• 대한임베디드공학회논문지
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• 제13권3호
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• pp.109-116
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• 2018

SSDs that are not allowed in-place update within the allocated page cause another allocation of a new page that will replace the previous page at the moment data modification occurs. This intrinsic characteristic of SSDs requires many changes to the existing HDD-based IO theory. In this paper, we conduct a performance comparison of FTL caching strategy in perspective of cache hashing (Global vs. grouped) and caching algorithm (LRU vs. NUR) through a simulation. Experimental results show that in terms of energy consumption for flash operation the grouped management of cache is not suitable and NUR algorithm is superior to LRU algorithm. In particular, we found that the cache hit ratio of LRU algorithm is about 10% point higher than that of NUR algorithm while the energy consumption of LRU algorithm is about 32% high.

• 전자공학회논문지
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• 제50권8호
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• pp.143-150
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• 2013

솔리드 스테이트 디스크 (SSD)는 고성능 개인용 컴퓨터나 서버 분야에서 뛰어난 특성과 성능을 바탕으로 입지를 넓혀 나가고 있다. 특히 낸드 플래시 메모리에 기반한 SSD가 주류를 이루며 이미 거대한 시장을 확보하고 있는 낸드 플래시 메모리 시장의 큰 부분을 차지하고 있다. 이러한 낸드 플래시 메모리 기반 SSD에는 보통 낸드 플래시 메모리의 특성을 숨기기 위하여 DRAM으로 제작되는 캐시 버퍼가 장착되는데 이 캐시 버퍼는 보다 높은 성능을 달성하기 위해 나중 쓰기 방식을 활용하고 이는 기존의 낸드 플래시 메모리 만을 고려한 스케줄링 기법들을 I/F에서 효과적으로 활용할 수 없게 한다. 따라서 본 논문에서는 I/F에서 사용할 수 있는 캐시 버퍼를 고려한 스케줄링 기법을 제안하고자 한다. 스케줄링 기법은 크게 두 가지 기준을 가지고 스케줄링을 진행하는데 캐시 버퍼의 적중 여부와 읽기 요청에 대한 우선순위이다. 이는 캐시 버퍼에 적중한 요청들을 먼저 처리하여 처리속도를 증가시키고 시스템 성능에 보다 큰 영향을 끼치는 읽기 요청의 지연시간을 줄이기 위함이다. 실험 결과에 따르면 제안하는 스케줄링 기법을 사용했을 때 약 26% 향상된 읽기 성능을 보여주었다.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제19권7호
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• pp.113-130
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• 2014

본 논문은 SSD를 캐쉬로 사용하는 하이브리드 저장장치에서 캐쉬에 저장할 데이터를 찾기 위한 BLOCS 기법을 제안한다. 시퀀스 패턴 마이닝을 사용하는 BLOCS 기법은 파일시스템에서 호출하는 섹터들의 연관성을 발생한 순서를 고려하여 빈번히 요청되는 섹터들의 집합을 생성한다. 비교 분석을 위해 탐색거리(DIST) 기반 기법과 요청 빈도(FREQ) 기반 기법 그리고 빈도와 크기의 곱(F-S) 기반 기법을 제안하였다. 제안한 캐슁 기법을 평가하기 위해 하이브리드 캐슁 시뮬레이터를 개발하여 적중률과 응답시간 정보를 얻는다. 부팅 시 발생하는 I/O의 흐름자료와 10개의 응용프로그램들의 실행 시나리오에서 발생한 I/O 흐름자료를 수집하여 캐쉬 시뮬레이터의 입력으로 사용하였다. 실험 결과 부팅 흐름자료에서 제안한 BLOCS 기법이 61%의 적중률을 나타내서 적중률이 가장 낮았던 거리 우선 기반 기법에 비해 15% 더 높은 적중률을 보였다.

• 전자공학회논문지
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• 제49권12호
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• pp.149-155
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• 2012

SSD(Solid State Disk)는 다수의 NAND 플래시 메모리로 구성되었으며 내부에 고성능 컨트롤러와 캐시 버퍼를 포함한 스토리지 장치이다. NAND 플래시 메모리는 제자리 덮어쓰기가 안되기 때문에 파일시스템에서 유효페이지가 갱신 및 삭제시 무효페이지로 전환되어 완전히 삭제하기 위해서는 가비지 컬렉션 과정을 거쳐야한다. 하지만 가비지 컬렉션은 지연시간이 긴 Erase 연산을 포함하기 때문에 SSD의 I/O 성능을 감소시키고 마모도를 증가시키는 문제가 된다. 본 논문에서는 입력데이터에 대하여 유효데이터와 무효데이터에서 중복검사를 실행하는 기법을 제안한다. 먼저 유효데이터에 대한 중복제거 과정을 거치고 그 다음에 무효데이터 재활용 과정을 거침으로써 중복률을 향상시켰다. 이를 통하여 SSD의 쓰기 횟수와 가비지 컬렉션 횟수를 감소시켜 마모도와 I/O 성능이 개선되었다. 실험결과 제안한 기법은 유효데이터 중복제거와 무효데이터 재활용을 둘다 하지 않는 일반적인 경우에 비해서 가비지 컬렉션 횟수가 최대 20% 감소하고 I/O 지연시간이 9% 감소하였다.

• 한국정보과학회:학술대회논문집
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• 한국정보과학회 2012년도 한국컴퓨터종합학술대회논문집 Vol.39 No.1(A)
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• pp.349-351
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• 2012

낸드 플래시 메모리에서 가비지 콜렉션은 블록의 유효한 데이터들을 새로운 블록으로 옮기고 오래된 블록을 지우는 과정이다. 가비지 콜렉션에 의해 옮겨지는 페이지들은 작업의 양과 형태에 따라 오랫동안 유효한 페이지로 존재하기도 하고 그렇지 않은 경우도 있다. 본 논문에서는 반도체 디스크(Solid State Drive, 이하 SSD)에서 가비지 콜렉션이 비효율적으로 일어나는 경우를 정의하고 비효율적 가비지 콜렉션 과정으로 인한 비용을 줄이는 캐시 방출 기법을 소개한다. 이 기법을 시뮬레이션 해본 결과 작업 형태가 순차적일 때 LRU 캐시 알고리즘과 같이 사용되면 가비지 콜렉션에 의해 옮겨지는 페이지를 12%, 전체 쓰기 연산 횟수를 9%까지 줄일 수 있었고 블록 단위 LRU 알고리즘과 사용했을 때도 보다 좋은 성능을 보였다.

• ETRI Journal
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• 제36권5호
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• pp.876-879
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• 2014

In current NAND flash design, one of the most challenging issues is reducing peak current consumption (peak ICC), as it leads to peak power drop, which can cause malfunctions in NAND flash memory. This paper presents an efficient approach for reducing the peak ICC of the cache program in NAND flash memory - namely, a program Cache Busy Time (tPCBSY) control method. The proposed tPCBSY control method is based on the interesting observation that the array program current (ICC2) is mainly decided by the bit-line bias condition. In the proposed approach, when peak ICC2 becomes larger than a threshold value, which is determined by a cache loop number, cache data cannot be loaded to the cache buffer (CB). On the other hand, when peak ICC2 is smaller than the threshold level, cache data can be loaded to the CB. As a result, the peak ICC of the cache program is reduced by 32% at the least significant bit page and by 15% at the most significant bit page. In addition, the program throughput reaches 20 MB/s in multiplane cache program operation, without restrictions caused by a drop in peak power due to cache program operations in a solid-state drive.

• 대한임베디드공학회논문지
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• 제14권2호
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• pp.71-78
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• 2019

As the capacity of SSDs rapidly increases, the amount of DRAM to keep a mapping table size in SSDs becomes very huge. To address a Demand-based FTL (DFTL) scheme that caches part of mapping entries in DRAM is considered to be a feasible alternative. However, owing to its unpredictable behaviors, DFTL fails to provide consistent I/O response times. In this paper, we a) analyze a root cause that results in fluctuation on read latency and b) propose a new demand-based FTL scheme that ensures guaranteed read response time with low write amplification. By preventing mapping evictions while serving reads, the proposed technique guarantees every host read requests to be done in 2 NAND read operations. Moreover, only with 25% of a cache ratio, the proposed scheme improves random write performance and random mixed performance by 1.65x and 1.15x, respectively, over the traditional DFTL.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제6권5호
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• pp.665-671
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• 2011

하이브리드 하드디스크(Hybrid hard disk drive: H-HDD)가 SSD(Solid state drive)에 비해 경쟁력을 갖기 위해서는 저전력, 읽기 속도가 핵심 요소이다. 본 연구에서는 H-HDD에 장착되어 있는 비휘발성 메모리에 디스크 블록을 선반입하여 저전력과 응답시간을 향상시킬 수 있는 기법을 제안한다. 제안하는 기법의 핵심은 시스템파일이나 자주 사용되는 파일은 파일단위로 캐싱하고 나머지는 블록단위로 선반입한다. 선반입은 디스크 큐를 서비스하고 남은 여유 시간에 우선순위가 높은 블록부터 실행되며 이때 사용되는 우선순위는 시간적, 지역적 지역성을 동시에 고려하여 결정된다. 실험 결과 제안 기법은 기존 기법에 비해 전력소모가 낮고 응답시간이 향상되었음을 확인하였다.

• 한국정보과학회:학술대회논문집
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• 한국정보과학회 2010년도 한국컴퓨터종합학술대회논문집 Vol.37 No.1(B)
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• pp.368-373
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• 2010

플래시 메모리의 집적도가 높아지고 가격이 저렴해 짐에 따라 낸드 플래시 기반의 SSD의 사용이 확산 되고 있다. 플래시 메모리 기반 SSD는 기존의 하드디스크와 비교하여 여러 가지 장점을 가지지만 덮어 쓰기가 불가능한 특성상 쓰기 공간 확보를 위해 가비지 컬렉션이 수행되어야 하는 단점을 가진다. 이러한 단점을 개선하기 위해 다양한 연구들이 제안되었다. 이 중, 운영체제의 페이지 캐시에 대한 연구가 상반된 주장을 보이고 있는 점[11, 12, 13]에 착안하여 실험을 통해 이를 재확인하였다. 실험 결과, 큰 용량의 페이지 캐시가 SSD를 스토리지로 갖는 시스템에서 파일 입출력 성능을 크게 향상시키는 것을 확인 할 수 있었다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제48권7호
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• pp.48-56
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• 2011

최근 NAND 플래시 메모리를 이용한 새로운 저장매체인 SSD(Solid State Disk)가 모바일 기기를 중심으로 HDD(Hard Disk Drive)를 대체하면서 가격대비 성능을 향상시키려는 연구가 다양한 접근 방식을 통해 진행 중이다. 병렬처리를 통한 NAND 플래시 대역폭 향상을 위해 채널수를 확장하면서 호스트(PC)와 NAND 플래시 간의 버퍼 캐시의 역할을 하는 DRAM 버퍼가 SSD 성능 개선의 bottleneck으로 작용하게 되었다. 이 문제를 해소하기 위해 본 논문에서는 DRAM Multi-bank를 활용한 스케줄링 기법을 통해 DRAM 버퍼 대역폭을 개선함으로써 저비용으로 SSD의 성능을 향상시키는 효과적인 방안을 제안한다. 호스트와 NAND 플래시 다중 채널이 동시에 DRAM 버퍼의 접근을 요청하는 경우, 이들의 목적지를 확인하여 DRAM 특성을 고려한 스케줄링 기법을 적용함으로써 bank 활성화 시간과 row latency에 대한 overhead를 감소시키고 결과적으로 DRAM 버퍼 대역폭 활용을 최적화할 수 있다. 제안한 기법을 적용하여 실험한 결과, 무시할만한 수준의 하드웨어 변경 및 증가만으로 기존의 SSD 시스템과 비교하여 SSD의 읽기 성능은 최대 47.4%, 쓰기 성능은 최대 47.7% 향상됨을 확인하였다.