DE3621161A1 - Zugriffssteuereinrichtung und zugriffssteuerverfahren fuer dynamische speicher - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Zugriffssteuereinrichtung und ein Zugriffssteuerverfahren für einen dynamischen Speicher, der zum Erhalten des Speicherinhalts periodisch aufgefrischt werden muß. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Einrichtung und ein Verfahren, die das Zugreifen mit einer definierten Periodendauer unabhängig vom Auffrischvorgang gestatten.

Es ist bekannt, daß beispielsweise ein 256K-Bit-DRAM, also ein dynamischer Schreib/Lese-Speicher, mit einer Periodendauer von etwa 4 Millisekunden aufgefrischt werden muß, damit der Speicherinhalt nicht verloren geht. Innerhalb der Zeitspanne, in der die Auffrischung durchgeführt wird, ist ein Zugriff auf den Speicherinhalt von außen nicht möglich. Wenn also innerhalb des Auffrischintervalls von außen eine Zugriffs-Anforderung erfolgt, so muß diese Zugriffs- Anforderung warten, bis das Auffrischen beendet ist.

Demtentsprechend wird bei herkömmlichen Schaltungen zum Steuern des Zugriffs eines dynamischen Speichers dann, wenn gleichzeitig eine Auffrisch-Anforderung und eine von außen zugeführte Zugriffs-Anforderung auftreten, der Auffrisch- Anforderung Priorität erteilt, während dann, wenn die beiden Anforderungen nicht gleichzeitig auftreten, die Auffrisch-Anforderung und die Zugriffs-Anforderung entsprechend der Reihenfolge ihres Auftretens akzeptiert werden, um einen Zugriff entsprechend einer Anforderung durchzuführen.

Wenn man der Auffrisch-Anforderung bei gleichzeitigem Auftreten von Auffrisch-Anforderung und Zugriffs-Anforderung lediglich die Priorität gibt, so kommt es dann zu besonderen Problemen, wenn von einem Gerät periodisch Zugriffs- Anforderungen erzeugt werden, wie es z. B. bei einem angeschlossenen Fernschreiber oder dergleichen der Fall ist. Dann nämlich muß die Druckvorrichtung des angeschlossenen Geräts so ausgelegt werden, daß die Auffrischintervalle Berücksichtigung finden. Hierdurch wird die Druckgeschwindigkeit herabgesetzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung und ein Verfahren zum Steuern des Zugriffs zu einem dynamischen Speicher zu schaffen, durch die bzw. durch das eine durch das Auffrischen bedingte Abnahme der Zugriffsgeschwindigkeit weitgehend verhindert wird. Speziell dann, wenn Zugriffs-Anforderungen mit einer definierten Periode erfolgen, soll das erfindungsgemäße Verfahren einen Hochgeschwindigkeits-Zugriff gestatten.

Diese Aufgabe wird durch die in den Patentansprüchen angegebene Erfindung gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockdiagramm einer Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 ein Blockdiagramm der in Fig. 1 gezeigten Steuereinrichtung,

Fig. 3 ein Blockdiagramm einer Ausführungsform einer Prioritätsschaltung in der Ablaufsteuerung nach Fig. 2,

Fig. 4 ein Flußdiagramm, welches die Arbeitsweise der in der Ablaufsteuerung nach Fig. 2 enthaltenen Prioritätsschaltung veranschaulicht, und

Fig. 5a und 5b Impulsdiagramme zum Verdeutlichen der Arbeitsweise einer Einrichtung nach dem Stand der Technik einerseits und der Ausführungsform nach Fig. 1 andererseits.

Fig. 1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. Sie besitzt einen Auffrisch-Zeitgeber 1, einen Auffrisch-Zähler 2, eine Steuereinrichtung 3 und einen dynamischen Schreib/Lese-Speicher (DRAM) 4 . Der Auffrisch- Zeitgeber 1 erzeugt mit einer vorbestimmten Periodendauer ein Auffrisch-Anforderungssignal REF, das dem Auffrisch- Zähler 2 und der Steuereinrichtung 3 zugeführt wird. Der Auffrisch-Zähler 2 erzeugt ein Auffrisch-Adress-Signal RFAD zum Erzeugen fortlaufender Auffrisch-Adressen des DRAM innerhalb einer Reihen-Einheit. Bei jeder Erzeugung des Auffrisch-Anforderungssignals REF wird der Wert des Auffrisch-Adress-Signals um eine Reihe erhöht, und das erhöhte Signal wird an die Steuereinrichtung 3 gegeben.

Die Steuereinrichtung 3 empfängt von einer Steuerbus-Leitung 5 ein Zugriffs-Anforderungssignal REQ. das dem DRAM 4 zuzuleiten ist und das Auffrisch-Anforderungssignal REF. Bei Anlegen des Auffrisch-Anforderungssignals REF wählt die Steuerung 3 ein durch den Auffrisch-Zähler 2 gegebenes Auffrisch-Adress-Signal aus, um das ausgewählte Signal als Speicheradress-Signal MAD für den DRAM 4 auszugeben. Weiterhin gibt die Steuerung 3 ein Reihenadress- Steuersignal RAS zum Auffrischen des Speicherinhalts einer durch das Signal RFAD festgelegten Reihenadresse aus. Bei Erhalt eines Zugriffs-Anforderungssignals REQ werden von den auf einen Adressbus 6 gegebenen Adress-Signalen die höherwertigen Bits als Reihenadress-Signal und die niedrigerwertigen Bits als Spaltenadress-Signal ausgewählt. Diese ausgewählten Signale werden dem DRAM 4 zeitlich gestaffelt zugeführt, um als Speicheradress-Signal zu fungieren. Außerdem sendet die Steuereinrichtung 3 synchron mit der Abgabe des Reihenadress-Signals ein Signal RAS und synchron mit der Abgabe des Spaltenadress-Signals ein Spaltenadress-Steuersignal aus, um dadurch in einer speziellen Adresse Daten einzuschreiben oder aus einer speziellen Adresse Daten auszulesen, wobei die Adresse von der Zugriffs-Anforderung abhängt. Die Schreibdaten und die Lesedaten werden über einen Datenbus 7 ausgetauscht. Bei Beendigung des Schreibvorgangs oder des Lesevorgangs wird von der Steuereinrichtung ein Bestätigungssignal ACK ausgegeben, welches die Beendigung des Speicherzugriffs anzeigt.

Fig. 2 zeigt den Aufbau der Steuereinrichtung 3 im einzelnen. Die Steuereinrichtung enthält eine Ablaufsteuerung 30 und einen Selektor 31.

Im Zeitpunkt des Empfangens eines Auffrisch-Anforderungssignals REF oder eines Zugriffs-Anforderungssignals REQ gibt die Ablaufsteuerung 30 die oben beschriebenen Signale RAS, CAS und ACK aus. Außerdem wählt bei Empfang eines Signals REF die Ablaufsteuerung als Speicheradress-Signal MAD ein Auffrisch-Adress-Signal RFAD aus, wohingegen bei Empfang eines Signals REQ der Selektor 31 ein Auswahlsignal SEL erzeugt, um die höherwertigen Bits oder die niedrigerwertigen Bits des auf den Adressbus 6 gegebenen Adress- Signals ACAD auszuwählen. Ansprechend auf das so ausgegebene Auswahlsignal wählt der Selektor 31 entweder die höherwertigen Bits oder die niedrigerwertigen Bits der Signale RFAD und ACAD aus, und die ausgewählten Bits werden als Speicheradress-Signal MAD ausgegeben.

Fig. 3 zeigt ein Beispiel einer in der Ablaufsteuerung 30 enthaltenen Prioritätssteuerschaltung, die entweder dem Auffrisch-Anforderungssignal oder dem Zugriffs-Anforderungssignal, wenn sie gleichzeitig auftreten, Priorität erteilt. Die Prioritätssteuerschaltung enthält einen Zeitgeber 300, der von einem Signal ACK gestartet wird. Wenn innerhalb der durch den Zeitgeber vorgegebenen Zeitspanne T _P ein Auffrisch-Anforderungsmittel REF empfangen wird, so wird das Signal REF durch ein UND-Glied 301 mit negativer Logik entsprechend dem von dem Zeitgeber 300 ausgegebenen Signal (H-Signal) blockiert. Wenn ein durch ein Zugriffs- Anforderungssignal REQ veranlaßter Zugriff auf den DRAM beendet ist, so wird selbst dann, wenn innerhalb der Zeitspanne T _P des Zeitgebers 300 ein Auffrisch-Anforderungssignal REF empfangen wird, das Signal REF durch das UND- Glied 301 gesperrt, wodurch das Auffrischen des DRAM verzögert wird. Wenn allerdings das Signal REF nach Verstreichen der durch den Zeigeber 300 vorgegebenen Zeitspanne empfangen wird, gelangt das Signal REF durch das UND-Glied 301 hindurch, weil das Ausgangssignal TM des Zeitgebers 300 nun "L" ist. Dies hat zur Folge, daß der Auffrischvorgang stattfindet.

Wenn das Auffrisch-Anforderungssignal durch das UND-Glied 301 gelaufen ist, wird das Signal REF durch einen Negator 302 invertiert und gelangt dann an einen Eingang eines UND-Gliedes 303. Der andere Eingang dieses UND-Glieds emfängt das Zugriffs-Anforderungssignal REQ. Mithin kann solange, bis der Auffrischvorgang abgeschlossen ist, das Signal REQ nicht durch das UND-Glied 303 laufen, so daß eine von außen kommende Zugriffs-Anforderung warten muß.

Insbesondere wird bei einem Hochgeschwindigkeitszugriff, bei dem ein neues Zugriffs-Anforderungssignal REQ während der aktiven Zeit des Zeitgebers 300 eingegeben wird, der Auffrischvorgang gesperrt, während das Ausgangssignal TM des Zeitgebers den Wert "H" hat, mit der Folge, daß die Auffrischoperation solange verzögert wird, bis das Ausgangssignal des Zeitgebers den Zustand "L" annimmt, das heißt solange, bis eine Zugriffsoperation beendet ist, die einem neuen Zugriffs-Anforderungssignal entspricht, das in der aktiven Zeit des Zeitgebers 300 empfangen wurde. Wenn allerdings das Ausgangssignal TM des Zeitgebers den Wert "L" hat, wird das frühere der Signale REQ und REF aufgrund der Logik der UND-Glieder 301 und 303 zuerst empfangen.

Fig. 3 zeigt den Aufbau der Prioritätssteuerschaltung innerhalb der Ablaufsteuerung 300. Fig. 4 zeigt die Arbeitsweise dieser Steuerschaltung anhand einers Flußdiagramms.

Nach Fig. 4 wird im Schritt 401 abgefragt, ob das Signal ACK erzeugt wird oder nicht. Ist das Ergebnis dieser Abfrage JA (Schritt 402), so wird der in Fig. 3 gezeigte Zeitgeber 300 gestartet. Dann wird im Schritt 403 abgefragt, ob die von dem Zeitgeber vorgegebene Zeitspanne vorüber ist oder nicht. Falls NEIN, das heißt, falls die Zeitspanne noch nicht zu Ende ist, wird im Schritt 404 abgefragt, ob eine Zugriffs-Anforderung vorliegt oder nicht. Ist das Ergebnis dieser Abfrage JA (Schritt 405), so wird abgefragt, ob gerade ein Auffrischvorgang durchgeführt wird oder nicht. Falls NEIN, so wird im Schritt 406 der Zugriff ausgeführt. Ist das Entscheidungsergebnis im Schritt 405 JA, so geht das Programm zum Schritt 405 zurück. Im Schritt 406 gibt die Ablaufsteuerung 30 die Signale RAS und CAS in vorbestimmter zeitlicher Reihenfolge ab, um den Zugriff durchzuführen.

Ist das Entscheidungsergebnis im Schritt 404 NEIN, so kehrt das Programm zum Schritt 403 zurück, um festzustellen, ob die von dem Zeitgeber vorgegebene Zeitspanne abgelaufen ist. Dieser Vorgang wird wiederholt, bis die Zeitspanne abgelaufen ist. Jetzt wird festgestellt, ob eine Auffrisch-Anforderung vorliegt oder nicht. In anderen Worten: selbst wenn während der Laufzeit des Zeitgebers eine Auffrisch-Anforderung REF vorliegt, so wird sie nicht berücksichtigt.

Wenn das Entscheidungsergebnis im Schritt 403 JA ist, oder wenn das Entscheidungsergebnis im Schritt 401 NEIN ist, verzweigt das Programm zum Schritt 407, wo festgestellt wird, ob eine Auffrisch-Anforderung vorliegt oder nicht. Ist das Entscheidungsergebnis im Schritt 407 JA, so wird im Schritt 408 abgefragt, ob gerade ein Zugriff durchgeführt wird oder nicht. Falls NEIN, so wird im Schritt 409 die Auffrischung ausgeführt. (Die Ablaufsteuerung 30 gibt zur Durchführung der Auffrischung mit vorbestimmter Zeitfolge ein Signal RAS aus). Wenn beispielsweise während der Laufzeit des Zeitgebers eine Auffrisch- Anforderung REF vorliegt, so wird im Schritt 407 festgestellt, daß nach Verstreichen der durch den Zeitgeber vorgegebenen Zeitspanne eine Auffrisch-Anforderung ansteht, während dann, wenn die Auffrisch-Anforderung während der Zugriffszeit ansteht, die Auffrischung unmittelbar nach Abschluß des Zugriffs durchgeführt wird. Wenn das Entscheidungsergebnis im Schritt 407 NEIN ist, verzweigt das Programm zum Schritt 404, wo abgefragt wird, ob eine Zugriffs-Anforderung REQ vorliegt oder nicht. Ist das Ergebnis der Abfrage im Schritt 404 JA, so wird im Abschluß an den Schritt 405 eine Zugriffoperation im Schritt 406 durchgeführt. Wenn also die durch den Zeitgeber bestimmte Zeitspanne abgelaufen ist, werden die Auffrisch-Anforderung REF und die Zugriffs-Anforderung REQ in der Reihenfolge ihres Auftretens akzeptiert, so daß nacheinander die Auffrischoperation und die Zugriffsoperation erfolgen.

Fig. 5a zeigt anhand eines Impulsdiagramms die Arbeitsweise einer herkömmlichen Einrichtung im Zustand eines Hochgeschwindigkeits- Zugriffs,bei dem eine Zugriffs-Anforderung mit einer vorbestimmten Periodendauer erfolgt. Fig. 5b zeigt ein Impulsdiagramm, welches die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Enrichtung veranschaulicht.

Wie aus Fig. 5a ersichtlich ist, ist die bekannte Einrichtung so aufgebaut, daß eine Zugriffs-Anforderung und eine Auffrisch-Anforderung entsprechend der Reihenfolge ihres Auftretens angenommen werden. Wenn also eine Auffrischoperation entsprechend einem Auffrisch-Anforderungssignal durchgeführt wird, nachdem dieses Auffrisch-Anforderungssignal REF abgefallen ist, folgt ein Zugriffs-Anforderungs-Signal. Ein Zugriff erfolgt nun nach Beendigung der Auffrischoperation. Deshalb ist es bei dieser bekannten Einrichtung notwendig, eine konstante zulässige Maximalzeitspanne festzulegen, wobei die für den Auffrischvorgang benötigte Zeit in Betracht gezogen wird.

Im Gegensatz dazu wird gemäß Fig. 5b in der erfindungsgemäßen Einrichtung während eines definierten Intervalls nach dem Abfallen des Signals ACK, das heißt während der Zeitspanne T _P des Zeitgebers 300, eine Auffrischoperation verhindert, um der Zugriffsanforderung Priorität einzuräumen, und die Auffrischung entsprechend der innerhalb der Zeitspanne T _P erzeugten Auffrisch-Anforderung wird durchgeführt, nachdem die durch die Zugriffs-Anforderung veranlaßte Zugriffsoperation beendet ist. Deshalb ist es möglich, kürzere zuverlässige Maximalzeitspannen vorzusehen als bei der Einrichtung nach dem Stand der Technik. Hierdurch wird die Zugriffsgeschwindigkeit heraufgesetzt. Im vorliegenden Fall wird die kürzeste Zeitspanne für das Zugriffs- Anforderungssignal so eingestellt, daß sie gleich oder größer ist als die Summe aus Zugriffszeit und Auffrischzeit.

Während bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel der Zeitgeber 300 nach Beendigung des Lesens oder des Schreibens von Daten aus bzw. in den DRAM oder nach dem Signal ACK gestartet wird, ist es möglich, den Zeitgeber bei Empfang eines Zugriffs-Anforderungssignals REQ zu starten.

Claims (12)

1. Zugriffssteuereinrichtung für einen dynamischen Speicher, gekennzeichnet durch
- eine Zeitgebereinrichtung (300), die synchron mit einem von außen zugeführten Zugriffs-Anforderungssignal gestartet wird, und
- eine Einrichtung zum Verhindern einer Auffrisch-Operation innerhalb einer von dem Zeitgeber vorgegebenen Zeitspanne, so daß das Zugriffs-Aufforderungssignal Priorität erhält, wobei diese Einrichtung ein Auffrisch-Anforderungssignal und das Zugriffs-Anforderungssignal bei Ablauf der vom Zeitgeber vorgegebenen Zeitspanne in der Reihenfolge ihres Auftretens annimmt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitgebereinrichtung von einem Bestätigungssignal (ACK) gestartet wird, das die Beendigung einer Zugriffsoperation darstellt, die entsprechend einem Zugriffs-Anforderungssignal ausgeführt wurde.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitgebereinrichtung so eingestellt ist, daß im Zustand eines Hochgeschwindigkeits-Zugriffs, bei welchem eine Zugriffs-Anforderung mit einer definierten Periodendauer auftritt, eine neue Anforderung innerhalb der von der Zeitgebereinrichtung vorgegebenen Zeitspanne auftritt.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Zeitgebereinrichtung definierte Zeitspanne derart eingestellt ist, daß im Zustand eines Hochgeschwindigkeits-Zugriffs, in welchem eine Zugriffs-Aufforderung mit einer definierten Periodendauer auftritt, etwas länger eingestellt wird als die Zeitspanne bis zum Auftreten einer neuen Zugriffs-Anforderung nach dem Auftreten eines Bestätigungssignals, welches die Beendigung einer Zugriffsoperation darstellt.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß einer Zugriffs-Anforderung, die innerhalb der von der Zeitgebereinrichtung vorgegebenen Zeitspanne auftritt, Priorität gegenüber einer in dieser Zeitspanne auftretenden Auffrisch-Anforderung gegeben wird, und daß die Verhinderungs-Einrichtung die Auffrisch-Anforderung unmittelbar nach Beendigung der Zugriffsoperation annimmt.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die kürzeste Zeitspanne des Zugriffs-Anforderungssignals eingestellt wird auf die Summe der Zeiträume für einen Zugriff und für einen Auffrischvorgang.

7. Zugriffssteuerverfahren für einen dynamischen Speicher, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
- Feststellen, ob innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne eine neue Zugriffs-Anforderung vorhanden ist oder nicht,
- Feststellen, ob innerhalb der vorgegebenen Zeitspanne eine Auffrisch-Anforderung vorliegt oder nicht,
- Zurückweisen der Annahme der Auffrisch-Anforderung und Annehmen der Zugriffs-Anforderung, wenn innerhalb der vorgegebenen Zeitspanne eine Zugriffs-Anforderung und eine Auffrisch-Anforderung vorliegen, und
- Annehmen der Auffrisch-Anforderung unmittelbar im Anschluß an die Durchführung der Zugriffsoperation entsprechend der Zugriffs-Anforderung, wenn die Annahme der Auffrisch-Anforderung zurückgewiesen worden war, als innerhalb der vorgegebenen Zeitspanne sowohl eine Auffrisch-Anforderung als auch eine Zugriffs-Anforderung bestanden haben.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimme Zeitspanne so eingestellt ist, daß in einem Zustand eines Hochgeschwindigkeits-Zugriffs, bei dem eine Zugriffs-Anforderung mit einer definierten Periodendauer erfolgt, eine neue Zugriffs- Anforderung innerhalb der vorgegebenen Zeitspanne auftritt.

9. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgegebene Zeitspanne etwas größer eingestellt wird als ein Intervall zwischen dem Auftreten eines Bestätigungssignals, welches die Beendigung eines Zugriffs entsprechend der Zugriffs-Anforderung darstellt, um einem Auftreten einer folgenden Zugriffsanforderung in dem Zustand eines Hochgeschwindigkeits-Zugriffs, bei dem eine Zugriffs-Anforderung mit einer vorbestimmten Periodendauer auftritt.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgegebene Zeitspanne begonnen wird, wenn ein Bestätigungssignal erzeugt wird, welches den Abschluß einer Zugriffsoperation entsprechend einer Zugriffs-Anforderung darstellt.

11. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine kürzeste Zeitspanne des Zugriffssignals so eingestellt wird, daß sie größer ist als eine Summe der Zeitspannen für eine Zugriffsoperation und für einen Auffrischvorgang, falls es sich um den Zustand eines Hochgeschwindigkeits-Zugriffs handelt, bei dem eine Zugriffs-Anforderung mit einer definierten Periodendauer auftritt.

12. Zugriffssteuereinrichtung für einen dynamischen Speicher, gekennzeichnet durch
eine Auffrischzeitgebereinrichtung zur Erzeugung eines Auffrisch-Anforderungssignals zum Auffrischen des dynamischen Speichers jeweils nach einer vorgegebenen Zeitspanne, eine Einrichtung zum Starten des Auffrisch-Zeitgebers synchron mit einem externen Zugriffs-Anforderungssignal zum Zugriff auf den dynamischen Speicher,
eine Detektoreinrichtung zum Feststellen, ob ein Auffrisch- Anforderungssignal vom Auffrisch-Zeitgeber und ein neues externes Zugriffs-Anforderungssignal eingegeben werden, und
eine Einrichtung zum Sperren der Eingabe des Auffrisch- Anforderungssignals und Annahme der Eingabe des Zugriffs- Anforderungssignals, wenn die Detektoreinrichtung feststellt, daß das Auffrisch-Anforderungssignal und das Zugriffs-Anforderungssignal innerhalb der vorgegebenen Zeitspanne eingegeben wurden.