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모바일 초음파 영상신호처리를 위한 매니코어 프로세서 디자인 공간 탐색
Design Space Exploration of Many-Core Processors for Mobile Ultrasound Image Signal Processing 원문보기

한국정보처리학회 2011년도 제35회 춘계학술발표대회, 2011 Apr. 30, 2011년, pp.183 - 186  

최병국 (울산대학교 전기공학부) ,  김종면 (울산대학교 전기공학부)

초록
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본 논문에서는 모바일 초음파(mobile ultrasound) 영상신호의 빔포밍 알고리즘에서 요구되는 고성능 및 저전력을 만족시키는 매니코어 프로세서에 대한 디자인 공간 탐색 방법을 소개한다. 매니코어 프로세서의 디자인 공간 탐색을 위해 매니코어의 각 프로세싱 엘리먼트(Processing Element, PE)당 초음파 영상신호 데이터의 수를 변화시키는 실험을 통해 실행시간, 에너지 효율 및 시스템 면적 효율을 측정하고, 측정된 결과를 바탕으로 최적의 매니코어 프로세서 구조를 선택하였다.

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 모바일 초음파 영상신호의 빔포밍 기법을 위한 매니코어 프로세서의 디자인 공간 탐색법을 소개 하였다. 매니코어 프로세서의 디자인 공간 탐색을 위해 매니코어의 각 프로세싱 엘리먼트당 초음파 영상신호 데이터의 수를 변화시키는 실험을 통해 실행시간, 에너지 효율 및 시스템 면적 효율을 측정하고, 측정된 결과를 바탕으로 최적의 매니코어 프로세서 구조를 선택하였다.
  • (그림 8)은 최적의 매니코어 프로세서와 상용 프로세서 (TI DSP C6416, ARM 926EJ-S, ARM 1020E)와의 시스템 면적 및 에너지 효율을 비교하여 보여준다. 상용 프로세서와의 정확한 비교는 적당하지 않지만 본 절의 목적은 상용 프로세서와의 비교를 통해 선택한 최적의 매니코어 프로세서의 효율이 어느 정도인지를 살펴보기 위한 것이 다. 최적의 매니코어 프로세서(PE=4096)는 모바일 초음파 영상장치에서 많이 사용되는 TI DSP C6414보다 에너지 효율에서 46배, 시스템 면적 효율에서 10배의 향상을 보였 다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
모바일 초음파는 초음파 영상진단장치의 어떤 장점을 극대화한 것인가? 초음파를 이용하여 인체의 단면 영상을 얻는 초음파 영상진단장치는 인체에 해가 없을 뿐만 아니라 실시간 영상이 가능한 장점으로 오래 전부터 많은 연구가 진행되어 왔다. 이와 같은 초음파 영상진단장치의 장점을 극대화한 것이 모바일 초음파(handheld ultrasound)이다[1].
포커싱을 위한 빔포밍 기법은 무엇을 요구하는가? 따라서 반사된 신호는 포커싱 과정을 통해 정렬할 필요성이 있는데 이러한 정렬 과정을 빔포밍(Beamforming)이라 한다[1]. 하지만 포커싱을 위한 빔포밍 기법은 상당한 양의 연산과 입출력 처리를 요구한 다. 또한 모바일 초음파의 경우, 고성능뿐만 아니라 저전력에 대한 요구도 만족시켜야 한다.
초음파 신호가 동일 시점의 신호들이 서로 다른 시간에 도달하는 이유는 무엇인가? 측방향 해상도는 초음파 빔의 포커싱(Focusing)에 의해 결정되기 때문에 많은 포커싱 방법들이 등장하였다. 초음파 신호는 서로 다른 매질의 경계면에 반사되어 되돌아오는 과정에서 지연시간이 발생해 동일 시점의 신호들이 서로 다른 시간에 도달한다. 따라서 반사된 신호는 포커싱 과정을 통해 정렬할 필요성이 있는데 이러한 정렬 과정을 빔포밍(Beamforming)이라 한다[1].
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