김영길 김우길 2011-08 11910 https://aurora.ajou.ac.kr/handle/2018.oak/10070 학위논문(석사)아주대학교 일반대학원 :전자공학과,2011. 8 본 논문에서는 HDD의 많은 물리적인 동작으로 극복할 수 없는 I/O　처리 속도의 한계점을 NAND Flash Memory를 사용한 SSD를 구성하고 이를 HDD의 Cache 로 이용할 수 있는 Filter Driver를 구성함으로 HDD의 성능을 향상시켜 PC 상의 Application loading Time 등을 줄이므로, 사용자의 체감 수치를 높이는 것을 목적으로 한다. 만약 HDD대신 SSD를 대체 사용한다면 본 연구는 필요 없을 수도 있다. 하지만, 뛰어난 성능에도 불구하고 가격 면에서 1GB 당 50배 가까운 가격 차이를 보이고 있어, HDD를 통째로 대신하는 부분은 아직 어려운 상황이다. 이에 본 연구를 시작하게 되었다. SSD를 구성함에 최소, 최적의 NAND용량을 사용했으며, 실험을 통해서 최적의 값을 찾아내는 과정을 거쳤다. SSD를 HDD의 Cache로 사용하기위해 기본적인 Filter Driver 형태를 study 해서 준비했으며, Table Searching, replacement 등의 알고리즘의 성능을 향상시키기 위한 노력을 했다. 이러한 과정을 거쳐서 Cache 사용의 성능을 향상 시킬 수 있었으며, 보다 안정된 성능을 유지하기 위한 노력을 계속했다. 알려지지 않은 OS 의 성능향상 Boosting 기능의 불안정성 대한 파악도 시도했다. 이러한 과정을 거쳐서 결과의 측정방법을 최종적으로 결정할 수 있었으며, 일반적인 Booting 과정을 포함해서 실제 사용자들이 사용하는 어플리케이션 프로그램들의 로딩타임과 PC 업계에서 Performance 측정으로 가장 많이 사용하는 벤치마크 스코어를 최종 결과물로 사용하기로 했다. 측정한 결과는 HDD 만 사용할 경우 대비 1）PC Booting 시간 : 동일 PC 조건에서 Win7 OS 의 Booting 시간 측정 ->HDD only 동작 대비 24% 향상 ２）Multitasking loading 시간 : 동일 PC 조건에서 Multi-Task : Photoshop, Notepad, explorer, MsPaint, Calc, WordPad, PowerPoint, MsWord, excel, MPlayer, FreeCell 등의 일반적인 상용 툴의 loading -> HDD only 동작 대비 62% 향상 3) Game loading 시간 : Turok 이라는 상용 게임 loading 시간 ->HDD only 동작 대비 30% 향상 와 같은 수준으로 성능이 좋아 졌음을 확인할 수 있었다. 제 1 장 서 론 9 제 2 장 NAND FLASH Memory 의 동작분석 12 제 1 절 HDD 의 동작 특징 12 제 2 절 SSD 의 동작 특징 16 제 1 항 NAND flash 의 반도체적인 동작 특징 16 제 2 항 FTL의 동작 특징　 18 제 3 절 SSD vs HDD 의 비교 20 제 3 장 제안하는 Filter Driver 의 특징 22 제 1 절 제안하는 Filter Driver 의 기본 알고리즘 27 제 2 절 제 2 절 성능 향상을 위한 Caching 성능 향상 Idea 제안 32 제 1 항 AVL Binary Tree를 이용한 검색시간 단축 32 제 2 항 Sequential fast pass 방식 35 제 4 장 실험 및 성능 분석 결과 37 제 1 절 Performance 측정 결과 37 제 2 절 Cache 용량에 따른 성능 분석 39 제 3 절 PC I/O 동작 분석 40 제 5 장 결 론 및 향후 계획 43 참고 문헌 44 ABSTRACT 45 kor The Graduate School, Ajou University 아주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다. Filter Driver 와 NAND FLASH Memory를 이용한 HDD 장치의 성능 개선 KIM WOO GIL Thesis 아주대학교 일반대학원 KIM WOO GIL 일반대학원 전자공학과 2011. 8 Master http://dcoll.ajou.ac.kr:9080/dcollection/jsp/common/DcLoOrgPer.jsp?sItemId=000000011910 I/O Performance HDD SSD