• 전자공학회논문지
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• 제52권9호
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• pp.54-62
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• 2015

낸드 플래시 기반의 SSD (Solid-State Drive)는 HDD (Hard Disk Drive) 대비 월등한 성능에도 불구하고 쓰기 회수 제한이라는 태생적 단점을 가지고 있다. 이로 인해 SSD의 수명은 워크로드에 의해 결정되어 SSD의 기술 변화 추세인 SLC (Single Level Cell) 에서 MLC (Multi Level Cell) 로의 전환, MLC에서 TLC (Triple Level Cell) 로의 전환에 있어 큰 도전이 될 수 있다. 기존 연구들은 주로 wear-leveling 또는 하드웨어 아키텍처 측면에서 SSD의 수명 개선을 다루었으나, 본 논문에서는 호스트가 요청한 쓰기에 대해 SSD가 낸드플래시 메모리를 통해 처리하는 수명관점의 효율성을 대변하는 WAF (Write Amplification Factor) 관점에서 Host I/O 스택 중 파일 시스템, I/O 스케줄러, 링크 전력에 대해 JEDEC 엔터프라이즈 워크로드를 이용해 I/O 스택 최적 구성에 대해 실험적 분석을 수행하였다. WAF는 SSD의 FTL의 효율성을 측정하는 지표로 수명관점에서 가장 객관적으로 사용한다. I/O 스택에 대한 수명 관점의 최적 구성은 MinPower-Dead-XFS로 최대 성능 조합인 MaxPower-Cfq-Ext4에 비해 성능은 13% 감소하였지만 수명은 2.6 배 연장됨을 확인하였다. 이는 I/O 스택의 최적화 구성에 있어, SSD 성능 관점뿐만 아니라 수명 관점의 고려에 대한 유의미를 입증한다.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제22권2호
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• pp.1-7
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• 2017

Recently, NAND flash memory, which is used as a storage medium, is replacing HDD (Hard Disk Drive) at a high speed due to various advantages such as fast access speed, low power, and easy portability. In order to apply NAND flash memory to a computer system, a Flash Translation Layer (FTL) is indispensably required. FTL provides a number of features such as address mapping, garbage collection, wear leveling, and hot data identification. In particular, hot data identification is an algorithm that identifies specific pages where data updates frequently occur. Hot data identification helps to improve overall performance by identifying and managing hot data separately. MHF (Multi hash framework) technique, known as hot data identification technique, records the number of write operations in memory. The recorded value is evaluated and judged as hot data. However, the method of counting the number of times in a write request is not enough to judge a page as a hot data page. In this paper, we propose hot data identification which considers not only the number of write requests but also the persistence of write requests.

• 한국정보과학회논문지:컴퓨팅의 실제 및 레터
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• 제15권12호
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• pp.958-962
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• 2009

최근 저장장치로 하드 디스크를 대치하고 있는 플래시 메모리 저장장치는 물리적 특성이 하드디스크와 다르다. 이러한 플래시 메모리 저장장치의 성능을 향상시키기 위해 운영체제 및 파일시스템의 여러 계층에 걸쳐 다양한 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 파일 삭제시 무효화되는 페이지 정보를 상위 계층에서 전달받아 이를 저장하고 활용하는 플래시 메모리 저장장치의 구조를 제안하고 해당 시스템의 성능 및 영향에 대해 연구하였다. 제안하는 시스템은 페이지 무효 정보를 블록 병합, 웨어 레벨링 등에 활용하고 이에 따라 시스템의 성능을 효과적으로 향상시키는 것으로 나타났다.

• 반도체디스플레이기술학회지
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• 제7권3호
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• pp.17-21
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• 2008

Application of flash memory in mobile and ubiquitous related devices is rapidly being increased due to its low price and high performance. In addition, some notebook computers currently come out into market with a SSD(Solid State Disk) instead of hard-drive based storage system. Regarding this trend, applications need to increase the storage capacity using multiple flash memory chips for larger capacity sooner or later. Flash memory based storage subsystem should resolve the performance bottleneck for writing in perspective of speed and lifetime according to its physical property. In order to make flash memory storage work with tangible performance, reclaiming of invalid regions needs to be controlled in a particular manner to decrease the number of erasures and to distribute the erasures uniformly over the whole memory space as much as possible. In this paper, we study the performance of flash memory recycling algorithms and demonstrate that the proposed algorithm shows acceptable performance for flash memory storage with multiple chips. The proposed cleaning method partitions the memory space into candidate memory regions, to be reclaimed as free, by utilizing threshold values. The proposed algorithm handles the storage system in multi-layered style. The impact of the proposed policies is evaluated through a number of experiments.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제17권4호
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• pp.143-148
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• 2017

최근 스마트폰, 디지털 카메라, 자동차 블랙박스와 같은 소형 전자기기들의 저장장치로써 가볍고 외부 충격에 강한 비휘발성 메모리인 플래시 메모리가 널리 이용되고 있다. 플래시 메모리는 읽기연산과 쓰기연산의 연산 속도가 다르며, 덮어쓰기가 불가능한 특징을 가지고 있기 때문에 삭제연산을 추가하여 이러한 문제점을 해결한다. 또한, 플래시 메모리의 삭제횟수가 제한적이기 때문에 마모도 평준화를 고려해야 한다. 최근 플래시 메모리의 이러한 특성을 고려한 플래시 메모리 기반 버퍼 교체 알고리즘에 관한 많은 연구들이 진행되고 있다. 따라서, 본 논문은 기존 플래시 메모리 기반 버퍼 교체 알고리즘의 문제점을 해결하기 위해 페이지를 그룹으로 나누어 관리하며 교체 대상 페이지 선정 시 참조 횟수와 참조 시간을 함께 고려하였다.

• 대한임베디드공학회논문지
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• 제11권2호
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• pp.87-95
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• 2016

Nonvolatile memory (NVM) is being considered as an alternative of traditional memory devices such as SRAM and DRAM, which suffer from various limitations due to the technology scaling of modern integrated circuits. Although NVMs have advantages including nonvolatility, low leakage current, and high density, their inferior write performance in terms of energy and endurance becomes a major challenge to the successful design of NVM-based memory systems. In order to overcome the aforementioned drawback of the NVM, extensive research is required to develop energy- and endurance-aware optimization techniques for NVM-based memory systems. However, researchers have experienced difficulty in finding a suitable simulation tool to prototype and evaluate new NVM optimization schemes because existing simulation tools do not consider the feature of NVM devices. In this article, we introduce a NVM-based cache simulator to support rapid prototyping and evaluation of NVM-based caches, as well as energy- and endurance-aware NVM cache optimization schemes. We demonstrate that the proposed NVM cache simulator can easily prototype PRAM cache and PRAM+STT-RAM hybrid cache as well as evaluate various write traffic reduction schemes and wear leveling schemes.

• 한국컴퓨터정보학회:학술대회논문집
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• 한국컴퓨터정보학회 2018년도 제57차 동계학술대회논문집 26권1호
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• pp.1-4
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• 2018

본 논문에서는 낸드 플래시 메모리 시스템에서 가비지 컬렉션과 마모도 평준화를 동시에 수행하는 환경에서 발생 할 수 있는 세 가지 내재된 문제점들을 제시한다. 제시한 문제점들은 낸드 플래시 메모리의 추가적인 수명 연장을 방해 할 뿐만 아니라, 페이지 이주 오버헤드를 초래하는 근본적인 원인이 된다. 이러한 내재된 문제점들의 원인 분석은 다음과 같이 진행한다. 첫 번째, 세 가지 내재된 문제점들에 대한 시나리오를 구성하고, 구성한 시나리오에서 발생할 수 있는 문제점들을 제시한다. 두 번째, 각 시나리오에서 발생하는 문제점을 파악하고, 그로 인해 낸드 플래시 메모리의 수명에 영향을 끼칠 수 있는 위험성을 분석한다. 마지막으로 분석한 위험성을 토대로 이를 이론적으로 고찰하고, 그에 대한 해결책을 제시한다. 이러한 해결 방안은 낸드 플래시 메모리의 추가적인 수명 연장에 대한 새로운 방향성을 제시할 것이다. 또한 이것은 가비지 컬렉션과 마모도 평준화를 동시에 수행하는 모든 시스템 환경에 적용 가능하므로, 기존 기법들의 장점들을 그대로 활용함과 동시에 낸드 플래시 메모리의 추가적인 수명 연장을 기대 할 수 있다.

• 한국정보과학회논문지:시스템및이론
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• 제34권12호
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• pp.683-695
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• 2007

기존 NAND 플래시 메모리 기반 파일 시스템은 NAND 플래시 메모리 특성의 하나인 마모도로 인하여 삭제 횟수를 고려해야 하므로 특정 영역을 지속적으로 필요로 하는 정보는 파일 시스템에 저장될 수 없다. 이로 인하여 대부분의 NAND 플래시 메모리 파일 시스템은 마운트될 때 플래시 메모리 전체를 스캔하여 파일 시스템 구조를 파악한다. 따라서 마운트 시간은 NAND 플래시 메모리 크기에 따라 선형적으로 증가할 뿐만 아니라 NAND 플래시 메모리의 사용 형태에 따라 매우 달라 질 수 있다. 또한, NAND 플래시 메모리를 저장 장치로 많이 사용하는 모바일 기기는 특성상 안정적인 전원 공급을 보장받지 못하기 때문에 NAND 플래시 메모리 파일 시스템의 안정성 확보를 위한 대책이 요구 된다. 본 논문에서는 NAND 플래시 메모리 전용 파일 시스템의 마운트 시간을 향상시키고, 예기치 않은 정전과 같은 상황이 발생하여도 파일 시스템이 오동작하지 않고, 일관성 있게 복구가 가능하도록 설계하고 구현하였다. 구현된 파일 시스템은 기존의 NAND 플래시 메모리 기반 파일 시스템인 JFFS2에 비해 최대 19배, YAFFS와는 2배 정도 향상된 마운트 성능을 보였으며, 안정성 측면에서도 좋은 안정성을 가진 JFFS2와 같은 성능을 보였다.

• 정보처리학회논문지A
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• 제12A권7호
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• pp.571-582
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• 2005

NAND 플래시 메모리는 저전력 소비, 비휘발성, 읽기 속도의 항상 등의 장점이 있다. 그러나 제자리 덮어쓰기(in-place-update)가 불가능하고 지우는 횟수에 제한이 있으며 페이지 단위로 연산이 수행되는 단점이 있다. 이러한 NAND 플래시 메모리를 위한 전용 파일 시스템으로 YAFFS가 개발되었지만 여러 가지 문제점이 존재한다. 본 논문에서는 빠른 복구를 위한 기법, 효율적인 데이터 갱신 기법 그리고 균등한 메모리 사용을 위한 플레인 지움 정책을 사용하는 파일 시스템을 제안한다 전원 오류 발생시, 로그 정보를 사용하여 빠른 복구를 지원한다. 그리고 플래시 메모리의 효율적인 사용을 위해 데이터 쓰기 양을 최소화하고 이를 위해 새로운 메타 데이터 구조를 제안한다. 또한 플레인 지움 정책은 플래시의 균등 사용과 임베디드 시스템의 제한된 자원을 고려하여 연산을 최소화한다. 제안된 기법들의 성능을 실험을 통해 증명하고 그 결과를 분석한다.

• 한국정보과학회논문지:컴퓨팅의 실제 및 레터
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• 제16권9호
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• pp.898-903
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• 2010

Google의 Android phone이나 Apple의 iPhone과 같은 스마트폰들이 대중화됨에 따라, 플래시 메모리용 고성능 고신뢰 파일시스템에 대한 필요성이 증가되고 있다. 본 논문에서는 YAFFS(Yet Another Flash File System)의 성능 개선 및 신뢰성 향상을 위한 기법을 제안한다. 구체적으로, 파일시스템의 마운트 시간 단축 및 성능 향상을 위해 메타데이터와 유저 데이터의 분리 할당 기법을 도입하였으며, 유저 데이터의 인덱싱 정보를 메타데이터에 추가하였다. 또한 신뢰도 향상을 위해 메타 데이터 블록과 유저 데이터 블록에 대한 마모도 평준화 기법을 도입하였다. 제안된 기법은 1GB의 NAND 플래시 메모리를 가지는 시스템에서 실제 구현되었다. 실험을 통해 제안된 기법이 기존 YAFFS에 비해 6배의 마운트 시간감소와 약 4배의 벤치마크 성능 향상 그리고, 평균 14%의 삭제 횟수 감소 및 마모도 평준화의 효과가 있음을 보인다.