멀티 레벨 셀 플래쉬 메모리 장치를 위한 비용 최적 비트변경 알고리즘

Abstract

본 논문에서는 각 비트 패턴의 쓰기 에너지가 서로 다른 멀티 레벨 셀(MLC) 플래쉬 메모리와 같은 상이 비용 문자를 가지는 메모리 장치를 위한 최적 비트 변경 알고리즘을 제안한다. 최근의 자기 디스크를 사용하는 하드디스크와 같은 2차 저장장치의 더딘 발전 속도와 에너지 소모는, SSD와 같이 빠르고 에너지 소모가 적은 메모리 기반의 저장장치의 발전을 가져왔다. 하지만 전원공급 없이 데이터를 보존할 수 있는 비 휘발성 메모리 저장 장치의 비트당 저장비용이 비싸기 때문에 널리 보급되기 어려운 문제가 있었고, 하나의 셀에 여러 개의 비트를 저장시킬 수 있는 멀티 레벨 셀(MLC)이라는 기술이 도입되었다. 그러나 이 기술은 하나의 셀에 하나의 비트를 저장하는 싱글 레벨 셀(SLC)방식 보다 많은 시간과 에너지를 필요로 한다. 특히 에너지를 가장 많이 소비하는 비트 패턴은 가장 적게 사용하는 비트패턴보다 약 400배의 에너지를 더 소모하는 것으로 나타났다. 그러므로 이와 같이 문자의 쓰기 비용이 상이한 MLC 플래쉬 메모리와 같은 장치의 문제는 모스부호와 같이 서로 상이한 비용을 가지는 문자들의 비용 최소화 문제와 같이 간주할 수 있다. 본 논문에서, 우리는 단순한 비트 변경 알고리즘과 상이 비용 문자를 가지는 메모리 장치를 위한 빠른 비용 최소 압축 알고리즘과 성능을 비교하였으며, 다양한 압축 알고리즘이 제안된 프레임워크에 적용될 수 있음을 증명하였다. 또한 실험 결과 우리가 제안한 알고리즘은 비 압축 형식의 파일에서 20~70%의 에너지 최적 효율을 가진다. 덧붙여, 지워진 상태인 비트 패턴 “11”의 증가로 최대 4배까지의 내구성 증가 효과를 가질 수 있음을 증명하였다.