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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Computerspeichersteuerung und
insbesondere eine Computerspeichersteuerung für einen Speicher in Form einer
DRAM-Struktur, die eine Batterie-Backupfunktion aufweist, gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Speicher
mit Speicherbackupfunktion, um im Fall eines Stromausfalls Informationen
durch eine Batterie zu halten, sind weithin wohlbekannt. Wenn der
Speicher ein DRAM ist, ist es in der Speicherbackupsteuerung essentiell,
dass das DRAM einen Auffrischvorgang ausführt.
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Üblicherweise
kann der Auffrischvorgang eines DRAMs gemäß einem RAS-Nur-Auffrischung(ROR)-Verfahren
oder einem CAS-vor-RAS(CBR)-Verfahren oder einem Selbstauffrischverfahren
durchgeführt
werden. Das CBR-Verfahren wird jedoch üblicherweise beim Durchführen eines
Auffrischvorgangs zur Speicherbackupsteuerung im Fall eines Stromausfalls
eingesetzt. Das ROR-Verfahren kann im Fall eines Stromausfalls beim
Durchführen
eines Auffrischvorgangs über
die Speicherbackupsteuerung verwendet werden. Dieses Verfahren erfordert
jedoch nach dem Durchführen
des Auffrischvorgangs jedes Mal das Einstellen neuer Adressen. Weiterhin
müssen
die Auffrischadressen während
des Umschaltens vom Speicherbackupbetrieb auf den üblichen
Betrieb oder umgekehrt übergeben
werden, was zur erhöhten Komplexität der Speicherbackupsteuerung
führt.
Das erklärt,
warum das ROR-Verfahren
nicht weitgehend eingesetzt wird.
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Herkömmlicherweise
sind wenige Computerspeichersteuerungen konstruiert, um die Selbstauffrischfunktion
eines DRAMs zum Durchführen
eines Auffrischvorgangs betriebsfähig zu machen, wenn ein Speicherbackupbetrieb
benötigt
wird. Das liegt daran, dass DRAMs mit Selbstauffrischfunktion auf dem
Markt bisher nicht verbreitet sind, und daher ist die Anzahl solcher
DRAMs sehr klein.
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Entsprechend
ist es die übliche
Praxis, beim Durchführen
des Auffrischvorgangs nach dem Speicherbackupbetrieb das CBR-Verfahren
unter Verwendung der zum Beispiel in JP-A 3-237678 gezeigten Batterie
zu verwenden, die in 4 dargestellt ist. In 4 bezeichnet
die Bezugszahl 44einen Taktgeber, der ein auffrischorientiertes
RAS-Signal (RRS-Signal) 48 und
ein auffrischorientiertes Taktquellensignal (RFCK-Signal) 46 erzeugt.
Die Bezugszahl 45 bezeichnet einen Auffrischschalter. Ein Stromausfallsignal
(PF-Signal) 43 wird als Eingabe an den Auffrischschalter 45 verwendet,
damit der Auffrischschalter 45 ein Schaltsignal 47 ausgibt.
Der Pegel des PF-Signals 43 bestimmt den Pegel des Schaltsignals 47.
RAS-Signal 41 und RFCK-Signal 46 werden als Eingaben
an den Auffrischschalter 45 verwendet, wodurch bewirkt
wird, dass der letztere ein auffrischorientiertes CAS-Signal (RCS-Signal) 49 erzeugt.
Die Bezugszahlen 4A und 4B bezeichnen einen RAS-Selektor
bzw. einen CAS-Selektor. RAS-Signal 41 und RRS-Signal 48 werden
als Eingaben an den RAS-Selektor 4A verwendet.
CAS-Signal 42 und RCS-Signal 49 werden als Eingaben
an den CAS-Selektor 4B verwendet. Als Antwort auf das Auffrischschaltsignal 47 wählt der
RAS-Selektor 4A eine
seiner Eingaben zum Zuführen
der ausgewählten
Eingabe an ein DRAM 4C aus, und der CAS-Selektor 4B wählt eine
seiner Eingaben zum Zuführen der
ausgewählten
Eingabe an das DRAM 4C aus. Dies schafft den Auffrischvorgangsmodus,
der zum Sicherstellen der im Speicher gespeicherten Inhalte notwendig
ist.
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Das
Ablaufdiagramm der 5 stellt den Betrieb des in 4 gezeigten
herkömmlichen
Beispiels dar. Während
des üblichen
Betriebsmodus werden RAS-Signal 41 und CAS-Signal 42 dem DRAM 4C zugeführt. Wie
in 5 dargestellt, wird das ROR-Verfahren für den Auffrischvorgang
während
des normalen Betriebsmodus verwendet, während das CBR-Verfahren für den Auffrischvorgang während des
Backupbetriebs verwendet wird.
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Gemäß der herkömmlichen
Computersteuerung verbraucht das CBR-Verfahren, das für den Auffrischvorgang
während
des Backupmodusbetriebs eingesetzt wird, eine große Menge
elektrischer Energie aus der begrenzten Menge der elektrischen Stormversorgung,
was dazu führt,
dass die Speicherbackupzeitdauer verkürzt wird. Das liegt daran,
dass der Stormverbrauch durch den DRAM während des Auffrischvorgangs
gemäß dem CBR-Verfahren
so groß wie
der während
des üblichen
Betriebs ist.
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Um
diesem Problem abzuhelfen, kann es eine Alternative sein, einen
Selbstauffrischvorgang des DRAMs zu verwenden, indem die Computerspeichersteuerung
neu gestaltet wird. Die neu gestaltete Computerspeichersteuerung
stellt jedoch darin ein potentielles Problem dar, dass sie keine
Speicherbackupfunktion bereitstellen kann, wenn ein DRAM ohne Selbstauf frischfunktion
eingebaut wird. Wie zuvor erwähnt,
ist die Anzahl von DRAMs mit Selbstauffrischfunktion auf dem Markt
begrenzt, und die meisten auf dem Markt verfügbaren DRAMs sind nicht mit einer
Selbstauffrischfunktion versehen, was ein CBR-Verfahren für den Auffrischvorgang
erfordert.
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US 5 640 357 offenbart eine
Computerspeichersteuerung für
einen Speicher in Form eines DRAMs mit Speicherbackupfunktion im
Fall eines Stromausfalls, der konfiguriert ist, um während des Speicherbackupbetriebsmodus
einen Selbstauffrischvorgang durchzuführen.
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DE 30 03 524 A1 offenbart
eine Speichersteuerung, die bei Stromausfall eine Auffrischung des DRAMs
mit einer Auffrischfunktion ermöglicht.
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WO
97 17647 A1 offenbart eine DRAM-Speichersteuerung mit einem Konfigurationsregister
mit einem Bit, das angibt, ob ein CAS-vor-RAS- oder ein Selbstauffrisch-DRAM
verwendet wird.
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Computerspeichersteuerung
vorzusehen, die betreibbar ist, um den Stromverbrauch während des
Speicherbackupbetriebs innerhalb des DRAMs mit Speicherbackupfunktion
zu verringern.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Diese
Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Eine
Computerspeichersteuerung gemäß der vorliegenden
Erfindung ist für
einen Speicher in Form eines DRAMs mit Speicherbackupfunktion im Fall
eines Stromausfalls vorgesehen. Die Computerspeichersteuerung ist
betreibbar, um während
des Speicherbackupbetriebsmodus gemäß dem Selbstauffrischverfahren
einen Auffrischvorgang durchzuführen
und um im Fall des Einbaus mit einem DRAM, das nicht mit einer besonderen
Auffrischfunktion wie z.B. einer Selbstauffrischfunktion versehen ist,
die zum Verringern des Stromverbrauchs benötigt wird, während des
Speicherbackupmodus den Auffrischvorgang auszuwählen.
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Insbesondere
umfasst die Computerspeichersteuerung einen DRAM-Taktsteuerungsabschnitt,
der ein Taktsignal erzeugt, das zur Selbstauffrischfunktion des
DRAMs geeignet ist und dem DRAM das Taktsignal zur Verfügung stellt,
und einen Backupsteuerabschnitt, der den Speicherbackupzustand erkennt
und den DRAM-Taktsteuerabschnitt über das erfasste Ergebnis informiert.
Der Computerspeicherabschnitt umfasst auch ein DRAM-Identifikationsmodusregister,
das die Tatsache identifizieren kann, dass ein DRAM ohne Selbstauffrischfunktion verwendet
wird. Der DRAM-Taktsteuerabschnitt ist als Reaktion auf den Zustand
des Registers betreibbar, um einen Auffrischvorgang bereitzustellen,
der für
das verwendete DRAM geeignet ist.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 zeigt
ein Blockdiagramm einer Steuerung, wie sie in der bevorzugten Ausführungsform konfiguriert
ist.
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2 zeigt
ein Ablaufdiagramm von Signalen in der Steuerung für DRAMs
mit Selbstauffrischfunktion.
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3 zeigt
ein Ablaufdiagramm von Signalen in der Steuerung für DRAMs
ohne Selbstauffrischfunktion.
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4 zeigt
ein Blockdiagramm einer Steuerung, wie sie gemäß dem Stand der Technik konfiguriert
ist.
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5 zeigt
ein Ablaufdiagramm von Signalen in der Steuerung der 4.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Mit
Bezug auf 1 bis 3 wird die
bevorzugte Ausführungsform
der Steuerung gemäß der vorliegenden
Erfindung beschrieben.
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In
dem in 1 gezeigten Blockdiagramm werden ein stromausfallangebendes
(PFI) Signal 14 und ein DRAM-Identifikationsmoduseinstell(DIMS)-Signal 18 als
Eingaben an einen Auffrisch-/Backupsteuerabschnitt 1 verwendet.
Der Auffrisch-/Backupsteuerabschnitt 1 erzeugt ein Auffrischvorgangstrigger(ROT)-Signal 16 und
ein Backuptrigger(BT)-Signal 17. ROT-Signal 16, BT-Signal 17 und
Normalbetriebstrigger(UOT)-Signal 23 werden als Eingaben
an einen DRAM-Taktsteuerabschnitt 2 verwendet. Der DRAM-Taktsteuerabschnitt 2 erzeugt
ein RAS- Signal 24 und ein CAS-Signal 25. Das
RAS-Signal 24 und das CAS-Signal 25 werden als
Eingaben an eine dynamischen Direktzugriffspeicher(DRAM)-Anordnung3 verwendet.
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Der
DRAM-Taktsteuerabschnitt 2 empfängt das ROT-Signal 16 oder
das BT-Signal 17 vom Auffrisch-/Backupsteuerabschnitt 1 und
das UOT-Signal 23 von einem nicht gezeigten Speichersteuerabschnitt.
Als Antwort auf die Pegel dieser Signale wählt der Steuertabschnitt 2 einen
geeigneten der Takte aus, die für
den Speichereinschreib-/-auslesevorgang, die CBR-Funktion bzw. die Selbstauffrischfunktion
vorbestimmt sind, und erzeugt das RAS-Signal 24 und das
CAS-Signal 25 zur ausgewählten Zeit.
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Der
Auffrisch-/Backupsteuerabschnitt 1 umfasst einen Backupbefehlsignalgenerator 11,
ein DRAM-Identifikationsmodusregister 12, ein UND-Gatter 15 und
einen Auffrischvorgang-Triggersignalgenerator 13.
Der Backupbefehlsignalgenerator 11 empfängt das PFI-Signal 14 und
gibt als Reaktion auf das PFI-Signal 14 das Backupbefehl(BC)-Signal 19 aus.
Das DRAM-Identifikationsmodusregister 12 empfängt das
DIMS-Signal 18 und gibt als Reaktion auf das DIMS-Signal 18 das
DRAM-Identifikations(DI)-Signal 1A aus. Das BC-Signal 19 und
das DI-Signal 1A werden als Eingaben des UND-Gatters 15 verwendet.
Das UND-Gatter 15 führt
das logische Produkt der beiden Eingabe- und Ausgabe-BT-Signale 17 durch.
Der Auffrischvorgang-Triggersignalgenerator 13 empfängt das
BT-Signal 17 und gibt als Reaktion auf das BT-Signal 17 das
ROT-Signal 16 aus.
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Angenommen
der Zustandspegel des PF-Signals 14 gibt einen Stromausfall
an und die DRAM-Anordnung 3 weist eine Selbstauffrischfunktion
auf. In diesem Fall erzeugt der Backupbefehlsignalgenerator 11 das
BS-Signal 19, und das DRAM-Identifikationsmodusregister 12 stellt
das DI-Signal 1A auf einen Pegel ein, der angibt, dass
die DRAM-Anordnung 3 eine Selbstauffrischfunktion aufweist.
Dies bewirkt, dass das UND-Gatter 15 das BT-Signal 1,
als die Ausgabe dem DRAM-Taktsteuerabschnitt 2 zuführt. Als
Reaktion auf das BT-Signal 17 erzeugt der DRAM-Taktsteuerabschnitt 2 einen Takt,
der der Selbstauffrischfunktion des DRAMs entspricht, wodurch die
Selbstauffrischfunktion in den Speicherbackupbetrieb gesetzt wird.
Das BC-Signal 19 wird auch dem Auffrischvorgang-Triggersignalgenerator 13 zugeführt, wodurch
bewirkt wird, dass der Generator 13 aufhört, das
ROT-Signal 16 zu erzeugen.
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Als
nächstes
betrachten wir den Fall, dass der Zustandpegel des PF-Signals 14 einen Stromausfall
angibt, aber die DRAM-Anordnung 3 keine Selbstauffrischfunktion
aufweist. In diesem Fall wird das DI-Signal 1A auf einen
Pegel eingestellt, der angibt, dass die DRAM- Anordnung 3 keine Selbstauffrischfunktion
aufweist. Das bewirkt, dass das UND-Gatter 15 aufhört, das
BT-Signal zu erzeugen, wodurch bewirkt wird, dass der Auffrischvorgang-Triggersignalgenerator 13 das
ROT-Signal 16 erzeugt. Dies führt dazu, dass der Speicherbackupvorgang
unter Verwendung von CBR realisiert wird.
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Der
Vorgang wird weiter in Verbindung mit den Ablaufdiagrammen der 2 und 3 beschrieben.
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Das
Ablaufdiagramm der 2 veranschaulicht den Fall,
in dem eine DRAM-Anordnung 3 mit Selbstauffrischfunktion
verwendet wird. In diesem Ablaufdiagramm finden der übliche Speicherzugriffvorgang,
der Auffrischvorgang durch CBR und der Speicherbackupvorgang durch
Selbstauffrischfunktion in dieser Reihenfolge statt.
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Man
nehme an, dass das DRAM-Identifikationsmodusregister 12 einen
logisch hohen "H"-Pegel enthält, der angibt, dass die DRAM-Anordnung 3 eine Selbstauffrischfunktion
aufweist, und dass das PF-Signal einen logisch niedrigen "L"-Pegel aufweist, der angibt, dass die
Stromversorgung normal ist. Das DRAM-Identifikationsmodusregister 12 wurde über das
DIMS-Signal auf den "H"-Pegel eingestellt.
In diesem Fall wird der übliche
Speicherzugriffvorgang durchgeführt.
Der DRAM-Taktsteuerabschnitt 2 empfängt das UOT-Signal 23,
das von dem Speichersteuerabschnitt (nicht gezeigt) gesendet wird.
Das UOT-Signal 23 wird als Eingabe an den RAS-Signalgenerator 21 und
auch als Eingabe an den CAS-Signalgenerator 22 verwendet,
wodurch bewirkt wird, dass die Generatoren 21 und 22 RAS-Signal 24 und CAS-Signal 25 ausgeben,
von denen jedes dem normalen Speicherzugriff entspricht. Das RAS-Signal 24 und
das CAS-Signal 25 werden der DRAM-Anordnung 3 zugeführt.
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Anschließend empfängt der
DRAM-Taktsteuerabschnitt 2 in einem Moment, wenn der Auffrischvorgang
während
des üblichen
Betriebs angefordert wird, das ROT-Signal 16 von dem Auffrischvorgang-Triggersignalgenerator 13 in
dem Auffrisch-/Backupsteuerabschnitt1. Das ROT-Signal 16 erscheint
in regelmäßigen Abständen. Es
wird als Eingabe an den RAS-Signalgenerator 21 und auch als
Eingabe an den CAS-Signalgenerator 22 verwendet, wodurch
bewirkt wird, dass die Generatoren 21 und 22 RAS-Signal 24 und
CAS-Signal 25 ausgeben, von denen jedes dem CBR entspricht.
Das RAS-Signal 24 und das CAS-Signal 25 werden
der DRAM-Anordnung 3 zugeführt.
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Als
letztes verschiebt sich das PF-Signal 14 in dem Moment,
wenn sich ein Stromausfall ereignet, auf einen logisch hohen "H"-Pegel, wodurch bewirkt wird, dass der
Befehlssignalgenerator 11 im Auffrisch-/Backupsteuerabschnitt 1 das
BC-Signal 19 erzeugt, das einen logisch hohen "H"-Pegel aufweist. Da den Eingaben das "H"-Pegel-DI-Signal 1A und das "H"-Pegel-BC-Signal 19aufgeprägt werden,
stellt das UND-Gatter 15 als Ausgabe ein Signal mit einem logisch
hohen "H"-Pegel bereit. Diese
Ausgabe des UND-Gatters 15 wird dem Auffrischvorgang-Triggersignalgenerator 13 und
auch dem DRAM-Taktsteuerabschnitt 2 als BT-Signal 17 zugeführt. Aufprägen des
BT-Signals 17 auf den Auffrischvorgang-Triggersignalgenerator 13 bewirkt,
dass dieser aufhört,
das ROT-Signal zu erzeugen, das in regelmäßigen Abständen auftrat. Im DRAM-Taktsteuerabschnitt 2 wird das
BT-Signal 17 als Eingabe an den RAS-Signalgenerator 21 und
auch als Eingabe an den CAS-Signalgenerator 22 verwendet.
Dies bewirkt, dass die Generatoren 21 und 22 das
RAS-Signal 24 und das CAS-Signal 25 ausgeben, von denen
jedes dem Selbstauffrischen entspricht. Das RAS-Signal 24 und das
CAS-Signal 25 werden der DRAM-Anordnung 3 zugeführt.
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Bezüglich des
Stromverbrauchs durch die DRAM-Anordnung 3 während der
oben erörterten drei
Betriebmoden fällt
der Stromverbrauch während des
Selbstauffrischbetriebsmodus auf P/mehrere hundert (P/mehrere 100),
wenn der Stromverbrauch während
des normalen Speicherzugriffbetriebsmodus P ist. Der Stromverbrauch
während
des CBR-Betriebsmodus ist P. Es ist nun möglich, den Stromverbrauch während des
Speicherbackupvorgangs beträchtlich
zu senken.
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Das
Ablaufdiagramm der 3 veranschaulicht den Fall,
dass die DRAM-Anordnung 3 keine Selbstauffrischfunktion
aufweist. In diesem Ablaufdiagramm finden der übliche Speicherzugriffbetrieb, der
Auffrischvorgang durch CBR und der Speicherbackupvorgang in dieser
Reihenfolge statt.
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Die üblichen
Speicherzugriff- und Auffrischvorgänge in diesem Ablaufdiagramm
sind die gleichen wie die im Ablaufdiagramm der 2.
Der Kürze
halber unterbleibt daher ihre detaillierte Beschreibung.
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Das
Ablaufdiagramm der 3 unterscheidet sich von dem
der 2 nur im Auffrischbetrieb für den Speicherbackupbetrieb.
Das DRAM-Identifikationsmodusregister 12 enthält einen
logisch niedrigen "L"-Pegel, der angibt,
dass die DRAM-Anordnung 3 keine Selbstauffrischfunktion
aufweist.
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Mit
Bezug auf 3 verschiebt sich das PF-Signal 14 in
dem Moment, wenn sich ein Stromausfall ereignet, auf einen logisch
hohen "H"-Pegel, wodurch bewirkt
wird, dass der Backupbefehlssignalgenerator 11 im Auffrisch-/Backupsteuerabschnitt1 das
BC-Signal 19 erzeugt, das einen logisch hohen "H"-Pegel aufweist. Anders als in 2 wird
das "L"-Pegel-DI-Signal 1A einer der
Eingaben aufgeprägt,
und das UND-Gatter 15 stellt ungeachtet des der anderen
Eingabe aufgeprägten
logischen Pegels ein Signal mit einem logisch niedrigen "L"-Pegel als Ausgang bereit. Daher wird
das BT-Signal 17 ungültig,
und der Auffrischvorgang-Triggersignalgenerator 13 gibt
das ROT-Signal 16 weiterhin in regelmäßigen Abständen aus. Daher gibt der DRAM-Taktsteuerabschnitt 2 das
RAS-Signal 24 und das CAS-Signal 25, von denen jedes
der CBR-Auffrischung entspricht, selbst während des Speicherbackupbetriebs
weiterhin aus. Das RAS-Signal 24 und das CAS-Signal 25 werden
der DRAM-Anordnung 3 zugeführt. Der Stromverbrauch durch
die DRAM-Anordnung 3 während
dieses Vorgangs bleibt gleich und ist gleich P.