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KR100928037B1 - 저장 용량과 파일 시스템을 동적으로 확장, 축소가 가능한반도체 저장매체 디스크 - Google Patents

저장 용량과 파일 시스템을 동적으로 확장, 축소가 가능한반도체 저장매체 디스크 Download PDF

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Abstract

본 발명은 반도체 저장매체 디스크에 관한 것으로서, 데이터 버스에 연결되고 ATA, SATA1, SATA2, SAS 방식의 프로토콜을 지원하는 하드 디스크 컨트롤러부와; 상기 하드 디스크 컨트롤러부에 연결되어 플래시 메모리의 데이터 읽기 및 쓰기를 지원하는 플래시 메모리 컨트롤러부; 플래시 메모리 컨트롤러부에 연결되어 데이터를 저장하는 플래시 메모리부; 및 상기 플래시 메모리부에 메모리 모듈이 장착되어 상호 연결되게 하는 슬롯 방식의 인터페이스부;를 포함하고, 상기 하드디스크 컨트롤러부는, 설정된 개수의 메모리 모듈이 모두 장착된 최대 메모리 적재상태로 미리 설정되며, 상기 인터페이스부에 대한 상기 메모리 모듈의 착탈에 의해 사용가능한 메모리 용량을 재조정하도록 구성함으로써, 물리적 충격에 대한 내구성이 강한 특성으로 인해 데이터 안전성이 우수한 저장 장치로 사용할 수 있고, 높은 처리 속도의 특성에 따라 컴퓨터의 병목현상을 해소함으로써 컴퓨팅 성능을 향상시킬 수 있고, 실시간으로 데이터 저장 용량을 증가, 감소시킬 수 있고 그에 따라 파일 시스템을 재작성하지 않고도 동적으로 확장, 축소하게 함으로써 저장 장치의 활용성을 극대화할 수 있다.
플래시 메모리, 하드디스크, SSD

Description

저장 용량과 파일 시스템을 동적으로 확장, 축소가 가능한 반도체 저장매체 디스크{Flash solid state disk}
도 1 은 종래의 저장매체 디스크 구성도,
도 2 는 본 발명이 적용되는 반도체 저장매체 디스크(SSD) 구성도,
도 3 은 본 발명에 따른 메모리 모듈의 장착 및 탈착시의 파일 시스템 구성도
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
110: 컴퓨터 120: 제어 및 메모리 모듈
125: 하드디스크 컨트롤러 121a,121b,121c,121d: 메모리 컨트롤러
122a,122b,122c,122d: 제 1 부터 제 4 상태정보 레지스터
123a,123b,123c,123d: 플래시 메모리
본 발명은 반도체 저장매체 디스크(Solid State Disk, 이하 SSD라 칭함) 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 SSD 내부의 저쟝 용량을 확장하기 위한 플래시 메모리 확장 모듈에 관한 것이다.
일반적으로 컴퓨터의 성능 지표인 데이터(data) 처리량은 저장장치의 속도에 좌우되는데, 대부분의 운영시스템(Operating System, 이하 OS라 칭함)들이 멀티 프로세싱을 요구하고 있으므로 이에 따른 하드디스크(Hard Drive Disk)의 입/출력(Input/Output, 이하 I/O라 칭함) 병목 현상이 심화되고 있다.
종래의 SSD들은 내부에 데이터 입출력 버스에 연결되어 ATA, SATA1, SATA2, SAS 프로토콜을 지원하는 메모리 컨트롤러와 플래시 메모리 모듈을 사용해 데이터를 저장하는 방식으로 원반형 디스크를 가진 기존의 하드디스크와 동일한 방법으로 사용될 수 있다.
기존의 하드디스크는 물리적 동작부가 존재함으로써 안정성이 극히 떨어지지만 SSD는 반도체를 저장 매체로 사용함으로써 하드디스크에 비해 상대적으로 뛰어난 안정성을 가지고 있다.
기존의 하드디스크는 디스크의 특정 트랙으로 헤드가 움직여 도착할 때까지 걸리는 시간과 회전 지연(latency)를 합한 디스크의 접근시간(Seek Time)으로 인해 느린 데이터 처리 속도가 문제였으나 SSD는 0에 가까운 seek time으로 인해 빠른 처리 속도를 가져올 수 있다.
하드디스크는 그 수명이 물리적 동작부로 인해 짧을 수 밖에 없는데 반해 SSD는 상대적으로 긴 수명을 가진다.
그러나 이처럼 장점이 많은 SSD는 반도체 제작 기술의 향상으로 바이트당 생산 가격이 하드디스크에 근접하고 있으나 아직은 고가인 상태로 남아 있다. SSD는 하드디스크를 대체하기 위해서는 가격적인 문제가 가장 큰 장벽이 되고 있다.
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도 1 은 종래의 메모리 스토리지 구성도로서, 하드디스크 컨트롤러에 부착된 플래시 메모리(40a, 40b)를 제어하는 다수의 메모리 컨트롤러(30a, 30b)가 하드디스크 컨트롤러(20)에 연결되어 플래시 메모리 하드디스크로 동작한다.
상기와 같이 구성된 종래의 SSD는 고가의 메모리가 고정된 용량으로밖에 사용할 수가 없어서 메모리 확장이 불가능하고, 동종의 SSD를 다수개 병렬 연결하여 용량을 확장하여 사용할 때 기존의 데이터를 백업한 후 파일 시스템을 삭제하고 재작성한 후에 원 데이터를 다시 복사해야 하므로 많은 시간과 비용이 발생하는 문제가 있다.
즉, 종래의 반도체 저장매체 디스크에서는, 플래시 메모리를 확장할 수 있는 하드웨어적 및 소프트웨어적인 처리가 전혀 수반되지 않아서 플래시 메모리의 확장 자체가 곤란하였다. 또한 만일 병렬 연결로 확장을 하는 경우가 가능하다 하더라도, 하드 디스크 컨트롤러가 확장된 SSD에 대해 저장용량을 재조정하기가 어려웠으므로, 기존의 데이터를 삭제한 후 재저장해야하는 불편이 있었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 SSD 반도체 메모리를 활용하여 실시간으로 메모리 용량 증가, 감소와 그에 따라 기존 파일 시스템을 유지한 상태에서 저장 용량과 파일 시스템을 동적으로 확장, 축소가 가능한 반도체 저장매체 디스크를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 반도체 메모리 저장 용량의 증가, 감소가 가능한 반도체 저장 매체 디스크에 있어서, 데이터 버스에 연결되고 ATA, SATA1, SATA2, SAS 방식의 프로토콜을 지원하는 하드 디스크 컨트롤러부와; 상기 하드 디스크 컨트롤러부에 연결되어 플래시 메모리의 데이터 읽기 및 쓰기를 지원하는 플래시 메모리 컨트롤러부; 플래시 메모리 컨트롤러부에 연결되어 데이터를 저장하는 플래시 메모리부; 및 상기 플래시 메모리부에 메모리 모듈이 장착되어 상호 연결되게 하는 슬롯 방식의 인터페이스부;를 포함하고, 상기 하드디스크 컨트롤러부는, 설정된 개수의 메모리 모듈이 모두 장착된 최대 메모리 적재상태로 미리 설정되며, 상기 인터페이스부에 대한 상기 메모리 모듈의 착탈에 의해 상기 메모리모듈로부터 상기 인터페이스부를 통해 상기 메모리모듈의 메모리 사용상태를 담은 상태정보를 전달받아 실사용가능한 메모리 용량을 재조정하는 것을 특징으로 한다.
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삭제
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이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명이 적용되는 반도체 저장매체 디스크(SSD) 구성도로서, 데이터 입출력 버스에 연결되어 ATA/SATA1/SATA2/SAS 프로토콜을 지원하는 하드디스크 컨트롤러부(125), 상기 하드디스크 컨트롤러부(125)에 연결되어 플래시 메모리의 데이터 읽기/쓰기를 제어하는 플래시 메모리 컨트롤러부(121a,121b,121c,121d), 상기 플래시 메모리 컨트롤러부(121a,121b,121c,121d)에 연결되어 데이터를 저장하는 플래시 메모리부(123a,123b,123c,123d) 및 메모리 모듈의 상태 정보를 가진 상태 정보 레지스터(122a,122b,122c,122d)와 상기 플래시 메모리부에 추가의 메모리를 연결할 수 있도록 형성된 인터페이스부(미도시)를 포함하여 구성된다. 즉, 도 2에서 각 메모리 모듈이 실선에 의해 서로 연결된 것은 인터페이스부를 통해 서로 전기적으로 연결될 수 있음을 의미하는 것이다.
여기서 상기 인터페이스부는 다양한 형태로 이루어질 수 있는데, 본 발명에서는 슬롯 형태로 구성된 것으로 예시하였다. 그러나 슬롯 형태의 인터페이스 구성은 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 잘 알려진 것이므로, 본 발명에서는 그 구성에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
상기와 같이 구성된 반도체 저장매체 디스크(SSD)의 세부 구성을 보면 다음과 같다.
먼저, 상기 하드디스크 컨트롤러부(125)는 N개의 메모리 모듈이 모두 장착된 최대 메모리 적재상태로 설정되며, 최초 1개의 모듈을 장착했을 때 실제 용량 만큼만 사용할 수 있도록 설정된다. 만일 도 3에 도시된 바와 같이, 각 메모리 모듈이 16G의 저장용량을 가지고 최초 장착 상태의 1개의 메모리 모듈을 포함하여 최대 4개의 메모리 모듈이 장착될 수 있으며, 최초 하드디스크 컨트롤러에 1개의 메모리 모듈이 연결되어 있다면, 하드디스크 컨트롤러부에는 4개의 메모리 모듈이 모두 적재된 상태인 64G로 설정되지만, 실제로는 1개의 메모리 모듈만이 사용되고 있으므로, 첫번째 파티션에 대응되는 16G만 사용할 수 있도록 설정되는 것이다.
이 상태에서 모듈 1이 인터페이스부(미도시)에 장착된다면, 하드디스크 컨트롤러부는 파티션 데이터에서 두번째 파티션도 사용할 수 있는 것으로 재조정된다.
이와 같이 하드디스크 컨트롤러부에서 저장용량이 재조정되는 것은, 상기 하드디스크 컨트롤러부(125)와 메모리 모듈들(130,140,150)가 서로 연결됨으로써 추가된 메모리 모듈의 상태정보(122a-d,132a-d,142a-d,152a-d)를 상기 하드디스크 컨트롤러부(125)가 전달받아 자동적으로 실사용 가능한 저장용량이 재조정되게 하고, 전용 소프트웨어를 사용하여 파일 시스템을 그에 따라 확장되도록 조정함에 의해 수행된다.
도 3은 본 발명에 따른 메모리 모듈의 장착 및 탈착시의 파일 시스템 구성도로서, 데이터 입출력 버스에 연결되는 하드디스크 컨트롤러부(125), 실제 사용 가능한 총 메모리 용량을 지정하는 기능을 수행하는 플래시 메모리 컨트롤러부(121), 상기 플래시 메모리 컨트롤러부(121)의 제어를 받아 데이터 저장이 가능한 메모리부(123,130,140,150), 상기 메모리 컨트롤러부(125)의 정보를 바탕으로 상기 메모리부의 파일 시스템 축소 및 확장이 가능하도록 하는 전용 소프트웨어로 이루어진다.
상기와 같은 구성에 따른 처리흐름을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 상기 메모리 모듈이 모두 장착된 최대 메모리 적재 상태로 설정한 후 1개의 모듈을 장착했을 때의 실제 용량만큼만 사용할 수 있도록 하드디스크 컨트롤러부(125)의 파티션 정보를 조정하고, 추가로 모듈을 장착할 때마다 각 모듈로부터 상태정보를 하드디스크 컨트롤러부(125)가 전달받아 하드디스크 컨트롤러부(125)의 실제 용량을 자동적으로 증가시키도록 제작되고 그에 따라 파일 시스템을 파괴 없이 확장해 주는 전용소프트웨어를 통해 조정을 한다.
이때 운영체계의 파일 시스템은 최초 1개 혹은 최초 장착된 모듈만큼의 용량으로 설정하도록 하고 모듈을 추가 장착시 기존의 파일 시스템을 그대로 유지한 채 파일 시스템 크기를 새 용량에 맞추어 확장 가능하도록 한다.
또한 상기 모듈을 제거할 때는 미리 제거할 모듈 용량만큼의 파일 시스템 축소를 한 후 물리적으로 모듈을 제거하도록 하면 사용자는 필요한 만큼의 모듈을 추가 및 제거가 가능하고 그에 맞게 파일시스템은 재작성 없이 확장 및 축소가 가능하게 된다.
상술한 바와 같이 본 발명은 고가의 SSD를 사용자가 필요한 시점에 간편하게 용량을 확장, 축소할 수 있고, 그에 따라 파일시스템을 재작성할 필요없이 확장이 가능한 효과를 갖는다.
즉, 본 발명에서는, 기존의 SSD의 단일 모듈 제작 방식을 탈피하여 용량 증가가 가능하게 하는 인터페이스부를 추가로 구비하여 추가 메모리 모듈을 장착 가능하게 함으로써 소용량에서 대용량으로 쉽게 용량 증가가 가능하게 한다. 기존의 SSD는 용량 업그레이드를 위해서 기존의 제품을 폐기해야 하지만 본 발명의 SSD는 플래시 메모리의 빠른 가격하락에 대응하여 초기 저용량의 SSD를 구입한 후에 시간이 지난 후 저렴한 가격의 메모리 모듈을 추가로 구입하여 용량 확대를 함으로써 기존의 모듈을 폐기할 필요가 없고 최소 가격으로 최대 용량을 사용할 수 있으며 제품 구입시부터 폐기시까지 긴 수명 사이클을 가질 수 있다.
SSD 내부의 용량 확대는 이미 작성된 파일 시스템에 영향을 미치지만 본 발명은 메모리 모듈 추가 장착, 제거에도 불구하고 기존의 파일 시스템을 파괴하지 않고도 쉽게 사용자들이 파일 시스템을 확장, 축소가 가능하게 했다.
한편, 컴퓨터의 성능지표인 데이터 처리량은 저장장치의 속도에 좌우되는데, 대부분의 O/S들이 멀티 프로세싱을 요구하고 있으므로 HDD의 I/O 병목 현상이 심화되고 있으므로 본 발명의 SSD를 적용하여 상기 I/O 병목현상을 해소하고 획기적인 성능 향상이 가능하도록 하는 것이다.
또한 상기 SSD는 물리적 충격에 대한 내구성이 강하므로 노트북, 차량용 PC 등에 이동성을 제공할 수 있음으로써 디스크(disk) 파손시에도 데이터의 안정성을 보장할 수 있으며, 이동중에도 컴퓨팅이 가능한 장점을 갖게 된다.
아울러, 본 발명의 플래시 메모리 SSD는 기계적 장치가 전혀 없기 때문에 높은 안정성과 내구성이 탁월하므로 HDD 보다 월등히 뛰어난 성능을 발휘할 수가 있는 것이다.
더욱이 요즘들어 개인들의 PC에 안전한 데이터의 저장 및 속도를 향상시키기 위한 욕구가 팽배해 짐에 따라 저장과 속도의 향상이 가능하고 실시간으로 용량 확대가 가능한 전용 메모리를 모듈화 할 수 있으며, 메모리의 향상을 기할 수 있는 장점을 가질 수 있다.

Claims (10)

  1. 반도체 메모리 저장 용량의 증가, 감소가 가능한 반도체 저장 매체 디스크에 있어서,
    데이터 버스에 연결되고 ATA, SATA1, SATA2, SAS 방식의 프로토콜을 지원하는 하드 디스크 컨트롤러부와;
    상기 하드 디스크 컨트롤러부에 연결되어 플래시 메모리의 데이터 읽기 및 쓰기를 지원하는 플래시 메모리 컨트롤러부;
    플래시 메모리 컨트롤러부에 연결되어 데이터를 저장하는 플래시 메모리부;및
    상기 플래시 메모리부에 메모리 모듈이 장착되어 상호 연결되게 하는 슬롯 방식의 인터페이스부;를 포함하고,
    상기 하드디스크 컨트롤러부는, 설정된 개수의 메모리 모듈이 모두 장착된 최대 메모리 적재상태로 미리 설정되며, 상기 인터페이스부에 대한 상기 메모리 모듈의 착탈에 의해 상기 메모리모듈로부터 상기 인터페이스부를 통해 상기 메모리모듈의 메모리 사용상태를 담은 상태정보를 전달받아 실사용가능한 메모리 용량을 재조정하는 것을 특징으로 하는 저장 용량과 파일 시스템을 동적으로 확장, 축소가 가능한 반도체 저장매체 디스크.
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