하드 디스크 드라이브 성능 향상을 위한 NAND 메모리 적용 시스템 설계 및 성능평가

Abstract

본 논문에서는 기존의 물리적으로 동작하는 하드 디스크 저장 장치의 성능상의 한계점을 뛰어넘기 위해 시스템 칩셋과 하드 디스크의 사이에 보조 저장 장치로 낸드 플래시 메모리를 캐시와 같은 용도로 사용함으로써 최대 절전 모드 후 재부팅 시간과 어플리케이션 프로그램의 구동시간을 줄였음을 확인 하고자 한다.

본 논문에서는 Serial ATA 인터페이스의 하드 디스크 드라이브의 성능을 개선시키기 위해 Intel SD74S 512MB NAND 플래시 메모리와 이를 제어하는 Intel Diamond Lake ASIC으로 Half 미니 카드 형태의 기판에 회로를 구성하여 컴퓨터 시스템과 PCI Express 인터페이스로 데이터를 교환하는 모듈을 제작하여 이를 컴퓨터 시스템에 적용했다. 제작한 모듈을 적용하여 가장 최근 하드 디스크 드라이브에서 접속한 데이터나 찾을 확률이 높은 데이터를 우선적으로 NAND 메모리에 저장하여 현재 실행중인 어플리케이션 프로그램의 실행시간을 단축시키고 최대 절전 모드에 진입시 부팅에 필요한 데이터를 하드 디스크에 저장하는 대신 NAND 메모리에 저장함으로써 부팅할 때 메인 메모리로 불러오는 시간을 단축시킴으로써 결국 부팅에 걸리는 총 시간을 단축 시킬 수 있었다. 측정한 결과 어플리케이션 프로그램 실행속도는 45% 수준으로 빨라지고, 최대 절전 모드 진입 후 재부팅에 걸리는 시간은 90% 수준으로 빨라졌음을 확인하였다.