Die Erfindung betrifft einen integrierten Speicher mit an
Kreuzungspunkten von Wortleitungen und Bitleitungen angeord
neten Speicherzellen zum Speichern von Datenbits.
Bei derartigen Speichern sind mehrere Bits zu Bytes und meh
rere Bytes zu jeweils einem Wort zusammengefaßt. Dabei ist
ein Wort die Datenbreite des Speicher-Interfaces, das heißt,
es können gleichzeitig Daten mit der Breite eines Speicher
wortes in den Speicher hineingeschrieben bzw. aus ihm ausge
lesen werden.
Bei Grafikanwendungen kommt es vor, daß ein Bildschirm ganz
flächig ein- und dieselbe Farbe anzeigen soll. Dem Bildschirm
ist ein integrierter Speicher zugeordnet, dessen Speicherin
halt zur Erzeugung der Darstellung auf dem Bildschirm jeweils
ausgelesen wird. Um auf dem Bildschirm ganz flächig dieselbe
Farbe anzuzeigen, ist es erforderlich, an alle Adressen des
Speichers dasselbe Speicherwort einzuschreiben. Hierzu ist es
möglich, das entsprechende Wort dauerhaft dem Interface des
Speichers zuzuführen und nacheinander durch entsprechende
Adressierung den gesamten Speicher damit zu beschreiben. Al
lerdings kann es erwünscht sein, bestimmte im Speicher ge
speicherte Informationen dabei nicht zu überschreiben. Man
spricht in diesem Zusammenhang von "Maskierung".
Im Datenblatt MT41LC256k32D4(S) der Firma Micron von Juli
1996, S. 21-23, ist ein 256k × 32 SGRAM (Synchronous Graphics
RAM) beschrieben, das eine byteweise Maskierung über entspre
chende Maskierungssignale zuläßt. Beim Einschreiben eines Da
tenwortes können beliebige Bytes des Wortes durch die Maskie
rungssignale maskiert werden, so daß nur die nicht-maskierten
Bytes des Wortes in die entsprechenden Speicherzellen des
Speichers eingeschrieben werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen integrierten
Speicher mit der beschriebenen Maskierungsfunktion anzugeben,
bei dem die Maskierung durch die Maskierungssignale auf ein
fache Weise erfolgt.
Diese Aufgabe wird mit einem integrierten Speicher gemäß An
spruch 1 gelöst. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen der
Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Der erfindungsgemäße integrierte Speicher weist an Kreuzungs
punkten von Wort- und Bitleitungen angeordnete Speicherzellen
zum Speichern von Bits auf, wobei jeweils mehrere der Bits
ein Byte und mehrere der Bytes ein Wort bilden. Er weist wei
terhin Byte-Auswahlleitungen zur Auswahl aller Bitleitungen
je eines Bytes auf sowie Maskierungssignale, die je einem
Byte in wenigstens einem der Worte zugeordnet sind. Ferner
hat er einen Spaltendecoder mit Ausgängen, die mit je einer
Wort-Auswahlleitung verbunden sind, von denen jede im adres
sierten Zustand eine gleichzeitige Auswahl aller Byte-
Auswahlleitungen eines der Worte bewirkt, sofern keines der
Maskierungssignale aktiv ist, wobei jedes Maskierungssignal
im aktivierten Zustand die Auswahl der dem entsprechenden
Byte zugeordneten Byte-Auswahlleitung des entsprechenden Wor
tes durch die adressierte Wort-Auswahlleitung verhindert.
Mittels der Maskierungssignale erfolgt also eine Maskierung
jeweils eines der Bytes des über den Spaltendecoder adres
sierten Wortes. Die Maskierung bewirkt, daß die Auswahl der
entsprechenden Byte-Auswahlleitung unterdrückt wird. Auf die
se Weise ist es möglich, bei einem in den Speicher einzu
schreibenden Wort über die Maskierungssignale zu bestimmen,
welche Bytes des Wortes in die entsprechenden Speicherzellen
des Speichers geschrieben werden und welche nicht. Ist keines
der Maskierungssignale aktiv, wird durch Adressierung über
den Spaltendecoder jeweils ein komplettes Wort in den Spei
cher geschrieben werden. Dadurch, daß jedem Byte eine Byte-
Auswahlleitung zugeordnet ist, ist es möglich, über die Mas
kierungssignale eine Auswahl der entsprechenden Bytes des je
weils adressierten Wortes zu verhindern. Ein Wort kann dann
nicht mehr komplett, sondern nur noch teilweise (nämlich sei
ne durch die Maskierungssignale nicht maskierten Bytes) in
den Speicher eingeschrieben werden. Die Erfindung sieht vor,
daß die Maskierungssignale in die Spaltendecodierung direkt
eingreifen. Hierdurch ergibt sich eine einfache Realisierung,
die wenig Platz erfordert und eine schnelle Spaltendecodie
rung sowohl bei aktiven als auch bei inaktiven Maskierungs
signalen ermöglicht.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung dient jede der Byte-
Auswahlleitungen zur Aktivierung von lokalen Schreib-/Lese
verstärkern, über die Daten von und zu den zugehörigen Bit
leitungen übertragen werden. Dabei verhindert jedes Maskie
rungssignal im aktivierten Zustand eine Aktivierung der dem
entsprechenden Byte zugeordneten lokalen Schreib-/Lese
verstärker über die jeweils adressierte Wort-
Auswahlleitung durch Unterdrückung der Auswahl der entspre
chenden Byte-Auswahlleitung.
In Abhängigkeit vom Maskierungssignal erfolgt also eine Deak
tivierung der lokalen Schreib-/Leseverstärker des jeweils
adressierten Wortes. Hierdurch können keine Daten mehr von
den globalen Schreib-/Leseverstärkern zu den Bitleitungen und
von dort in die entsprechenden Speicherzellen oder in umge
kehrter Richtung übertragen werden.
Nach einer Weiterbildung weist der integrierte Speicher we
nigstens eine redundante Byte-Auswahlleitung auf, über die
redundante Bitleitungen eines Bytes auswählbar sind und die
zum Ersetzen einer der Byte-Auswahlleitungen mit den zugehö
rigen Bitleitungen dient. Der Speicher weist weiterhin einen
redundanten Maskierungsdecoder zum Erzeugen eines redundanten
Maskierungssignals auf, in dessen Abhängigkeit im Falle ihrer
Adressierung eine Auswahl der redundanten Byte-Auswahlleitung
verhindert wird. Dabei wird dem redundanter Maskierungsde
coder wenigstens ein Teil der Maskierungssignale zugeführt.
Der redundante Maskierungsdecoder gibt an seinem Ausgang das
der zu ersetzenden Byte-Auswahlleitung zugeordnete Maskie
rungssignal als redundantes Maskierungssignal für die redun
dante Byte-Auswahlleitung aus.
Sollte eine der Byte-Auswahlleitungen bzw. eine der ihr zuge
ordneten Bitleitungen defekt sein, kann sie durch die redun
dante Byte-Auswahlleitung mit den entsprechenden redundanten
Bitleitungen adressenmäßig ersetzt werden. Über die entspre
chende Spaltenadresse wird dann statt der defekten Byte-
Auswahlleitung die redundante Byte-Auswahlleitung selektiert.
Das redundante Maskierungssignal, das erfindungsgemäß mit dem
Maskierungssignal der ersetzten Byte-Auswahlleitung überein
stimmt, ermöglicht es, daß die erfindungsgemäße Maskierung
auch bei Einsatz der redundanten Byte-Auswahlleitung funktio
niert.
Nach einer Weiterbildung sind jeweils mehrere der Worte zu
Wortblöcken zusammengefaßt. Jedes Maskierungssignal ist je
einem der Bytes einer bestimmten Position innerhalb jedes der
Wortblöcke zugeordnet. Die redundante Byte-Auswahlleitung
dient nur zum Ersetzen solcher Byte-Auswahlleitungen, die ei
nen Byte an einer bestimmten Position innerhalb eines belie
bigen der Worte zugeordnet sind. Dem redundanten Maskierungs
decoder werden nur diejenigen Maskierungssignale zugeführt,
die der bestimmten Byteposition innerhalb eines beliebigen
der Worte zugeordnet sind.
Diese Weiterbildung hat den Vorteil, daß die Decodierung in
nerhalb des redundanten Maskierungsdecoders, mittels derer
aus den zugeführten Maskierungssignalen das redundante Mas
kierungssignal generiert wird, weniger aufwendig ist, als
wenn dem redundanten Maskierungsdecoder sämtliche Maskie
rungssignale für alle Bytepositionen zugeführt würden. Diese
Einschränkung auf eine bestimmte Byteposition bedeutet keinen
Nachteil, da in der Praxis ohnehin eine Vielzahl von redun
danten Byteauswahlleitungen notwendig sind.
Nach einer Weiterbildung weist der Speicher einen Redundanz
decoder mit Speicherelementen zum Speichern der Adresse der
durch die redundante Byte-Auswahlleitung zu ersetzenden Byte-
Auswahlleitung auf. Dabei führt der redundante Maskierungsde
coder die Zuordnung eines der ihm zugeführten Maskierungs
signale zum redundanten Maskierungssignal unter Auswertung
der durch die Speicherelemente gespeicherten Adresse durch.
Die Erzeugung des redundanten Maskierungssignals durch den
redundanten Maskierungsdecoder erfolgt also in Abhängigkeit
von der im Redundanzdecoder programmierten Adresse. Es muß
also keine von der Programmierung des Redundanzdecoders unab
hängige Programmierung des redundanten Maskierungsdecoders
erfolgen. Es sind auch keine zusätzlichen Programmierschritte
durch den Benutzer des Speichers notwendig, vielmehr
"programmiert" sich der redundante Maskierungsdecoder selbst
tägig.
Nach einer Weiterbildung erfolgt die Zuordnung der Maskie
rungssignale zum redundanten Maskierungssignal durch den red
undanten Maskierungsdecoder unter Auswertung nur derjenigen
Bits der von den Speicherelementen gespeicherten Adresse, die
angeben, innerhalb des wievielten Wortes innerhalb eines be
liebigen der Wortblöcke eine Byte-Auswahlleitung durch die
redundante Byte-Auswahlleitung jeweils ersetzt wurde.
Da dem redundanten Maskierungsdecoder nur diejenigen Maskie
rungssignale zugeführt werden, die jeweils derselben Bytepo
sition in jedem der Worte entsprechen, kann das jeweils zu
treffende Maskierungssignal durch Identifikation desjenigen
Wortes, dessen Byte zu ersetzen ist, zugeordnet werden. Hier
für sind die genannten Adreßbits ausreichend. Es ergibt sich
somit ein besonders einfacher Aufbau des redundanten Maskie
rungsdecoders.
Nach einer Weiterbildung weist der Speicher für jede Bytepo
sition innerhalb eines beliebigen der Worte wenigstens eine
redundante Byte-Auswahlleitung und einen entsprechenden red
undanten Maskierungsdecoder der beschriebenen Art auf, wobei
jedem Generator jeweils nur die der jeweiligen Byteposition
entsprechenden Maskierungssignale zugeführt werden.
Durch Wahl der entsprechenden redundanten Byte-Auswahlleitung
läßt sich dann eine defekte Byte-Auswahlleitung mit beliebi
ger Position innerhalb eines Wortes ersetzen. Es muß nur dar
auf geachtet werden, daß die Bytepositionen jeweils überein
stimmen, so daß dem redundanten Maskierungsdecoder die rich
tigen Maskierungssignale zugeführt werden.
Nach einer Weiterbildung weisen die redundanten Maskierungs
decodern flüchtige Speichereinheiten auf zum Speichern der
Zuordnung des redundanten Maskierungssignals zu einem der je
weils zugeführten Maskierungssignale nach erfolgter Auswer
tung der von den Speicherelementen gespeicherten Adreßbits.
Dies hat den Vorteil, daß die Auswertung der von den Speiche
relementen gespeicherten Adressen des Redundanzdecoders durch
den redundanten Maskierungsdecoder nur jeweils einmal erfol
gen muß und nicht bei jeder Adressierung der redundanten
Byte-Auswahlleitung. Dies führt zu einem Zeitgewinn bei der
Adressierung. Die einmalige Auswertung der im Redundanzde
coder gespeicherten Adressen und das anschließende Speichern
in den flüchtigen Speichereinheiten des redundanten Maskie
rungsdecoders kann beispielsweise bei der Inbetriebnahme des
Speichers im Rahmen einer Initialisierung erfolgen.
Nach einer Weiterbildung weist der Speicher globale Schreib-/Lese
verstärkern auf, über die in einer ersten Betriebsart
des Speichers jeweils Daten zwischen einem Anschluß des Spei
chers und wenigstens einem lokalen Schreib-/Leseverstärker
übertragen werden, über den die Daten jeweils zu einer der
Bitleitungen übertragen werden. Unmittelbar benachbart zu je
dem globalen Schreib-/Leseverstärker ist ein 1-Bit-
Farbregister angeordnet, dessen Inhalt in einer zweiten Be
triebsart des Speichers über den entsprechenden globalen
Schreib-/Leseverstärker zu wenigstens einem der lokalen
Schreib-/Leseverstärker übertragen wird.
Dies hat den Vorteil, daß die Signallaufzeiten beim Übertra
gen des Inhalts der Farbregister über den entsprechenden glo
balen Verstärker zu den Bitleitungen minimal sind.
Nach einer Weiterbildung ist unmittelbar benachbart zu jedem
globalen Schreib-/Leseverstärker ein Maskierungsregister an
geordnet zum Speichern eines Maskierungsbits, in dessen Ab
hängigkeit der globale Schreib-/Leseverstärker beim Auslesen
des entsprechenden Farbregisters deaktiviert wird, so daß
dessen Inhalt nicht zu einem der lokalen Schreib-/Lese
verstärker übertragen wird.
Im Gegensatz zu den Maskierungssignalen, die eine byteweise
Maskierung ermöglichen, ermöglichen die Maskierungsbits eine
bitweise Maskierung. Indem sie direkt auf die globalen
Schreib-/Leseverstärker wirken, wird ein Zugriff auf die ent
sprechenden Bitleitungen bzw. Speicherzellen unterbunden.
Ebenso wie die 1-Bit-Farbregister hat die benachbarte topolo
gische Anordnung der 1-Bit-Maskierungsregister zum jeweiligen
globalen Verstärker den Vorteil, daß die Signallaufzeiten von
ihnen zu den globalen Schreib-/Leseverstärkern, die sie gege
benenfalls deaktivieren sollen, minimal sind.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren näher er
läutert, die Ausführungsbeispiele der Erfindung zeigen. Es
zeigen:
Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel des integrierten Speichers,
Fig. 2 ein Detail aus Fig. 1, das die Spaltendecodierung
betrifft,
Fig. 3 ein Detail aus Fig. 2, das einen Maskierungsde
coder betrifft,
Fig. 4 einen Wortblock, der in einer Blockschreiben-Be
triebsart gleichzeitig in den Speicher geschrieben
wird,
Fig. 5 ein Detail aus Fig. 1, das die Auswahl einer red
undanten Byte-Auswahlleitung betrifft,
Fig. 6 ein Detail aus Fig. 5, das einen redundanten Mas
kierungsdecoder betrifft,
Fig. 7 die topologische Anordnung zweier globaler Schreib-/Lese
verstärker und zugehöriger 1-Bit-Farb- und
Maskierungsregister, und
Fig. 8 ein Detail aus Fig. 7, betreffend einen der globa
len Schreib-/Leseverstärker.
Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Speichers. Dieser weist Wortleitungen WL und Bitleitungen BL
auf, an deren Kreuzungspunkten Speicherzellen MC angeordnet
sind, die zum Speichern je eines Datenbits dienen. Die Wort
leitungen WL sind über einen Zeilendecoder WDEC durch Anlegen
von Zeilenadressen WADR adressierbar. Die Bitleitungen BL
sind über einen Spaltendecoder CDEC durch Anlegen von Spal
tenadressen CADR in einer Weise adressierbar, auf die weiter
unten noch eingegangen wird. Der Übersichtlichkeit wegen sind
lediglich nur zwei Wortleitungen WL sowie einige Bitleitungen
BL dargestellt. Wegen der besseren Darstellbarkeit wurden in
der Fig. 1 jeweils acht der Bitleitungen BL, die einem Byte
B zugeordnet sind, zusammengefaßt dargestellt.
Jede Bitleitung BL ist mit einem lokalen Schreib-/Lesever
stärker SA verbunden, der zum Verstärken von aus den Spei
cherzellen MC ausgelesenen Signalen dient. Die jeweils acht
Bitleitungen BL eines Bytes B sind über je eine Byte-Aus
wahlleitung CLS0, CSL1, . . ., CSL35 gleichzeitig auswählbar. Sie
liefern acht mal ein Bit aus den gleichzeitig über den Zei
lendecoder WDEC adressierten Speicherzellen, also ein Byte.
In einer Normalbetriebsart können in den Speicher über exter
ne Anschlüsse I/O und globale Schreib-/Leseverstärker SSA so
wie externe Bitleitungen EBL jeweils 32 Bit, entsprechend ei
nem Wort W, gleichzeitig in den Speicher eingeschrieben oder
aus ihm ausgelesen werden. Hierzu weist der Speicher 32 ex
terne Anschlüsse I/O und pro externem Anschluß je einen glo
balen Schreib-/Leseverstärker SSA und je eine externe Bitlei
tung EBL auf. Die übertragbare Datenwortbreite beträgt in der
Normalbetriebsart somit 32 Bit, ein Speicherwort W besteht
also aus 4 Bytes.
Die Bitleitungen BL sind zu Gruppen von je 32 zusammengefaßt.
In der Normalbetriebsart werden durch eine Spaltenadresse
CADR alle 32 Bitleitungen einer dieser Gruppen adressiert.
Dies erfolgt dadurch, daß die entsprechenden Byte-
Auswahlleitungen CSL0 . . . 3, CSL4 . . . 7, . . ., CSL32 . . . 35 der Gruppen
von je 32 Bitleitungen in der Normalbetriebsart jeweils
gleichzeitig aktiv werden. Dies wird anhand von Fig. 2 wei
ter unten noch weiter erläutert.
Um Worte der Breite 32 Bit von und zum Speicher übertragen zu
können, ist jede externe Bitleitung EBL mit je einem lokalen
Schreib-/Leseverstärker SA aus jeder Bitleitungsgruppe von
jeweils 32 Bitleitungen verbunden. Welche der Bitleitungs
gruppen beim Lesen ein Datenwort W liefert bzw. in welche
Bitleitungsgruppe beim Schreiben ein Datenwort W eingeschrie
ben wird, wird durch die Spaltenadresse CADR festgelegt. Ab
hängig von dieser wird über den Spaltendecoder CDEC eine der
jeweiligen Bitleitungsgruppe zugeordnete Wortauswahlleitung
W0, W1, . . ., W8 ausgewählt. Die Wortauswahlleitungen sind mit je
einem Maskierungsdecoder 10 verbunden, an dessen Ausgängen
die Byte-Auswahlleitungen CSL0 . . . 35 angeschlossen sind. Allen
Maskierungsdecodern 10 wird ein Blockschreiben-Signal BW zu
geführt, welches bestimmt, ob sich der Speicher in der Nor
malbetriebsart oder in einer Blockschreiben-Betriebsart be
findet.
In der Normalbetriebsart werden bei Auswahl einer der Wort-
Auswahlleitungen alle zugehörigen Byte-Auswahlleitungen aus
gewählt. Beispielsweise werden bei Auswahl der ersten Wort-
Auswahlleitung W0 die zugehörigen Byte-Auswahlleitungen
CSL0, 1, . . . 3 ausgewählt. Ist eine Byte-Auswahlleitung ausge
wählt, bewirkt dies eine Aktivierung aller acht lokalen
Schreib-/Leseverstärker SA des jeweiligen Bytes, so daß über
diese Daten zwischen den externen Bitleitungen EBL und den
Bitleitungen BL übertragen werden können.
Den Maskierungsdecodern 10 werden außerdem jeweils vier Mas
kierungssignale DQ0 . . . 3, DQ4 . . . 7, . . ., DQ28 . . . 31 zugeführt. Fig. 4
zeigt, daß beim integrierten Speicher dieses Ausführungs
beispiels jeweils vier Byte B, die jeweils acht ausgewählten
Bitleitungen BL zugeordnet sind, zu einem Wort W zusammenge
faßt sind. Vier der Worte, also zweiunddreißig Bytes B bilden
einen Wortblock WB. Jedem der Bytes B innerhalb des Wort
blocks WB ist eines der zweiunddreißig Maskierungssignale
DQ0 . . . 31 zugeordnet.
In Fig. 1 ist ebenfalls die Zuordnung der jeweils acht Bit
leitungen BL zu einem Byte B, von vier Bytes B zu einem Wort
W und von jeweils acht Worten W zu einem Wortblock WB einge
zeichnet. Diese Zuordnung setzt sich mit aufsteigenden Spal
tenadressen CADR fort. Die zweiunddreißig Maskierungssignale
DQ0 . . . 31 sind je einem der Byte-Auswahlleitungen CSL0 . . . 31 in
jedem der Wortblöcke WB zugeordnet. So sind die ersten vier
Maskierungssignale DQ0 . . . 3 sowohl den ersten vier Bytes B des
ersten Wortblockes WB bzw. den entsprechenden Byte-Auswahl
leitungen CSL0 . . . 3 zugeordnet als auch den ersten vier Bytes
innerhalb des zweiten Wortblocks WB bzw. den entsprechenden
Byte-Auswahlleitungen CSL32 . . . 35.
Ist eines der Maskierungssignale DQ0 . . . 31 in der Blockschrei
ben-Betriebsart (auf die weiter unten noch eingegangen wird)
aktiviert, bewirkt dies bei Auswahl der entsprechenden Wort-
Auswahlleitung W0 . . . 8, daß die diesem Maskierungssignal zuge
ordnete Byte-Auswahlleitung CS0 . . . 35 nicht ausgewählt wird.
Die zugehörigen lokalen Schreib-/Leseverstärker SA werden
dann nicht aktiviert, so daß keine Daten von den externen
Bitleitungen EBL zu den entsprechenden Bitleitungen BL dieses
Bytes übertragen werden können. Dieser Vorgang der Maskierung
wird im folgenden anhand der Fig. 2 genauer erläutert.
Fig. 2 zeigt eine der Wortleitungen WL und die Bitleitungen
BL der ersten beiden Bytes B des ersten Wortblockes WB sowie
den ihnen zugeordneten Maskierungsdecoder 10 aus Fig. 1. Dem
Maskierungsdecoder 10 wird vom Spaltendecoder CDEC das Wort-
Auswahlleitung W0 zugeführt. Außerdem wird ihm das Block
schreiben-Signal BW, das zur Festlegung der Betriebsart
dient, sowie die drei ersten Maskierungssignale DQ0 . . . 3 zuge
führt. Als Ausgangssignale liefert er die ersten vier Byte-
Auswahlleitungen CSL0 . . . 3. Am Kreuzungspunkt der Wortleitung WL
mit den Bitleitungen BL ist je eine DRAM-Speicherzelle MC an
geordnet. Jede Speicherzelle MC weist einen Auswahltransistor
T, dessen Gate mit der Wortleitung WL verbunden ist und einen
zwischen dem Auswahltransistor T und Masse angeordneten Spei
cherkondensator C auf. Jede der Bitleitungen BL weist eine
große Zahl derartiger Speicherzellen MC an Kreuzungspunkten
mit weiteren Wortleitungen WL auf, die in Fig. 2 nicht dar
gestellt sind.
Jede Bitleitung BL ist über einen der lokalen Schreib-/Lese
verstärker SA mit je einer der externen Bitleitungen EBL
und über diese und je einem der globalen Schreib-/Lese
verstärker SSA mit einem der externen Anschlüsse I/O verbun
den. Alle acht lokalen Schreib-/Leseverstärker SA, die den
Bitleitungen BL eines Bytes B zugeordnet sind, wird eine der
Byte-Auswahlleitungen CSL0 . . . 3 zugeführt, wobei dies in Fig. 2
nur für die beiden ersten Byte-Auswahlleitungen CSL0, CSL2
dargestellt wurde. Die jeweilige Byte-Auswahlleitung bewirkt
eine Aktivierung der lokalen Schreib-/Leseverstärker SA, so
bald sie über die Wort-Auswahlleitung W0 ausgewählt wird. An
sonsten ist der lokale Verstärker deaktiviert.
Fig. 3 ist ein Teil des Maskierungsdecoders 10 aus Fig. 2
zu entnehmen. Dargestellt ist, wie die ersten beiden Byte-
Auswahlleitungen CSL0, CSL1 in Abhängigkeit des Blockschrei
ben-Signals BW und der ihnen zugeordneten Maskierungssignale
DQ0, DQ1 von der Wort-Auswahlleitung W0 ausgewählt werden.
Hat das Blockschreiben-Signal BW einen niedrigen Pegel
(Masse), befindet sich der Speicher in der Normalbetriebsart.
In der Normalbetriebsart werden alle der über den Spaltende
coder CDEC ausgewählten Wort-Auswahlleitung W0 zugeordneten
Byte-Auswahlleitungen CSL0, CSL1 ausgewählt, und zwar unab
hängig vom Zustand der ihnen zugeordneten Maskierungssignale
DQ0, DQ1. Befindet sich der Speicher dagegen in der Block
schreiben-Betriebsart, hat das Blockschreiben-Signal BW einen
hohen Pegel und es werden bei Auswahl der Wort-Auswahlleitung
W0 nur diejenigen zugehörigen Byte-Auswahlleitungen CSL0,
CSL1 ausgewählt, deren Maskierungssignal DEQ0, DEQ1 nicht ak
tiv ist. Dabei ist bei diesem Ausführungsbeispiel ein Maskie
rungssignal aktiv, wenn es einen niedrigen Pegel, also Masse
pegel, aufweist.
Um die soeben beschriebene logische Funktion zu realisieren,
weist der in Fig. 3 ausschnittsweise dargestellte Maskie
rungsdecoder 10 für jede Byte-Auswahlleitung CSL0, CSL1 ein
ODER-Gatter OR0, OR1 auf, mit dessen Ausgang es verbunden
ist. Ein erster Eingang jedes ODER-Gatters OR0, OR1 ist mit
dem Ausgang je eines UND-Gatters AND0, AND1 verbunden. Ein
erster Eingang jedes UND-Gatters ist mit der Wort-
Auswahlleitung W0 verbunden, ein zweiter Eingang mit dem
Blockschreiben-Signal BW und ein dritter Eingang mit dem je
weiligen Maskierungssignal DQ0, DQ1. Ein zweiter Eingang je
des ODER-Gatters OR0, OR1 ist mit dem Ausgang eines weiteren
UND-Gatters AND2 verbunden. Ein erster Eingang des weiteren
UND-Gatters AND2 ist mit der Wort-Auswahlleitung W0 verbun
den. Einem zweiten Eingang des weiteren UND-Gatters AND2 wird
das über einen Inverter I invertierte Blockschreiben-Signal
BW zugeführt.
Nachdem vorstehend auf die Erzeugung der Signale auf den
Byte-Auswahlleitungen CSL0 . . . 35 bzw. deren Auswahl eingegangen
wurde, sollen nun noch weitere Einzelheiten des Speichers aus
Fig. 1 beschrieben werden. In der Blockschreiben-Betriebsart
ist es möglich, ein auf den zweiunddreißig externen Bitlei
tungen EBL befindliches Datenwort W gleichzeitig in alle acht
Worte W eines der Wortblöcke WB einzuschreiben. Dies ge
schieht dadurch, daß bei Anlegen einer Spaltenadresse CADR
deren drei niedrigwertigste Adreßbits nicht durch den Spal
tendecoder CDEC ausgewertet werden, sofern er anhand des ihm
ebenfalls zugeführten Blockschreiben-Signals BW erkennt, daß
sich der Speicher in der Blockschreiben-Betriebsart befindet.
Die drei niedrigwertigsten Bits einer Spaltenadresse CADR er
möglichen gerade die Unterscheidung der einzelnen Worte W in
nerhalb eines Wortblocks WB. Dementsprechend werden bei ihrer
Unterdrückung auf einmal alle sieben Wort-Auswahlleitungen
W0 . . . 7 eines der Wortblöcke WB durch den Spaltendecoder CDEC
ausgewählt. Ist dann keines der Maskierungssignale DQ0 . . . 31
aktiv, werden über die acht Wort-Auswahlleitungen W0 . . . 7 alle
zweiunddreißig Byte-Auswahlleitungen CSL0 . . . 31 des ersten
Wortblockes WB ausgewählt. Auf diese Weise kann ein über die
globalen Schreib-/Leseverstärker SSA auf die externen Bitlei
tung EBL übertragenes Datenwort W gleichzeitig in acht Spei
cherworte W des Speichers geschrieben werden.
Die zweiunddreißig Maskierungssignale DQ0 . . . 31 ermöglichen es,
beliebige Bytes B innerhalb jedes der Wortblöcke WB zu mas
kieren. Die Maskierung bewirkt, das die entsprechenden Spei
cherzellen MC nicht mit dem maskierten Byte auf den externen
Bitleitungen EBL überschrieben wird.
Wie im folgenden anhand der Fig. 7 und 8 erläutert, werden
in der Blockschreiben-Betriebsart die zweiunddreißig externen
Anschlüsse I/O nicht zur Zuführung des einzuschreibenden Da
tenwortes benötigt. Sie dienen in der Blockschreiben-
Betriebsart statt dessen der Zuführung der zweiunddreißig
Maskierungssignale DQ0 . . . 31, deren Zuführung in der Normalbe
triebsart überflüssig ist. Somit sind keine zusätzlichen ex
ternen Anschlüsse für die Zuführung der Maskierungssignale
notwendig.
Fig. 7 ist zu entnehmen, daß jedem globalen Schreib-/Lese
verstärker SSA, der einerseits mit einem der externen
Anschlüsse I/O, und andererseits mit einer der externen Bit
leitungen EBL verbunden ist, ein 1-Bit-Farbregister C0; C1
und ein 1-Bit-Maskierungsregister M1; M1 zugeordnet ist. Fig. 7
zeigt die topologische Anordnung dieser Register und
der zugehörigen globalen Schreib-/Leseverstärker SSA für zwei
der zweiunddreißig globalen Schreib-/Leseverstärker SSA. Die
Register C0, M0; C1, M1 sind dem jeweiligen globalen Schreib-/Lese
verstärker SSA unmittelbar benachbart, so daß Si
gnallaufzeiten zwischen den Registern und dem Verstärker
praktisch zu vernachlässigen sind.
Anhand Fig. 8 wird nun für einen der globalen Schreib-/Lese
verstärker SSA die Funktion des Farbregisters C0 und des Mas
kierungsregisters M0 erläutert. Der globale Schreib-/Lesever
stärker SSA ist einerseits über einen Multiplexer MUX mit ei
nem der externen Anschlüsse I/O und mit dem Farbregister C0
und andererseits mit einer der externen Bitleitungen EBL ver
bunden. Der Multiplexer MUX wird über das Blockschreiben-
Signal BW gesteuert. In der Normalbetriebsart können Daten
über den Multiplexer MUX zwischen dem externen Anschluß I/O
und dem Verstärker SSA übertragen werden. In der Blockschrei
ben-Betriebsart, wenn das Blockschreiben-Signal BW einen ho
hen Pegel aufweist, kann der Inhalt des Farbregisters C0 über
den Multiplexer zum globalen Verstärker SSA übertragen wer
den. Ein Aktivierungseingang AKT des globalen Schreib-/Lese
verstärkers SSA ist mit dem Ausgang eines ODER-Gatters
OR verbunden. Ein erster Eingang des ODER-Gatters OR ist über
einen Inverter I mit dem Blockschreiben-Signal BW verbunden
und ein zweiter Eingang mit einem Ausgang des Maskierungsre
gisters M0.
Befindet sich der Speicher in der Normalbetriebsart, das
heißt das Blockschreiben-Signal BW hat einen niedrigen Pegel,
ist der Pegel am Aktivierungseingang AKT hoch und der globale
Schreib-/Leseverstärker SSA somit aktiviert. Er kann dann vom
Multiplexer gelieferte Daten zur externen Bitleitung EBL
übertragen. Befindet sich der Speicher dagegen in der Block
schreiben-Betriebsart, bei der das Blockschreiben-Signal BW
einen hohen Pegel aufweist, ist der Verstärker SSA nur akti
viert, wenn im Maskierungsregister M0 eine "1" gespeichert
ist. In diesem Fall kann das im Farbregister C0 gespeicherte
Bit über den Multiplexer MUX und den Verstärker SSA zur ex
ternen Bitleitung EBL übertragen werden. Ist dagegen im Mas
kierungsregister M0 eine logische "0" gespeichert, ist der
globale Verstärker SSA in der Blockschreiben-Betriebsart
ständig deaktiviert, so daß der Inhalt des Farbregisters C0
nicht zur externen Bitleitung EBL übertragen werden kann. Die
gleichzeitig über den Spaltendecoder CDEC ausgewählte Bitlei
tung BL erhält in diesem Fall also kein neu einzuschreibendes
Datum, so daß der Inhalt der jeweils selektierten Speicher
zelle MC erhalten bleibt und durch den lokalen Schreib-/Lese
verstärker SA auf dem Fachmann bekannte Weise in die
Speicherzelle verstärkt zurückgeschrieben wird.
Während also die Maskierungssignale DQ0 . . . 31 eine byteweise
Maskierung in der Blockschreiben-Betriebsart ermöglichen, er
möglichen die Maskierungsregister M0, M1 eine bitweise Mas
kierung. Der Inhalt der Farbregister C0, C1 und Maskierungs
register M0, M1 wird in diese zu Beginn der Blockschreiben-
Betriebsart über die externen Anschlüsse I/O eingeschrieben.
Fig. 1 zeigt noch weitere Komponenten, auf die bisher noch
nicht eingegangen wurde. Zum Ersetzen einer defekten, einem
Byte B zugeordneten Bitleitungsgruppe von acht Bitleitungen
BL weist der erfindungsgemäße Speicher acht redundante Bit
leitungen RBL mit entsprechenden lokalen Schreib-/Lesever
stärkern SA auf.
Bei Anlegen einer Spaltenadresse CADR einer defekten Byteaus
wahlleitung wird über einen auf diese Adresse programmierten
Redundanzdecoder RDEC eine redundante Byte-Auswahlleitung
RCSL ausgewählt, die die lokalen Verstärker SA der redundan
ten Bitleitungen RBL aktiviert. Gleichzeitig sorgt der Redun
danzdecoder RDEC dafür, daß die Byte-Auswahlleitung CSL0,
CSL4 . . . 28 mit der entsprechenden Adresse nicht durch den
Spaltendecoder CDEC ausgewählt wird.
Eine derartige Spaltenredundanz, bei der eine oder mehrere
Bitleitungen adressenmäßig durch redundante Leitungen ersetzt
werden einschließlich der Gestaltung eines Redundanzdecoders
sowie der Unterdrückung der Auswahl der jeweils zu ersetzen
den Leitungen ist dem Fachmann hinlänglich bekannt. Im fol
genden wird daher nur auf die für die Erfindung wesentlichen
Eigenarten eingegangen.
Um auch im Redundanzfall, das heißt in dem Fall, in dem de
fekte Bitleitungen BL durch die redundanten Bitleitungen RBL
ersetzt werden, die zuvor beschriebene byteweise Maskierung
in der Blockschreiben-Betriebsart vornehmen zu können, weist
der Speicher in Fig. 1 einen redundanten Maskierungsdecoder
20 auf, dem das Ausgangssignal des Redundanzdecoder RDEC zu
geführt wird. Dem redundanten Maskierungsdecoder 20 wird das
Blockschreiben-Signal BW sowie die Maskierungssignale DQ0,
DQ4, . . ., DQ28 zugeführt, die dem jeweils ersten Byte B inner
halb der acht Worte W jedes Wortblockes WB zugeordnet sind.
Die Funktion des redundanten Maskierungsdecoders 20 wird wei
ter unten anhand der Fig. 5 und 6 erläutert.
Die in Fig. 1 dargestellten redundanten Bitleitungen RBL
dienen nur zum Ersetzen derjenigen Bitleitungen BL innerhalb
eines beliebigen der Wortblöcke WB, die einem der dem redun
danten Maskierungsdecoder 20 zugeführten Maskierungssignale
DQ0, DQ4, . . ., DQ28 zugeordnet sind. Nicht dargestellt wurde,
daß der Speicher eine große Zahl derartiger redundanter Bit
leitungsgruppen mit zugehörigen redundanten Maskierungsde
codern 20 enthält. In Wirklichkeit enthält der Speicher in
Fig. 1 für jede der vier Bytepositionen innerhalb der Worte
W wenigstens eine Gruppe von redundanten Bitleitungen RBL und
einen zugehörigen redundanten Maskierungsdecoder 20, dem je
weils die entsprechenden acht Maskierungssignale für diese
Byteposition innerhalb der Worte W jedes Wortblockes WB zuge
führt werden.
Bei Anlegen einer Wortadresse CADR, auf die der Redundanzde
coder RDEC programmiert ist, wird das Signal RCSL am Ausgang
des Redundanzdecoders aktiviert (sofern keine Maskierung er
folgt). Dieses deaktiviert dann alle Byte-Auswahlleitungen
CSL0, CSL4 . . . 28, die der entsprechenden Byteposition zugeord
net ist. So wird verhindert, daß die zu ersetzende Byte-
Auswahlleitung über den Spaltendecoder CDEC, an dem ebenfalls
die Wortadresse CADR anliegt, ausgewählt wird. Diese Deakti
vierung ist in Fig. 1 nicht dargestellt.
Fig. 5 zeigt den Redundanzdecoder RDEC aus Fig. 1 und den
redundanten Maskierungsdecoder 20. Dem Redundanzdecoder RDEC
wird die Spaltenadresse CADR zugeführt. Er enthält Speichere
lemente F in Form von auftrennbaren Verbindungen, sogenannten
Fuses, zur Einstellung der Spaltenadresse der jeweils zu er
setzenden Bitleitungsgruppe. Der Redundanzdecoder RDEC weist
eine Vergleichseinrichtung COMP auf, die einen Vergleich der
jeweils anliegenden Spaltenadresse CADR mit der von den Spei
cherelementen F gespeicherten Adresse durchführt. Erkennt die
Vergleichseinrichtung COMP eine Übereinstimmung der beiden
Adressen, aktiviert sie eine Leitung RCSL*. Diese ist über
einen n-Kanal-Transistor T mit der redundanten Byte-
Auswahlleitung RCSL verbunden. Das Gate des Transistors T ist
mit einem redundanten Maskierungssignal RQ verbunden, das ein
Ausgangssignal des redundanten Maskierungsdecoders 20 bildet.
Auf diesen wird weiter unten noch bezüglich Fig. 6 eingegan
gen. Die redundante Byte-Auswahlleitung RCSL wird maskiert,
das heißt trotz Adressierung über die Spaltenadresse CADR
nicht ausgewählt, wenn das redundante Maskierungssignal RQ
einen niedrigen Pegel aufweist und somit der Transistor T
sperrt. Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, daß das redundante
Maskierungssignal RQ mit demjenigen Maskierungssignal DQ0 . . . 31
übereinstimmt, daß der jeweils durch die redundante Byte-
Auswahlleitung RCSL ersetzten Byte-Auswahlleitung CSL0 . . . 35
zugeordnet ist.
In Fig. 5 sind nur drei der Speicherelemente F dargestellt.
Wie bereits erwähnt, sind bei diesem Ausführungsbeispiel die
Speicherelemente F sogenannte Fuses. Das in Fig. 5 dunkel
dargestellte Speicherelement F ist eine intakte Fuse, während
die beiden hell dargestellten Speicherelemente F eine
"geschossene" Fuse darstellen. Letztere Fuses sind bei der
Programmierung des Redundanzdecoders RDEC mittels eines La
serstrahls oder eines Überspannungsimpulses durchtrennt wor
den. Die drei in Fig. 5 dargestellten Fuses sind den drei
niedrigwertigsten Adreßbits A0, A1, A2 der Spaltenadresse
CADR zugeordnet. Diese drei niedrigwertigsten Adreßbits geben
an, innerhalb des wievielten Wortes W eines Wortblockes WB
eine Ersetzung durch die redundanten Bitleitungen RBL vorge
nommen worden ist. Wie im folgenden anhand Fig. 6 erläutert
wird, wird diese Information dazu genutzt, innerhalb des red
undanten Maskierungsdecoders 20 festzustellen, welches der
diesem zugeführten Maskierungssignale DQ0, DQ4, . . ., DQ28 als
redundantes Maskierungssignal RQ an seinem Ausgang ausgegeben
wird.
Fig. 6 zeigt den redundanten Maskierungsdecoder 20 aus Fig. 5.
Er liefert an seinem Ausgang das redundante Maskierungs
signal RQ, dem ein ODER-Gatter OR vorgeschaltet ist. Ein er
ster Eingang des ODER-Gatters OR ist über einen Inverter I
mit dem Blockschreiben-Signal BW verbunden. Somit ist in der
Normalbetriebsart, in der keine byteweise Maskierung durchge
führt werden soll, der Pegel des redundanten Maskierungs
signals RQ ständig hoch. Es ist somit inaktiv. In der Block
schreiben-Betriebsart weist dagegen das Blockschreiben-Signal
BW einen hohen Pegel auf, so daß der Pegel des redundanten
Maskierungssignals RQ vom Pegel am zweiten Eingang des ODER-
Gatters OR abhängt. Dieser ist über die leitende Strecke je
eines ersten Transistors T1 mit je einem der dem redundanten
Maskierungsdecoder 20 zugeführten Maskierungssignale DQ0,
DQ4, . . ., DQ28 verbunden.
Die Zuordnung eines dieser Maskierungssignale zum redundanten
Maskierungssignal RQ erfolgt nun auf folgende Weise: Der red
undante Maskierungsdecoder 20 weist acht NANDs auf, die je
weils drei Eingänge haben, denen die im Redundanzdecoder RDEC
aus Fig. 5 gespeicherten drei niedrigwertigsten Adreßbits
A0, A1, A2 zugeführt werden. Insgesamt handelt es sich dabei
um einen 1-aus-8-Decoder, der über diese drei niedrigwertig
sten Adreßbits gesteuert wird. Im in Fig. 5 dargestellten
programmierten Zustand der Speicherelemente F, bei dem die
Adreßbits die Werte A0=1, A1=0 und A2=0 haben, weist nur das
zweite NAND von oben, bei dem nur die den Adressen A1 und A2
zugeordneten Eingänge invertiert werden, einen niedrigen Pe
gel an seinem Ausgang auf.
Der Ausgang jedes NANDs ist über die leitende Strecke eines
zweiten n-Kanal-Transistors T2 und eine Halteschaltung H mit
den Gates der ersten n-Kanal-Transistoren T1 verbunden. Die
Gates der zweiten Transistoren T2 sind mit einem Initialisie
rungssignal INI verbunden, das nur in einer Initialisierungs
phase des Speichers einen hohen Pegel aufweist. Während die
ser Initialisierung wird das Ausgangssignal des jeweiligen
NANDs in Abhängigkeit der Adreßbits A0, A1, A2 generiert,
über den zweiten Transistor T2 zur Halteschaltung übertragen
und von dieser gespeichert, woraufhin das Initialisierungs
signal INI wieder einen niedrigen Pegel annimmt. Im vorlie
genden Fall wird nur derjenige erste Transistor T1 leitend,
der dem Maskierungssignal DQ4 des ersten Bytes B des zweiten
Wortes W innerhalb des jeweiligen Wortblockes WB zugeordnet
ist, da nur der Ausgang des ihm zugeordneten NANDs einen
niedrigen Pegel aufweist.
Die Halteschaltung H sorgt dafür, daß die Auswertung der drei
Adreßbits A0, A1, A2 nur einmal bei Initialisierung des Spei
chers durchgeführt werden muß. Sie gewährleistet, daß der
entsprechende erste Transistor T1 während des gesamten Be
triebs des Speichers leitend geschaltet ist, so daß in der
Blockschreiben-Betriebsart das redundante Maskierungssignal
RQ immer den gleichen Pegel wie das ihm zugeordnete Maskie
rungssignal DQ4 hat. Da das redundante Maskierungssignal RQ
nicht erst bei Adressierung der redundanten Byte-
Auswahlleitung RCSL generiert wird, sondern bereits bei der
Initialisierung des Speichers, ist ein sehr schneller Redun
danzzugriff gewährleistet.