• 정보처리학회논문지:컴퓨터 및 통신 시스템
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• 제12권1호
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• pp.1-8
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• 2023

SSD는 이미 할당된 페이지에 대한 제자리 덮어쓰기가 불가능하므로 쓰기 연산이 있을 때마다 새로운 클린 페이지로의 대체가 필요하다. 이 문제를 지원하기 위해 SSD는 운영체제의 파일시스템에서 관리하는 논리 페이지를 현재 할당된 물리 페이지로 매핑하는 플래시 변환 계층인 FTL을 내부에 둔다. 쓰기 연산으로 버려진 SSD 페이지는 초기화 작업을 거쳐 재활용되어야 하는데, 그 횟수에 제한이 있기 때문에 FTL은 기본인 페이지 매핑 기능 외에 쓰기 횟수를 줄일 수 있는 캐시 기능을 제공한다. 이 연구에서는 쓰기 횟수를 줄이기 위한 FTL의 캐시 방법론에 집중하여 관련된 알고리즘들을 분석하고, 쓰기 전용 캐시 전략을 제안한다. 시뮬레이터를 사용하여 쓰기 전용 캐시를 실험한 결과 최대 29%의 개선 효과를 보였다.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제21권5호
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• pp.1-10
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• 2016

Magnetic disks have been used for decades in auxiliary storage devices of computer systems. In recent years, the use of NAND flash memory, which is called SSD, is increased as auxiliary storage devices. However, NAND flash memory, unlike traditional magnetic disks, necessarily performs the erase operation before the write operation in order to overwrite data and this leads to degrade the system lifetime and performance of overall NAND flash memory system. Moreover, NAND flash memory has the lower endurance, compared to traditional magnetic disks. To overcome this problem, this paper proposes EPET (Enhanced Prediction and Elapsed Time) wear leveling technique, which is especially efficient to portable devices. EPET wear leveling uses the advantage of PET (Prediction of Elapsed Time) wear leveling and solves long-term system failure time problem. Moreover, EPET wear leveling further improves space efficiency. In our experiments, EPET wear leveling prolonged the first bad time up to 328.9% and prolonged the system lifetime up to 305.9%, compared to other techniques.

• 전자공학회논문지
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• 제51권3호
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• pp.61-71
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• 2014

임베디드 시스템의 저장매체 시장의 플래시 메모리의 점유율이 증가되고 반도체 산업이 성장함에 따라 플래시 메모리의 수요와 공급이 큰 폭으로 증가하고 있다. 특히 스마트폰, 테블릿 PC, SSD등 SoC(System on Chip)산업에 많이 사용되고 있다. 플래시 메모리는 셀 배열 구조에 따라 NOR-형과 NAND-형으로 나뉘고 NAND-형은 다시 Cell당 저장 가능한 bit수에 따라서 SLC(Single Level Cell)과 MLC(Multi Level Cell)로 구분된다. NOR-형은 BIST(Bulit-In Self Test), BIRA(Bulit-In Redundancy Analysis)등의 많은 연구가 진행되었지만 NAND-형의 경우 BIST 연구가 적다. 기존의 BIST의 경우 고가의 ATE 등의 외부 장비를 사용하여 테스트를 진행해야한다. 하지만 본 논문은 MLC NAND-형 플래시 메모리를 위해 제안되었던 MLC NAND March(x)알고리즘과 패턴을 사용하며 내부에 필요한 패턴을 내장하여 외부 장비 없이 패턴 테스트가 가능한 유한상태머신(Finite State Machine) 기반구조의 MLC NAND-형 플래시 메모리를 위한 BIST를 제안하여 시스템의 신뢰도 향상과 수율향상을 위한 시도이다.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제26권11호
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• pp.1-9
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• 2021

3D-NAND 플래시 메모리는 평면적 구조인 2D-NAND 셀을 적층하는 방식으로 단위 면적당 고용량을 제공한다. 하지만 적층 공정의 특성상 각 레이어별 또는 물리적인 셀 위치에 따라 오류 발생 빈도가 달라질 수 있는 문제가 있다. 이와 같은 현상은 플래시 메모리의 쓰기/지우기(P/E) 횟수가 증가할수록 두드러진다. SSD와 같은 대부분의 플래시 기반 저장장치는 오류 교정을 위하여 ECC를 사용한다. 이 방법은 모든 플래시 메모리 페이지에 대하여 고정된 데이터 보호 강도를 제공하므로 물리적 위치에 따라 오류 발생률이 각기 다르게 나타나는 3D NAND 플래시 메모리에서는 한계를 보인다. 따라서 본 논문에서는 오류 발생률 차이를 보이는 페이지와 레이어를 K-means 머신러닝 알고리즘을 통해 군집으로 분류하고, 각 군집마다 차별화된 데이터 보호강도를 적용한다. 본 논문에서는 페이지와 레이어별로 오류 발생률이 현저하게 달라지는 내구성 테스트가 끝난 시점에서 측정된 오류 발생 횟수를 바탕으로 페이지와 레이어를 분류하고 오류에 취약한 영역에 대해서는 스트라이프에 패리티 데이터를 추가하여 차별화된 데이터 보호 강도 제공을 예시로 보인다. 본 논문에서는 기존의 ECC 또는 RAID 방식의 데이터 보호 구조와 비교하여 제안하는 차별화된 데이터 보호정책이 3D NAND 플래시 메모리의 신뢰성과 수명향상에 기여할 수 있음을 보인다.

• 디지털융복합연구
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• 제20권3호
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• pp.343-348
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• 2022

최근 급격한 기술의 발달로 다양한 시스템에서 발생하는 데이터양이 증가하고 있으며, 많은 양의 빅데이터(big data)를 처리해야 하는 엔터프라이즈 서버(enterprise server)와 데이터 센터(data center)의 경우 비용이 증가하더라도 높은 안정성과 고성능의 저장 장치를 적용하는 것이 필요하다. 이러한 시스템에서는 고성능의 읽기/쓰기 성능을 제공하는 SSD(solid state disk)를 저장 장치로 사용하는 경우가 많다. 그러나, 페이지 단위로 읽기 쓰기를 하고 블록단위로 지우기 연산을 해야하고 쓰기 전 지우기 연산을 수행해야 하는 특징 때문에 중복 쓰기가 다발할 경우 성능이 저하되는 문제가 있다. 따라서 이러한 성능 저하 문제를 지연시키기 위해 SSD의 내부적으로 초과 제공(over-provision) 기술을 적용하고 있다. 그러나 초과 제공 기술은 성능 대신 많은 저장공간의 비용을 소모하는 단점이 있기 때문에 적정 성능 이상의 비효율적인 기술의 적용은 과대한 비용을 지불하게 만드는 문제가 있다. 본 논문에서는 SSD에서 다양한 초과 제공을 적용하였을 때 발생하는 성능과 비용을 측정하고, 이를 기반으로 시스템에 최적화된 초과 제공 비율을 예측하는 방법을 제안했다. 본 연구를 통해 빅데이터를 처리하는 시스템에서 성능의 요구사항을 만족하기 위한 비용과의 절충점(trade-off)를 찾을 수 있을 것으로 기대한다.

• 정보처리학회논문지A
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• 제18A권4호
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• pp.135-142
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• 2011

본 연구는 플래시 메모리 기반의 고성능 SSD (Solid State Disk) 구조를 위하여 디스크 참조 특성에 적응적으로 구동하는 효율적인 버퍼 구조와 구동 기법을 설계한다. 기존 SSD는 삭제동작 횟수의 제약은 물론 읽기와 쓰기 동작에 대하여 비대칭적인 성능을 보이는 특징을 갖고 있다. 이러한 삭제동작 횟수와 쓰기 동작의 지연시간을 최소화 하기 위해서는 다중 플래시 메모리 칩들에 대해 쓰기 동작은 병렬적으로 수행하는 정도를 최대화하여 운영하여야 한다. 따라서 플래시 메모리 칩들에 대한 인터리빙 레벨 (interleaving level)을 최대화 하기 위하여, 본 논문에서는 혼합 위치 사상 기법 (hybrid address mapping)과 슈퍼 블록 (super-block) 기반의 SSD 구조에 대하여 성능 증대와 증가된 장치 수명을 제공하기 위한 효율적 버퍼 구조를 제안한다. 제안한 버퍼구조는 응용 수행특성을 기반으로 최적의 임의/순차쓰기를 구분하며, 수행 성능에 중요한 순차쓰기 정도의 크기를 증대시키는 동적 융합 방법, 구동되는 버퍼구조와 사상 테이블의 효율적인 관리 구조를 설계하였으며, 이를 통해 기존의 단순한 버퍼 운영기법에 비하여 35%의 성능향상을 제공한다.

• ETRI Journal
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• 제36권5호
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• pp.876-879
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• 2014

In current NAND flash design, one of the most challenging issues is reducing peak current consumption (peak ICC), as it leads to peak power drop, which can cause malfunctions in NAND flash memory. This paper presents an efficient approach for reducing the peak ICC of the cache program in NAND flash memory - namely, a program Cache Busy Time (tPCBSY) control method. The proposed tPCBSY control method is based on the interesting observation that the array program current (ICC2) is mainly decided by the bit-line bias condition. In the proposed approach, when peak ICC2 becomes larger than a threshold value, which is determined by a cache loop number, cache data cannot be loaded to the cache buffer (CB). On the other hand, when peak ICC2 is smaller than the threshold level, cache data can be loaded to the CB. As a result, the peak ICC of the cache program is reduced by 32% at the least significant bit page and by 15% at the most significant bit page. In addition, the program throughput reaches 20 MB/s in multiplane cache program operation, without restrictions caused by a drop in peak power due to cache program operations in a solid-state drive.

• 정보과학회 컴퓨팅의 실제 논문지
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• 제20권10호
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• pp.525-533
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• 2014

SCST(The generic SCSI target subsystem for Linux)는 개발자가 SCSI 타겟 스토리지를 구성할 수 있게 하는 오픈소스 소프트웨어이며, 스토리지 네트워크 구성을 위해 iSCSI, FC, SRP 등의 다양한 SCSI 네트워크 프로토콜을 지원한다. 본 논문에서는 SCST를 이용한 스토리지 가상화 방법을 제안하고 고성능 스토리지인 All Flash Array를 4Gb 파이버 채널, 10Gb 이더넷, 40Gb 인피니밴드를 통해 가상화하며, 가상화된 All Flash Array의 성능을 고찰한다. 실험 결과 40Gb 인피니밴드를 통해 가상화된 All Flash Array가 세 경우 중 가장 높은 성능을 보였다. 40Gb 인피니밴드를 통해 가상화된 All Flash Array는 SCSI 타겟 시스템에 연결된 All Flash Array에 비해 순차/임의 읽기의 경우에 각각 78%, 79%의 성능을 보였으며, 순차/임의쓰기의 경우에는 83%, 88%의 성능을 보임을 확인하였다.

• 한국항행학회논문지
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• 제14권5호
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• pp.767-774
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• 2010

NAND 플래시 메모리는 높은 입출력 성능, 내장애성, 저전력 소모 등 여러 가지 장점을 가지고 있어서 하드디스크를 대체할 수 있는 새로운 저장 장치로 관심을 받고 있다. 전통적인 DBMS들은 FTL (Flash Translation Layer)를 이용하면 전혀 수정 없이 플래시 메모리 위에서 동작한다. 그러나, 대부분의 FTL은 DBMS가 아닌 파일 시스템에 최적화 되어있다. 또한, 전통적인 DBMS는 플래시 메모리의 특징 (erase-before-write) 을 고려하지 않고 있다. 이 논문에서는 플래시 메모리를 이차 저장장치로 사용하는 DBMS를 위한 플래시 고려하는 스토리지 시스템을 제안한다. 제안하는 플래시 고려 스토리지 시스템은 비용이 높은 변경 연산을 피하기 위해 로그 레코드를 이용한다. 마지막으로, 실험을 통해서 제안하는 스토리지 시스템이 기존에 제안된 플래시를 고려하는 DBMS에 비해 우수함을 보인다.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제15권5호
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• pp.570-576
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• 2015

Existing flash storage devices such as universal flash storage and solid state disk support command queuing to improve storage I/O bandwidth. Command queuing allows multiple read/write requests to be pending in a device queue. Because multi-channel and multi-way architecture of flash storage devices can handle multiple requests simultaneously, command queuing is an indispensable technique for utilizing parallel architecture. However, command queuing can be harmful to the latency of fsync system call, which is critical to application responsiveness. We propose a dynamic queue depth adaptation technique, which reduces the queue depth if user application is expected to send fsync calls. Experiments show that the proposed technique reduces the fsync latency by 79% on average compared to the original scheme.