ETRI-Knowledge Sharing Plaform

프로세서의 실시간 고장 시 이를 복구하기 위한 기능복구 제어 DSP 코어 기술

- 자동차, 항공, 산업용 전자기기 등 전자제어 장치를 가지는 기기는 CPU 코어를 내장하고 있으며, 산업적인 사용용도는 지속적으로 확산되고 있는 추세임
- 본 기술은 CPU 코어 내부에 외부요인에 의한 실시간성을 가지는 고장(Transient fault and failure)이 발생했을 경우, CPU 코어의 기능을 복구하기 위한 디지털 신호처리 프로세서(DSP) 코어임
- DSP 코어는 오디오, 음향, 영상가전, 휴대단말, 자동차용 영상음향 시스템 및 광범위하게 사용되고 있어, 산업전반에 걸친 거대시장 형성
- 국내의 경우 DSP 코어 기술을 해외의 코어를 거의 전량 수입하고 있으며, 최근에는 중국 등 신흥국에서 개발된 코어 기술을 기술성, 기술지원 등의 검토없이 도입하고 있는 실정임
- 본 과제를 통하여 개발한 기능복구 제어용 DSP 코어를 국내 기업에 기술이전하여 핵심부품의 국산화는 물론 관련 기업의 해외 경쟁력 제고 및 수출 증대를 이루고자 함

기능복구 제어 DSP 코어 기술은 50K이하의 저면적, 저전력 코어로서 디지털 신호처리에 최적화 되어 있음
- 본 기능복구 제어 DSP 코어는 신호처리, 음성 알고리즘 등을 효율적으로 수행하기 위한 구조로 되어 있는 코어로서 192개의 명령어, 6단 파이프라인을 가지며, 임의의 C 프로그램 또는 Assembly를 Compilation하여 Memory에 Load하고 이를 수행할 수 있는 디지털 신호처리 코어임
- 본 기능복구 제어 DSP 코어는 저속(<100MHz급)으로 동작하면서 실시간성 디지털 회로 고장 발생율을 최소화하여 주 프로세서의 기능을 복구하는 용도로 개발된 디지털 신호처리 코어임

[내용]
본 기술의 명칭은 "기능복구 제어 DSP 코어"로서 C/Assembly로 기술한 알고리즘을 Compilation하여 디지털 신호처리 전용의 코어로 실행하는 것이 가능하며, 전체 기술은 하기에 해당함

A. 기술명: 기능복구 제어 DSP 코어
- DSP 코어 엔진 기술 (DPE: Data Processing Engine)
● DPE (Data Processing Engine) 코어 기술
● 가변길이 16-bit 기반의 161개 신호처리용 instruction set
● 32-bit 및 16-bit 데이터 처리 가능 instruction set
● ALU, Barrel shifter 및 17x17 single-MAC 구조의 실행 유닛
● Program bus, 3 Data buses 를 포함하는 memory access 구조
● 7 stage 의 고성능 pipeline 구조
- DSP 개발환경 기술
● 161개 신호처리용 instruction 의 instruction syntax 및 description
● ANSI C 를 입력으로 하는 Windows/Linux 용 Compiler 및 Assembler
● Application-specific optimization 을 위한 Compiler program 기술
● Core-intrinsic operation 사용 가능한 Compiler 기술
● User constraint 에 따른 ELF 생성이 가능한 Linker 기술
● User의 ELF program automatic loading 기술성능 최적화를 위한 Relocatable section 의 automatic locating 기술


[범위]
A. 기술명: 기능복구 제어 DSP 코어
- 기능복구 제어 DSP 코어 기술 (DPE)
● DSP코어 설계코드 (RTL)
● AMBA AHB Master/Slave Interfacing module 설계코드 (Verilog RTL)
● Core simulation test benches (Cadence Ncsim 13.2)
● Core의 FPGA targeting environment (Xilinx FPGA LX series)
● Core verification self-verification firmware codes
● DSP core instruction manual (Ver. 4.x)
● DSP core architecture manual (Ver. 4.x)
- 기능복구 제어 DSP Core 개발환경 기술
● Development Environment Installation Package
● C compiler, Assembler, Linker Executables (Windows 및 Linux)
● Application C source code 의 compilation environment

- 기능복구 제어 DSP 코어의 시험절차서, 시험결과서, 상세설계서

- 적용분야
● 어플리케이션 프로세서 내의 디지털 신호처리 알고리즘 실행을 위한 코어
● 정지영상 처리, 실시간 오디오 처리 등

- 기대효과
● 기업이 자체적으로 디지털 신호처리 코어(DSP) IP를 확보
● Licensing 및 Royalty 비용의 획기적 절감