• 한국정보과학회논문지:컴퓨팅의 실제 및 레터
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• 제15권9호
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• pp.617-625
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• 2009

NAND 플래시 메모리는 부피가 작고, 가볍고, 소비전력이 낮으며 입출력이 빠르고 집적도가 높아 최근 임베디드 기기들에 널리 사용되고 있다. 그러나 NAND 플래시 메모리는 지움 연산을 수반하는 가비지 컬렉션 연산을 수행해야 한다. 게다가 지움 연산은 속도가 느리고, 각 블록마다 지움 연산 횟수가 제한이 있다. 따라서 제안하는 가비지 컬렉션 기법은 전체 지움 연산 횟수와 각 블록의 지움 횟수 편차를 감소시키고, 가비지 컬렉션 수행 시간을 최소화하는데 초점을 맞춘다. NAND 플래시 메모리는 유효 페이지, 무효 페이지, 빈 페이지로 구성되어 있다. 제안하는 기법은 페이지들의 비율을 이용해 가비지 컬렉션의 수행 시기를 결정하고 대상 블록을 선택한다. 그리고 할당 기법과 그룹 관리기법을 추가적으로 구현하였다. 실험 결과 제안한 정책은 기존의 Greedy나 CAT 기법에 비해 전체 지움 횟수를 최소화 하면서, 최대 82% 지움 횟수 편차를 감소시켰고, 최대 75%의 가비지 컬렉션 수행 시간을 단축시켰다.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제13권4호
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• pp.291-302
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• 2013

NAND flash memory (NFM) based storage devices, e.g. Solid State Drive (SSD), are rapidly replacing conventional storage devices, e.g. Hard Disk Drive (HDD). As NAND flash memory technology advances, its specification has evolved to support denser cells and larger pages and blocks. However, efforts to fully understand their impacts on design objectives such as performance, power, and cost for various applications are often neglected. Our research shows this recent trend can adversely affect the design objectives depending on the characteristics of applications. Past works mostly focused on improving the specific design objectives of NFM based systems via various architectural solutions when the specification of NFM is given. Several other works attempted to model and characterize NFM but did not access the system-level impacts of individual parameters. To the best of our knowledge, this paper is the first work that considers the specification of NFM as the design parameters of NAND flash storage devices (NFSDs) and analyzes the characteristics of various synthesized and real traces and their interaction with design parameters. Our research shows that optimizing design parameters depends heavily on the characteristics of applications. The main contribution of this research is to understand the effects of low-level specifications of NFM, e.g. cell type, page size, and block size, on system-level metrics such as performance, cost, and power consumption in various applications with different characteristics, e.g. request length, update ratios, read-and-modify ratios. Experimental results show that the optimized page and block size can achieve up to 15 times better performance than the conventional NFM configuration in various applications. The results can be used to optimize the system-level objectives of a system with specific applications, e.g. embedded systems with NFM chips, or predict the future direction of NFM.

• 대한임베디드공학회논문지
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• 제13권5호
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• pp.235-243
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• 2018

NAND flash memory has been widely used for embedded systems as storage device and the flash memory file systems such as JFFS2, YAFFS/YAFFS2 have been adopted by these embedded systems. The flash memory file systems provide the high performance and overcome the limitations of flash memory. However, these file systems don't solve the slow mount time problem when a sudden power failure happens. In this paper, we proposed a flash memory management method for enhancing the recovery performance. The proposed method manages the flash memory block type and stores the block type information at recovery image block. When file operations are occurred, our method stores the file information at the metadata block before and after the file operation. When mounting the flash memory, our method only scans the recovery image blocks and metadata blocks. The proposed method reduces the mount time by seeking the metadata block locations fast by using the recovery image blocks. We implemented the proposed method and evaluation results show that our method reduces the mount time 13 ~ 46 % compared with YAFFS2.

• 한국정보과학회논문지:컴퓨팅의 실제 및 레터
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• 제16권3호
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• pp.371-375
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• 2010

SSD는 NAND 플래시 메모리 기반의 저장장치로 속도가 빠르고, 전력 소모량이 작으며, 충격과 진동에 강하다는 좋은 특성 때문에 PC뿐 아니라 스토리지 서버 등에서도 사용되는 경우가 늘고 있다. NAND 플래시 메모리는 덮어쓰기가 불가능하다는 제약이 있으므로 SSD에서는 일반적으로 FTL이라고 불리는 소프트웨어 계층을 사용한다. 다양한 형태의 FTL 중 페이지 단위 변환에 기반한 FTL은 유연성이 높고 효율적인 쓰레기 수집 작업이 가능하다는 점에서 가장 성능이 좋다고 알려져 있다. 한편 이 방법은 64GB MLC SSD의 경우 64MB 크기의 변환 테이블이 메모리에 올라와 있을 것을 요구하므로 현실적인 사용이 제한되어 있다. 본 논문에서는 효율적인 캐시 구조를 통해 SSD에서도 순수한 페이지 단위 변환을 사용하는 방법을 제안한다. 제안된 방법에서는 매핑 테이블 메타 데이터를 사용해 완전 연관 캐시를 구성하고 캐시크기에 무관하게 O(1)시간에 주소를 변환한다 다양한 환경에서 수집한 트레이스를 이용한 시뮬레이션 결과 32KB의 캐시 공간의 경우 80% 이상, 512KB의 경우 90% 이상의 적중률을 보였다. 이 경우 메모리 사용량은 64MB의 1. 9% 에 불과하며 캐시 미스로 인한 오버헤드는 실행시간 기준으로 2% 미만으로 측정되었다.

• 대한전자공학회:학술대회논문집
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• 대한전자공학회 2003년도 컴퓨터소사이어티 추계학술대회논문집
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• pp.15-18
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• 2003

Flash memory becomes more important for its fast access speed, low-power, shock resistance and nonvolatile storage. But its native restrictions that have limited 1ifetime, inability of update in place, different size unit of read/write and erase operations need to managed by FTL(Flash Translation Layer). FTL has to control the wear-leveling, address mapping, bad block management of flash memory. In this paper, we focuses on the fast access to address mapping table and proposed the way of faster valid page search in the flash memory using the VPLT(Valid Page Lookup Table). This method is expected to decrease the frequency of access of flash memory that have an significant effect on performance of read and block-transfer operations. For the validations, we implemented the FTL based on Windows CE platform and obtained an improved result.

• 정보처리학회논문지D
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• 제14D권7호
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• pp.719-726
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• 2007

최근 NAND 플래시 메모리는 충격에 강한 내구력과, 저 전력 소비, 그리고 비휘발성이라는 특징 때문에 MP3 플레이어, 모바일 폰, 노트북과 같은 다양한 이동 컴퓨팅 장비의 저장 장치로 사용되고 있다. 그러나 플래시 메모리의 특수한 하드웨어적 특징 때문에 디스크 기반의 시스템을 플래시 메모리상에 곧바로 적용 하는 것은 여러 단점들을 발생 시킬 수 있다. 특히 B트리가 구축될 때 레코드의 삽입, 삭제연산 및 노드 분할 연산은 많은 중첩쓰기 연산을 발생하기 때문에 플래시 메모리의 성능을 심각하게 저하시킬 것이다. 본 논문에서는 IBSF로 불리는 효율적인 버퍼 관리 기법을 제안한다. 이것은 색인 단위에서 중복된 색인 단위를 제거하여 버퍼가 채워지는 시간을 지연시키기 때문에 B트리를 구축할 때 플래시 메모리에 데이터를 쓰는 횟수를 줄인다. 또한 다양한 실험을 통하여 IBSF 기법이 기존에 제안되었던 BFTL 기법보다 좋은 성능을 보이는 것을 증명한다.

• 정보처리학회논문지D
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• 제15D권6호
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• pp.755-766
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• 2008

최근 NAND 플래시 메모리는 하드 디스크에 비해 작고, 속도가 빠르며, 저 전력 소모 등의 장점을 가지고 있어 차세대 저장 매체로 각광받고 있다. 그러나 쓰기-전-소거 구조, 비대칭 연산 속도 및 단위와 같은 독특한 특징으로 인하여, 디스크 기반의 시스템이나 응용을 NAND 플래시 메모리 상에 직접 구현시 심각한 성능저하를 초래할 수 있다. 특히 NAND 플래시 메모리 상에 B-트리를 구현할 경우, 레코드의 잦은 삽입, 삭제 및 재구성에 의한 많은 양의 중첩 쓰기가 발생할 수 있으며, 이로 인하여 급격한 성능 저하가 발생할 수 있다. 이러한 성능 저하를 피하기 위해 ${\mu}$-트리가 제안되었으나, 잦은 노드 분할 및 트리 높이의 빠른 신장 등의 문제점을 가지고 있다. 본 논문에서는 갱신 연산을 위해 특정 단말 노드에 해당하는 로그 노드를 할당하고, 해당 로그 노드에 있는 변경된 데이터를 한 번의 쓰기 연산으로 저장하는 로그 기반의 B-트리(LSB-트리)를 제안한다. LSB-트리는 부모 노드의 변경을 늦추어 추가적인 쓰기 연산의 횟수를 줄일 수 있다는 장점을 가지고 있다. 또한 키 값에 따라 데이터를 순차적으로 삽입할 때, 로그 노드를 새로운 단말 노드로 교환함으로써 추가적인 쓰기 연산의 횟수를 줄일 수 있다. 마지막으로, 다양한 비교 실험을 통하여 ${\mu}$-트리와 비교함으로써 LSB-트리의 우수성을 보인다.

• 전기전자학회논문지
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• 제28권1호
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• pp.110-115
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• 2024

본 논문은 3D NAND Flash memory에서 tapering된 O/N/O(Oxide/Nitride/Oxide) 구조와 blocking oxide를 ferroelectric material로 대체한 O/N/F(Oxide/Nitride/Ferroelectric) 구조의 V_th(Threshold Voltage) 변화량을 분석했다. Tapering 각도가 0°일 때 O/N/F 구조는 O/N/O 구조보다 저항이 작고 WL(Word-Line) 상부와 WL 하부의 V_th 변화량이 감소한다. Tapering된 3D NAND Flash memory는 WL 상부에서 WL 하부로 내려갈수록 channel 면적이 감소하며 channel 저항이 증가한다. 따라서 tapering 각도가 증가할수록 WL 상부의 V_th가 감소하고 WL 하부의 V_th는 증가한다. Tapering된 O/N/F 구조는 channel 반지름 길이와 비례하는 V_fe로 인해 WL 상부의 V_th는 O/N/O 구조보다 더 감소한다. 또한 O/N/F 구조의 WL 하부는 O/N/O 구조보다 V_th가 증가하기 때문에 tapering 각도에 따른 V_th 변화량이 O/N/O 구조보다 더 증가한다.

• 한국정보과학회논문지:컴퓨팅의 실제 및 레터
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• 제16권12호
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• pp.1199-1203
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• 2010

컴퓨터 시스템에서 Host와 저장장치간의 데이터 이동은 섹터를 기본 단위로 하고 있는데, 섹터 사이즈는 시스템마다 다른 가변적인 크기일 수 있다. 낸드 플래시 메모리는 구조상 페이지 사이즈와 섹터 사이즈 사이의 상관관계에 있어서, 섹터 사이즈가 낸드 플래시 메모리를 관리하는 방식에 상당한 영향을 미친다. 본 논문에서는 낸드 플래시 메모리 기반의 저장장치에서 효율적인 다중 섹터 사이즈를 지원하는 FTL 매핑 관리 기법을 제안하고, 그 관리 방법과 성능에 관하여 분석하여 본다. 본 논문에서 제안한 방식에 의하면 다중 섹터를 지원하는 낸드 플래시 메모리 저장장치를 효율적으로 관리하여 줄 수 있다.

• 대한임베디드공학회논문지
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• 제11권2호
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• pp.125-134
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• 2016

NAND flash memory has unique characteristics like as 'out-place-update' and limited lifetime compared with traditional storage systems. According to out-of-place update scheme, a number of invalid (or called dead) pages can be generated. In this case, garbage collection is needed to reclaim invalid pages. Because garbage collection results in not only erase operations but also copy operations of valid (or called live) pages to other blocks, many garbage collection techniques have proposed to reduce the overhead and to increase the lifetime of NAND Flash systems. This techniques sometimes select victim blocks including cold data for the wear leveling. However, most of them overlook the cost of selecting victim blocks including cold data. In this paper, we propose a garbage collection technique named CAPi (Cost Age with Proportion of invalid pages). Considering the additional overhead of what to select victim blocks including cold data, CAPi improves the response time in garbage collection and increase the lifetime in memory systems. Additionally, the proposed scheme also improves the efficiency of garbage collection by separating cold data from hot data in valid pages. In experimental evaluation, we showed that CAPi yields up to, at maximum, 73% improvement in lifetime compared with existing garbage collections.