JP2001514426A - 高速インターリービングを用いた集積dram - Google Patents
高速インターリービングを用いた集積dramInfo
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Abstract
Description
うことが可能なディジタルメモリシステムを必要とする。例えば、ホストコンピ
ュータと関連して動作し、先進のイメージ処理及びレンダリング機能を実行して
、表示画面上に表示するためのデータを生成する、グラフィックコントローラは
、かかる機能に必要とされる量のデータを極めて高いデータ伝送速度で記憶及び
提供することが可能なメモリを必要とする。
リ(DRAM)が使用されることが多い。DRAMは、一般にスタティックラン
ダムアクセスメモリ(SRAM)と比べて一層大きな記憶密度を特徴とするもの
である。しかし、DRAMは、一般にSRAMと比べて一層遅いアクセスタイム
を特徴とするものでもある。
様々な技術が用いられてきた。例えば、単一アクセスでの複数のデータワードの
受信を可能にするようにメモリ及び該メモリとの間のデータパスを構成すること
が可能である。かかる技術は帯域幅の拡大を提供するものではあるが、現在利用
可能なものよりも一層大きなデータ記憶及びデータスループットを提供するディ
ジタルメモリシステムが依然として必要とされている。
メモリシステムを提供するものである。メモリシステムの行アドレスを提示する
結果として、複数のビットラインセンス増幅器(BLSA)によってメモリシス
テムにおける並列記憶アレイから一行のデータが読み出されることになる。また
メモリシステムに列アドレスを提示することにより、選択された行における対応
する一列のデータが選択されることになる。該選択された一列のデータは、該列
アドレスの最下位ビットをトグルさせることにより2段階で読み出される。好適
には、メモリシステムにおける信号は、BLSAにより生成された小さな信号差
分型の信号(signal differetial type of signal)からなり、出力のためのサブ セットまたは段階の各々が選択されるまでメインセンス増幅器(MSA)により
増幅されることはない。この有利な特徴により、メモリシステムに必要となるM
SAの個数を削減することが可能になる。その結果として、ハードウェア要素が
少なくなり、かかる要素を接続するためのルーティングラインが少なくなり、及
び消費電力が小さくなる。更なる利点は、選択された列を2つのサブセット又は
段階で出力する結果として、列アドレスの最下位ビットを該列アドレスの約2倍
の速度でスイッチングすることを可能にすることにより一層高いデータスループ
ットが得られる、という点である。この特徴により、より高速のスイッチングの
ために列アドレスの単一の最下位ビットを単純かつ一層直接的にルーティングす
ることが可能になる、という利点が提供される。必要とされる列アドレスの一層
低周波数でのスイッチングは、ICチップにおける列アドレス信号のルーティン
グに制限を課すことがほとんどなく、このため設計上の複雑さが低減される。
詳細な説明を考察することにより一層良好に理解されよう。同説明では添付図面
を頻繁に参照することになる。
適には、マイクロプロセッサ(図示せず)と関連して動作して、該マイクロプロ
セッサからデータ及びコマンドを受信し、メモリ104にデータを格納し、コント ローラ102を介してデータを操作し、及び適当な制御信号を生成することにより 視覚的な表示装置(図示せず)上にデータを表示させる。該コントローラにより
実行される機能の一例が、S3 Incorporated(Santa Clara, California)により
発行された「ViRGE Integrated 3D Accelerator」と題するデータブック(1996年
8月発行)に記載されている。該データブックには、S3 Incorporatedにより販売 されているViRGE グラフィックアクセラレータチップにより行われる機能の多く
が記載されている。
メモリとの間での128ビット/クロックサイクルのデータ伝送が可能になる。メモ
リ104は、コントローラ102により生成された制御信号に応じてデータの格納及び
出力を行う。
記憶アレイ202,203,204,205,206,207,208,209を備えており、それらの各アレイ は、互いに同様の構造及び記憶容量を有するものである。記憶アレイ202〜209は
、2つのブロック211,212内に構成され、それそれ奇数バンク及び偶数バンクと 称することとする。かかる記憶アレイは、従来のDRAMタイプの記憶アレイで
あり、1つのセル構造につき1つのトランジスタと1つのコンデンサとを用いて
高い記憶密度を達成するものである。好適な実施形態では、記憶アレイ202〜209
の各々は、1Kビットを各々有する256の行を含むものである。このため、各バン
ク211,212は、256×1K×4=1Mビットのデータを格納し、2つのバンク間の総
記憶容量は2Mビットとなる。
1,212における256の行に対応して8ビットである。行アドレスは、コントローラ
102により生成される行アドレスストローブ(RAS)信号に応じてレジスタ213
に格納される。デコーダ214は、記憶アレイ202〜209における256の行のうちの1
つを2組のビットラインセンス増幅器(BLSA)216,218により読み出すため に選択する。
成するために各バンクの各アレイへと供給される。BLSA216は、デコーダ214
により選択された行の奇数半部211に含まれる記憶セルに格納されているデータ を検知し増幅する。BLSA218もまた、偶数バンク212における選択された行の
偶数半部について同様に動作する。
スストローブ(CAS)信号に応じてレジスタ219に格納される。該レジスタ219
中の列アドレスは、BLSA216,218に格納されている8Kビットから256ビット を選択するためにデコーダ220によりデコードされる。マルチプレクサ220,222は
2-1多重化機能を果たすものである。マルチプレクサ220は、BLSA216からの1
28ビットを64対の2-1マルチプレクサ128へと受信する。マルチプレクサ222も同 様に構成され、及びBLSA218に対して同様に動作する。マルチプレクサ220,2
22は両方とも、コントローラ102により生成されたHI/LO信号により制御される。
該HI/LO信号は、列アドレスの最下位ビットに対応するものである。BLSA216
,218が、選択された行の記憶セルの各々におけるデータを検知し増幅すると、半
分のデータ列を表す128ビットのデータが、メモリ104からコントローラ102に対 して利用可能となる。図2から分かるように、メモリ104により提供される各々 の128ビットデータは、奇数バンク211からの64ビットデータと、偶数バンク212 からの64ビットデータとから構成される。コントローラ102が最初の128ビットデ
ータを捕捉すると、HI/LO信号がトグルされて、その値が2進数0から2進数1 へ又は2進数1から2進数0へと変更され、これにより、マルチプレクサ220,22
2が、それぞれ、BLSA216,218から受信した他の64ビットデータを選択するよ
うになる。
るものよりも一層高い周波数でのスイッチングを可能にする最適な態様でICチ
ップ100上にルーティングすることを可能にすることにより、ICチップ100のル
ーティングを単純化するものとなる。
同様のものであり、データセンス増幅器として一般に知られるものである。MS
A224,226は、従来の態様で動作して、BLSA216,218により生成された小さな
差分型の信号を、コントローラ102により使用可能なフルスイング(full swing) 信号へと変換する。
じた信号が、適当な行及び列アドレス、即ちRAS信号及びCAS信号及び書き
込みイネーブル信号に応じて、バンク211,212における適当なロケーションに書 き込まれる。図2には書き込みイネーブル信号が一般的に示されている。読み出
し動作と書き込み動作とを識別するためのシステム内部のデータパスを含むメモ
リシステムの制御は従来と同様のものであり、当業者であれば本開示内容を参照
することにより理解することができよう。
送られる各信号の関係を示すタイミングチャートである。コントローラ102によ り生成されるデータ、アドレス、及び制御信号は、図3にCLK及び符号302で示す
クロック信号と同期して生成される。符号304で示す書き込みイネーブル(WE) 信号は、メモリ動作が読み出し動作であるか書き込み動作であるかを制御する。
書き込みイネーブル信号は、負論理信号として示されており、これは、該信号が
論理値0である場合にメモリ104へのデータの書き込みを制御し、該信号が論理 値1である場合に非能動となり、次いでメモリからデータが読み出される。メモ
リへの行アドレス信号は、符号306で示されており、上述のように好適には256の
行を選択するために8ビットから構成される。メモリ104による行アドレス306の
使用は、レジスタ213への行アドレスの格納を生じさせるRAS信号305により制
御される。上述の列アドレス信号は、好適には6ビットから構成され、これを符
号308で示す。列アドレスの使用は、レジスタ219への列アドレスの格納を生じさ
せるCAS信号307により制御される。HI/LO信号は、符号310で示されている。 メモリ104により出力される信号は、符号312で示されている。
個々に番号を付したクロック信号302で示す8クロックサイクルを要する。サイ クル0より前のサイクルで、行アドレスがコントローラ102により行アドレスバ ス上におかれ、及び行アドレスをレジスタ213に格納するためにRAS信号が表 明される。クロックサイクル2では、行アドレスをデコードするため及びデコー
ドされた行中のデータをセンス増幅器216,218で検知するための十分な量の時間 が許容された後に、選択された行における2つの列のうちの1つを選択するため
に列アドレスが提供され、及び列アドレスを格納するためにCAS信号307が表 明される。図3から分かるように、CAS信号はサイクル2で表明される。サイ
クル4では、選択された行における最初の128ビットデータが利用可能となる。 サイクル3でHI/LO信号がトグルされ、サイクル5で第2の128ビットデータが利
用可能となる。またサイクル5では、宣す増幅器216,218に格納されているデー タの第2の列を選択するよう列アドレスが変更される。これにより、サイクル6
で第3の128ビットデータが利用可能となり、該サイクル6においてHI/LO信号が
再びトグルされ、これにより、サイクル7で第4の128ビットデータが利用可能 となる。第2の列アドレスがサイクル5で表明されると、その後続サイクルで、
RAS及びCAS信号がもはや必要ないため非能動化される。これにより、別の
メモリサイクルをサイクル9で開始させることが可能になる。図3のタイミング
チャートから分かるように、単一の行アドレスを使用することにより全部で512 ビットのデータがアクセスされる。HI/LO信号は、列アドレスが変更される必要 のある周波数の2倍の周波数でトグルされる。これにより、メモリ104に必要と なるクリティカルパスの数が削減され、及び4つの異なる列アドレスを使用して
上記と同量のデータを取り出す場合と比較してクロックの周波数を増大させるこ
とが可能になる。
ものであることが理解されよう。例えば、本書で説明した特定のデータパス幅及
びメモリアレイのサイズは、模範的な実施例の説明に資するために提供したもの
に過ぎない。これ以外の幅及びサイズもまた本発明の原理の範囲内に十分に包含
されるものである。本発明の真の思想及び範囲から逸脱することなく極めて多数
の更なる修正を上記方法及び装置に加えることが可能である。
ック図である。
Claims (12)
- 【請求項1】 行アドレス信号と各行アドレス信号毎の第1及び第2の列アドレス信号とを生
成し、各列アドレス信号毎にHI/LO信号のスイッチングを行って、複数のデータ ワードをメモリから読み出す、グラフィックコントローラを備えており、 前記メモリがダイナミックランダムアクセスメモリ(DRAM)からなり、該
DRAMが、 奇数バンク及び偶数バンク内に構成された複数のアレイであって、各アレイが
複数の行及び複数の列を有している、複数のアレイと、 前記奇数バンクに対応する第1のビットラインセンス増幅器と、前記偶数バン
クに対応する第2のビットラインセンス増幅器とからなる、一対のビットライン
センス増幅器と、 前記グラフィックコントローラから受信した前記行アドレスに従って前記行の
うちの1つを選択し、該選択された行におけるビットを前記第1及び第2のビッ
トラインセンス増幅器へ伝送する、行デコーダと、 前記グラフィックコントローラから受信した前記第1及び第2の列アドレスに
従って前記選択された行における一対の列を選択する、列デコーダと、 前記第1のビットラインセンス増幅器からのデータを受信するよう接続された
第1のマルチプレクサと、前記第2のビットラインセンス増幅器からのデータを
受信するよう接続された第2のマルチプレクサとからなる、一対のマルチプレク
サであって、前記グラフィックコントローラにより生成された前記HI/LO信号に 応じて前記ビットラインセンス増幅器の各々に格納されているビットの第1のサ
ブセットを選択し、前記HI/LO信号の第1の状態に応じて前記第1の列アドレス から第1のデータ出力ワードを生成し、及び、前記HI/LO信号の値の変化に応じ て前記ビットラインセンス増幅器の各々に格納されているビットの第2のサブセ
ットを選択し、前記第1の列アドレスから第2のデータ出力ワードを生成する、
一対のマルチプレクサと を備えている、集積回路。 - 【請求項2】 前記メモリが、前記第2の列アドレスと前記HI/LO信号の値の変化とに応じて 前記行アドレスから第3及び第4のデータ出力ワードを生成する、請求項1に記
載の集積回路。 - 【請求項3】 前記データワードの各々が128ビットからなる、請求項2に記載の集積回路。
- 【請求項4】 複数の行及び複数の列を各々有する複数のメモリアレイであって、前記列の各
々が複数の多ビットメモリワードを有している、メモリアレイと、 行アドレスに応じて前記複数の行のうちの1つを選択する行アドレスデコーダ
と、 列アドレスに応じて前記複数の列のうちの1つを選択する列アドレスデコーダ
と、 前記選択された行に含まれるデータを格納するために該行に応答する一対のセ
ンス増幅器と、 HI/LO信号の第1の値に応じて、前記ビットラインセンス増幅器の各々に格納 されている前記列アドレスに対応する第1のサブグループのデータを選択し、及
びHI/LO信号の第2の値に応じて、前記ビットラインセンス増幅器の各々に格納 されている前記列アドレスに対応する第2のサブグループのデータを選択する、
セレクタと を備えている、メモリシステム。 - 【請求項5】 奇数メモリバンク及び偶数メモリバンクであって、該バンクの各々が、複数の
行及び列に配列された少なくとも1つのメモリアレイから構成されている、奇数
メモリバンク及び偶数メモリバンクと、 行アドレスに応じて前記奇数メモリバンク及び前記偶数メモリバンクの前記行
のうちの1つを選択する行アドレスデコーダと、 前記奇数メモリバンクにおける前記選択された行内のデータビットに応答する
奇数ビットラインセンス増幅器及び前記偶数メモリバンクにおける前記選択され
た行内のデータビットに応答する偶数ビットラインセンス増幅器と、 列アドレスに応じて前記奇数ビットラインセンス増幅器及び前記偶数ビットラ
インセンス増幅器から一列のデータビットを選択する列アドレスデコーダと、 HI/LO信号に応じて、前記奇数ビットラインセンス増幅器から選択された前記 一列のデータビットの第1のサブセットを選択する、奇数組のマルチプレクサと
、 前記HI/LO信号に応じて、前記偶数ビットラインセンス増幅器から選択された 前記一列のデータビットの第2のサブセットを選択する、偶数組のマルチプレク
サと を備えている、メモリシステム。 - 【請求項6】 前記奇数組のマルチプレクサにより選択された信号を増幅する一組の奇数デー
タセンス増幅器と、 前記偶数組のマルチプレクサにより選択された信号を増幅する一組の偶数デー
タセンス増幅器とを備えており、 前記奇数データセンス増幅器及び前記偶数データセンス増幅器がフルスイング
データ信号という形で該メモリシステムのためのデータ出力を生成する、 請求項5に記載のメモリシステム。 - 【請求項7】 前記奇数メモリバンク及び前記偶数メモリバンクの各々が4組のメモリアレイ
を備えている、請求項5に記載のメモリシステム。 - 【請求項8】 前記HI/LO信号の値の変化に応じて前記列アドレスデコーダにより選択された データの残りの部分を提供する、請求項5に記載のメモリシステム。
- 【請求項9】 行アドレス信号及び列アドレス信号を生成し、及び前記列アドレス信号に対応
するHI/LO信号のスイッチングを行って、メモリから複数のデータワードを読み 出す、グラフィックコントローラを備えており、 前記メモリがDRAMからなり、該DRAMが、 奇数メモリバンク及び偶数メモリバンクであって、該バンクの各々が、複数の
行及び列に配列された少なくとも1つのメモリアレイから構成されている、奇数
メモリバンク及び偶数メモリバンクと、 行アドレスに応じて前記奇数メモリバンク及び前記偶数メモリバンクの前記行
のうちの1つを選択する行アドレスデコーダと、 前記奇数メモリバンクにおける前記選択された行内のデータビットに応答する
奇数ビットラインセンス増幅器及び前記偶数メモリバンクにおける前記選択され
た行内のデータビットに応答する偶数ビットラインセンス増幅器と、 列アドレスに応じて前記奇数ビットラインセンス増幅器及び前記偶数ビットラ
インセンス増幅器から一列のデータビットを選択する列アドレスデコーダと、 前記HI/LO信号に応じて、前記奇数ビットラインセンス増幅器から選択された 前記一列のデータビットの第1のサブセットを選択する、奇数組のマルチプレク
サと、 前記HI/LO信号に応じて、前記偶数ビットラインセンス増幅器から選択された 前記一列のデータビットの第2のサブセットを選択する、偶数組のマルチプレク
サと を備えている、集積回路。 - 【請求項10】 前記メモリシステムが、 前記奇数組のマルチプレクサにより選択された信号を増幅する一組の奇数デー
タセンス増幅器と、 前記偶数組のマルチプレクサにより選択された信号を増幅する一組の偶数デー
タセンス増幅器とを更に備えており、 前記奇数データセンス増幅器及び前記偶数データセンス増幅器がフルスイング
データ信号という形で該メモリシステムのためのデータ出力を生成する、 請求項9に記載の集積回路。 - 【請求項11】 前記奇数メモリバンク及び前記偶数メモリバンクの各々が4組のメモリアレイ
を備えている、請求項10に記載の集積回路。 - 【請求項12】 前記メモリシステムが、前記HI/LO信号の値の変化に応じて、前記列アドレス デコーダにより選択されたデータの残りの部分を提供する、請求項11に記載の
集積回路。
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