A New Flash Memory Package Structure with Intelligent Buffer System and Performance Evaluation

This research is to design a high performance NAND-type flash memory package with a smart buffer cache that enhances the exploitation of spatial and temporal locality. The proposed buffer structure in a NAND flash memory package, called as a smart buffer cache, consists of three parts, i.e., a fully-associative victim buffer with a small block size, a fully-associative spatial buffer with a large block size, and a dynamic fetching unit. This new NAND-type flash memory package can achieve dramatically high performance and low power consumption comparing with any conventional NAND-type flash memory. Our results show that the NAND flash memory package with a smart buffer cache can reduce the miss ratio by around 70% and the average memory access time by around 67%, over the conventional NAND flash memory configuration. Also, the average miss ratio and average memory access time of the package module with smart buffer for a given buffer space (e.g., 3KB) can achieve better performance than package modules with a conventional direct-mapped buffer with eight times(e.g., 32KB) as much space and a fully-associative configuration with twice as much space(e.g., 8KB)

버퍼 시스템을 내장한 새로운 플래쉬 메모리 패키지 구조 및 성능 평가

이 연구는 공간적/시간적 지역성의 효과론 이용하기 위하여 SRAM 버퍼를 사용하는 고성능 NAND-Type 플래쉬 메모리 패키지의 설계에 관한 것이다. 제안된 SRAM 버퍼를 내장한 새로운 NAND형 플래쉬 메모리 패키지 구조는 크게 세 부분으로 구성되어 있다. 즉, 작은 블록 크기의 완전 연관 희생 버퍼(victim buffer)와 큰 블록 크기를 지원하는 완전 연관 공간 버퍼(spatial buffer), 그리고 동적 페칭 유닛(dynamic fetching unit)으로 구성되어 있다. 제안하는 새로운 NAND 형 플래쉬 메모리 패키지는 기존의 NAND형 플래쉬 메모리 구조와 비교할 때 매우 뛰어난 성능 향상 및 저 전력 소비를 이끌어낼 수 있다. 시뮬레이션 결과에 따르면 제안된 NAND 플래쉬 메모리 패키지는 기존의 NAND 플래쉬 메모리와 비교하여 접근 실패율에서는 70%, 평균 메모리 접근 시간에서는 67%의 감소 효과를 보여준다. 더욱이 주어진 크기(e.g., 3KB)의 SRAM 버퍼를 이용한 제안된 패키지는 여덟 배 크기의 직접 사상 버퍼(e.g., 32KB)를 이용한 패키지 및 두 배 크기의 완전 연관 버퍼(e.g., 8KB)를 이용한 패키지보다도 평균 접근 실패율 및 평균 메모리 접근 시간에서 더욱 우수한 성능 향상을 이끌어낼 수 있다.