플래시 저장장치의 성능 및 신뢰성 평가를 위한 무순서 플래시 메모리 제어기의 고해상 실시간 시뮬레이션

Abstract

플래시 메모리 기반 저장장치의 개발은 저장장치 하드웨어와 내부 소프트웨어의 설계가 병행되어 진행된다. 소프트웨어의 개발시 변화에 따른 실제 저장장치의 성능변화나 신뢰성 변화를 확인하는데 있어 목표 저장장치의 시제품 제작을 통한 성능평가와 신뢰성 테스트는 한계가 있어 이를 위한 소프트웨어 환경이 필요하다. 본 논문에서는 정확한 시간지연과 오류상황을 모사하는 무순서 플래시 메모리 제어기의 시뮬레이션을 제시한다. 무순서 플래시 메모리 제어기는 다수의 플래시 연산들을 도착 순서에 관계없이 실행하여 플래시 저장장치의 성능을 향상시키는 플래시 메모리 제어기로, 이 무순서 플래시 메모리 제어기의 하드웨어 설계를 분석하여 사건 구동형 시뮬레이션 (Event-driven simulation) 으로 설계하고 소프트웨어로 구현하였다. 시뮬레이션의 시간적 정확성을 얻기 위하여 상용 낸드 플래시 칩을 선정하여 플래시 메모리 연산들의 시간지연 분포를 구하고 시뮬레이션 동작의 시간지연을 모사하였다. 또한 오류 환경의 유사성을 얻기 위하여 낸드 플래시 메모리 에서 발생 가능한 오류 상황을 모두 분류한 오류 모델을 바탕으로 제어기의 동작과 비동기적으로 발생하는 외부 전원 오류와 동기적으로 발생하는 내부 플래시 오류 발생을 모사하였다. 본 시뮬레이션의 시간적 정확성과 오류 환경의 유사성을 통하여 목표 저장장치의 성능평가와 신뢰성 테스트를 일반 PC환경에서 수행할 수 있어 플래시 메모리 기반 저장장치 개발의 효율을 높일 수 있다. 제시하는 무순서 플래시 메모리 제어기 시뮬레이션을 검증하기 위하여 FPGA 상에 구현한 시제품과 성능을 비교하였다. 동일한 설정과 작업 부하를 통하여 시제품과 시뮬레이션의 성능을 비교한 결과 99.6%의 동일함을 보였다.