• Annual Conference of KIPS
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• 2021.05a
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• pp.96-99
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• 2021

NVRAM(Non-volatile RAM)이란 전원을 공급하지 않아도 데이터를 유지할 수 있는 RAM 이다. 비휘발성 메모리이기 때문에 Flash 와 동일한 기능을 제공할 수 있다. 또한 Flash 에 비해 저전력으로 동작하고, 읽고 쓰는 동작도 더 빠르며 내구성까지 뛰어나다. 즉, NVRAM 은 리소스가 제한적인 사물인터넷(IoT) 장치에서 Flash 를 대신하여 전력소모 및 지연시간 측면에서 효과적으로 사용될 수 있는 메모리이다. IoT 장치는 일반적으로 배터리와 같은 독립전원 장치로 작동하거나, 최근에는 에너지 하베스터를 활용한 간헐적 컴퓨팅 방식도 활용되고 있다. 간헐적 컴퓨팅 방식에서는 전원이 꺼졌을 때도 프로그램의 상태를 유지하기 위해 비휘발성 메모리에 백업동작이 필수적이다. 그러므로 백업을 위한 메모리를 Flash 가 아닌 NVRAM 으로 대체하게 되면 효율적이고, 상대적으로 백업 및 복구에 의한 비휘발성 메모리에 접근이 많은 간헐적 컴퓨팅에서는 더 큰 효율을 볼 수 있다. 하지만 현재 NVRAM 이 내장된 개발보드가 제한적이고, NVRAM 을 외부 모듈로서 사용하기 위해 SPI 또는 I2C 통신을 사용해야 한다. 그 외에도 동시에 공유 메모리에 접근하는 등의 문제를 막아야 한다. 이러한 문제를 막고, NVRAM 을 편리하게 사용할 수 있도록 추상화 계층을 만들어 NVRAM 테스팅 환경을 제공하여 해당 분야의 연구개발을 가속화할 수 있을 것으로 기대된다. 본 논문에서는 NVRAM 의 한 종류인 FRAM 을 사용하여 추상화 계층을 구현하였다.

• Journal of KIISE:Computer Systems and Theory
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• v.33 no.9
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• pp.615-625
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• 2006

Nonvolatile memory technology is evolving continuously and commercial products such as FeRAM and PRAM are now challenging their markets. As NVRAM has properties of both memory and storage, it can store persistent data objects while allowing fast and random access. To utilize NVRAM for general purpose storing of frequently updated data across power disruptions, some essential features of the file system including naming, recovery, and space management are required while exploiting memory-like properties of NVRAM. Conventional file systems, including even recently developed NVRAM file systems, show very low space efficiency wasting more than 50% of the total space in some cases. To efficiently utilize the relatively expensive NVRAM, we design and implement a new extent-based space-thrifty file system, which we call NEBFS (NVRAM Extent-Based File System). We analyze and compare the space utilization of conventional file systems with NEBFS and validate the results with experimental results observed from running the file system implementations on a system with actual NVRAM installed as well as on systems emulating NVRAM. We show that NEBFS has high space efficiency compared to conventional file systems.

• Proceedings of the Korean Society of Computer Information Conference
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• 2013.01a
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• pp.195-196
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• 2013

본 논문에서는 NVRAM(Non-volatile Random Access Memory) 주 기억장치를 위한 메모리 컨트롤러를 설계한다. NVRAM의 비 휘발성과 낮은 정적 에너지 소모의 장점을 활용하는 한편, 상대적으로 느린 읽기/쓰기 속도 및 큰 쓰기 전력 소모를 개선하기 위해 새로운 캐시 구조를 제안한다. FPGA를 활용하여 Block RAM 128KB 1차 캐시, 16KB 2차 캐시 및 캐시 컨트롤러를 포함하는 메모리 컨트롤러를 구현하였고 NVRAM은 FeRAM를 사용하였다.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• v.17 no.1
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• pp.23-28
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• 2017

Non-volatile RAM (NVRAM) provides many opportunities to improve the performance of computing devices. In this paper, we present an approach that reduces the user-perceived latency of browsers by using NVRAM. To this end, we first analyze the browser launch process, and then employ several techniques that improve the performance of each step by using NVRAM. Specially, we focus on minimizing the launch time of browser by 1) prefetching the block sequence required for browser launch, 2) caching the web resources in the fast NVRAM, and 3) reusing the displayed bitmap data in the frame buffer. Through implementation, we show that our scheme significantly reduces the launch time of browsers.

• The Journal of the Institute of Internet, Broadcasting and Communication
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• v.20 no.1
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• pp.149-153
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• 2020

This paper presents a new page placement policy for DRAM/NVRAM hybrid main memory in smartphones. Unlike previous studies on hybrid memory systems, this paper performs the placement of pages based on the offline analysis of memory access behaviors as smartphone's memory accesses are skewed to a certain address ranges, which is consistent regardless of smartphone applications, specially for write operations. Thus, we aim at reducing the write traffic to NVRAM by the offline analysis results. Experimental results show that the proposed policy reduces the write traffic to NVRAM by 61% on average without performance degradations.

• Journal of Digital Contents Society
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• v.14 no.1
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• pp.15-23
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• 2013

In response to the demands of large-scale data processing with low-power and new application, a storage system using SSD (Solid State Disk/Drive) with fast input-output performance instead of hard disc has appeared as storage device. Studies on methods to overcome specific problems of SSD such as various processing data units, out-place-update and limited delete count have been actively conducted. However, declining performance and stability have not been resolved yet when storing case specific data with small scale that causes frequent random write in hard disc or SSD. This thesis suggests a system structure that stores index requesting frequent random write in NVRAM capable of byte access by using characteristics such as byte unit fast read / write of NVRAM, non-volatile and smaller size of actual changed data size in index page than block size.

• Journal of KIISE
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• v.43 no.2
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• pp.177-185
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• 2016

In this paper, we propose a hybrid write buffer architecture comprised of DRAM and NVRAM on SSD and a write buffer algorithm for the hybrid write buffer architecture. Unlike other write buffer algorithms, the proposed algorithm considers read pages as well as write pages to improve the performance of storage devices because most actual workloads are read-write mixed workloads. Through effectively managing NVRAM pages, the proposed algorithm extends the endurance of SSD by reducing the number of erase operations on NAND flash memory. Our experimental results show that our algorithm improved the buffer hit ratio by up to 116.51% and reduced the number of erase operations of NAND flash memory by up to 56.66%.

• ETRI Journal
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• v.39 no.6
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• pp.820-831
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• 2017

File systems and applications try to implement their own update protocols to guarantee data consistency, which is one of the most crucial aspects of computing systems. However, we found that the storage devices are substantially under-utilized when preserving data consistency because they generate massive storage write traffic with many disk cache flush operations and force-unit-access (FUA) commands. In this paper, we present DJFS (Delta-Journaling File System) that provides both a high level of performance and data consistency for different applications. We made three technical contributions to achieve our goal. First, to remove all storage accesses with disk cache flush operations and FUA commands, DJFS uses small-sized NVRAM for a file system journal. Second, to reduce the access latency and space requirements of NVRAM, DJFS attempts to journal compress the differences in the modified blocks. Finally, to relieve explicit checkpointing overhead, DJFS aggressively reflects the checkpoint transactions to file system area in the unit of the specified region. Our evaluation on TPC-C SQLite benchmark shows that, using our novel optimization schemes, DJFS outperforms Ext4 by up to 64.2 times with only 128 MB of NVRAM.

• Proceedings of the Korean Information Science Society Conference
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• 2005.07a
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• pp.844-846
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• 2005

차세대 비휘발성 메모리(Non-Volatile RAM, 이후 NVRAM)의 사용이 현실화 되면서 이를 활용한 저장 장치의 성능 개선 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 논문에서는 NVRAM을 이용한 플래시 파일 시스템의 성능 향상 방법을 제안한다. 우선 자주 갱신 되는 정보를 NVRAM에 유지시켜 플래시 메모리의 덮어쓰기(overwrite)로 인한 성능 저하 문제를 개선한다. 또한 NVRAM에 파일시스템의 메타 정보 위치를 유지하여 파일 시스템을 마운트할 때 요구되는 플래시 메모리의 탐색 공간을 줄인다. 실험 결과 마운팅 시간이 줄고 플래시 메모리의 접근 횟수가 감소함을 확인하였다.

• Annual Conference of KIPS
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• 2010.11a
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• pp.1777-1779
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• 2010

최근 저전력과 새로운 응용의 대용량 데이터 처리 요구에 따라 저장 장치로 하드디스크 대신 빠른 입출력 성능을 가진 SSD 를 저장장치로 활용하는 사례가 증가하고 있으나 빈번한 임의 쓰기를 발생하는 소규모 특정 데이터를 하드디스크나 SSD 에 저장하는 경우 발생하는 성능 및 안정성 저하문제는 아직 완전히 해결하지 못하고 있다. 본 논문에서는 빈번한 임의 쓰기를 요구하는 인덱스를 바이트 접근이 가능한 NVRAM 에 저장하는 시스템 구조를 제안한다. 제안하는 시스템 구조는 NVRAM 의 바이트 단위 빠른 읽기/쓰기와 인덱스 페이지 내 실제 데이터 변경 크기가 블록 크기보다 훨씬 작다는 특성을 고려하여 인덱스 페이지 크기를 최적화하고 메인 메모리에서 인덱스 페이지 버퍼를 따로 할당하여 관리함으로써 시스템 성능 향상을 기대할 수 있음을 보인다.