초록 ▼

□ 연구개요
본 연구는 이러한 압축 및 압축 해제 지연시간 시 발생하는 성능 저하를 최소화하기 위해, 최근 SSD 에 맞게 압축 알고리즘을 재설계한다. 압축할 데이터를 작게 나누어 압축을 병렬적으로 진행해 압축 및 압축 해제로 인한 지연시간 증가를 최소화한다.
또한, 쓰기 증폭 (Write Amplification)을 줄여 수명향상 뿐 아니라 해당 메모리의 향상된 명령어와 압축 기법을 적극적으로 활용하여 SSD 의 성능 또한 향상하는 것을 목표로 한다.

□ 연구 목표대비 연구결과
본 연구팀은 다양한 응용

□ 연구개요
본 연구는 이러한 압축 및 압축 해제 지연시간 시 발생하는 성능 저하를 최소화하기 위해, 최근 SSD 에 맞게 압축 알고리즘을 재설계한다. 압축할 데이터를 작게 나누어 압축을 병렬적으로 진행해 압축 및 압축 해제로 인한 지연시간 증가를 최소화한다.
또한, 쓰기 증폭 (Write Amplification)을 줄여 수명향상 뿐 아니라 해당 메모리의 향상된 명령어와 압축 기법을 적극적으로 활용하여 SSD 의 성능 또한 향상하는 것을 목표로 한다.

□ 연구 목표대비 연구결과
본 연구팀은 다양한 응용 프로그램에서 추출한 데이터를 SSD 의 최소 입출력 단위인 페이지(Page) 보다 작은 단위로 나누었을 때 데이터 패턴을 분석하였다. 분석 결과 지배적인 데이터 패턴이 있음을 확인할 수 있다. 또한, 데이터를 작은 크기로 나누어 더 작은 단위로 압축을 병렬로 수행한다면, 압축 및 해제 과정에서 더 짧은 지연시간을 가질 수 있다. 또한, 페이지를 보다 부분 페이지 단위로 나눠서 제로 데이터가 있는지 확인한 결과, 그 비율이 증가한 것을 확인할 수 있었다. 따라서, 이러한 관찰결과를 바탕으로 본 연구팀은 지배적인 데이터 압축 (Dominant Pattern Compression)을 개발하였다. 해당 압축 기법은 기존 압축 기법에 비해 압축 및 압축 해제 시 발생하는 오버해드를 대부분 제거할 수 있었다.
또한, 최신 낸드 플래시 메모리 (NAND flash memory)에 기존보다 20% 빠른 속도를 가진 부분 읽기 명령어를 지원하는데, 제안한 압축 기법과 이를 결합한 새로운 플레시 변환 기법 (Flash Translation Layer)를 제안했다. 해당 기법은 압축이 실패했을 때도 부분 읽기 명령어를 수행할 수 있도록 데이터를 쪼개어 서로 다른 채널 (Channel)에 할당했다. 각 채널은 독립적으로 명령어를 수행할 수 있어서, 부분 읽기의 이점을 얻을 수 있다. 이를 제공하기 위해서 새로운 맵핑 테이블 (Mapping Table)을 제안했으며, 오버헤드를 고려해서 성능 평가를 진행했다.
실험은 SSD 시뮬레이터를 기반으로 수행했고, 실제 다양한 어플리케이션을 동작시켜 결과를 도출했다. 실험 결과, 본 기법은 평균 18% 이상 읽기 성능향상 시킬 수 있었다. 기존 압축 기법은 압축 해제 시 발생하는 오버헤드 때문에 오히려 성능이 악화하기 때문에, 기존 압축 기법에 비하면 매우 큰 폭의 성능향상이다. 또한, 쓰기성능도 평균 28%까지 향상되고, SSD 의 수명에 영향을 주는 전체 쓰기 횟수 또한 24% 감소한 것을 확인할 수 있었다.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성)
본 연구의 기술적 측면의 기대성과는 다음과 같다. 물리적 하드웨어의 특성상, 하나의 저장 매체에 저장 가능한 데이터의 총량은 제한되어 있다. 이를 물리적 형태로 해결하고자 한다면 추가적인 소자와 회로가 필요하여 공간적, 비용적 문제가 발생하게 된다. 데이터 압축 알고리즘을 통해 논리적 저장 데이터 총량을 감소시킨다면, 추가적인 공간 및 비용의 문제없이 효과적인 데이터 저장이 가능하게된다
경제/산업적 측면에서는 다음과 같은 성과를 기대할 수 있다. 첫째, 차세대 메모리 산업을 선도하는 핵심기술을 개발하고 활용할 수 있다. 본 연구를 통해 SSD에 효율적인 데이터 압축 알고리즘과 아키텍처를 구현하게 된다면, 차세대 메모리 핵심기술을 보유할 수 있게 된다. 둘째, 물리적인 저장 공간의 제약을 해결하여 동일 비용으로 대용량의 저장 매체를 구현할 수 있다. 효율적인 데이터 압축 알고리즘은 물리적인 한계를 뛰어넘어 새로운 형태로의 스토리지 소형화를 가능케 할 것이다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 4
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 8
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 8
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 10
• 3) 목표 달성 수준 ... 10
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 10
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 10
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 11
• 6. 참고문헌 ... 11
• 붙임1. 세부 정량적 연구개발성과 ... 15
• 붙임2. 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 16
• 끝페이지 ... 19