islab flash team flash file system ban,a. 1995. us patent 5,404,485 한국외국어대학교...

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Flash File SystemFlash File System

Ban ,A. 1995. US Patent 5,404,485

한국외국어대학교 컴퓨터및정보통신공학과2006.02.19

박 성 환

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목 차목 차

1. Background of the invention

2. Summary of the invention

3. System Architecture

4. Zone & Unit

5. Unit Format

6. How the computer generated addresses

7. Operation1. Read2. Write3. Transfer

8. Two-level Mapping

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Background of the inventionBackground of the invention

• Field of the invention– Flash Memory 의 저장 성능을 향상시키고 , Flash Memory 에

저장되는 Data 를 잘 관리해보고자 개발을 함

• Description of the Prior Art– Disk 와 같은 저장장치를 위해 Design 된 이전 OS 프로그램은 Flash

Memory 와는 맞지 않음– Flash Memory 의 특성을 고려한 OS 프로그램 개발이 필요함

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Summary of the inventionSummary of the invention

• Virtual mapping system 은 이전 OS 프로그램이 Flash Memory 를 직접 물리적 주소로 Read/Write 하는 것을 가능하게 함

• Virtual map 은 RAM 에 Virtual Number 를 저장

• OS 에서 Read/Write 를 하면 Virtual Map 을 통해서 실제 물리 주소를 알아내서 연산함– 실제 물리 Memory 는 접근 불가

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System ArchitectureSystem Architecture

• Processor 는 Flash control 을 통해서만 I/O 를 할 수 있음

• 효율적인 I/O 를 위해 RAM 에 Mapping table 을 저장하여 사용함

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Zone & UnitZone & Unit

• Zone– 하나 또는 물리적으로 연속된

Flash Memory Area

• Unit– 각 Unit 은 여러 Block 들을

포함함– 하나 혹은 복수개의 Zone

으로 구성– Ex) 그림에서는 2 개의

Zone 으로 구성

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Unit FormatUnit Format

• 21: 여러 Block 들을 소유– Block number 와 Offset 으로 접근가능

• Unit Header– Format Identifier– Unit 의 Logical unit number– System-wide information 도 가질 수 있음

• Block Allocation Map– Unit 안에 Block 정보

• Allocate status – Free and writable– Deleted and not writable– Allocated and contains user data

• Offset• Block 의 Virtual Address

– Back pointer

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How the computer generated addressesHow the computer generated addresses

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How the computer generated addressesHow the computer generated addresses

1. Computer 는 Block number 와 Offset 으로 이루어진 Address 를 생성

2. Controller 가 이를 Virtual Address 로 변환1. Virtual Map 은 Virtual Address Space 와 Physical Address Space 간의

변환에 이용됨

3. Virtual Map 을 이용해 Logical Unit Number 을 알아내어 Logical Address 를 얻어냄1. 이때 Block Offset 은 그대로 유지해서 가져옴2. Logical Block Address 와 Block Offset 을 통해 Block Offset in Unit 을

알아냄

4. Logical Unit Number 를 Physical Unit Number 로 변환하여 Physical Address 를 얻음1. 이때 Block Offset in Unit 은 그대로 유지해서 가져옴

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Read OperationRead Operation

1. Virtual Address 로 Logical Address 를 알아냄

2. Logical Address 로 Physical Address 를 알아냄

3. Physical Address 에서 Data 를 읽음

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Write OperationWrite Operation

1. Virtual Address 로 Logical Unit Address 를 알아냄

2. Unit Allocatation Table 을 검사함

3. Logical Address 가 Free 인가 ?

4. Free 이면1. Unit Address 를 Physical Address 로

변환2. 해당 Physical Address 에 Data 기록3. Operation 을 끝냄

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Write OperationWrite Operation

4. Free 가 아니라면1. Unit Allocation Table 에 Free 한

공간을 찾음2. Logical Address 는 새로운 Physical

Address 에 Mapping 됨3. 해당 Physical Address 에 Data 가

기록됨4. Unit Allocation Table 에 이전

Logical Address 는 “ deleted and not writable” 로 갱신함

5. Unit Allocation Table 에 Logical Address 는 Data 를 기록한 새로 할당된 Physical Block 으로 기록

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Transfer UnitTransfer Unit

• 제한없이 Read/Write Operation 을 하기 위해 주기적으로 Flash Memory 공간을 재생시켜야 함

• Free 한 Block 들만 가지는 Transfer Unit 을 항상 꼭 하나 제공함

• Ex)

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Transfer OperationTransfer Operation

1. Transfer 를 위해 Unit 을 선택함

2. 선택된 Unit 내의 모든 Active 한 Block 들을 읽음

3. Transfer unit 에 위치를 지켜서 저장함

4. Flash 는 선택된 Unit 을 Erase 함

5. Logical to Physical Address Map 을 갱신해 줌

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Virtual MapVirtual Map 의 크기의 크기

• 80 Mbytes 의 Flash Memory– 640 Kbytes 의 Virtual Map

• Two-level Mapping– Primary Map 은 Flash Memory 상에 유지– Secondary Map 은 Main Memory 에 유지

RAMFlash

Memory

SecondaryMap

PrimaryMap

PrimaryMap

PrimaryMap

PrimaryMap

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Two-level MappingTwo-level Mapping

1. Processor 가 Virtual Address 를 Page Number로 변환

2. Page Number 를 이용해 Flash 에 있는 Primary Virtual Map(PVM) 을 찾기 위해 RAM 에 있는 Secondary Virtual Map(SVM) 을 사용함

3. 찾아낸 SVM 을 RAM 에 읽어들임

4. SVM 에서 Physical Address 를 찾아서 Read/Write 연산을 함1. 단 , Write 연산은 앞에서와 같이 SVM 을 갱신함2. 이전에 Page Block 을 Virtual Map 에서 Deleted

처리함3. 새로운 Map 에 대한 Pointer 를 Virtual Map 에

저장함