하드웨어 소프트웨어 통합 설계 환경에서 소프트웨어 힘수부를 하드웨어로 구현하는 기법에 대한 연구

차지은;엄성용 서울여자대학교 컴퓨터과학연구소 2004 정보기술논문지 Vol.2 No.-

하드웨어는 속도 면에서 우수하나 구현상 공간적 제약이 따른다 소프트웨어는 속도 면에서는 느리나 구현이나 공간적 제약이 비교적 적다. 하드웨어와 소프트웨어를 통합하여 하나의 시스템으로 구현할 경우 각각의 단점을 최소화하고 장점을 최대한 살릴 수 있으나, 각각의 구현 관점이 서로 달라 이들을 통합하는 데에 많은 기술적 어려움이 따른다. 최근 하드웨어 소프트웨어 통합 시스템 관련 기술의 발달로 관련 연구도 활발하게 이루어지고 있다. 소프트웨어로 구현된 시스템의 일부를 통합 설계 환경에 맞도록 하드웨어로 재설계하는 데에는 수작업으로 인한 시간과 비용이 많이 들고 구현된 범위가 최적이 아닐 경우 새로운 구현 범위를 재설계 하는 등 시스템 설계에 부담이 크다. 이러한 부담을 줄이기 위해 하드웨어 소프트웨어 통합 설계 환경에서 소프트웨어 시스템 일부를 하드웨어로 자동 변환하는 기능이 필요하다 본 논문은 이러한 필요성에 의해 C 언어로 구현된 시스템의 일부를 Verilog로 자동 변환하기 위한 규칙과 변환된 하드웨어 시스템이 소프트웨어와 통신하는 데에 필요한 규칙을 찾는 것에 중점을 두었다. 특히, 소프트웨어와 하드웨어 간의 전역변수와 같은 공동 사용 변수의 데이터를 주고받는 규칙을 연구하였다. 이 규칙은 이후 하드웨어 소프트웨어 통합 설계 환경 관련 응용 프로그램 개발 시 참조되어질 수 있다. Hardware is superior in speed aspect but there are implemental or spacial restrictions. Software is slow in speed aspect but there are comparatively less restrictions of implementation and space. An implementation by single system integrating hardware and software, can minimize each shortcoming and maximize an advantage, but because each implementation viewpoint differs, much technological difficulties follow integrating these. Related research is consisting actively(vigorously) by the advance(development) of hardware software integration system connection technology recently. Related research is consisting actively by the advance of the technology which relates hardware software integration system. To redesign by hardware to take part of system that is implemented to software in integration design environment, is taking a lot of time and effort(is taxing the time and cost) by manual implementation, have to redesign new implementation area in case is not most suitable. Need function that change automatically software system part to hardware in hardware software integration design environment to down these overhead. This paper focus into finding rule that rule converted hardware system to change automatically part of system that is implemented in C language by these necessity to Verilog need though communicate with software. Specially, studied rule that exchange data of common using variable like thee(that is) global variable between software and hardware. This rule can be refered when develop after this relating application program with hardware software integration design environment.

하드웨어/소프트웨어 동시검증을 위한 합성 가능한 인터페이스 검증 기법

이재호(Jaeho Lee),한태숙(Tai Sook Han),윤정한(Jeong-Han Yun) 한국정보과학회 2010 정보과학회논문지 : 소프트웨어 및 응용 Vol.37 No.4

임베디드 시스템은 오늘날 우리 일상에서 널리 사용되고 있고 그 중요성은 더욱 증대되고 있다. 이에 비례하여 임베디드 시스템의 복잡도와 이를 개발하려는 노력 또한 더욱 더 증가하고 있다. 하드웨어와 소프트웨어로 구성되어 있는 임베디드 시스템의 이질적인 특성은 시스템 개발 및 통합 시에에러를 야기하는 주원인이 된다. 그 중에서도, 하드웨어와 소프트웨어 간의 인터페이스에서 발생하는 에러가 시스템 에러의 13%를 차지하고 있으며 이 비율은 더욱 증가하는 추세이다. 우리는 하드웨어와 소프트웨어 동시설계를 위한 실제적인 인터페이스 동시 검증 기법을 제안하고 이를 지원하는 도구를 구현하였다. 먼저, 이 논문은 하드웨어와 소프트웨어간의 상호작용을 기술할 수 있는 인터페이스 명세를 정의한다. 이 명세 방법은 하드웨어와 소프트웨어 서로간의 특성을 잘 표현할 수 있고, 소프트웨어 명세로부터 하드웨어 명세로의 변환이 가능하여 전체 시스템이 소프트웨어의 입장에서 기술될 수 있도록 한다. 둘째, 작성된 하드웨어 설계와 소프트웨어 설계에 대해 명시된 인터페이스의 의미대로 동작하는지를 검증하는 기법을 제시한다. 주어진 명세로부터 소프트웨어의 동작을 가정하고 이를 하드웨어 설계로 모델링하여 하드웨어 인터페이스에 대한 모델검증을 수행하고, 그 후 소프트웨어의 동작에 대해 검증을 수행하는 가정-보증 추론(assume-guarantee reasoning) 방식의 검증을 수행한다. 마지막으로 기존의 검증 연구들이 저수준의 인터페이스를 추상화하여 현실적 적용이 힘들었던 반면 우리는 디바이스 API, 디바이스 드라이버, 디바이스 컨트롤러 등의 저수준의 인터페이스 코드들을 자동으로 생성하여 검증된 하드웨어와 소프트웨어 코드가 바로 통합되어 시스템을 구축할 수 있는 실제적인 해결책을 제시한다. The complexity of embedded systems and the effort to develop them has been rising in proportion with their importance. Also, the heterogeneity of the hardware and software parts in embedded systems makes it more challenging to develop. Errors caused by hardware/software interfaces, especially, account for up to 13 percent of failures with an increasing trend. Therefore, verifying the interface between hardware and software in embedded system is one of the most important research areas. However, current approaches such as co-simulation method and model checking have explicit limitations. In this paper, we propose the synthesizable interface co-verification framework for hardware/software co-design. Firstly, we introduce the separate interface specifications for the heterogeneous components to describe hardware design and software design. Our specifications are expressive enough to describe both. We also provide the transformation rules from the software specification to the hardware specification so that the whole system can be described from the software view. Secondly, we address the solution of verifying the interface of the software and hardware design by adopting and extending existing verification-techniques and extending them. In hardware interface verification, we exploit the model checking technique and provide more efficient verification by closing the hardware design from the assumption of the software behavior which is ensured by software verification step. Lastly, we generate the interface codes such as device APIs, device driver, and device controller from the specification so that verified hardware and software codes can be synthesized without extra efforts.

용접형과 무용접형 하지철물의 수평변위 추종능력에 관한 연구

이돈우,곽의신,손수덕,이승재,Lee, Don-Woo,Kwak, Eui-Shin,Shon, Su-Deok,Lee, Seung-Jae 한국공간구조학회 2016 한국공간구조학회지 Vol.16 No.4

Building hardware joints are welded in most cases, which have risks of fire and explosion. Besides, the secondary damage of the destruction of the welded parts can be caused by the horizontal displacement of the structure due to earthquake or wind load. This paper compared the horizontal displacement following abilities of welded building hardware and non-welded building hardware. To do this, We conducted actual formation shake table test, and checked on the horizontal displacement following ability of structure by comparing their responses to earthquake load. We made the 2m-high framework to examine the responses of the actually constructed building hardwares, and analyzed the displacement responses of the welded-typed, non-welded-typed, and cruciform bracket building hardwares. We conducted the test by increasing acceleration rate until displacement reached 40mm corresponding to allowable relative story displacement II. The result of the test showed that the building hardware using welding work made cracking and breakage on welded connections of welded building hardware, but non-welded building hardware with no use of welding work and cruciform bracket building hardware make no problem, and that non-welded building hardware is superior to that of the welded building hardware in the horizontal displacement following ability due to earthquake or wind load.

FPGA의 Hardware Trojan 대응을 위한 기계학습 기반 탐지 기술 연구

장재동,조민기,서예지,정세연,권태경 한국인터넷정보학회 2020 인터넷정보학회논문지 Vol.21 No.2

The FPGAs are semiconductors that can be redesigned after initial fabrication. It is used in various embedded systems such as signal processing, automotive industry, defense and military systems. However, as the complexity of hardware design increases and the design and manufacturing process globalizes, there is a growing concern about hardware trojan inserted into hardware. Many detection methods have been proposed to mitigate this threat. However, existing methods are mostly targeted at IC chips, therefore it is difficult to apply to FPGAs that have different components from IC chips, and there are few detection studies targeting FPGA chips. In this paper, we propose a method to detect hardware trojan by learning the static features of hardware trojan in LUT-level netlist of FPGA using machine learning. FPGA는 초기 제작 후 다시 설계 할 수 있는 반도체로 신호 처리, 자동차 산업, 국방 및 군사 시스템 등과 같은 다양한 임베디드 시스템 분야에서 사용된다. 하지만 하드웨어 설계의 복잡성이 증가하고 설계 및 제조 과정이 세계화됨에 따라 하드웨어에 삽입되는 하드웨어 악성기능에 대한 우려가 커져가고 있다. 이러한 위협에 대응하기 위해 많은 탐지 방법들이 제시되었지만, 기존 방법 대부분은 IC칩을 대상으로 하고 있어 IC칩과 구성요소가 다른 FPGA에 적용하기 어렵다. 또한 FPGA 칩을 대상으로 하는 하드웨어 악성기능 탐지 연구는 거의 이루어지지 않고 있다. 본 논문에서는 이러한 문제점을 해결하기 위해 FPGA의 LUT-level netlist에서 나타나는 하드웨어 악성기능의 정적인 특징을 기계학습을 통해 학습하여 하드웨어 악성기능을 탐지하는 방법을 제시한다.

Automatic Hardware/Software Interface Generation for Embedded System

Son, Choon-Ho,Yun, Jeong-Han,Kang, Hyun-Goo,Han, Tai-Sook Korea Information Processing Society 2006 Journal of information processing systems Vol.2 No.3

A large portion of the embedded system development process involves the integration of hardware and software. Unfortunately, communication across the hardware/software boundary is tedious and error-prone to create. This paper presents an automatic hardware/software interface generation system. As the front-end of hardware/software co-design frameworks, a system designer defines XML specifications for hardware functions. Our system generates hardware/software interfaces including Device Driver, Driver API, and Device Controller from these specifications. Embedded software designers can easily use hardware just like system libraries. Our system reduces the mistakes and errors that can be occurred when a software programmer directly connects software to hardware, and supports balancing labors between hardware developers and software programmers. Moreover, this system can be used as the back-end for a hardware/software co-design framework.

럭셔리 핸드백의 시그니처 하드웨어 유형과 특성 분석 연구

임상덕,이동렬 한국디자인문화학회 2024 한국디자인문화학회지 Vol.30 No.1

오늘날 럭셔리 핸드백 산업은 지난 수십 년 동안지속적인 성장을 해왔으며, 2010년대에 들어오면서 새로운 시장의 판로를 확장해오고 있다. 현재는 새로운소비계층인 밀레니얼 세대와 Z세대의 유입을 통해서성장하는 중이다. 럭셔리 핸드백 디자인 구성요소에서디자인 시그니처는 브랜드의 핵심적인 가치와 본질을드러낸다고 할 수 있다. 본 연구는 럭셔리 핸드백에서‘브랜드 현저성’, ‘Brand Prominence’를 나타내는 중요한 제품 요소인 핸드백 로고 하드웨어에 대한 기존선행연구들을 보완하여 ‘시그니처 하드웨어’라는 새로운 개념을 제안하였다. 시그니처 하드웨어는 브랜드를상징하고 소비자가 인식할 수 있으며, 브랜드의 창의적인 방향성을 담은 디자인 시그니처 역할을 할 수있다. 시그니처 하드웨어는 로고 하드웨어와 아이코닉하드웨어로 분류할 수 있으며, 기능과 장식 요소를 통해서 세부 유형을 분류할 수 있다. 직접 로고를 ‘시끄럽게’드러내는 로고 하드웨어와 브랜드 상징을 ‘조용하게’드러내는 아이코닉 하드웨어는 젊은 고객들과 변화하는 문화에 대응하기 위한 새로운 핸드백 디자인전략으로 활용될 수 있다. 최근 럭셔리 핸드백의 시그니처 하드웨어는 창의적인 방향성을 가지고 ‘전통을재해석’하며, ‘새로운 문화 연결’을 시도하고, ‘예술화전략’을 나타내는 특성이 있다는 것을 분석하였다. Today’s luxury handbag industry has been growing steadily for decades and has been expanding into new markets since the 2010s. It is currently growing through the influx of new consumer segments: millennials and Gen Z. As a design component of luxury handbags, the design signature reveals the core values and essence of the brand. This study complements the existing literature on handbag logo hardware as an important product element that represents ‘brand prominence’ in luxury handbags and proposes a new concept of ‘signature hardware’. Signature hardware can symbolize the brand, be recognized by consumers, and serve as the design signature of the brand’s creative direction. Signature hardware can be categorized into logo hardware and iconic hardware, which can be further subdivided into functional and decorative elements. Logo hardware, which directly reveals the logo “loudly” and iconic hardware, which reveals the brand symbol “quietly”, can be utilized as a new handbag design strategy to respond to younger customers and changing culture. The analysis shows that the signature hardware of recent luxury handbags has the characteristics of having a creative direction, “reinterpreting tradition”, attempting to “connect new cultures”, and representing an “artification strategy”.

저전력 영상 특징 추출 하드웨어 설계를 위한 공통 부분식 제거 기법 기반 이미지 필터 하드웨어 최적화

김우석(WooSuk Kim),이주성(Juseong Lee),안호명(Ho-Myoung An),김병철(Byungcheul Kim) 한국정보전자통신기술학회 2017 한국정보전자통신기술학회논문지 Vol.10 No.2

본 논문은 저전력 영상 특징 추출 하드웨어 설계를 위한 공통 부분식 제거 기법 기반 이미지 필터 하드웨어 최적화 기법을 제안한다. 저전력 및 고성능 물체인식 하드웨어는 공장 자동화를 위한 산업용 로봇에 필수 모듈로 채택되고 있다. 따라서 물체인식 하드웨어의 영상 특징 추출 알고리즘에 다양하게 적용되는 Gaussian gradient 필터 하드웨어의 저면적 설계가 필수적이다. Gaussian gradient 필터의 하드웨어 복잡도를 줄이기 위해 필터에 사용되는 계수의 Symmetric한 특징과 Transposed form FIR 필터 하드웨어 구조를 이용했다. 제안된 이미지 필터의 하드웨어 구조는 알고리즘에 적용된 계수의 변형 없이 구현되었기 때문에 윤곽선 검출 알고리즘에 적용했을 때 검출 데이터의 열화 없이 구현될 수 있다. 제안된 이미지 필터 하드웨어 구조는 기존 구조와 비교했을 때 곱셈기의 수를 50% 절감할 수 있음을 확인했다. In this paper, image filter optimization method based on common sub-expression elimination is proposed for low-power image feature extraction hardware design. Low power and high performance object recognition hardware is essential for industrial robot which is used for factory automation. However, low area Gaussian gradient filter hardware design is required for object recognition hardware. For the hardware complexity reduction, we adopt the symmetric characteristic of the filter coefficients using the transposed form FIR filter hardware architecture. The proposed hardware architecture can be implemented without degradation of the edge detection data quality since the proposed hardware is implemented with original Gaussian gradient filtering algorithm. The expremental result shows the 50% of multiplier savings compared with previous work.

Measuring efficiency and ICT ecosystem impact: Hardware vs. software industry

Lee, Kyoungsun,Park, Yuri,Lee, Daeho Elsevier 2018 TelecommunicationsPolicy Vol.42 No.2

<P><B>Abstract</B></P> <P>The ICT industry is reshaping itself through convergence and coopetition across the ecosystem. In particular, many ICT companies have been trying to achieve both hardware and software capabilities to accelerate innovation. To understand the changes in the ICT industry, we empirically study the hardware and software industries using the ecosystem framework. We estimate the efficiency levels of the hardware and software industries in China, Japan, South Korea, and the United States (US) using stochastic frontier analysis and meta frontier analysis, and we examine the effects of the ICT ecosystem structure on efficiency levels using a Tobit regression. We find that the US, which is the global ICT leader, performs significantly better than other countries, with the biggest technology gap ratios in both hardware and software, and South Korea, which has the most hardware-centric industrial structure among the four countries, has the biggest efficiency gap between the hardware and software industries. Tobit results further reveal that a well-balanced ecosystem is important in achieving high efficiency in both hardware and software, and the effect is much higher in the software industry than in the hardware industry.</P> <P><B>Highlights</B></P> <P> <UL> <LI> We study the hardware and software industries using the ecosystem framework. </LI> <LI> We estimate the efficiencies of the hardware and software industries using SFA. </LI> <LI> We compare the efficiency results using meta-frontier analysis. </LI> <LI> We examine the effects of the ICT ecosystem structure on efficiency levels. </LI> <LI> A well-balanced ecosystem is important in achieving high efficiency. </LI> </UL> </P>

ECDSA 하드웨어 가속기가 내장된 보안 SoC

정영수,김민주,신경욱 한국정보통신학회 2022 한국정보통신학회논문지 Vol.26 No.7

A security SoC that can be used to implement elliptic curve cryptography (ECC) based public-key infrastructures was designed. The security SoC has an architecture in which a hardware accelerator for the elliptic curve digital signature algorithm (ECDSA) is interfaced with the Cortex-A53 CPU using the AXI4-Lite bus. The ECDSA hardware accelerator, which consists of a high-performance ECC processor, a SHA3 hash core, a true random number generator (TRNG), a modular multiplier, BRAM, and control FSM, was designed to perform the high-performance computation of ECDSA signature generation and signature verification with minimal CPU control. The security SoC was implemented in the Zynq UltraScale+ MPSoC device to perform hardware-software co-verification, and it was evaluated that the ECDSA signature generation or signature verification can be achieved about 1,000 times per second at a clock frequency of 150 MHz. The ECDSA hardware accelerator was implemented using hardware resources of 74,630 LUTs, 23,356 flip-flops, 32kb BRAM, and 36 DSP blocks. 타원곡선 암호 (elliptic curve cryptography; ECC) 기반의 공개키 기반구조 구현에 사용될 수 있는 보안 SoC (system-on-chip)를 설계하였다. 보안 SoC는 타원곡선 디지털 서명 알고리듬 (elliptic curve digital signature algorithm; ECDSA)용 하드웨어 가속기가 AXI4-Lite 버스를 통해 Cortex-A53 CPU와 인터페이스된 구조를 갖는다. ECDSA 하드웨어 가속기는 고성능 ECC 프로세서, SHA3 (secure hash algorithm 3) 해시 코어, 난수 생성기, 모듈러 곱셈기, BRAM (block random access memory), 그리고 제어 FSM (finite state machine)으로 구성되며, 최소의 CPU 제어로 ECDSA 서명 생성과 서명 검증을 고성능으로 연산할 수 있도록 설계되었다. 보안 SoC를 Zynq UltraScale+ MPSoC 디바이스에 구현하여 하드웨어-소프트웨어 통합 검증을 하였으며, 150 MHz 클록 주파수로 동작하여 초당 약 1,000번의 ECDSA 서명 생성 또는 서명 검증 연산 성능을 갖는 것으로 평가되었다. ECDSA 하드웨어 가속기는 74,630개의 LUT (look-up table)와 23,356개의 플립플롭, 32kb BRAM 그리고 36개의 DSP (digital signal processing) 블록의 하드웨어 자원이 사용되었다.

항공기용 복합 전자 소자의 항공기 장착을 위한 인증 방안

한상호(Sangho Han) 대한전자공학회 2019 대한전자공학회 학술대회 Vol.2019 No.6

항공기에 기능 보강 등의 목적으로 CEH의 사용이 일반화 되고 있으며 점차 이용 빈도가 증가할 것으로 추정된다. 이러한 현장에서 회로를 가변시켜 사용할 수 있는 전자 하드웨어의 등장으로 항공전자부품의 인증은 소프트웨어의 인증에 이어 새로운 국면을 맞고 있다. 2000년 4월 인증 지침서로 RTCA DO-254가 발행된 이래 FAA1)에서는 2005년 6월 AC20-152를 발행하여 복합 전자소자에 대한 인증기준으로 채택하였다. 이와 같이 복합 전자 하드웨어의 인증을 위한 지침이 마련됨에 따라 향후 항공용으로 개발되는 복합 전자 하드웨어는 소프트웨어와 마찬가지로 인증을 받아야 한다. 우리나라에서 항공전자 부품 개발시 소프트웨어의 인증과 더불어 하드웨어의 인증 문제가 대두될 것이며 이에 대한 대비가 필요한 시점이다. 이 글은 향후 복합 하드웨어의 인증에 대비하여 개발자가 알아야 할 사항을 개괄하였다. The use of CEH for the purpose of enhancing the functions of aircraft is becoming common and it is estimated that the frequency of use will increase gradually. With the advent of electronic hardware that can be used to vary circuits in these sites, certification of aviation electronic components is in a new phase following certification of software. Since RTCA DO-254 was issued as a certification guide in April 2000, the FAA has issued AC20-152 in June 2005 to adopt it as a certification basis for complex electronic devices. As such, guidance is provided for the certification of complex electronic hardware, complex electronic hardware developed for future aviation should be certified just like software. In addition to the certification of software, the development of aviation electronic components in Korea will require preparation for the certification of hardware. This article outlines what developers should know for future certification of complex hardware.