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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren für eine zeitmultiplexierte Übertragung von Datenmaskeneinheiten und Datenworteinheiten, und betrifft insbesondere eine Verfahren zum Übertragen von Daten in ein Speicherzellenfeld, bei dem Daten in Form von Datenströmen von einer Schaltungseinheit in das Speicherzellenfeld mit einer hohen Übertragungsrate übertragen werden.
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Mit einer zunehmenden Integrationsdichte von Halbleiterspeichern, wie beispielsweise synchronen DRAMs, SDRAMs oder DDR-DRAMs steigen Erfordernisse an eine Datenübertragungsrate bei einer Übertragung von Datenströmen von externen Schaltungseinheiten zu einem Speicherzellenfeld eines Halbleiterspeichers. Zur Erhöhung einer Datenübertragungsrate können prinzipiell zwei Maßnahmen bereitgestellt werden
- (i) Erhöhung einer Breite eines chip-internen Datenbusses bzw. Erhöhung einer Breite von internen Datenübertragungspfaden; und
- (ii) Erhöhen einer Taktfrequenz.
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Allgemein berechnet sich eine Datenübertragungsrate pro Anschlusseinheit (bzw. Pin) in Megabit pro Sekunde (MBit/s pro Anschlusseinheit). So weist beispielsweise eine herkömmliche Personalcomputervorrichtung unter der Bezeichnung PC100 eine Datenübertragungsrate von 100 MBit/s pro Anschlusseinheit (Pin) auf, wobei bei einer üblicherweise bereitgestellten Anordnung von 16 Anschlusseinheiten (Pins) 1600 MBit/s pro PC100-Vorrichtung bereitgestellt werden können.
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Es ist somit erkennbar, dass eine Datenübertragungsrate proportional zu einer Erhöhung einer Anzahl von Anschlusseinheiten zunimmt. Aus fertigungstechnischen Gründen und aus Gründen einer Handhabbarkeit von PC-Vorrichtungen ist jedoch die maximale Anzahl von Anschlusseinheiten begrenzt, wodurch eine Erhöhung einer Datenübertragungsrate durch Verbreiterung von Datenübertragungspfaden begrenzt ist.
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Weiterhin ist bei herkömmlichen Anordnungen in nachteiliger Weise die Taktfrequenz, welche die Datenübertragungsrate bestimmt, begrenzt. Eine Abwägung zwischen der Taktfrequenz und einer Busbreite bzw. einer Breite von Datenübertragungspfaden führt dazu, dass jede Anschlusseinheit (Pin) einer PC-Vorrichtung optimal bzw. möglichst effektiv genutzt werden muss.
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In der Firmenschrift „128/144-Mbit RDRAM Datasheet (32 Split Bank Architecture), Preliminary Information Version 1.11, Rambus Inc., 2465 Latham Street, Mountain View, California, USA, 94040, 2000” ist eine Schnittstellenanordnung gelehrt, welche das Empfangen eines Datenstroms, ein Demultiplexieren des empfangenen Datenstroms und ein Zwischenspeichern von Datenströmen aufweist. 9 Bit-breite Datenströme werden seriell über Anschlusseinheiten empfangen und über mehrere Demultiplexiereinrichtungen auf verschiedene Sense-Verstärker demultiplexiert werden, wobei die demultiplexierten Daten dann Speicherbänken zugeführt werden.
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Aus der
US 5 717 904 ist ein Verfahren bekannt, gemäß welchem ein Datenstrom prozessiert, und automatisch ein Teil oder die Gesamtheit des Datenstroms zum blockweisen Schreiben in einen Speicher ausgewählt wird. Daten werden von einem ersten Register in ein zweites Register mit gleicher Breite geschrieben. Dabei werden in einem ersten Zyklus Maskeninformationen in ein Maskenregister geschrieben, und in einem weiteren Zyklus Speicherdaten in den Speicher geschrieben.
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3 zeigt eine herkömmliche Schaltungsanordnung zur Übertragung von Daten zwischen einer (externen) Schaltungseinheit 103 und einem Speicherzellenfeld 102. Eine solche Schaltungsanordnung ist dem Datenblatt zu dem 256-MBit DDR SDRAM Modul HYB25D256400/800T/AT von Infineon Technologies vom März 2001 entnehmbar. Ein 16 Bit-breiter Datenübertragungspfad verbindet die externe Schaltungseinheit 103 mit einer Speicherdatenstrom-Anschlusseinheit 300a, welche wiederum einen Speicherdatenstrom 303 über einen ebenfalls 16 Bit-breiten Datenübertragungspfad zu einem Speicherdatenstromempfänger 304 überträgt. Gleichzeitig, d. h. parallel zu der oben beschriebenen Übertragung wird ein 1 Bit-breiter Maskendatenstrom 305 zu einer Maskendatenstrom-Anschlusseinheit 300 und von dort weiter zu einem Maskendatenstromempfänger 302 ebenfalls über einen 1 Bit-breiten Datenübertragungspfad übertragen.
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Der Maskendatenstrom 305 wird zwei Teilmaskenregistern 301a, 301b eines Maskenregisters 301 zugeführt, welches sich innerhalb einer Registereinheit 115 befindet. Der Speicherdatenstrom 303 wird über einen 16 Bit-breiten Datenübertragungspfad zu Teildatenregistern 108a, 108b geführt, welche in einem Datenregister 108 angeordnet sind, das den anderen Teil der Registereinheit 115 ausbildet.
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Es ist somit ein Nachteil von herkömmlichen Schaltungsanordnungen zur Übertragung von Daten in ein Speicherzellenfeld 102, dass eine zusätzliche Anschlusseinheit 300 zur Übertragung des Maskendatenstroms 305 bereitgestellt werden muss. Es ist insbesondere unzweckmäßig, einen 1 Bit-breiten Datenübertragungspfad für den Maskendatenstrom 305 bereitzustellen, welcher lediglich Informationen darüber enthält, welche Daten des Speicherdatenstroms 303 schließlich zu dem Speicherzellenfeld 102 zu übertragen sind.
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zum Übertragen von Daten in ein Speicherzellenfeld bereitzustellen, bei dem die Daten in Form von Datenströmen von einer Schaltungseinheit in ein Speicherzellenfeld mit einer hohen Datenübertragungsrate übertragen werden, wobei Maskendatenströme und Speicherdatenströme nicht parallel, sondern zeitmultiplexiert übertragen werden, so dass Anschlusseinheiten (Pins) der Schaltungsanordnung eingespart werden.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das im Patentanspruch 1 angegebene Verfahren sowie eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 5 gelöst.
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Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung besteht darin, dass Datenstromeinheiten, die eine Datenmaske betreffen, und Datenstromeinheiten, die den in einem Speicherzellenfeld zu speichernden Daten entsprechen, getrennt und zeitmultiplexiert übertragen werden.
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Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens zum übertragen von Daten in ein Speicherzellenfeld besteht somit darin, dass Anschlusseinheiten (Pins) eingespart werden.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, dass mit vorhandenen Anschlusseinheiten (Anschluss-Pins) eine hohe Datenübertragungsrate auf vorhandenen Datenübertragungspfaden erzielt werden kann.
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In zweckmäßiger Weise werden für eine Übertragung von Daten von einer (externen) Schaltungseinheit in einem Speicherzellenfeld vorhandene, bereits existierende Datenübertragungspfade (Leitungen) eingesetzt.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Übertragen von Daten in ein Speicherzellenfeld weist im Wesentlichen die folgenden Schritte auf:
- a) Empfangen des mindestens einen Datenstroms, welcher von mindestens einer externen Schaltungseinheit herrührt, in einem Datenstromempfänger;
- b) Demultiplexieren des empfangenen Datenstroms in einer Demultiplexiereinrichtung in Abhängigkeit von einem durch eine Steuereinrichtung zugeführten Steuersignal, wodurch der empfangene Datenstrom in einen Speicherdatenstrom und einen Maskendatenstrom aufgeteilt bzw. zeitlich demultiplexiert wird, wobei die Steuereinrichtung ein Steuersignal vorgibt, welches einen Takt einer Demultiplexierung festlegt;
- c) Zwischenspeichern des Speicherdatenstroms in einem Datenregister einer Registereinheit, wobei der Speicherdatenstrom auf mindestens ein Teildatenregister des Datenregisters der Registereinheit in Abhängigkeit von mindestens einem Taktsignal und mindestens einem Adresssignal, die an die Registereinheit angelegt werden, aufgeteilt wird;
- d) Zwischenspeichern des Maskendatenstroms in einem Maskenregister der Registereinheit;
- e) Ausgeben von Teildatenströmen aus den Teildatenregistern;
- f) Zusammenführen der Teildatenströme, welche von den Teildatenregistern bereitgestellt werden, zu einem Gesamtdatenstrom in Abhängigkeit von der durch den in dem Maskenregister zwischengespeicherten Maskendatenstrom bereitgestellten mindestens einen Datenmaskeneinheit; und
- g) Speichern der dem Gesamtdatenstrom entsprechenden Daten in dem Speicherzellenfeld, wobei nur diejenigen aus der externen Schaltungseinheit zugeführten Daten gespeichert werden, die durch den Maskendatenstrom definiert sind.
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Daten werden in Form von Datenströmen von der externen Schaltungseinheit in das Speicherzellenfeld mit einer hohen Datenübertragungsrate übertragen, wobei die Datenströme aus mindestens einer Datenmaskeneinheit und mindestens einer Datenworteinheit ausgebildet sind.
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Der empfangene Datenstrom ist durch die mindestens eine Datenmaskeneinheit und die mindestens eine Datenworteinheit ausgebildet, wobei mittels der mindestens einen Datenmaskeneinheit bestimmt wird, welche der Datenworteinheiten in den Gesamtdatenstrom eingehen und somit in dem Speicherzellenfeld zu speichern sind.
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In den Unteransprüchen finden sich vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des jeweiligen Gegenstandes der Erfindung.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung werden zwei 16 Bit-breite Teildatenströme zu einem 32 Bit-breiten Gesamtdatenstrom zusammengeführt, welcher zu dem Speicherzellenfeld geleitet wird, wobei allgemein zwei n Bit-breite Teildatenströme zu einem 2·n Bit-breiten Gesamtdatenstrom zusammengeführt werden, wenn n ein Zahl ist, die 4, 8 oder 32 beträgt.
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Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung wird mittels der mindestens einen Datenmaskeneinheit des Datenstroms eine Länge der nachfolgenden Datenworteinheiten eingestellt.
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Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist die erste Einheit, die durch den Datenstrom in dem Register empfangen wird, mindestens eine Datenmaskeneinheit, mit welcher bestimmt wird, welche der Datenworteinheiten in den Gesamtdatenstrom eingehen und somit in dem Speicherzellenfeld zu speichern sind.
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Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung wird eine Information bezüglich des zu übertragenden Datenstroms vor dem zu übertragenden Datenstrom auf für den Datenstrom vorgesehenen Datenübertragungspfaden übertragen.
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Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zur Übertragung von Daten in ein Speicherzellenfeld weist weiterhin auf:
- a) einen Datenstromempfänger zum Empfang des mindestens einen Datenstroms von der (externen) Schaltungseinheit;
- b) eine Demultiplexiereinrichtung zur Demultiplexierung des empfangenen Datenstroms in Abhängigkeit von einem durch eine Steuereinrichtung zugeführten Steuersignal, wodurch der empfangene Datenstrom in einen Speicherdatenstrom und einen Maskendatenstrom aufgeteilt bzw. demultiplexiert bzw. zeitlich getrennt wird;
- c) mindestens ein Datenregister einer Registereinheit zur Zwischenspeicherung des Speicherdatenstroms, wobei der Speicherdatenstrom auf mindestens ein Teildatenregister des Datenregisters der Registereinheit in Abhängigkeit von mindestens einem Taktsignal und mindestens einem Adresssignal, die an die Registereinheit angelegt werden, aufgeteilt bzw. demultiplexiert wird; und
- d) mindestens ein Speicherzellenfeld zur Speicherung der dem Gesamtdatenstrom entsprechenden Daten, die von der externen Schaltungseinheit übertragen wurden.
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Zeichnungen
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
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In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Übertragen von Daten von einer Schaltungseinheit in ein Speicherzellenfeld;
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2 schematisch einen Datenstrom, der aus mindestens einer Datenmaskeneinheit und mindestens einer Datenworteinheit, die der mindestens einen Datenmaskeneinheit folgt, ausgebildet ist;
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3 eine herkömmliche Schaltungsanordnung zur Übertragung von Daten von einer Schaltungseinheit in ein Speicherzellenfeld; und
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4 eine alternative Schaltungsanordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Übertragen von Daten von einer Schaltungseinheit in ein Speicherzellenfeld.
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In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Komponenten oder Schritte.
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Ausführungsbeispiele
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In der in 1 gezeigten Schaltungsanordnung wird einer Datenstrom-Anschlusseinheit 100 von einer Schaltungseinheit 103, ein 16 Bit-breiter Datenstrom 101 zugeführt. An die Datenstrom-Anschlusseinheit 100 können eine oder mehrere Schaltungseinheiten 103 angeschlossen werden, wobei die Schaltungseinheiten 103 auch extern angeordnet sein können.
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Von der Datenstrom-Anschlusseinheit 100 wird der 16 Bitbreite Datenstrom 101 zu einem Datenstromempfänger 104 geführt, in welchem der Datenstrom für eine Weiterverarbeitung in der in 1 gezeigten Schaltungsanordnung aufbereitet wird. Ein 16 Bit-breiter Datenübertragungspfad verbindet den Datenstromempfänger 104 mit einer Demultiplexiereinrichtung 105. In der Demultiplexiereinrichtung 105 wird der 16 Bitbreite Datenstrom 101 in einen 16 Bit-breiten Speicherdatenstrom 106, welcher Daten enthält, die nach einer Auswertung in einem Register 115 schließlich ganz oder teilweise in einem Speicherzellenfeld 102 zu speichern sind, und in einen Maskendatenstrom 107 zeitlich demultiplexiert.
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Eine Ansteuerung der Demultiplexiereinrichtung 105 erfolgt über eine Steuereinrichtung 113, welche der Demultiplexiereinrichtung 105 ein Steuersignal 114 bereitstellt. Mit dem Steuersignal wird entschieden, ob der der Demultiplexiereinrichtung 105 zugeführte Datenstrom 101 als Maskendatenstrom 107 zu einem Maskenregister 109 der Registereinheit 115 oder als ein Speicherdatenstrom 106 zu einem Datenregister 108 der Registereinheit 115 geführt wird.
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Nach Maßgabe der in dem Maskendatenstrom 107 enthaltenen Information, insbesondere nach Maßgabe der in mindestens einer Datenmaskeneinheit 201a–201n eines Datenstroms (weiter untenstehend unter Bezugnahme auf 2 beschrieben) enthaltenen Information und in Abhängigkeit von einem der Registereinheit 115 zugeführten Taktsignal 110 und einem der Registereinheit 115 zugeführten Adresssignal 111 wird der Speicherdatenstrom 106 wechselseitig auf Teildatenregister 108a bzw. 108b des Datenregisters 108 in der Registereinheit 115 aufgeteilt.
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Als Teildatenströme 101a bzw. 101b werden nun nur solche Daten bereitgestellt, welche durch mindestens eine Datenmaskeneinheit 201a–201n (siehe untenstehende Beschreibung unter Bezugnahme auf 2) als ”gültig” definiert sind, d. h. nur diejenigen Daten, welche letztendlich in dem Speicherzellenfeld 102 zu speichern sind. Die beiden 16 Bit-breiten Teildatenströme 101a und 101b werden zu einem 32 Bit-breiten Gesamtdatenstrom 112 zusammengeführt, welcher einer Treibereinrichtung 116 zugeführt wird.
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Der Maskendatenstrom 107 wird von dem Maskenregister ebenfalls zu der Treibereinrichtung 116 geführt. Die Treibereinrichtung 116 kommuniziert nun über einen 32 Bit-breiten Datenübertragungspfad zunächst mit einer Verbindungseinrichtung 118, welche über weitere 32 Bit-breite Datenübertragungspfade einerseits mit einer Schaltungsanschlusseinheit 119 und andererseits mit einer Schalteinrichtung 117 verbunden ist. Die Schaltungsanschlusseinheit 119 dient dazu, weitere externe Schaltungseinheiten über Datenbusse bzw. über Datenübertragungspfade anzuschließen, wobei auf diese hier nicht eingegangen wird.
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Es sei darauf hingewiesen, dass es zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht zwingend notwendig ist, weitere externe Schaltungseinheiten über Datenbusse anzusteuern, so dass, wenn keine weiteren externen Schaltungseinheiten vorhanden sind, die Verbindungseinrichtung 118 und die Schaltungsanschlusseinheit 119 in den in den 1 und 4 gezeigten Schaltungsanordnungen entfallen können.
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Die Schalteinrichtung 117 schaltet nach Vorgabe der in der mindestens einen Datenmaskeneinheit 201a–201n enthaltenen Information die ”gültigen” Daten zu dem Speicherzellenfeld 102 weiter, in welchem die dem Gesamtdatenstrom 112 entsprechenden Daten schließlich gespeichert werden.
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Die Registriereinheit 115 besteht aus mindestens einem Datenregister 109 und mindestens einem Datenregister 108, wobei das Datenregister 108 aus mindestens einem Teildatenregistern 108a, 108b ausgebildet ist.
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Wie in 2 gezeigt, ist der Datenstrom 101 aus mindestens einer Datenmaskeneinheit 201a–201n und mindestens einer der mindestens einen Datenmaskeneinheit 201a–201n folgenden Datenworteinheit 202a–202n gebildet. Die in der mindestens einen Datenmaskeneinheit 201a–201n enthaltene Information legt fest, welche der nachfolgenden Datenworteinheiten 202a–202n zu übertragen ist, wobei i einen Laufindex darstellt, welcher andeutet, dass eine oder mehrere Datenworteinheiten 202a–202n vorhanden sein können.
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Es sei darauf hingewiesen, dass eine Datenworteinheit 202a–202n synchron oder asynchron zu dem Taktsignal 110 übertragen werden kann. Weiterhin kann zwischen einzelnen Datenworten eine variable ”Pause” vorhanden sein.
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4 veranschaulicht eine alternative Schaltungsanordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Übertragen von Daten von einer Schaltungseinheit in ein Speicherzellenfeld.
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Die in 4 gezeigte Schaltungsanordnung weist ein einziges Datenregister 108 und zwei Maskenregister 109a und 109b auf, wodurch aus dem Maskendatenstron 107 mindestens zwei Teilmaskendatenströme 107a, 107b erhalten werden.
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Als Gesamtdatenstrom 112 werden wiederum nur solche Daten bereitgestellt, welche durch mindestens eine Datenmaskeneinheit 201a–201n (siehe obenstehende Beschreibung unter Bezugnahme auf 2) als ”gültig” definiert sind, d. h. nur diejenigen Daten, welche letztendlich in dem Speicherzellenfeld 102 zu speichern sind. Der im Vergleich zu 1 nurmehr 16 Bit-breite Gesamtdatenstrom 112 wird der Treibereinrichtung 116 zugeführt.
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Die Teilmaskendatenströme 107a, 107b werden von den Maskenregistern 109a, 109b ebenfalls der Treibereinrichtung 116 zugeführt. Die Treibereinrichtung 116 kommuniziert nun über einen 16 Bit-breiten Datenübertragungspfad zunächst mit einer Verbindungseinrichtung 118, welche über weitere 16 Bit-breite Datenübertragungspfade einerseits mit einer Schaltungsanschlusseinheit 119 und andererseits mit einer Schalteinrichtung 117 verbunden ist. Die Schaltungsanschlusseinheit 119 dient dazu, weitere externe Schaltungseinheiten über Datenbusse bzw. über Datenübertragungspfade anzuschließen, wobei auf diese, wie bereits erwähnt, hier nicht eingegangen wird.
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Es sei darauf hingewiesen, dass beliebige Kombinationen aus einer beliebigen Anzahl von Teildatenregistern 108a, 108b und Maskenregisten 107a, 107b möglich sind, so dass die in den 1 und 4 gezeigten Schaltungsanordnungen nur veranschaulichend im Wege eines Beispiels sind.
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Insbesondere kann eine Aufteilung des Datenregisters 108 in mehr als die beiden in 1 gezeigten Teildatenregister 108a, 108b erfolgen, wie auch eine Aufteilung des Maskenregisters 109 in mehr als die beiden in 4 gezeigten zwei Einheiten 107a, 107b vorgenommen werden kann.
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Wirtschaftliche Verwertbarkeit
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Durch das erfindungsgemäße Verfahren zum Übertragen von Daten in ein Speicherzellenfeld 102, bei dem Daten in Form von Datenströmen 101 von einer Schaltungseinheit 103 in das Speicherzellenfeld 102 mit einer hohen Datenübertragungsrate übertragen werden, kann eine vorhandene Anzahl von Anschlusseinheiten (Pins) konstant bleiben, wodurch Kosten bei einer Schaltungsauslegung eingespart werden.
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Insbesondere ist es in der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung vorteilhaft, dass eine Maskendatenstrom-Anschlusseinheit bzw. ein Datenmasken-Pin beseitigt ist.
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Bezüglich der in 3 dargestellten, herkömmlichen Schaltungsanordnung zur Übertragung von Daten von einer Schaltungseinheit in ein Speicherzellenfeld wird auf die Beschreibungseinleitung verwiesen.
