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.
본 논문은 낸드 플래쉬 디바이스의 고질적인 문제인 마운트 지연시간을 바이트 접근성을 가지는 비휘발성 저장소자를 이용하여 해결하는 기법을 다룬다. 낸드 플래쉬 디바이스를 사용하기 위해서는, 마운트시에 낸드 플래쉬 디바이스의 전 영역에 걸쳐 분산되어 저장되어 있는 메타 데이터를 스캔하여, 해당 파일 시스템 파티션의 사용-구성정보 자료를 주기억장치에 생성해야 한다. 이러한 과정은 대용량 낸드 플래쉬 디바이스를 사용하는 경우 매우 긴 시간을 필요로 하게 되어 실제 환경에서는 낸드 플래쉬 디바이스를 채용하기가 어렵다. 본 논문에서는 차세대 비휘발성 저장장치의 바이트 단위의 접근 가능성을 활용한다. 낸드 플래쉬 디바이스 마운트시에 생성되는 최종 자료구조를 직접 NVRAM에 저장함으로써 낸드 플래실 디바이스의 메타 데이터를 스캔 하는 절차를 완전히 제거하였다. 즉, 낸드 플래처 디바이스의 마운트에 필요한 메타 데이터의 In-memory Data Structure를 NVRAM상에 저장하여 두면 이 후 NVRAM상에는 그 정보가 계속 유지되어 있기 때문에 낸드 플래쉬 디바이스의 마운트 동작은 단순히 Memory Pointer Mapping 정도의 간단하고 빠른 동작만으로도 충분하다. 본 논문에서는 비휘발성 메모리 소자가 블록 디바이스와 메모리 영역에 동시에 사상되어 있는 융합 파일 시스템을 성공적으로 개발하였다. 마운트 시간의 측정결과 효율적인 기존의 낸드 플래쉬 파일 시스템인 YAFFS에 비해 파티션의 크기나 파티션내 File의 개수에 관계없이 그 값이 매우 작고 고정적인 수치를 갖는다는 것을 확인하였다.
스마트폰과 같은 휴대용 기기에서 많이 사용되는 플래쉬 메모리는 비휘발성 저장장치로 작은 크기에 대용량 데이터를 안정적으로 저장할 수 있는 장점을 가지고 있다. 플래쉬 메모리에 저장된 대용량 데이터에 대한 질의 연산을 효율적으로 처리하기 위하여 색인을 사용해야 한다. 그러나 플래쉬 메모리는 쓰기 연산의 속도가 느리고 덮어쓰기 연산을 지원하지 않기 때문에 기존의 색인을 평가하고 개선점을 파악할 필요가 있다. 이 논문에서는 플래쉬 메모리에 적용한 공간분할 기법의 공간 색인에 대한 성능을 평가한다. 이를 위하여 고정그리드파일을 구현하여 다양한 환경에서 질의 연산과 변경 연산의 평균 연산 수행 속도를 측정한다. 그리고 자기디스크 저장장치에서의 수행속도와 비교한다.
CTF 메모리 소자는 높은 집적도와 낮은 구동전압과 CMOS 공정을 그대로 사용할 수 있고 비례 축소가 용이하다는 장점을 가지기 때문에 많은 연구가 진행되고 있다. CTF 메모리의 게이트 크기가 30 nm 이하로 작아짐에 따라 메모리 셀 간의 간섭이 매우 크게 증가하는 문제점이 있다. 이 문제점을 해결하기 위해 낸드 플래쉬 메모리 소자에서 셀 간 간섭 현상에 대한 많은 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 $TaN-Al_2O_3-SiN-SiO_2-Si$ (TANOS) 플래쉬 메모리 소자에서 recess field의 모양에 따른 전기적 특성을 시뮬레이션 하였다. Recess field는 각 전하 트랩 층의 word 라인 방향에 존재하며 셀 간 간섭 효과를 줄이고 메모리 소자의 coupling ratio를 증가시키는 효과를 가지고 있다. TANOS 메모리 소자의 게이트 크기를 25 nm 에서 40 nm 로 변화하면서 round 타입의 recess field와 angular 타입의 recess field 에 대한 전기적 특성을 3차원 시뮬레이션 툴인 Sentaurus를 이용하여 시뮬레이션 하였다. Recess field를 가지지 않은 TANOS 메모리의 셀 간 간섭 효과는 게이트의 크기가 40 nm에서 25 nm 줄어들 때 많이 증가한다. 시뮬레이션된 결과에서 recess field의 모양에 상관없이 깊이가 늘어남에 따라 셀 간 간섭효과가 감소하였다. Recess field 의 깊이가 커짐에 따라 surrounding area가 늘어나 coupling ratio 가 증가하였다. Recess field 의 깊이가 증가함에 따라 프로그램 동작 시 트랩 층에 트랩 되는 전하의 수가 증가하고 recess field가 Si 기판의 표면에 가까이 위치할수록 coupling ratio, 드레인 전류 및 동작속도가 증가하였다. Recess field의 모양에 달리 하였을 때는 round 타입의 recess field를 가진 플래쉬 메모리 디바이스가 angular 타입의 recess field를 가진 소자와 비교하여 채널 표면의 잉여 전계가 감소하여 subthreshold leakage current 감소하였다. 본 연구의 시뮬레이션 결과는 수십 나노 스케일의 CTF 낸드 플래쉬 메모리 전기적 특성을 이해하는데 도움을 줄 것이다.
본 논문은 JFFS2 플래쉬 파일 시스템에 적합한 페이지 캐쉬 구조를 제안한다. JFFS2 플래쉬 파일 시스템은 공간활용을 높이기 위해 데이터를 압축 저장하므로 기존 리눅스의 페이지 캐쉬가 효과적으로 사용될 수 있다. 그러나 멀티미디어 파일과 같이 비압축과 순차읽기 특성을 보이는 데이터는 플래쉬 메모리의 빠른 읽기 속도와 낮은 캐쉬적중률로 인해 기존 페이지 캐쉬는 문제점을 보인다. 본 논문에서는 JFFS2 플래쉬 파일 시스템에서 사용하는 리눅스의 페이지 캐쉬를 기술하고 문제점을 분석한다. 그리고 기존 연구에서 제시된 저전력 소모를 위한 페이지 캐쉬 구조에 기반하여 throughput 향상을 위한 페이지 캐쉬 사용 기법을 제시하고 평가한다.
In this paper, we proposed flash memory design method for image and voice recoder based on the standard imageㆍvoice codec algorithm. For implementation of this method we designed image voice browser which is application system of flash memory and card using GDS30C6001 USB controller. To process image and voice data we designed root directory of image and voice files repectively. To extend application of image and voice data we added various information to the system.
본 논문은 내장형 시스템에서 저전력 소모를 위한 선택적 페이지 캐쉬 사용 기법을 제안한다. 내장형 시스템의 저장매체로 널리 사용되고 있는 플래쉬 메모리는 데이터를 압축하여 저장하기 때문에 리눅스에서 사용되는 페이지 캐쉬가 효과적으로 동작한다. 하지만 플래쉬 메모리는 RAM 보다 전력 소모가 적기 때문에 페이지 캐쉬 사용에 따른 빈번한 RAM 접근 횟수는 전력 소모량을 증가시킨다. 따라서 저전력 시스템 운영을 위해서 페이지 캐쉬를 선택적으로 사용하는 것을 제안한다. 리눅스 운영체제상에서 구현된 시스템을 바탕으로 수행속도가 향상되고 전력 소모량이 감소함을 보인다.
ATMEL사의 GPS(Global Positioning System) 칩셋을 이용하여 실제 GPS 응용분야에서 사용될 수 있는 GPS 시스템을 구현하였다. 또한, 맵 정보들을 플래쉬 메모리에 추가와 삭제를 가능토록 하기위한 데이터베이스 구조를 설계 하고 GPS의 오차와 실제 도로환경을 고려하여 매칭 알고리즘을 구현하였다. 본 논문에서 설계한 데이터베이스 구조에 42500개의 맵정보가 정상적으로 플래쉬 메모리에 추가와 삭제되는 것을 확인하였으며, 실험을 통하여 구현한 매칭 알고리즘이 정상적 으로 동작함을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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