고성능 플래시 메모리 솔리드 스테이트 디스크 (A High Performance Flash Memory Solid State Disk)

서지정보

· 발행기관 : 한국정보과학회
· 수록지 정보 : 정보과학회 컴퓨팅의 실제 논문지 / 14권 / 4호 / 378 ~ 388페이지
· 저자명 : 윤진혁, 남이현, 성윤제, 김홍석, 민상렬, 조유근

초록

플래시 메모리는 전력 소모가 작고 충격과 진동에 강하며 크기가 작다는 특성 때문에 최근 노
트북이나 UMPC(Ultra Mobile PC)와 같은 이동 컴퓨팅 시스템에서 하드디스크를 대체할 대용량 저장 매
체로서 주목 받고 있다. 플래시 메모리에 기반한 저장 장치는 일반적으로 랜덤 읽기 성능이나 순차 읽기,
순차 쓰기 성능이 매우 좋은데 비해, 덮어쓰기가 불가능한 플래시 메모리의 물리적인 제약으로 인하여 소
량의 랜덤 쓰기 성능은 떨어진다. 본 논문은 이 문제를 해결하기 위한 두 가지 중요한 특징을 갖는 SSD
(Solid State Disk) 아키텍처를 제안하였다. 첫 번째로 비휘발성 이면서도 SRAM과 동일한 인터페이스로
덮어쓰기가 가능한 작은 크기의 FRAM(Ferroelectric RAM)을 NAND 플래시 메모리와 함께 사용하여
소량 쓰기 오버헤드를 최소화하였다. 두 번째, 호스트 쓰기 요청들도 소량 랜덤 쓰기와 대량 순차 쓰기로
분류하여 각각에 대해 최적의 쓰기 버퍼 관리 방법을 적용하였다. 평가 보드 상에서 SSD 프로토타입을
구현하고 PC 사용 환경의 워크로드에 기반한 벤치마크를 이용하여 성능을 평가해 본 결과 랜덤 패턴을
보이는 워크로드에서는 하드디스크나 기존의 상용 SSD들에 비해 처리율(throughput) 측면에서 3배 이상
의 성능을 보였다.

영어초록

Flash memory has been attracting attention as the next mass storage media for mobile
computing systems such as notebook computers and UMPC(Ultra Mobile PC)s due to its low power
consumption, high shock and vibration resistance, and small size. A storage system with flash memory
excels in random read, sequential read, and sequential write. However, it comes short in random write
because of flash memory’s physical inability to overwrite data, unless first erased. To overcome this
shortcoming, we propose an SSD (Solid State Disk) architecture with two novel features. First, we
utilize non-volatile FRAM (Ferroelectric RAM) in conjunction with NAND flash memory, and produce
a synergy of FRAM’s fast access speed and ability to overwrite, and NAND flash memory’s low and
affordable price. Second, the architecture categorizes host write requests into small random writes and
large sequential writes, and processes them with two different buffer management, optimized for each
type of write request. This scheme has been implemented into an SSD prototype and evaluated with
a standard PC environment benchmark. The result reveals that our architecture outperforms
conventional HDD and other commercial SSDs by more than three times in the throughput for random
access workloads.

참고자료

· 없음