A Study on Demand Paging For NAND Flash Memory Storages

NAND 플래시 메모리 저장장치를 위한 요구 페이징 기법 연구

We study the page replacement algorithms for demand paging, called CFLRU/C, CFLRU/E and DL-CFLRU/E, that reduce the number of erase operations and improve the wear-leveling degree of flash memory. Under the CFLRU/C and CFLRU/E algorithms, the victim page is the least recently used dean page within the pre-specified window. However, when there is not any dean page within the window, the CFLRU/C evicts the dirty page with the lowest frequency while the CFLRU/E evicts the dirty page with the highest number of erase operations. The DL-CFLRU/E algorithm maintains two page lists called the dean page list and the dirty page list, and first finds the page within the dean page list when it selects a victim. However, when it can not find any dean page within the dean page list, it evicts the dirty page with the highest number of erase operations within the window of the dirty page list. In this thesis, we show through simulation that the proposed schemes reduce the number of erase operations and improve the wear-leveling than the existing schemes like LRU.

본 논문에서는 플래시 메모리 기반의 가상 메모리 시스템에서 페이지 부재를 처리하는 과정에 있어서 플래시 메모리에 대한 삭제연산을 줄여 시스템에서의 전력 소모를 줄일 수 있고 플래시 메모리를 균등하게 사용함으로써 플래시 메모리의 마모도 평준화 정도를 좋게 할 수 있는 CFLRU/C, CFLRU/E, DL-CFLRU/E 페이지 교체 알고리즘을 연구하였다. 제안한 기법은 메인 메모리의 페이지를 클린 페이지와 더티 페이지로 구분하고 가장 오랫동안 사용되지 않았던 페이지들 중에서 클린 페이지를 빅팀으로 선택한다. 이때, 클린 페이지가 없다면 CFLRU/C 기법은 정해진 윈도우 내에서 참조 횟수가 가장 적은 더티 페이지를 빅팀으로 선택하고, CFLRU/E 기법은 페이지가 속한 블록의 삭제 연산 횟수가 적은 더티 페이지를 빅팀으로 선택한다. DL-CFLRU/E 기법은 클린 페이지 리스트와 더티 페이지 리스트를 따로 관리하며 페이지 부재가 발생할 때 우선 클린 페이지 리스트에서 클린 페이지를 선택하며, 클린 페이지 리스트가 빈 경우, 더티 페이지 리스트에서 블록 삭제 연산 횟수가 적은 페이지를 선택한다. 본 논문에서는 시뮬레이션을 통해서 제안한 기법이 기존 기법들(LRU, CFLRU)보다 플래시 메모리의 삭제 연산을 줄일 수 있었고, 마모도 평준화 정도를 향상시킬 수 있음을 보였다.