• 한국정보과학회논문지:컴퓨팅의 실제 및 레터
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• 제16권12호
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• pp.1199-1203
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• 2010

컴퓨터 시스템에서 Host와 저장장치간의 데이터 이동은 섹터를 기본 단위로 하고 있는데, 섹터 사이즈는 시스템마다 다른 가변적인 크기일 수 있다. 낸드 플래시 메모리는 구조상 페이지 사이즈와 섹터 사이즈 사이의 상관관계에 있어서, 섹터 사이즈가 낸드 플래시 메모리를 관리하는 방식에 상당한 영향을 미친다. 본 논문에서는 낸드 플래시 메모리 기반의 저장장치에서 효율적인 다중 섹터 사이즈를 지원하는 FTL 매핑 관리 기법을 제안하고, 그 관리 방법과 성능에 관하여 분석하여 본다. 본 논문에서 제안한 방식에 의하면 다중 섹터를 지원하는 낸드 플래시 메모리 저장장치를 효율적으로 관리하여 줄 수 있다.

• 정보처리학회논문지D
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• 제16D권6호
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• pp.825-834
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• 2009

최근에 낸드 플래시 메모리는 빠른 접근속도, 저 전력 소모, 높은 내구성 등의 특성으로 인하여 차세대 대용량 저장 매체로 각광 받고 있다. 그러나 디스크 기반의 저장 장치와는 달리 비대칭적인 읽기, 쓰기, 소거 연산의 처리 속도를 가지고 있고 제자리 갱신이 불가능한 특성을 가지고 있다. 따라서 디스크 기반 시스템의 버퍼 교체 정책은 플래시 메모리 기반의 시스템에서 좋은 성능을 보이지 않을 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 플래시 메모리의 특성을 고려한 새로운 플래시 메모리 기반의 버퍼 교체 정책이 제안되어 왔다. 본 논문에서는 디스크 기반의 저장 장치에서 우수한 성능을 보인 CLOCK-Pro를 낸드 플래시 메모리의 특성을 고려하여 개선한 CLOCK-NAND를 제안한다. CLOCK-NAND는 CLOCK-Pro의 알고리즘에 기반하며, 추가적으로 페이지 접근 정보를 효율적으로 활용하기 위한 새로운 핫 페이지 변경을 한다. 또한, 더티인 핫 페이지에 대해 콜드 변경 지연 정책을 사용하여 쓰기 연산을 지연하며, 이러한 새로운 정책들로 인하여 낸드 플래시 메모리에서 쓰기 연산 횟수를 효율적으로 줄이는 우수한 성능을 보인다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.327.1-327.1
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• 2016

모바일 기기의 폭발적 증가세로 인해 플래시 메모리의 수요가 증가하고 있다. 낸드 플래시 메모리는 적은 전력 소모량과 높은 전기적 효율 때문에 많은 많은 연구가 이루어지고 있다. 반면에 stress-induced leakage current, positive-charge-assisted tunneling, thermally-assisted tunneling 등의 문제로 신뢰성이 저하되는 문제가 발생한다. 프로그램/이레이즈 동작이 반복되면 소자에서 발생하는 에러의 발생비율이 늘어나 신뢰성이 저하되게 된다. 비록 신뢰성 저하 메커니즘에 대한 연구가 많이 이루어졌으나, 워드라인 스트레스에 의한 프로그램 특성 저하에 대한 구체적인 연구가 진행되지 않았다. 본 연구에서는 플래시 메모리의 워드라인 스트레스로 인한 전기적 특성 감소 현상을 보기 위해, 플로팅 게이트의 두께를 변화시키면서, electron density와 depletion region 의 변화를 관찰하였다. 낸드 플래시 메모리의 전기적 특성을 멀티 오리엔테이션 모델을 포함한 3차원 TCAD 시뮬레이션을 이용하여 계산하였다. 프로그램/이레이즈 동작이 증가함에 따라, 플로팅 게이트에 공핍영역이 생기고, 블로킹 옥사이드와 게이트 사이에 의도하지 않은 트랩이 생기게 된다. 이로 인해 프로그램/이레이즈 동작이 증가함에 따라, 플로팅 게이트의 electron density가 감소하는 경향을 보았다. 이 연구 결과는 낸드 플래시 메모리 소자에서 신뢰성을 향상시키고 프로그램 특성을 증진시키는데 도움이 된다.

• 한국정보과학회논문지:컴퓨팅의 실제 및 레터
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• 제15권2호
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• pp.98-113
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• 2009

낸드 플래시 메모리는 하드디스크 드라이브와 물리적 특성이 다르기 때문에, 기존 하드디스크 드라이브를 위한 파일 시스템을 낸드 플래시 메모리에서 그대로 사용할 수 없다. 이 문제를 해결하기 위해 낸드 플래시 메모리 전용 파일 시스템이 개발되었으나 파일의 메타 정보를 파일 데이타와 분리하여 저장하는 구조 때문에, 파일이 쓰여질 때마다 파일의 메타 정보가 저장된 페이지를 갱신하는 오버헤드가 존재한다. 또한, 파일 시스템이나 파일 자체의 메타 정보가 저장된 페이지가 손실되었을 때, 파일 시스템이 실패하게 되는 안정성의 문제가 있다. 본 논문에서는 이와 같은 효율성 문제와 안정성 문제를 해결하기 위해 자기 서술 페이지(Self-Description Page) 기법과 메모리 상의 코어 파일 시스템(In Memory Core File System) 기법을 제안한다. 이 기법을 적용하여 새롭게 개발한 SDFS(Self-Description File System)에서는 낸드 플래시 메모리 내의 일부 페이지들이 실패하더라도 파일 시스템을 안전하게 복구할 수 있으며, YAFFS2보다 쓰기와 읽기 성능을 각각 평균 36%, 15% 향상시켰고, 마운트 시간을 최대 1/20까지 단축시켰다.

• 한국정보과학회:학술대회논문집
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• 한국정보과학회 2012년도 한국컴퓨터종합학술대회논문집 Vol.39 No.1(A)
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• pp.364-366
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• 2012

스마트폰의 어플리케이션은 어플리케이션 생태계의 발전에 따라 그 수가 많아지고, 업데이트 또한 잦아졌다. 어플리케이션의 업데이트는 낸드 플래시 메모리에 이전 버전을 삭제하고, 새로운 버전의 어플리케이션에 대한 쓰기 명령을 내린다. 따라서 사용자는 낸드 플래시 메모리에서의 상대적으로 느린 쓰기 명령에 의해 스마트폰의 성능의 저하를 느끼고 낸드 플래시 메모리는 반복되는 지우기/쓰기 동작에 의해 수명이 단축된다. 본 논문에서는 업데이트 되는 스마트폰 어플리케이션 데이터가 이전 버전과 큰 차이가 없다는 것에 착안하여 데이터 중복제거를 통해 업데이트 성능을 향상시키고 낸드 플래시 메모리의 수명을 향상시키는 기법을 제안하고 있으며, 실험을 통해서 어플리케이션들에 대한 중복 제거율을 관찰하였다.

• 한국정보과학회:학술대회논문집
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• 한국정보과학회 2007년도 한국컴퓨터종합학술대회논문집 Vol.34 No.1 (B)
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• pp.289-293
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• 2007

낸드 플래시 메모리는 특성상 덮어 쓰기가 불가능하기 때문에 유효하지 않는 데이터가 저장된 더티(Dirty) 상태의 페이지를 삭제 연산을 통해 클린(Clean) 상태로 만든 후 데이터를 써야 한다. 더티 페이지가 낸드 플래시 메모리에 많이 존재하면 파일을 쓸 때 많은 블록을 삭제해야 하기 때문에 쓰기 지연 시간이 길어지는 문제가 발생한다. 따라서 본 논문에서는 일정한 쓰기 지연 시간을 보장하는 새로운 페이지 할당 및 회수 기법을 제안한다. 파일이 삭제될 때 더티 상태인 페이지를 삭제함으로써 클린 상태로 변경하여 낸드 플래시 메모리에 쓰기 지연 시간을 길게 만드는 더티 페이지가 없는 상태로 유지한다. 또한 삭제 연산은 블록 단위로 수행되므로 삭제할 블록의 유효한 페이지를 다른 블록으로 복사해야 하기 때문에, 페이지를 할당할 때 한 블록에 가급적 적은 개수의 파일을 저장하는 알고리즘을 제시한다.

• 한국정보과학회논문지:컴퓨팅의 실제 및 레터
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• 제14권8호
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• pp.758-762
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• 2008

플래시 메모리 중 저장장치로 사용되는 낸드 플래시 메모리는 유비쿼터스 및 모바일 환경에 적합한 특성으로 다양한 분야의 저장장치로 이용되고 있으며 효율적인 활용을 위한 많은 연구가 진행되고 있다. 모바일 환경에서 이용할 수 있는 멀티미디어 데이타베이스 시스템을 위한 인덱스로써 공간 데이타 액세스가 가능한 R-트리의 검색 성능을 향상시킨 MR-트리는 메인 메모리 데이터베이스 시스템에서 캐쉬 미스를 줄이고 중간 노드의 이용률을 높임으로써 연산 성능을 높일 수 있는 특성을 가진다. 본 논문에서는 검색 성능이 좋은 MR-트리를 활용하여 낸드 플래시 메모리 기반에서 효율적인 동작을 위한 지연 연산 기법을 제안하였다. MR-트리의 노드 크기를 낸드 플래시 메모리의 쓰기 연산 단위에 맞추고 인덱스 수정 연산 시 노드 크기만큼 지연 연산하여 쓰기 연산으로 인한 플래시 메모리에서의 추가적인 비용을 줄이고 연산 횟수를 줄여 인덱스 성능을 향상 시켰다.

• 사물인터넷융복합논문지
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• 제8권4호
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• pp.9-15
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• 2022

낸드 플래시 메모리는 저전력 소비와 빠른 데이터 처리 속도 때문에 다양한 저장 장치의 미디어로 사용되고 있다. 그러나 데이터의 읽기 처리 속도가 쓰기 처리 속도와 비교하여 약 10배 빠른 비대칭 속도의 특징이 있기 때문에 속도차이를 개선하기 위한 다양한 연구가 진행되고 있다. 특히 플래시 전용 버퍼 관리 정책은 대부분 쓰기 속도를 개선하기 위해 연구되어 왔다. 그러나 최근에 다양한 목적으로 사용되고 있는 플래시 메모리로 구성된 SSD(solid state disk)는 쓰기 성능보다 읽기 성능에 취약한 문제가 있다. 본 논문에서는 낸드 플래시 메모리로 구성된 SSD에서 쓰기 성능보다 읽기 성능이 더 좋지 않은 이유를 밝히고 이를 개선하기 위한 버퍼 관리 정책을 연구한다. 본 논문에서 제안하는 버퍼 관리 정책은 읽기 데이터의 패턴을 분석하고 미래에 요청될 데이터를 낸드 플래시 메모리에서 미리 읽어두는 정책을 적용하여 플래시 기반 저장 장치의 속도를 개선하는 방법을 제안한다. 또한, 시뮬레이션을 통해 미리 읽기 정책의 효과를 증명한다.

• 한국정보처리학회:학술대회논문집
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• 한국정보처리학회 2016년도 춘계학술발표대회
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• pp.31-32
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• 2016

최근 소형 임베디드 시스템에서 고사양 컴퓨터 시스템까지 저장매체로 낸드 플래시 메모리를 채택하고 있다. 낸드 플래시는 물리적 성질로 인해 비트 오류가 발생하며 저장매체로써의 신뢰성이 부각되고 있다. 낸드 플래시 연구를 위해 낸드 플래시 하드웨어로 실험 환경을 구성할 경우 다른 종류의 낸드 플래시 하드웨어를 테스트하려면 전체 실험 환경을 수정해야 하는 번거로움이 발생한다. 본 논문은 실제 낸드 플래시의 비트 오류율(Bit Error Rate : BER)을 수집하여 비트 오류 발생 모델을 구축하였고 리눅스 커널의 낸드 플래시 시뮬레이터인 NANDSim에서 가상으로 생성한 낸드 플래시 종류에 따라 비트 오류율을 적용하여 소프트웨어적 실험 환경을 구성하였다.

• 한국정보처리학회:학술대회논문집
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• 한국정보처리학회 2019년도 춘계학술발표대회
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• pp.23-25
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• 2019

낸드 플래시 메모리(NAND Flash Memory)는 컴퓨터 시스템의 대용량 저장장치를 위한 소자로써, 대용량화의 주요 원인으로는 메모리 셀(Cell) 당 저장할 수 있는 비트 수를 증가시킴으로써 집적도를 증가시킨 것이다. 그러나, 이러한 집적도의 증가는 에러의 증가를 가져와서 저장장치에서 가장 중요한 신뢰성이 급격하게 저하하는 요인이며, 저장장치의 생명주기(Lifetime)을 감소시키게 된다. 기존에 낸드 플래시 메모리 저장장치의 Lifetime을 증대시키기 위해서 P/E cycle을 고려하여 데이터 영역의 일부를 점점 더 ECC 영역으로 변경시키는 방식을 적용한 바가 있다. 이러한 방식은 데이터 영역의 감소로 인한 저장장치 내에서 관리되는 호스트-플래시 간 데이터 관리 크기의 미스매치로 인한 여러 가지 오버 헤드를 생성한다. 본 연구에서는 P/E cycle에 따른 데이터 영역의 ECC 영역으로의 전환을 통한 Lifetime을 증가시키는 방식에 있어서, 오버헤드를 줄이기 위한 캐쉬 관리 구조 및 매핑 관리 구조에 대한 설계를 진행하였다. 이러한 설계를 낸드 플래시 메모리 기반 저장장치에 적용할 경우, LifeTime을 증대시키기 위해서 ECC를 데이터 영역으로 확장하는 방식을 사용할 때 저하될 수 있는 일반 읽기 및 쓰기의 성능 저하를 어느 정도 감소시켜줄 수 있을 것으로 기대한다.