by performing functional simulation.

This paper proposes the microprocessor-based step-up chopper system used for the battery charge from the photovoltaic arrays. The proposed scheme tracks the maximum power point by analyzing the voltage and power phasors which vary as the solar irradiation quantity. In this system, protection for the overcharge and overdischarge in also provided.

세계적으로 헬스케어 산업의 발전 가능성은 눈에 띄게 증가하고 있다. 그 중에서도 환자 혹은 각종 디바이스 사용자의 생체신호를 다루는 기술은 다양한 중요정보를 얻을 수 있다. 본 논문에서는 심전도의 미세한 생체 전위를 측정하기 위해 각종 필터와 증폭기를 이용하여 회로를 설계하고 이를 Cortex-M3 Microprocessor와 MATLAB 프로그램을 이용하여 필터링과 데이터통신을 통해 최종적으로 실시간으로 모니터링 하였다. 일반적으로 임상이나 진단에 이용되는 ECG 신호는 각종 심장질환의 지표로 사용되지만 전문적인 지식을 갖추지 않은 일반 사용자가 사용하기에는 어려운 점이 없지 않아 있다. 따라서 이 연구는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 생체신호를 다루는 다양한 분야에서 용이할 수 있다.

세계적으로 헬스케어 산업의 발전 가능성은 눈에 띄게 증가하고 있다. 그 중에서도 환자 혹은 각종 디바이스 사용자의 생체신호를 다루는 기술은 다양한 중요정보를 얻을 수 있다. 본 논문에서는 심전도의 미세한 생체 전위를 측정하기 위해 각종 필터와 증폭기를 이용하여 회로를 설계하고 이를 Cortex-M3 Microprocessor와 MATLAB 프로그램을 이용하여 필터링과 데이터통신을 통해 최종적으로 실시간으로 모니터링 하였다. 일반적으로 임상이나 진단에 이용되는 ECG 신호는 각종 심장질환의 지표로 사용되지만 전문적인 지식을 갖추지 않은 일반 사용자가 사용하기에는 어려운 점이 없지 않아 있다. 따라서 이 연구는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 생체신호를 다루는 다양한 분야에서 용이할 수 있다.