CN1725195A - 操作存储装置的系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种操作存储装置的方法，包括周期性地产生刷新请求信号来执行刷新操作；提供存取请求信号来执行存取操作；如果刷新请求信号先于存取请求信号发生时，执行刷新操作；如果存取请求信号先于刷新请求信号发生时，执行存取操作。

Description

操作存储装置的系统和方法

技术领域

本发明总的说来涉及一种存储装置，更具体地说，涉及刷新随机存储装置的系统和方法。

背景技术

目前，随机存取存储器(RAM)在各种应用中，例如在计算机系统、移动电话、视频系统中，被用作存储装置。动态随机存取存储器和静态随机存取存储器就是两个这样的随机存取存储器装置。动态随机存储器和静态随机存储器都包含有存储单元，该存储单元按照行与列的形式排成一个阵列。在操作中，存储单元中的信息一般在一个存取周期中来进行。

动态随机存取存储器的存储单元包括一个电容和一个晶体管，这样，其尺寸较小。通过给电容充电，数据可以储存在动态随机存取存储单元中。然而，电容会随着时间的流逝而放电，其必须被周期性的充电或刷新。在一个刷新周期中，一个整行的动态随机存取存储单元中的电容被充电，经过一系列的这样的周期，动态随机存取存储器的整个阵列都被刷新了。

静态随机存取存储器中的每个存储单元一般包含一个触发电路，其通常包括多至六个的晶体管。尽管静态随机存取存储单元存储信息的速度要快于动态随机存取存储单元，但是静态随机存取存储单元一般消耗更多的电量，且没有达到动态随机存储器的存储集成度。

虚拟随机存取存储单元以结合了动态随机存取存储单元和静态随机存取存储单元的优点而出名。虚拟随机存取存储单元包括一个电容，但其刷新操作是被“隐藏”或“掩盖”的。有关虚拟随机存取存储器的描述可参考美国授予Ikuzaki的专利，其专利号为4549284，名称为“动态金属氧化物半导体(MOS)随机存取存储器”；授予Leung的专利，其专利号为6028804，名称为“可兼容存储的单晶体管静态随机存取存储器的装置和方法”；授予Chen的专利，其专利号为6625077，名称为“半导体存储器的异步隐藏刷新”，本发明参考了上述提到的各个文件。

传统的虚拟随机存取存储单元是通过管线操作或已排成操作来完成刷新。在管线操作中，刷新周期比存取周期先执行，其不利因素是会导致更高电量的消耗。在已排成操作中，电量的消耗较低且减少了存取时间，但同时要求含有更复杂的刷新电路，例如一个外部刷新电路。这样，具有简单电路且改进电量消耗的存储装置成为一种需求。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一个能消除一个或多个由于相关技术的局限或不足所产生的上述问题的系统和方法。

为了实现上述的优点，根据下面以实施例详细说明的本发明的目的，本发明提供一种操作存储装置的方法，其包括下述步骤：周期性地产生刷新请求信号来执行刷新操作；提供存取请求信号来执行存取操作；如果刷新请求信号先于存取请求信号发生，则执行刷新操作；如果存取请求信号先于刷新请求信号发生，则执行存取操作。

本发明还提供了一种操作存储装置的方法，其包括下述步骤：周期性产生刷新请求信号；提供第一存取请求信号来响应第一地址转换；提供第二存取请求信号来响应晚于第一地址转换发生的第二地址转换；判断对应第一存取请求信号的存取周期是否是无效的；如果这个存取周期是有效的，则执行对应第一存取请求信号的存取周期的操作；如果这个存取周期是无效的，则执行对应第二存取请求信号的存取周期的操作。

本发明又提供了一种操作存储装置的方法，其包括下述步骤：周期性产生刷新请求信号来执行刷新操作；提供存取请求信号来执行写操作；激活一个写使能信号来响应该存取请求信号；该激活的写使能信号包括一个延迟周期和一个存取周期；如果该刷新请求信号先于该存取请求信号发生，则执行刷新请求；如果该存取请求信号先于该刷新请求信号发生，则在该存取周期中执行写操作；这样，当写使能信号激活后，该刷新请求信号被阻止。

本发明还提供了一种操作存储装置的方法，其包括下述步骤：执行周期性产生的刷新请求信号；提供第一存取请求信号来响应第一地址转换；提供第二存取请求信号来响应晚于第一地址转换发生的第二地址转换；判断对应于该第一存取请求信号的存取周期是否无效；如果该存取周期无效，激活写使能信号来响应第二存取请求信号，该激活的写使能信号包括一个延迟周期和一个存取周期；如果该存取周期无效，则执行对应于第二存取请求信号的存取操作。

本发明配置了一个系统来操作存储装置。其包括：刷新发生器来周期性产生刷新请求信号从而执行刷新操作；地址缓冲器来提供地址请求信号从而执行存取操作；控制器来控制如下操作，如果该刷新请求信号先于该存取信号发生，则执行该刷新操作，如果该存取信号先于该刷新请求信号发生，则执行该存取操作。

本发明的其他特点和优点有一部分将会在下述的说明书中得到阐述，有一部分可在说明书中明显的得出结论或在该发明的实施例中得出结论。本发明的特点和优点尤其可以通过权利要求书中所指出的要素及其结合来实现和得到。

应理解的是，前述的一般的说明和下述的详细的说明仅仅是当作说明之用，其并非像权利要求书一样用以限定本发明。

附图是包括在说明书中且作为说明书的一部分，其具体阐述了发明内容，其与说明书一起来解释本发明。

附图说明

图1是本发明一实施例中存储系统的方框图；

图2A和2B是与本发明一实施例的刷新存储单元的方法相关的时序图；

图3A和3B是与本发明另一实施例的刷新存储单元的方法相关的时序图；

图4A，4B和4C是与本发明再一实施例的刷新存储单元的方法相关的时序图；

图5A和5B是与本发明再另一实施例的刷新存储单元的方法相关的时序图；

图6A和6B是与本发明实施例的刷新存储单元的方法相关的时序图；

具体实施方式

与本发明的一个方面相一致，虚拟静态随机存储装置包含一个相对简单的刷新电路，该电路能降低电量的消耗。

下面对本发明的实施例进行说明，附图中所示是其一个示例。在所有的附图中，尽量用同一标记来表示相同或相似的部分。

图1是本发明实施例的存储系统10的方框图。存储系统10包括地址缓冲器12、行地址解码器14、存储阵列16、列地址解码器18、刷新发生器20和控制器22。地址缓冲器12接受地址信号A₀，A₁，……A_MAX(collectively“ADD”)，来指定存储阵列16中一个特定的单元来写入数据或读取数据。地址缓冲器12是与行地址解码器14、控制器22和列地址解码器18相连的。行地址解码器14是与地址缓冲器12、存储阵列16和列地址解码器18相连的。

在一个存取周期期间，地址缓冲器12提供控制器一个存取请求信号ACCREQ来对存储矩阵16中的一个或多个单元读取或写入数据。此外，地址缓冲器12提供行地址解码器14和列地址解码器18地址信号ADD来将其分别解码到行地址和列地址中。行地址解码器14和列地址解码器锁存一个或多个地址信号A₀，A₁……A_MAX，并且提供地址缓冲器信号ADDLATCH来表明已锁存。

在一个写周期中，数据被写入存储阵列16的一个或多个单元中。在该写周期的初始阶段，数据(图1所示的DQ₀，DQ₁…DQ₇)将通过总线24提供给数据输入缓冲器26。在该写周期的后续阶段，数据从数据输入缓冲器26中转移到存储阵列16中。而且，储存在存储阵列16中的数据将通过数据输出缓冲器28和总线24在一个读周期中读取。尤其是，数据在该读周期的开始阶段从存储阵列16中开始输出至数据输出缓冲器28，然后，在该周期的后续阶段通过总线24进行数据输出。

刷新发生器20周期性地提供给控制器22刷新请求信号来初始化刷新操作。随着该刷新请求信号，存储阵列16中的单元在该刷新周期中被刷新，以便确保存储阵列16一行单元中的电容能充满电。

控制器22控制刷新和存取操作来响应芯片使能信号 CE，写使能信号和 WE输出使能信号 OE。尤其是，控制器22判断该存取请求ACCREQ或该刷新请求REFREQ是否有优先权。如果控制器22接收的存取请求ACCREQ先于刷新请求REFREQ，则信号ACCREQ有优先权，系统10会执行一个存取操作。反之，如果周期性的刷新请求REFREQ先于存取请求被接收到，则系统10执行一个刷新操作。

图2A和2B是表示与本发明一实施例的刷新存储单元的方法相关的时序图。参照图2A，地址缓冲器12产生存取请求信号ACCREQ来响应地址信号ADD的变化。控制器22接收到ACCREQ从而初始化存取操作。在没有刷新发生的期间，一个“刷新-开始-阻止”周期也随着接收到存取请求信号开始运行。然而，在该“刷新-开始-阻止”周期，刷新发生器20可以输出刷新请求信号REFREQ，但是刷新操作将延迟至该存取操作完成后才执行。

刷新操作发生在一个“存取-开始-阻止”周期中，在该周期中，存取操作只有等到刷新操作完成后才可发生。在图2A和2B中，T代表“刷新-开始-阻止”周期的持续时间，该持续时间的测量从ACCREQ脉冲的前沿开始直到该存取操作的完成。在该持续时间的期间，刷新操作的时间在图2A和2B中以T’来表示。

参照图2B，当一个存取请求信号ACCREQ先于一个刷新请求信号REFREQ发生时，该刷新请求信号REFREQ在一个存取信号完成后才发生。该存取操作的全部存取时间大致与该阵列存取时间T一样。

图3A和3B是表示与根据本发明另一方面的刷新存储单元的方法相关的时序图。参照图3A，当刷新请求信号REFREQ先于存取请求信号ACCREQ发生时，刷新操作和一个“存取-开始-阻止”周期随着刷新请求信号REFREQ而开始。在该“存取-开始-阻止”周期的期间，如果地址信号ADD发生变化则相应地输出存取请求信号ACCREQ，那么与该存取请求信号ACCREQ相对应的存取操作需延迟到未完成的刷新操作完成后才进行。反之，在“刷新-开始-阻止”周期的期间，该存取操作开始进行，其持续时间等于T₁+T的期间。其中T₁是从该存取请求信号ACCREQ发生的时间点到该刷新操作完成的时间点的期间。此外，刷新操作进行的持续时间实质上等于刷新时间T’。另一方面，该存取请求信号ACCREQ紧随着该刷新请求信号REFREQ之后发生，因此T₁大致等于T’，全部存取时间为T’+T。

在图3B中，刷新请求信号REFREQ先于存取请求信号ACCREQ发生，存取请求信号ACCREQ在一个刷新操作完成后才发生。该存取操作的全部存取时间大致等于该阵列存取时间T。

图4A，4B和4C是表示与本发明的又一个方面的刷新存储单元的方法相关的时序图。在图4A中，第一地址转换和第二地址转换分别在地址周期A_N-1和A_N，A_N和A_N+1之间发生。第一“刷新-开始-阻止”周期和第二“刷新-开始-阻止”周期分别对应于该第一和第二地址转换。该第一和第二地址转换的之间的时间期间t大于该地址请求信号ACCREQ的脉冲宽度w，但是其少于存取时间T和刷新时间T’。根据本发明的一个实施例，w大致是8到10毫微秒(ns)，T+T’大致是50到100毫微秒(ns)。

一般说来，如果t小于T+T’，则地址周期A_N不遵照操作的具体要求并且被认为是无效的。相应地，与地址周期A_N相联系的一个存取操作被中止。然而，在这个例子中，与地址周期A_N+1(不是A_N)相联系的一个存取操作被系统10的用户所要求。与地址周期A_N+1相联系的全部存取时间大致是2T-t。

参照图4B，该第一和第二地址转换之间的时间周期t’小于w。因此，地址周期A_N没有被锁存，进而没有被系统10执行。然而，与地址周期A_N+1相应的一个地址被系统10的用户所要求。在这个例子中，为执行该地址周期A_N+1所需的全部存取时间大致是T-t’。

参照图4C，刷新请求信号REFREQ先于存取请求信号ACCREQ发生，与该刷新请求信号REFREQ相应的一个刷新操作被执行。由于该刷新时间T’与地址周期A_N相重合，地址周期A_N没有被执行。为执行该地址周期A_N+1所需的全部存取时间大致是T+t”。其中t”是从该存取请求信号ACCREQ发生的时间点到该刷新操作完成的时间点的期间。

图5A和5B是表示与根据本发明的再一方面的刷新存储单元的方法相关的时序图。尽管不适当的读操作对储存在静态随机存储器中的数据没有影响，但是适当的写操作能中断储存的数据。此时，强迫延迟周期将产生来阻止这样的不适当的写操作。具体来说，如图5A所示，存取请求信号ACCREQ先于刷新请求信号REFREQ发生，将产生“刷新-开始-阻止”周期和低态有效写使能信号 WE来响应该存取请求信号ACCREQ，但是该存取操作直到该强迫延迟周期完成后才开始，以确保任何先于当前存取周期的无效的写操作不被执行。根据图5A所示，为执行该存取操作所需的全部存取时间大致是强迫延迟时间加存取时间T。

参照图5B，存取请求信号ACCREQ先于刷新请求信号REFREQ发生，该有效写使能信号 WE包括一个强迫延迟阶段和一个短于T的存取周期。该存取操作周期能自动延长至与存取请求信号ACCREQ相应的时间长度T，这样，为执行该存取操作所需的全部的存取时间仍然是强迫延迟阶段加存取周期。

图6A和6B是表示与根据本发明的再又一方面的刷新存储单元的方法相关的时序图。在图6A中，刷新请求信号REFREQ先于存取请求信号ACCREQ发生，刷新操作执行的期间中的刷新时间T’被信号REFREQ初始化。从图6A中可进一步看出，时间周期T’与强迫延迟阶段相重合，这样，为执行该存取操作所需的全部存取时间大致是强迫延迟阶段加存取周期T。

在图6B中，第一地址转换发生在地址周期A_N-1和A_N之间，第二地址转换发生在地址周期A_N和A_N+1之间。在该例中，地址周期A_N不遵照操作的具体周期时间被认为是无效的。此外，一个ACCREQ信号和该写使能信号 WE为了响应第二存取请求信号而有效起来。为执行该存取操作A_N+1所需的全部存取时间大致(与第二存取请求信号相对应)是强迫延迟阶段加存取周期T。

本发明的其他实施例对所属技术领域的人员来说是明显的，其可从本说明书和本发明相应披露的实施例中得出。应注意的是，本说明书和实施例仅仅是作为说明之用，本发明的真正范围和精神应当以下述的权利要求书为准。

Claims (30)

1.一种操作存储装置的方法，其特征在于包括以下步骤：

周期性产生刷新请求信号，所述的刷新请求信号与刷新操作相关；

提供存取请求信号，所述的存储请求信号与存取操作相关；

如果刷新请求信号先于存取请求信号发生，执行刷新操作；

如果存取请求信号先于刷新请求信号发生，执行存取操作。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于刷新请求信号发生在执行存取操作期间，且刷新操作在存取操作完成后执行。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于存取请求信号发生在执行刷新操作期间，且存取操作在刷新操作完成后执行。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于还包括一个判断存取时间的步骤来执行存储操作，该存取时间是从存取请求信号发生时开始到存取操作完成时结束。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于为响应刷新请求信号，所述的方法还包括一个步骤在存取操作被阻止期间提供“存取-开始-阻止”周期。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于为响应存取请求信号，所述的方法还包括一个步骤在刷新操作被阻止期间提供“刷新-开始-阻止”周期。

7.一种操作存储装置的方法，其特征在于包括：

周期性产生刷新请求信号；

提供第一存取请求信号来响应第一地址转换；

提供第二存取请求信号来响应第二地址转换，所述的第二地址转换晚于第一地址转换发生；

判断对应于第一存取请求信号的存取周期是否无效；

如果所述的地址周期是有效的，执行对应于第一存取请求信号的第一存取操作；

如果所述的地址周期是无效的，执行对应于第二存取请求信号的第二存取操作。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于包括一个执行刷新操作的步骤来响应刷新请求信号，如果刷新请求信号先于第一存取请求信号发生。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于如果第一地址转换和第二地址转换之间的时间周期少于为执行第一存取操作的存取时间加上为执行刷新操作的刷新时间，存取周期是无效的。

10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于如果在刷新周期发生第一地址转换，存取周期被阻止。

11.根据权利要求7所述的方法，其特征在于包括一个判断存取时间的步骤来执行对应于第二存取请求信号的第二存取操作，所述的存取时间是从第二存取请求信号发生开始到对应于第二存取请求信号的存取操作完成时止。

12.根据权利要求7所述的方法，其特征在于为响应刷新请求信号，所述的方法包括一个提供“存取-开始-阻止”周期的步骤，在该周期期间，存取操作被阻止。

13.根据权利要求7所述的方法，其特征在于为响应第一存取请求信号或第二存取请求信号，所述的方法包括一个提供“刷新-开始-阻止”阶段的步骤，在该周期期间，刷新操作被阻止。

14.一种操作存储装置的方法，其特征在于包括：

周期性产生刷新请求信号来执行刷新操作；

提供存取请求信号来执行写操作；

激活写使能信号来响应该存取请求信号，该激活的写使能信号包括一个延迟周期和一个存取周期；

如果刷新请求信号先于存取请求信号发生，执行刷新操作；

如果存取请求信号先于刷新请求信号发生，执行写操作；

其特征在于，当写使能信号被激活后，刷新操作被阻止。

15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于为执行刷新操作的刷新时间与延迟周期重合。

16.根据权利要求14所述的方法，其特征在于存取阶段延长至执行写操作。

17.根据权利要求14所述的方法，其特征在于包括一个判断存取时间的步骤来执行写操作，该存取时间从存取请求信号发生时开始到写操作完成时结束。

18.一种操作存储装置的方法，其特征在于包括：

周期性地产生刷新请求信号；

提供第一存取请求信号来响应第一地址转换；

提供第二存取请求信号来响应晚于第一地址转换发生的第二地址转换；

判断对应于第一存取请求信号的存取周期是否无效；

如果存取周期是无效的，激活写使能信号来响应第二存取请求信号，该激活的写使能信号包括一个延迟周期和一个存取周期；

如果该存取周期是无效的，执行对应于第二存取请求信号的存取操作。

19.根据权利要求18所述的方法，其特征是包括执行一个刷新操作来响应刷新请求信号。如果刷新请求信号先于第一存取请求信号发生。

20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于当写使能操作被激活后，刷新操作被阻止。

21.根据权利要求18所述的方法，其特征在于

如果第一地址转换和第二地址转换之间的时间周期少于为执行存取操作的存取时间加上为执行刷新操作的刷新时间，则所述的存取周期是无效的。

22.根据权利要求18所述的方法，其特征在于包括：

一个判断存取时间的步骤来执行写操作，该存取时间从第二存取请求信号发生时开始到写操作完成时结束。

23.一种操作存储装置的系统，其特征在于包括：

刷新发生器电路，所述的刷新发生器电路被用来周期性产生与刷新操作相关的刷新请求信号；

地址缓冲器电路，所述的地址缓冲器电路被用来提供与存取操作相关的存取请求信号；

控制电路，所述的控制电路被配置来初始化刷新操作，如果刷新请求信号先于存取请求信号发生，则初始化刷新操作；如果存取请求信号先于刷新请求信号发射，则初始化存取操作。

24.根据权利要求23所述的系统，其特征在于刷新请求操作在执行存取操作周期发生，刷新操作在该存取操作完成后执行。

25.根据权利要求23所述的系统，其特征在于存取操作在执行存取刷新周期发生，存取操作在该刷新操作完成后执行。

26.根据权利要求23所述的系统，其特征在于为执行存取操作所需的存取时间的计算是从该存取请求信号发生时开始到存取操作完成时结束。

27.根据权利要求23所述的系统，其特征在于当一个写使能信号被激活后，控制器能接收包括延迟阶段和存取阶段的该写使能信号。

28.根据权利要求27所述的系统，其特征在于为执行刷新操作所需的刷新时间与延迟周期重合。

29.根据权利要求27所述的系统，其特征在于存取阶段被延长至存取操作。

30.根据权利要求27所述的系统，其特征在于当写使能信号被激活后，刷新操作被阻止。

Images