십진 부동 소수점 연산기
십진 부동소수점 표현 방식 연산기의 개발(DFP:Decimal Floating Point)에
관한 기술 개발 동향
10진 부동소수점 방식 연산기(DFP) 기술 개요
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서론
가. 10진 부동소수점 방식 연산 기 (DFP)의 개념
○ 연산 기는 소형 임베디드 컴퓨터부터 일반 범용 컴퓨터에 이르기까지 곱셈, 덧셈, 나눗 셈 등의 연산을 수행하며 로직 처리를 담당 하는 부분과 함께 ALU (Arithmetic Logic Unit)를 구성하며 ALU는 각종 제어부와 함께 중앙처리 장치 (CPU: Central Processing Unit)를 구성함 ○ 부동 소수점 방식 연산 기는 고정 소수점 방식과 달리 지수를 따로 처리하여 수의 표현 범위를 크게 할 수 있는 방식으로 이 다이내믹한 표현 방식은 일반 범용 컴퓨터 연산 처리 에 적합하여 이에 주로 사용됨 ○ 1985년 IEEE에서 표준을 정한 이래로 32비트, 64비트의 2진 형태의 부동소수점이 채택되 어 현재까지 사용되어 지고 있음 [1] ○ 10진 부동 소수점 연산 방식은 인간이 주로 사용하는 10진수 체계를 그대로 사용함으로서 2진체계로의 변환 오차를 줄인 보다 정확한 연산 방식임
나. 10진 부동소수점 연산 방식 기술의 특성 [3-9]
(1) 장점 ○ 2진수로의 변환 오차가 없어 보다 정확한 수의 표현이 가능 ○ 인류에 보다 친숙한 수 표현 체계 (2) 단점 ○ 연산 기 구조가 복잡해짐2
본론
국내외 10진 부동소수점 방식 연산기(DFP) 연구개발 동향
국내외 10진 부동소수점 방식 연산기(DFP) 연구개발 동향
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연구 개발 및 시장 동향
가. 국외 연구개발 동향 및 전망
○ 범용 CPU 연구개발 동향 및 전망 - 범용 CPU는 뛰어난 성능을 가진 제품만 통용되는 특성이 있어 미국의 인텔과 IBM을 주 축으로 발전되어 왔으며, 최근에는 AMD등도 시장에 참여하고는 있으나 점유율은 여전히 인텔과 IBM이 각각 일반 컴퓨터와 중형 컴퓨터 시장을 대부분 선점하는 형태이며 기술 투자의 규모 및 형태를 고려할 때 한동안 시장 패러다임이 크게 바뀔 것으로 보이지는 않음 ○ 10진 부동소수점 방식 연구개발 동향 및 전망 - 최근의 상거래 시장의 급성장 및 과학 기술의 발전으로 10진수치 체계의 편리성과 오차 를 줄이려는 노력이 대두됨 [3] - 미국을 중심으로 연구 위원회가 조직되고 표준화 초안이 작성 되었음 [2] - 하드웨어 구조는 몇 개 회사와 대학에서 연구되고 있으며 연구 결과물이 아직 많지 않 으나 표준이 완성된 후 많이 나올 것으로 전망 됨 (그러나, 기술 보안의 영향으로 일반적인 논문 등의 기술을 사용하기에는 경쟁력을 확보 하기 어려움)나. 국내 연구개발 동향 및 전망
○ CPU 연구 개발 동향 및 전망 : 국내의 CPU 연구는 연구 개발을 목적으로 일부 대학과 회사에서 이루어 지고 있으며, 임베디드 컴퓨터의 경우도 IP (예, 삼성의 ARM 프로세서 등)를 사와서 제조만 하고 있는 실정으로 기술 종속이 심함 - 1990년대부터 한국과학기술원등에서 연구 목적의 CPU를 개발하여 오고 있음 - 16비트 임베디드 프로세서의 경우 ARM칩 제조 (삼성 및 하이닉스) - 8, 16비트 마이크로프로세서의 경우 여러 회사들이 인텔의 8051, 모토롤라의 6800계열 그리고 최근에는 PIC, AVR등 다양한 품종의 칩을 IP로 개발하여 관련 소프트웨어 라이브 러리와 컴파일러 환경 등을 이용하여 여러 분야에 활용하고 있음- 최근 비 메모리 업체 및 대학, 연구소에서 특정 목적 용도 제품을 위한 DSP, MCU 등의 복합 프로세서의 개발이 활발해짐
다. 국내외 DFP 관련 표준화 동향 및 전망 (1) 국외
○ IEEE 표준 초안 작성
국내외 산업 동향
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본론
가. 국내외 산업동향 및 전망
(1) 국외 연산 기 관련 시장 ○ 세계 반도체 시장 규모 - 세계 반도체 시장 규모는 표 1에서와 같이 2003년도 기준 1600여억원중 SOC 분야는 1000 억원 규모 임.(※ SOC(System-On-Chip)는 단일 칩상에 프로세서와 기타 구성품을 구성하 여 특정 시스템에 맞도록 제조한 임베디드 시스템의 핵심 칩) - 국내 반도체 시장은 300억불로서 세계 반도체 시장의 19%를 담당 하고 있으며 표 2와 같 이 2006년 세계 2, 8위의 순위를 달성 하고 있음 (통합 10위) - 그러나, 표 3과 같이 세계 시장은 SOC 분야가 66%를 차지하는 반면, 한국의 경우는 메모 리가 73%(120/165억불), SOC가 15%(25/165억불)로서 메모리에 매우 편중되어 있는 구조임 표 1 세계 반도체 시장 규모 (단위: 억불) 구분 2002 2003 2004 2005 2006 2007 20010 연평균 성장율 세계시장 1,407 1,645 1,872 2,091 2,412 2,601 3,763 13.1% 메모리 284 343 388 417 454 520 748 12.9% SOC 925 1,074 1,227 1,385 1,638 1,732 2,525 13.2% 개별소 자 198 228 257 289 320 349 490 12.0% 생산 263 307 352 393 453 492 753 14.0% 수출 166 196 215 239 266 310 435 12.8% 국 내 분 야순위 2005년 매출 순위 업체명 2005년 매 출 1 인텔 354 6 TSMC 82.2 2 삼성전자 178.4 7 르네사스 82.7 3 TI 113 8 하이닉스 56 4 도시바 90.5 9 NXP 56 5 ST 88.7 10 프리스케일 56 표 2 반도체 회사 매출 현황 및 순위 (2005년도) (단위: 억불) (자료출처: IC인사이츠 [12]) 표 3 국내 업체의 세계 반도체 시장 점유율 (2005년) 구분 세계 시장 규모(구성비) 국내 생산 규모 메모리 284억불(20%) 120억불(세계 1위) SOC 925억불(66%) 25억불(세계 10위) 개별 소자 198억불(14%) 20억불 합계 1,407억불(100%) 165억불
○ 임베디드 프로세서 세계 매출 규모 - 32비트 CPU 프로세서 세계 시장 규모는 2003년 24억 달러[13] 이며 이중 인텔이 70% 를 AMD가 17% 정도를 점유 - 임베디드 프로세서 시장은 그림 1과 같이 2005년 8.5억불, 2006년에는 10억불을 넘을 것으로 전망 되며 RISC 방식의 프로세서인 ARM의 점유율이 그림 2와 같이 76.8%로서 대 부분의 임베디드 시장을 점유하고 있음[14] - CPU 및 임베디드 프로세서 시장의 특징: ․ 32 및 64비트 프로세서 시장의 경우는 특정 회사(인텔, AMD, IBM등)의 점유율이 크 고 2000년 대비 2005년까지 연 평균 6%가 증가한 반면 임베디드 시장은 ARM(영국 업체) 의 점유율이 70%를 넘으나, ․ 인텔, 모토롤라, 국내에서는 삼성, 하이닉스가 IP를 구매하여 제조 하는 등 여러 업 체가 분산하여 회로의 구조를 변경하여 다양한 변종 품을 양산 하는 형태의 시장이 발 생하였으며, ․ 특히 2001년에서 2006년까지 연 평균 21% (연평균 복합 성장률: 17%)로 크게 성장 되고 있음
그림 2 임베디드 프로세서 시장 점유 현황
(자료출처: Andres Allison, Inside the New Computer Industry 2001)
○ 기타 국가
참고문헌
1. ANSI/IEEE Std 754: IEEE Standard for Binary Floating-Point Arithmetic, IEEE, 1985.
2. Draft Standard for Floating-Point Arithmetic P754, IEEE, 2006.
3. IBM, General Decimal Arithmetic, http://www2.hursley.ibm.com/decimal/
4. M. Cowlishaw, “Decimal Floating-Point: Algorithm for Computers,” IEEE Symp. on Computer Arithmetic, pp. 104-111, 2003.
5. ANSI/IEEE Std 854: IEEE Standard for Radix-Independent Floating-Point Arithmetic, IEEE, 1987.
6. M. Schulte, N. Lindberg, and A. Laxminarain, “Performance Evaluation of Decimal Floating-point Arithmetic,” IBM Austin Center for Advanced Studies Conference, Feb. 2005.
7. J. Thompson, N. Karra, and M. Shulte, “A 64-bit Decimal Floating-Point Adder,” IEEE Symp. on VLSI, pp. 297-298, Feb. 2004.
8. B. Parhami, Computer Arithmetic: Algorithms and Hardware Designs, Oxford Univ. Press, 2000.
9. H. Nikmehr, B. Philips, “Fast Decimal Floating-Point Division,” IEEE Trans. on VSLI Systems, Vol. 14, No. 9, pp. 951-961, Sep. 2006.
10. Wikipedia, Ariane 5, http://en.wikipedia.org/wiki/Ariane_5 11. 한국정보통신연구진흥원, IT SOC,
http://iita57.iita.re.kr/common/link/IT/II/VI.htm 12. 디지털타임스 2006-11-03
13. 디지털타임스 2004-10-21
