• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제15권1호
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• pp.68-76
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• 2015

Phase-change memory (PCM) is a promising technology that is anticipated to be used in the memory hierarchy of future computer systems. However, its access time is relatively slower than DRAM and it has limited endurance cycle. Due to this reason, PCM is being considered as a high-speed storage medium (like swap device) or long-latency memory. In this paper, we adopt PCM as a virtual memory swap device and present a new page replacement policy that considers the characteristics of PCM. Specifically, we aim to reduce the write traffic to PCM by considering the dirtiness of pages when making a replacement decision. The proposed replacement policy tracks the dirtiness of a page at the granularity of a sub-page and replaces the least dirty page among pages not recently used. Experimental results with various workloads show that the proposed policy reduces the amount of data written to PCM by 22.9% on average and up to 73.7% compared to CLOCK. It also extends the lifespan of PCM by 49.0% and reduces the energy consumption of PCM by 3.0% on average.

• 정보과학회 논문지
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• 제42권9호
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• pp.1071-1077
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• 2015

본 논문은 PCM을 가상메모리 스왑 장치로 사용하는 시스템을 위한 새로운 페이지 교체 기법을 제안한다. 제안하는 기법은 메모리 내의 각 페이지에 대한 수정 정도를 고려해서 교체 대상 페이지를 선정하며 이를 통해 PCM에 발생시키는 쓰기량을 줄인다. 즉, 제안하는 기법은 페이지의 수정 정도를 서브페이지 단위로 관리하고 최근에 사용되지 않은 페이지 중 수정된 서브페이지의 수가 최소인 페이지를 교체한다. 트레이스를 이용한 재현 실험을 통해 제안한 기법이 기존 CLOCK 알고리즘 대비 평균 22.9% 최대 73.7%의 PCM 쓰기량을 절감함을 확인하였다. 또한 PCM의 수명과 에너지 소모율을 각각 평균 49.0%와 3.0% 개선함을 보였다.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제22권6호
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• pp.57-62
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• 2022

최근 상변화메모리와 같은 고속 스토리지 매체의 출현으로 느린 디스크 스토리지에 적합하게 설계된 메모리 관리 기법에 대한 재고가 필요한 시점에 이르렀다. 본 논문에서는 상변화메모리를 가상메모리의 스왑장치로 이용하는 시스템을 위한 새로운 페이지 교체 정책을 제안한다. 제안하는 방식은 페이지 교체 정책이 전통적으로 추구하던 페이지 폴트 횟수 절감뿐 아니라 스왑 장치에 발생하는 쓰기량 절감을 동시에 추구한다. 이는 상변화메모리의 쓰기 연산이 느리고 쓰기 횟수에 제한이 있다는 점에 착안한 것이다. 구체적으로 살펴보면 메모리 부하가 높은 경우 페이지 폴트를 줄이는 데에 초점을 맞추고 메모리 공간에 여유가 있을 경우 스토리지 쓰기량을 줄이는 적응적인 방식을 채택한다. 이를 통해 제안하는 정책이 메모리 시스템의 성능을 저하시키지 않으면서 스토리지 쓰기량을 크게 절감함을 다양한 워크로드의 메모리 참조 트레이스를 재현하는 시뮬레이션 실험을 통해 보인다.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제17권1호
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• pp.7-14
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• 2017

Due to the recent advances in Phage-Change Memory (PCM) technologies, a new memory hierarchy of computer systems with PCM is expected to appear. In this paper, we present a new page replacement policy that adopts PCM as a high speed swap device. As PCM has limited write endurance, our goal is to minimize the amount of data written to PCM. To do so, we defer the eviction of dirty pages in proportion to their dirtiness. However, excessive preservation of dirty pages in memory may deteriorate the page fault rate, especially when the memory capacity is not enough to accommodate full working-set pages. Thus, our policy monitors the current working-set size of the system, and controls the deferring level of dirty pages not to degrade the system performances. Simulation experiments show that the proposed policy reduces the write traffic to PCM by 160% without performance degradations.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제23권3호
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• pp.1-8
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• 2018

In this paper, we propose a new page replacement policy using recency and frequency on hybrid main memory. The proposal has two features. First, when a page fault occurs in the main memory, the proposal allocates it to DRAM, regardless of operation types such as read or write. The page allocated by the page fault is likely to be high probability of re-reference in the near future. Our allocation can reduce the frequency of write operations in PCM. Second, if the write operations are frequently performed on pages of PCM, the pages are migrated from PCM to DRAM. Otherwise, the pages are maintained in PCM, to reduce the number of unnecessary page migrations from PCM. In our experiments, the proposal reduced the number of page migrations from PCM about 32.12% on average and reduced the number of write operations in PCM about 44.64% on average, compared to CLOCK-DWF. Moreover, the proposal reduced the energy consumption about 15.61%, and 3.04%, compared to other page replacement policies.

• 대한전자공학회:학술대회논문집
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• 대한전자공학회 2006년도 하계종합학술대회
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• pp.777-778
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• 2006

In this thesis, we design and implement a Flash Cache Core Module (FCCM) which operates on the YAFFS NAND flash memory. The FCCM applies memory replacement policy and prefetching policy based on the page reference pattern of applications. Also, implement the Clean-First memory replacement technique considering the characteristics of flash memory. In this method the decision is made according to page hit to apply prefetched waiting area. The FCCM decrease I/O hit frequency up to 37%, Compared with the linux cache and prefetching policy. Also, it operated using less memory for prefetching(maximum 24% and average 16%) compared with the linux kernel.

• 한국정보처리학회:학술대회논문집
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• 한국정보처리학회 2012년도 추계학술발표대회
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• pp.282-283
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• 2012

가상메모리 시스템에서 페이지 부재(page fault)를 최소화하기 위해서는 미래에 사용될 페이지를 미리 예측하는 것이 중요하다. 미래에 사용될 페이지는 이미 입력된 페이지들의 패턴 분석을 통해 예측 가능하며 이를 통해 시스템 성능을 최대화 할 수 있는 페이지 교체 정책(page replacement policy)에 대한 연구가 필요하다. 본 논문에서는 동일한 교체 우선권을 가지는 페이지들 간의 예측 적중률을 높이기 위하여 기존의 NUR(not used recently) 정책에 참조횟수 비트를 추가하여 우선 순위를 판단하는 방법을 제안한다. 제안하는 정책은 C 언어를 기반으로 모델링 되었으며 시뮬레이션 결과 페이지 프레임의 크기와 무관하게 기존의 정책들에 비해 성능이 향상됨을 확인하였다.

• 정보처리학회논문지D
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• 제18D권1호
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• pp.1-8
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• 2011

자주 접근되는 데이터에 대해서 빠른 접근을 보장하기 위해 사용되는 임시저장소인 캐쉬는 컴퓨터 시스템 내에서 다양한 계층에 존재하며, 이러한 캐쉬 저장 공간 내에서 효율적으로 데이터를 관리하기 위해 다양한 페이지 교체 알고리즘들이 연구되어 왔다. 대부분의 페이지 교체 알고리즘들은 얼마나 최근에 데이터가 접근 되었는가 또는 얼마나 자주 접근되었는가를 바탕으로 향후 다시 접근될 것 같은 데이터들을 캐쉬 안에 유지하는 휴리스틱 방법을 취하고 있다. 이러한 컴퓨터 내에서의 데이터의 인출 과정은 인간의 기억 인출 과정과 유사하며, 인간의 기억 인출 과정 역시 캐쉬 구조처럼 기억이 얼마나 최근에 그리고 자주 인출되었는가에 의해 그 기억 인출의 확률과 인출속도가 결정된다는 것이 최근 연구에 의해서 밝혀진바 있다. 본 연구에서는 인간의 기억 인출 과정에서의 과거 해당 기억에 대한 인출 기록들의 최근성과 빈도가 인출 확률에 영향을 미치는 관계를 분석하고 이를 페이지 교체 알고리즘에 응용하여 기존의 페이지 교체 알고리즘의 성능을 개선하였다. 또한, 실험을 통해 제안하는 페이지 교체 알고리즘이 기존에 데이터베이스 버퍼 캐쉬에서 가장 좋은 성능을 보이는 것으로 알려진 LRFU보다 파라미터에 민감하지 않고 우수한 성능을 보인다는 것을 입증하였다.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제28권8호
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• pp.1-10
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• 2023

최근, 낸드 플래시 메모리는 비휘발성, 높은 집적도, 높은 내구성으로 인하여 다양한 컴퓨터 시스템에서 자기 디스크를 대체하고 있지만 연산 처리 속도 불균형 및 수명 제한과 같은 한계를 가진다. 따라서 낸드 플래시 메모리의 단점을 극복하고자 디스크 버퍼 관리정책들이 연구되고 있다. 비록 이러한 관리정책들이 다양한 작업 환경과 응용 프로그램의 실행 특성을 반영하는 것은 명확하나, 이들을 위한 기초 관리 정책 결정 방식에 대한 연구는 그에 비하면 미흡하다. 본 논문에서는 낸드 플래시 메모리를 효율적으로 활용하기 위한 기초 관리정책 제안 모델인 FRM을 소개한다. FRM은 워크로드를 다양한 특성에 따라 분석하고 낸드 플래시 메모리가 가지는 특성들과 조합하는 모델로, 이를 통해 작업 환경에 가장 알맞은 기초 관리 정책을 제시한다. 결과적으로 제안하는 모델은 학습 데이터와 검증 데이터에 대해 Accuracy와 Weighted Average 측면에서 각각 92.85%와 88.97%의 기초 관리정책 예측 정확도를 보여주었다.

• 대한임베디드공학회논문지
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• 제13권5호
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• pp.261-268
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• 2018

Phase Change Memory(PCM) with low power consumption and high integration attracts attention as a next generation nonvolatile memory replacing DRAM. However, there is a problem that PCM has long latency and high energy consumption due to the writing operation. The PCM & DRAM hybrid memory structure is a fruitful structure that can overcome the disadvantages of such PCM. However, the page replacement algorithm is important, because these structures use two memory of different characteristics. The purpose of this document is to effectively manage pages that can be referenced in memory, taking into account the characteristics of DRAM and PCM. In order to manage these pages, this paper proposes an page replacement algorithm based on frequently accessed and recently paged. According to our simulation, the proposed algorithm for the DRAM&PCM hybrid can reduce the energy-delay product by around 10%, compared with Clock-DWF and CLOCK-HM.