FPGA 기반 시스템에서의 열 감지 센서 구현 기법

Q: 이 논문에서 정의한 Ring-oscillator 센서란 무엇인가?

홀수 개의 인버터가 루프 형태로 연결된 회로로, 온도 변화에 따라 진동수가 변하는 특성을 이용하여 온도를 측정하는 센서다. FPGA 내부의 LUT와 channel 자원을 이용하여 인버터를 구현하고 이를 연결함으로써 칩 내부의 온도 상승을 감지하는 용도로 사용된다.

Q: FPGA 기반 Ring-oscillator 센서 구현 시 Branch-and-Bound 기법이 미치는 영향은 무엇인가?

연구 결과, Branch-and-Bound 기법을 적용하여 탐색 공간을 pruning함으로써 일반적인 back-tracking 방법보다 탐색 효율성을 높일 수 있다. 특히 tight한 상한과 하한 값을 설정하여 탐색 경우의 수를 크게 감소시킴으로써 제한된 자원 내에서 효율적인 센서 구현이 가능하다.

김선규; 김용주; 김태환

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자료유형: 학술대회자료

저자정보: 김선규 김용주 김태환

저널정보: Korean Institute of Information Scientists and Engineers 한국정보과학회 학술발표논문집 한국정보과학회 2008 종합학술대회 논문집 제35권 제1호(B)

발행연도: 2008.6

수록면: 298 - 302 (5page)

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주어진 작은 크기의 칩 내부에 많은 기능 (예: 멀티미디어, 음성/영상 등)을 작동시키기 위해서는 고집적(high-integration)의 회로가 구현되게 된다. 이러한 고집적 회로는 작동할 때 상당한 양의 전력 소모를 유발하게 되어 결국 배더리 수명을 단축시키는 상황을 가지게 한다. 더욱 심각한 상황은 고 밀도의 칩 안에서의 많은 전력 소모는 열의 발생을 더욱 가속화 시키게 되며, 결국 칩 작동의 신뢰성(reliability)을 상당히 잃게 만든다. 본 연구에서는 칩의 작동에 따른 열 발생으로 유발되는 칩의 온도 상승을 감지하는 센서 회로 구현에 관한 것이다. FPGA 칩은 주 목적의 기능을 수행하는 회로들을 구현함과 동시에 추가적으로 열 감지 센서 회로를 구현할 자원을 FPGA가 제공을 해 주어야 하는데, 주목적의 회로 공간(즉, 자원) 사용으로 인해 열 센서 회로 구현 자원이 충분하지 않을 경우나 여러 지역에 사용 가능한 자원이 소규모로 흩어진 경우 등 센서 구현을 위한 자원 탐색 및 구현 가능성에 대해 점검하는 알고리즘이 필요하다. 본 연구는 이러한 알고리즘을 개발하여 그 효용성을 실험을 통해 보이고 있다. 제안한 알고리즘의 특징은 Branch-and-Bound에 기반을 두고 있으며, 알고리즘의 수행 시간 단축을 위한 효과적인 search tree pruning 기법을 제안하고 있다.

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