• 한국정보처리학회:학술대회논문집
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• 한국정보처리학회 2011년도 추계학술발표대회
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• pp.914-916
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• 2011

최근 낸드 플래시 메모리 기술의 발전으로 플래시 메모리의 용량이 증가함에 따라 다양한 장치에서 데이터 저장소로 사용되고 있으며, 하드디스크를 대체할 저장 매체로서 주목을 받고 있다. 하지만 낸드 플래시 메모리의 특성으로 인해 데이터를 삭제하더라도 일정 기간 삭제된 데이터가 메모리에 남아있게 되며, 이러한 특성으로 사용자의 중요 데이터가 보호되지 않은 상태로 저장되어 외부에 노출될 수 있다. 따라서 이런 특성을 보완하는 방법이 필요하며 본 논문에서는 낸드 플래시 메모리의 단점을 해결하기 위하여 낸드 플래시 메모리를 위한 시스템 소프트웨어인 FTL(Flash Translation Layer) 계층에서 암호화 알고리즘을 사용하여 데이터를 노출하지 않게 하는 방법을 제안한다.

• 한국정보과학회논문지:컴퓨팅의 실제 및 레터
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• 제15권9호
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• pp.685-689
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• 2009

플래시 메모리는 전력 소비가 적고 처리속도가 빨라 임베디드 시스템의 저장 매체로서 많은 연구가 이루어져왔다. 특히, 최근에는 플래시메모리로 구성된 반도체 디스크(Solid state disk, SSD)가 하드디스크를 점점 대체하고 있는 추세이다. 현재 SSD는 성능을 높이기 위해서 병렬성을 이용한 다중채널과 다중웨이를 사용하고 있다. 이 구조에서는 연속된 여러 개의 블록들로 구성된 슈퍼블록단위로 플래시 메모리에 기록하게 된다. 본 논문은 병렬처리를 최적화하기 위해 SSD의 버퍼를 비울 때 희생 슈퍼블록을 선정하고 재구성하는 방법을 제안하고 있다. 실험을 통해서 희생 슈퍼블록 선정 방법을 바꾸는 것으로 슈퍼블록단위의 쓰기 횟수를 35% 줄일 수 있고, 슈퍼블록 구성 방법을 달리하여 9%를 추가적으로 더 줄일 수 있었다.

• 한국정보과학회:학술대회논문집
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• 한국정보과학회 2005년도 한국컴퓨터종합학술대회 논문집 Vol.32 No.1 (A)
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• pp.826-828
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• 2005

이동 기기의 저장 장치로 플래시 메모리가 널리 사용되고 있으며 고정 하드 디스크를 대체하는 저장 매제로 부상하고 있다. 그러므로 플래시 메모리의 특성을 잘 이해하고, 최대한 효율적으로 플래시 메모리를 사용할 필요성이 있다. 이러한 역할을 해주는 것은 플래시 내부의 시스템 소프트웨어인 FTL(Fiash Translation Layer)이다. FTL은 운영체제가 디스크에 전달하는 블록을 물리적인 플래시 메모리에 맵핑하는 역할을 한다. 그러므로 플래시 메모리의 성능은 FTL 알고리즘이 결정한다. 플래시를 대체한 플래시 디스크에서는 기존의 파일 시스템이 탑재되며 간단한 섹터 기반외 이동형 기기에서와는 다른 특성을 가진다. FTL 성능을 평가하기 위해서는 실제적으로 플래시 메모리가 장착된 제품들이 동작하는 시스템에서 실험을 해야 한다. 많은 플래시 디스크는 윈도우즈에서 동작하므로 윈도우즈의 디스크 I/O를 추출하여 실험을 해야만 한다. 본 논문에서는 윈도우즈에서 물리적인 디스크 I/O 패턴을 추출하여 FTL 알고리즘의 성능을 평가하기 위한 도구 개발에 대하여 설명하고 이에 대한 간단한 결과를 보인다.

• 한국정보과학회논문지:데이타베이스
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• 제34권2호
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• pp.109-118
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• 2007

최근 PDA, 스마트카드, 휴대폰, MP3 플레이어와 같은 이동 컴퓨팅 장치의 데이타 저장소로 플래시 메모리를 많이 사용하고 있다. 이런 장치는 데이타를 효율적으로 삽입, 삭제, 검색하기 위해 B-트리와 같은 색인기법을 필요로 한다. 플래시 메모리 상에서의 B-트리 구현에 관한 기존 연구로서는 BFTL(B-Tree Flash Translation Layer) 기법이 최초로 제안 되었다. 플래시 메모리는 읽기연산보다 쓰기연산 비용이 훨씬 크며, 덮어쓰기(overwrite)가 불가능하다는 특정을 갖고 있다. 따라서 BFTL 기법에서는 B-트리 구축 시 발생되는 다량의 쓰기연산을 최소화하는데 초점을 맞추고 있다. 하지만 BFTL 기법에 성능 개선의 여지가 많이 남아 있으며, BFTL 기법이 SRAM 메모리 공간을 증가시킨다는 단점 때문에 비현실적이다. 본 논문에서는 플래시 메모리 상에서 효율적으로 B-트리를 구축하기 위한 BOF(B-Tree On Flash Memory)기법을 제안한다. BOF 기법의 핵심은, B-트리 구축 시 사용하는 임시 버퍼의 인덱스 유닛(index unit)들을 플래시 메모리에 저장할 때 같은 노드에 속하는 인텍스 유닛들을 같은 섹터에 저장하는 것이다. 본 논문에서는 성능평가 실험을 통해 BOF 기법의 우수성을 보인다.

• 한국통신학회논문지
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• 제41권10호
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• pp.1167-1175
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• 2016

본 논문에서는 플래시 메모리의 FTL에서 페이지 매핑 기법을 기반으로 소거횟수를 줄이는 알고리듬을 제안한다. 제안된 알고리듬은 버퍼에서 매 쓰기요청들의 가중치들을 유지하고 이용하여 현재 쓰여질 요청의 시간적 지역성의 정도를 판단한다. 시간적 지역성을 효율적으로 이용하여 핫 요청을 판단하기 위해 현재 쓰여질 요청은 실험적으로 정한 기준점보다 높은 시간적 지역성을 가져야 한다. 반면 LRU 알고리듬을 이용한 FTL에서는 새로 쓰여질 요청을 항상 시간적 지역성이 높은 요청으로 판단하여 데이터를 순차적으로 저장하지만 제안된 알고리듬을 사용하여 판단된 핫 요청들의 데이터는 핫 블록에 집중적으로 저장한다. 핫 블록에 저장된 데이터들은 웜 블록의 데이터들보다 자주 업데이트되어 Garbage Collection 수행 시 핫 블록들 중 무효한 페이지가 많은 블록이 주로 희생블록으로 선택되므로 소거연산의 시작을 지연시켜 전체 소거횟수를 줄인다. 임의적인 요청을 위주로 하는 실제 I/O시스템에서 추출한 트레이스 파일들을 적용하여 검증한 결과, 기존의 LRU 알고리듬을 사용하는 경우에 비해 소거횟수는 9.3% 줄어들었다.

• 한국정보과학회논문지:컴퓨팅의 실제 및 레터
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• 제14권4호
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• pp.378-388
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• 2008

플래시 메모리는 전력 소모가 작고 충격과 진동에 강하며 크기가 작다는 특성 때문에 최근 노트북이나 UMPC(Ultra Mobile PC)와 같은 이동 컴퓨팅 시스템에서 하드디스크를 대체할 대용량 저장 매체로서 주목 받고 있다. 플래시 메모리에 기반한 저장 장치는 일반적으로 랜덤 읽기 성능이나 순차 읽기, 순차 쓰기 성능이 매우 좋은데 비해, 덮어쓰기가 불가능한 플래시 메모리의 물리적인 제약으로 인하여 소량의 랜덤 쓰기 성능은 떨어진다. 본 논문은 이 문제를 해결하기 위한 두 가지 중요한 특징을 갖는 SSD(Solid State Disk) 아키텍처를 제안하였다. 첫 번째로 비휘발성 이면서도 SRAM과 동일한 인터페이스로 덮어쓰기가 가능한 작은 크기의 FRAM(Ferroelectric RAM)을 NAND 플래시 메모리와 함께 사용하여 소량 쓰기 오버헤드를 최소화하였다. 두 번째, 호스트 쓰기 요청들도 소량 랜덤 쓰기와 대량 순차 쓰기로 분류하여 각각에 대해 최적의 쓰기 버퍼 관리 방법을 적용하였다. 평가 보드 상에서 SSD 프로토타입을 구현하고 PC 사용 환경의 워크로드에 기반한 벤치마크를 이용하여 성능을 평가해 본 결과 랜덤 패턴을 보이는 워크로드에서는 하드디스크나 기존의 상용 SSD들에 비해 처리율(throughput) 측면에서 3배 이상의 성능을 보였다.

• 한국정보처리학회:학술대회논문집
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• 한국정보처리학회 2007년도 추계학술발표대회
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• pp.755-758
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• 2007

플래시 메모리는 휴대폰, MP3 플레이어, 개인휴대정보단말기(PDA), 휴대용 멀티미디어 플레이어(PMP), 디지털 카메라 및 캠코더와 같은 이동성이 강한 소형기기에서 가장 많이 사용되는 저장 매체이다. 최근 대용량의 값싼 플래시 메모리가 등장하면서 랩톱이나 데스크톱과 같은 일반적인 컴퓨팅 환경을 지닌 기기들에서도 그 사용이 확대되고 있는 추세이다. 플래시 메모리가 보다 범용적인 저장 장치로 사용되기 위해서는 일반 컴퓨팅 환경에서의 복잡한 작업 부하에서도 우수한 성능을 제공할 수 있는 플래시 변환 계층(Flash Translation Layer)이 반드시 필요하다. 아쉽게도 현재까지 연구된 FTL 기법들은 소형기기의 단순한 작업 부하에 알맞도록 설계되어 있으며, 일반 컴퓨팅 환경과 같이 복잡한 작업 부하를 지닌 환경에서는 우수한 성능을 제공하지 못한다는 단점을 가지고 있다. 본 논문에서는 일반 컴퓨팅 환경의 복잡한 작업 부하에 대해서도 우수한 가비지 수집 성능을 제공하는 새로운 로그 블록 교체 기법을 제안하였다. 실험을 통한 평가 결과, 제안한 기법은 기존 기법 대비 평균 35% 정도의 가비지 수집 부하를 감소시키는 것으로 나타났다.

• 한국정보과학회:학술대회논문집
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• 한국정보과학회 2006년도 가을 학술발표논문집 Vol.33 No.2 (A)
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• pp.261-266
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• 2006

최근 낸드 플래시 메모리는 임베디드 저장 장치로서 많이 사용되고 있을 뿐만 아니라 플래시 메모리의 저장 용량의 대용량화로 하드 디스크를 대체하는 SSD(solid state disk) 같은 제품이 출시되고 있다. 플래시 메모리는 하드디스크에 비하여 저전력, 빠른 접근성, 물리적 안정성 등의 장점이 있지만 읽기와 쓰기의 연산의 불균형적인 비용과 덮어 쓰기가 안 되고 쓰기 전에 해당 블록을 지워야하는 부가적인 작업을 수행해야 한다. 이와 같은 특징은 플래시 메모리의 쓰기 성능을 저하 시키고 기존의 하드디스크를 대체하는 것을 어렵게 만든다. 이와 같은 플래시 메모리의 단점을 해결하기 위해서 본 논문에서 비휘발성 메모리와 플래시 메모리를 함께 사용하는 방법을 제안한다. 최근 MRAM, FeRAM, PRAM과 같은 차세대 메모리 기술의 발전과 배터리 백업 메모리의 가격 하락으로 인하여 비휘발성 메모리의 상품적 가치가 높아지고 있다. 하지만 아직까지 용량 대비 가격이 비효율적이기 때문에 소용량의 비휘발성 메모리를 활용하여 플래시 메모리의 쓰기 연산에 대한 단점을 보완하는 방법을 제안한다. 본 논문에서는 FTL 에서 비휘발성 메모리를 쓰기 버퍼로 이용한 여러 가지 버퍼 관리 정책을 실험하였고 각 관리 정책에 따른 플래시 메모리의 성능 향상을 측정하였다. 실험을 통하여 최대로 읽기의 횟수는 90% 감소, 쓰기 횟수는 33% 감소, 소거 횟수는 50% 감소 효과를 보였다.

• 한국정보처리학회:학술대회논문집
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• 한국정보처리학회 2006년도 춘계학술발표대회
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• pp.1337-1340
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• 2006

플래시 메모리는 비 휘발성, 경량화, 견고성, 빠른 속도 등의 장점을 가지고 있어 임베디드 시스템이나 모바일 기기를 위한 저장 장치로 각광 받고 있다. 그러나 데이터를 업데이트할 때 덮어쓰지 못하고, 지우고 다시 써야 하는 물리적 특성이나, 이 때 생기는 오버헤드, 데이터를 쓰는 횟수의 제한 같은 기술적 문제점이 있기 때문에 저장 장치로 대체되기 위해서는 파일 시스템과 플래시 메모리 사이에 FTL 을 두어 이를 해결해 주어야 한다. 본 논문에서는 데이터를 업데이트할 때 성능 향상을 위해 새로운 가비지 콜렉션 기법을 제안하고, 그 성능을 분석하였다. 플래시 메모리에 수행되는 요청이 존재하지 않을 때 thread 형태로 가비지 콜렉션을 수행하여 시스템의 유휴 시간을 활용하며 이 때 정리할 블록을 효과적으로 선정하여 메모리로의 요청이 없을 때는 최대한 많은 가용 블록을 획득하고 메모리의 요청이 빈번할 때에는 최대한 빨리 가용 블록을 획득할 수 있도록 하는 알고리즘을 제안하고 이를 구현하였다. 이를 사용하는 경우 필요할 때만 가비지 콜렉션을 수행하는 것보다 최대 25% 쓰기 시간을 줄일 수 있음을 확인하고, 시스템의 상황에 따라 블록을 선정하는 알고리즘을 유동적으로 변화시킴으로써 가비지 콜렉션의 성능을 향상시킬 수 있음을 확인하였다.