• Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SD
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• v.48 no.8
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• pp.45-52
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• 2011

Flash memory is becoming widely prevalent in various area due to high performance, non-volatile features, low power, and robust durability. As price-per-bit is decreased, NAND flash based SSDs (Solid State Disk) have been attracting attention as the next generation storage device, which can replace HDDs (Hard Disk Drive) which have mechanical properties. Especially for the single package SSD, if channel number or FIFO buffer size per channel increases to improve performance, the size of a controller and I/O pin count will increase linearly with channel numbers and form factor will be affected. We propose a novel technique which can minimize form factor by optimizing the number of NAND flash channels and the size of interface FIFO buffer in the SSD. For SSD with 10 channel and double buffer, the experimental results show that buffer block size can be reduced about 73% without performance degradation and total size of a controller can be reduced about 40% because control block per channel and I/O pin count decrease according to decrease channel number.

• Proceedings of the Korean Information Science Society Conference
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• 2011.06b
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• pp.366-367
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• 2011

오늘날 컴퓨터 시스템에서 중요하게 생각하는 분야 중 하나가 저전력이다. SSD는 기계적인 요소가 없어서 충격에 강하고 랜덤 읽기, 쓰기 성능이 HDD에 비해 좋아 HDD를 대체할 새로운 저장 장치로 여겨지고 있다. 또한 소모 전력도 HDD에 비해 작을 것으로 예측했다. 하지만 실제 소모량은 HDD와 크게 차이 나지 않았다. SSD의 소모 전력이 커진 원인을 파악하기 위해 SSD의 구성 요소를 파악하고 각 요소의 소모량을 시뮬레이터를 이용하여 분석했다. SSD의 전력 소모는 Flash Memory Controller, DRAM, NAND Flash 의 소모량이 90% 이상을 차지했다.

• Journal of KIISE
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• v.42 no.12
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• pp.1480-1485
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• 2015

As SSDs are increasingly being used as high-performance storage or caches, attention is increasingly paid to the provision of SSDs with Quality-of-Service for I/O request streams of various applications in server systems. Since most SSDs are using the AHCI controller interface on a SATA bus, it is not possible to provide a differentiated service by distinguishing each I/O stream from others within the SSD. However, since a new SSD interface, the NVME controller interface on a PCI Express bus, has been proposed, it is now possible to recognize each I/O stream and schedule I/O requests within the SSD for differentiated services. This paper proposes Flash Operation Group Scheduling within NVME-based flash storage devices, and demonstrates through QEMU-based simulation that we can achieve a proportional bandwidth share for each I/O stream.

• Proceedings of the Korean Society of Computer Information Conference
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• 2014.07a
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• pp.231-234
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• 2014

플래시 메모리는 빠른 처리 속도, 비 휘발성, 저 전력, 강한 내구성 등으로 인해 최근 여러 분야에서 활용도가 증가하고 있다. 또한, 최근 비트 당 가격이 저렴해지면서 NAND 플래시 기반의 SSD (Solid State Disk)가 기존 기계적 메커니즘의 HDD(Hard Disk Drive)를 대체할 새로운 저장 장치로 주목받고 있다. 이 논문에서는 SSD 설계에서 고려해야 할 사항들을 정리하였으며, SSD의 성능향상을 위해 설계 고려사항들에 대한 해결방안을 위한 연구방향을 제시한다.

• Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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• 2014.10a
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• pp.978-983
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• 2014

This research proposes a method to estimate the fatigue life of solid-state drive(SSD) due to the effect of dummy solder ball under forced vibration. Mechanical jig is developed to describe the SSD in laptop computer. The jig with SSD is mounted on a shaker, and excited by a sinusoidal sweep vibration within the narrow frequency band around the first resonant frequency until the SSD fails. A finite element model of SSD is also developed to simulate the forced vibration. It shows that the solder joints at the corners of controller package are most vulnerable components and that placing dummy solder balls at those area is effective method to increase fatigue life of SSD.

• Proceedings of the Korean Information Science Society Conference
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• 2011.06b
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• pp.462-465
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• 2011

낸드 플래시 메모리를 이용한 SSD(Solid-State Disk)는 빠른 속도와 저전력, 휴대성, 내구성 등의 특성을 가져 전통적인 저장 장치인 하드 디스크(HDD:Hard Disk Drive)를 대체할 차세대 저장 장치로 주목받고 있다. 그러나 저장 장치 성능 측정 도구는 기존의 하드 디스크의 특성을 기반으로 한 것들이 대부분으로 이를 통해 SSD의 성능을 측정하기엔 적합하지 않다. 특히 SSD는 하드 디스크에 비해 단위 공간 당비용이 수십 배 가량 높아 저장 공간의 효율적인 관리를 위해 컨트롤러(Controller)가 데이터 압축 기법을 사용하기도 하는데 이 압축 기법을 사용하는 컨트롤러에 따라 SSD는 다른 성능을 보인다. 또, 여러 가지 명령들이 한꺼번에 존재할 때 컨트롤러에 따라 이를 적절히 효율적으로 처리해주는 기능을 가지고 있는데 이 역시 SSD의 성능에 차이를 가져온다. 그러나 기존 저장 장치 성능 측정 도구는 압축 기법 유무를 판별할 수 있으면서 여러 명령들이 한꺼번에 존재할 때 SSD 성능의 차이를 파악할 수 있는 통합된 성능 측정 도구는 없다. 본 논문에서는 다양한 패턴에 따라 SSD의 특성을 측정할 수 있는 도구인 uFlip 성능 측정 도구를 기반으로, 압축 기법의 사용 유무를 판별할 수 있는 기능과 명령 큐 깊이(Command Queue Depth)에 따라 성능의 차이를 판별할 수 있는 기능을 추가하였고, uFlip 기반 수정된 성능 측정 도구로 몇 가지 상용 SSD의 성능을 평가하여 비교함으로써 추가된 기능들의 유무에 따라 SSD별로 다른 성능을 보이는 것을 확인할 수 있었다.

• The Magazine of the IEIE
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• v.37 no.3
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• pp.43-50
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• 2010

Solid State Drive(SSD)는 NAND Flash Memory와 이틀 제어하는 Controller로 구성되는 차세대 대용량 저장매체로써 기존의 HDD에 비해 상대적으로 읽기 및 쓰기가 빠르고，동작 중 전력소비가 적으며, 또한 발열이 낮고, 강한 내구성을 가지고 있기 때문에 PC에서 HDD보다 더 적합한 저장매체라 할 수 있다. 하지만, 가격이 비싸다는 점과 아직 안정성이 검증되지 않은 이유로 HDD를 대체하는데 시간이 더 필요하다. 안정성을 높이기 위해 많은 개발자들이 노력을 하고 있음에도 불구하고 공통적으로 겪는 문제점중에 하나가 바로 객관적인 성능 및 품질을 판단하는 테스트 기준이 없다는 것이다. 본 논문에서 다루고자 하는 내용은 기존 HDD 및 SSD 테스트의 한계침을 찾아보고 이를 보완한 테스트 기준을 제안함으로써, 많은 개발자들이 SSD 개발에 있어 좀 더 정확한 테스트로 SSD의 성능 및 안정성을 높이는데 가여할 수 있도록 SSD 테스트 관점에서의 Key word를 결론으로 제시하고자 한다.

• KIPS Transactions on Computer and Communication Systems
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• v.8 no.7
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• pp.159-166
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• 2019

Unlike modern Solid-State Drives with DRAM, DRAM-less SSDs do not have DRAM because they are cheap and consume less power. Obviously, they have performance degradation problem due to lack of DRAM in the controller and this problem can be alleviated by utilizing host memory buffer(HMB) feature of NVMe, which allows SSDs to utilize the DRAM of host. In this paper, we show that commercial DRAM-less SSDs surely exhibit lower I/O performance than other SSDs with DRAM, but they can be improved by utilizing the HMB feature. Through various experiments and analysis, we also show that DRAM-less SSDs mainly exploit the DRAM of host as mapping table cache rather than read cache or write buffer to improve I/O performance.

• Journal of the Institute of Electronics and Information Engineers
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• v.49 no.12
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• pp.149-155
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• 2012

SSD is a storage device of having high-performance controller and cache buffer and consists of many NAND flash memories. Because NAND flash memory does not support in-place update, valid pages are invalidated when update and erase operations are issued in file system and then invalid pages are completely deleted via garbage collection. However, garbage collection performs many erase operations of long latency and then it reduces I/O performance and increases wear leveling in SSD. In this paper, we propose a new method of de-duplicating valid data and recycling invalid data. The method de-duplicates valid data and then recycles invalid data so that it improves de-duplication ratio. Due to reducing number of writes and garbage collection, the method could increase I/O performance and decrease wear leveling in SSD. Experimental result shows that it can reduce maximum 20% number of garbage collections and 9% I/O latency than those of general case.

• Journal of KIISE:Databases
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• v.37 no.6
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• pp.308-314
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• 2010

As the price of flash memory continues to drop and the technology of flash SSD controller innovates, high performance flash SSDs with affordable prices flourish in the storage market. Nevertheless, it is hard to expect that flash SSDs will replace harddisks completely as database storage. Instead, the approach to use flash SSD as a cache for harddisks would be more practical, and, in fact, several hybrid storage architectures for flash memory and harddisk have been suggested in the literature. In this paper, we propose a new approach to use flash SSD as an extended buffer for main buffer in database systems, which stores the pages replaced out from main buffer and returns the pages which are re-referenced in the upper buffer layer, improving the system performance drastically. In contrast to the existing approaches to use flash SSD as a cache in the lower storage layer, our approach, which uses flash SSD as an extended buffer in the upper host, can provide fast random read speed for the warm pages which are being replaced out from the limited main buffer. In fact, for all the pages which are missing from the main buffer in a real TPC-C trace, the hit ratio in the extended buffer could be more than 60%, and this supports our conjecture that our simple extended buffer approach could be very effective as a cache. In terms of performance/price, our extended buffer architecture outperforms two other alternative approaches with the same cost, 1) large main buffer and 2) more harddisks.