JP2002535799A - アイドルメモリサイクルを用いる半導体メモリのリフレッシュの方法及び装置 - Google Patents

アイドルメモリサイクルを用いる半導体メモリのリフレッシュの方法及び装置

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Abstract

(57)【要約】 メモリシステムは、DRAMの様なリフレッシュを必要とするメモリを、広範囲な外部制御を要求する規則で制御するべく提供される。一つの実施例に於いて、メモリシステムは、システムバスと接続されたメモリコントローラ及びメモリブロックを含む。このメモリブロックは、有効なデータを保持するために周期的にリフレッシュされる必要があるメモリアレイを有する。メモリブロックはまた、メモリアレイのアイドルサイクルにメモリセルをリフレッシュするリフレッシュ制御回路を有する。メモリコントローラは所定のリフレッシュ時間でシステムバス上のアイドルサイクルの数をモニタする。モニタされたアイドルサイクル数がアイドルサイクルの所定必要数よりも少ない場合、メモリコントローラはシステムバス上に必要な数のアイドルサイクルを送り出す。結果として、メモリコントローラはメモリアレイがリフレッシュされうる十分なアイドルサイクルが常に存在することを確実とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 (技術分野) 本発明は周期的にリフレッシュされる必要のある半導体メモリに関する。更に
詳しくは、本発明はメモリのアイドルサイクルの間に半導体メモリに於いてリフ
レッシュ動作を実行するための方法及び装置に関する。
【0002】 (背景技術) 動的ランダムアクセスメモリ(DRAM)のような幾つかの従来の半導体メモリは
、有効なデータを保存する目的で周期的にリフレッシュされなければならない。
典型的には、リフレッシュ動作中の外部アクセスは許可されない。加えて、機構
はメモリコントローラへDRAMがリフレッシュ動作を実行していることを通知する
ことを要求される。どのような保留メモリトランザクションも、リフレッシュ動
作が完了するまで遅延されるべきである。リフレッシュ動作はそれ故メモリアク
セスのための全体のアクセス時間を延長する。それ故外部メモリアクセスに於け
るリフレッシュ動作の影響を最小にするようなメモリシステムを設計することが
重要である。
【0003】 多くのその他の方法がこれら半導体メモリをリフレッシュするために提案され
てきた。一般的に「CAS before RAS」として言及されるそれらの方法の1つはロ
ウアクセス信号RAS#をアサートするのに先立ちカラムアクセス信号CAS#をアサー
トすることによって、外部装置がリフレッシュ動作に合図を送る。通常のアクセ
ス中、カラムアドレスストローブ信号RAS#はカラムアドレスストローブ信号CAS#
より前にアサートされる。「CAS before RAS」状態の検出に応じて、メモリはリ
フレッシュ動作を実行する。リフレッシュ動作は典型的にはリフレッシュされる
べきメモリのロウを読み取ることで実行される。「CAS before RAS」リフレッシ
ュスキームは、1991年にMemory Products Date Book(uPD424248 262,144x4
-Bit Dynamic CMOS RAM, NEC Electronics, pp 6-101 to 6-113)に記述されて
いる。この参考文献はまた「CAS before RAS」リフレッシュ方法のバリエーショ
ンである隠されたリフレッシュを図示してもいる。リフレッシュのためのこれら
の方法は半導体メモリ及び外部装置との間のハンドシェイクコミュニケーション
(handshake communication)を要求し、外部装置にメモリのリフレッシュを制
御させる。
【0004】 周期的にリフレッシュされるべきその他の従来の半導体メモリはシンクロナス
DRAM(SDRAM)である。ある従来のSDRAMは外部装置より受信された制御信号(例
えばRAS#、CAS#、CS#、WE#、及びCKE)に応じてリフレッシュ動作を開始させる
。これらの制御信号はSDRAMのリフレッシュ動作を制御するために用いられるコ
マンドコードを提供するべくデコードされる。例えば、制御信号RAS#、CAS#、CS
#、WE#、及びCKEが0、0、0、1、及び1の値を有する時、自動リフレッシュ
動作を開始させるための制御コードが生成される。同時に、同様の制御信号が0
、0、0、1、及び0の値を有する場合、自己リフレッシュ動作を開始させるた
めの制御コードが生成される。このSDRAMはその詳細が、IBM0316409C, l6Mbit S
ynchronous DRAM data sheet(1996, IBM Corporation)に記述されている。
【0005】 その他のシンクロナスDRAMはメモリリフレッシュの処理のための明示(explic
it)コマンドコードを用いて来た。これらはSLDRAM「4M x 18 SLDRAM CONS400.P
65 - Rev. 9/22/97, 400 Mb/s/pin SLDRAM SLD4M18DR400 4Mxl8 SLDRAM Data Sh
eet, SLDRAM Consortium」及びRambus DRAM(RDRAM)を含む。[Direct Rambus T
echnology Disclosure, 30 10/15/97, Rambus Inc.]上述されたコマンドコード
の全ては外部装置によって生成され、またメモリ装置と通信されるべきであって
、それによって半導体メモリに対するインタフェースを複雑にする。インタフェ
ースはその時、SRAMのようなよりシンプルな装置のインタフェースと矛盾するよ
うになる。
【0006】 別の従来のDRAMリフレッシュスキームは特定のリフレッシュ制御信号を組み込
む。これらのスキームは拡張DRAM(EDRAM)「DM2202/2212 EDRAM, lMbx4 Enhenc
ed Dynamic RAM, 1994, Ramtron International Corporation」及びキャッシュD
RAM(CDRAM)「Dosaka at. al, US Patent No. 5,559,750」によって例証される
。EDRAM及びCDRAMの双方に於いて、特定の外部リフレッシュ信号がリフレッシュ
動作を開始させるべく用いられる。前述の装置の外部信号に顕著であるが、この
追加的な外部信号はSRAM及びその他のシンプルなインタフェース装置と互換性を
持たない。
【0007】 DRAMの用いられていないアイドルメモリサイクル間のリフレッシュ動作を実行
するためのスキームが、本発明者により米国特許出願番号第09/076,608号の「Me
thod And Structure For Controlling Operation Of A DRAM Array」、米国特許
出願番号第09/037,396号の「Method And Apparatus For l-T SRAM Compatible M
emory」、米国特許出願番号第09/165,228号「Method And Apparatus For Comple
te Hiding Of The Refresh Of A Semiconductor Memory」、及び米国特許出願番
号第09/181,840号「Method And Apparatus For Increasing The Time Available
For Refresh For l-T SRAM Compatible Devices」で言及されている。
【0008】 (発明の開示) それにより本発明はメモリコントローラ及び1つ若しくは複数の一般的にシス
テムバスへと接続されたメモリブロックとを有するメモリシステムを提供する。
各々のメモリブロックは有効なデータを保持するために周期的にリフレッシュさ
れる必要のあるメモリセルのアレイを有する。各々のメモリブロックはまたメモ
リアレイのアイドルサイクルの間メモリセルをリフレッシュするリフレッシュコ
ントロール回路を有する。
【0009】 メモリコントローラはリフレッシュ時間に、システムバス上のアイドルサイク
ルの数をモニタするリフレッシュマネージャを有し、リフレッシュ時間にモニタ
された数のアイドルサイクルがアイドルサイクルの所定の数よりも少ない場合、
システムバス上に1つ若しくは複数のアイドルサイクルを送り出す。例えば1つ
の実施例に於いて、メモリセルの8つのロウのためのリフレッシュ時間は20.48
μ秒である。リフレッシュマネージャが20.48μ秒のリフレッシュ時間にシステ
ムバス上の8つのアイドルサイクルよりも少ない数を検出した場合、リフレッシ
ュマネージャはリフレッシュ時間の終点(end)に於けるシステムバス上へ適切
な数のアイドルサイクルを送り出す。例えばリフレッシュマネージャがリフレッ
シュ時間にシステムバス上の6つのアイドルサイクルのみを検出する場合、リフ
レッシュマネージャはリフレッシュ時間の終点に於いてシステムバス上に2つの
追加的なアイドルサイクルを送り出してもよい。結果として8つのアイドルサイ
クルがシステムバス上に提供される。各々のメモリブロックがシステムバス上の
アイドルサイクルの間保留リフレッシュ動作を実行する。結果としてメモリセル
の8つのロウが常にリフレッシュ時間の終点の8つのサイクル(若しくはより短
いサイクル)内で常にリフレッシュされる。リフレッシュマネージャがリフレッ
シュ時間の終点に於いて幾つかのアイドルサイクルを送り出さなくてもよい確率
も比較的高い。更にはアイドルサイクルが送り出されたとしても、これらのアイ
ドルサイクルのために要求される最大の時間はリフレッシュ時間の小部分(例え
ば0.4%)である。
【0010】 アイドルサイクルが押しやられている間、リフレッシュマネージャはメモリシ
ステムのアクセスクライアントにメモリアクセスが延期され得ることを通知する
制御信号をアサートする。アイドルサイクルが送り出された後、リフレッシュマ
ネージャはアクセスクライアントにメモリアクセスが進行できることを通知する
べく制御信号をデアサートする。
【0011】 特殊な実施例に於いて、リフレッシュマネージャはシステムバス上のアイドル
サイクルの数をカウントするためのアイドルサイクルカウンタを有する。システ
ムバス上のアイドルサイクルの数がアイドルサイクルの所定の数と等しい時、ア
イドルサイクルカウンタはFULL信号を生成する。リフレッシュカウンタはFULL信
号をレシーブするために接続される。アイドルサイクルカウンタよりFULL信号を
レシーブするのに先立ちリフレッシュ時間が終了することをリフレッシュカウン
タが確定した場合、リフレッシュカウンタはシステムバス上にアイドルサイクル
を送り出す制御信号をアサートする。リフレッシュカウンタがリフレッシュ時間
の満了に先立ってFULL信号をレシーブする場合、リフレッシュカウンタはリセッ
トされ、それにより新しいリフレッシュ時間が開始される。
【0012】 各々のメモリブロック内で、アクセスアービタは(メモリコントローラにより
開始される)外部アクセスリクエスト及び(メモリブロック内で生成される)リ
フレッシュリクエストをレシーブする。アクセスアービタはどのような保留外部
アクセスリクエストも常に優先して許可する。アクセスアービタは保留外部アク
セスリクエストが存在しない場合のみリフレッシュリクエストが認可される事を
許可する。結果として、リフレッシュリクエストは外部アクセスリクエストを妨
げない。リフレッシュ動作は自然に発生するアイドルサイクル若しくは送り出さ
れたアイドルサイクルの間働く。
【0013】 その他の実施例に於いてメモリブロックは論理的に2つ若しくはそれより多い
セットへと分割される。この実施例ではリフレッシュマネージャはリフレッシュ
時間にメモリブロックの各々のセット内で発生するアイドルサイクルの数をモニ
タする。リフレッシュマネージャはリフレッシュ時間にメモリブロックの少なく
とも1つのセットに於いて発生するアイドルサイクルの数がアイドルサイクルの
所定の数よりも小さい場合のみシステムバスのアイドルサイクルを送り出す。
【0014】 本発明の更に別の実施例に於いて、リフレッシュマネージャはリフレッシュ時
間に発生するアイドルサイクルの数に関係なく、リフレッシュ時間が終了になっ
た後にシステムバス上に所定の数のアイドルサイクルを送り出すべく修正される
。例えばリフレッシュマネージャは各リフレッシュ時間の終点で8つのアイドル
サイクルを送り出す。
【0015】 (発明を実施するための最良の形態) 従来技術に照らして、外部メモリアクセスに於けるリフレッシュ操作の影響が
最小化されるようなメモリ装置を構築する事が求められた。よって本発明は、リ
フレッシュ操作の大部分がアイドルメモリサイクル間のメモリ装置に於いて進行
するようなメモリシステムを提供する。アイドルメモリサイクルとは、メモリ装
置に対する進行中若しくは保留中のメモリアクセスが存在しないクロックサイク
ルの事である。
【0016】 飽和は、メモリアクセスがメモリリフレッシュに必要とされる時間よりも長い
時間に渡って持続される場合生じ得る。この場合、本発明はメモリアクセスを中
断させ、アイドルサイクルにリフレッシュ操作を実行させる。しかし本発明に於
いてリフレッシュ操作を実行する機構は、明示的なコマンドコード若しくは信号
の使用のような外部信号を要求しない。このことは例えばSRAMと互換可能な単純
なメモリインタフェースの具体化を許可する。
【0017】 図1は本発明の1つの実施例によるメモリシステム10のブロック図である。
メモリシステム10はメモリブロック100−115及びメモリコントローラ1
20を有する。メモリコントローラ120はプロセッサ若しくはシステムロジッ
ク(system logic)の一部であり得る。各メモリブロック100−115は、有
効なデータを保持するために周期的なリフレッシュを必要とするDRAMセルのアレ
イを有する。メモリブロック102−114は簡潔にする目的で図示されていな
い。本実施例がリフレッシュを必要とするメモリブロック(例えばSRAM装置)を
有するとは言え、リフレッシュを必要としないその他のメモリ装置がメモリブロ
ック100−115と同様に同一のバスに接続され得る。各メモリブロック10
0−115はメモリコントローラ120よりも次の信号をレシーブするべく接続
されている。その信号とは双方向(bi-directional)データ信号DQ[31:0]、外部
アドレス信号EA[22:0]、アドレスストローブ信号ADS#、及び書き込み/読み出し
可能信号WR#である。各メモリブロック100−115は専用のチップセレクト
信号CS#をレシーブする。例えばメモリブロック100及び101はチップセレ
クト信号CS#[0]及びCS#[l]をそれぞれレシーブする。クロック信号CLKはメモリ
ブロック100−115及びメモリコントローラ120の間のメモリトランザク
ションを同期させるべく提供される。
【0018】 記述された実施例に於いて、メモリブロック100−115は同一である。し
かしその他の実施例に於いてこれらメモリブロックは異なった回路を含んでもよ
い。更に16のメモリブロックが記述されているが、その他の実施例に於いてそ
の他の数のメモリブロックであってもよいことがご理解頂けよう。CS#信号の数
はしかるべく変化し得る。加えて、その他の幅を有するデータ及びアドレス信号
がその他の実施例に於いて用いられてもよい。
【0019】 各メモリブロック100−115はDRAMメモリセルの複数のロウ及びカラムを
有する1つ若しくは複数のメモリアレイを有する。各メモリブロック100−1
15はまた、DRAMに関連する全ての従来の回路、例えばワード線ドライバ、セン
スアンプ及びカラムマルチプレクサ等を含む。その他の実施例に於いてメモリブ
ロック100−115は加えてリフレッシュ操作を必要としないメモリアレイを
有する。
【0020】 図2はメモリブロック100の略図である。メモリブロック100は、メモリ
アレイ201、センスアンプ202、マルチプレクサ203、入/出力バッファ
204、メモリアレイシーケンサ205、アクセスアービタ206、リフレッシ
ュコントローラ207、外部アクセスコントロール208、トランスミッション
ゲート209及び210、及びアドレスラッチ211を有する。
【0021】 記述された実施例に於いて、各メモリブロック100−115は、独自のメモ
リアレイシーケンサ205、アクセスアービタ206、リフレッシュコントロー
ラ207、外部アクセスコントロール208、トランスミッションゲート209
及び210、及びアドレスラッチ211を有する。アドレスラッチ211は交差
結合(cross-coupled)されたインバータによって形成された複数のストレージ
要素を含む。例えばストレージ要素212は、交差結合されたインバータ213
及び214を含み、メモリアレイ201へと提供されるべくアドレス値の1ビッ
トをストアする。この実施例に於いて、メモリシステム10は、複数のバンクシ
ステムとして構成され、パラレルな動作が異なったバンクに於いて同時に動作し
得ることを特徴とする。このような多重バンクメモリ構造は本発明者によって"M
ethod And Apparatus For l-T SRAM Compatible Memory"とタイトルされた米国
出願番号第09/037,396号に記述されているものと類似する。
【0022】 その他の実施例に於いて複数のメモリアレイ(例えば201のようなもの)は
、単一のメモリアレイシーケンサ205、アクセスアービタ206、リフレッシ
ュコントローラ207、外部アクセスコントロール208、トランスミッション
ゲート209及び210、及びアドレスラッチ211によって制御される。
【0023】 本実施例に於いてメモリアレイ201は8K(8192)のロウ及び8Kのカラムを有
し、64メガビットのメモリをもたらす。各メモリ記憶位置にアクセスするため
、外部アドレス信号EA[22:0]は各メモリブロック100−115へと提供される
。その他の実施例に於いてはメモリアレイ201が異なったサイズを有し、それ
によって異なる数の外部アドレス信号を要求することがご理解頂けよう。データ
を感知し、復元し、及び書き込み動作を行うセンスアンプ回路202に於けるセ
ンスアンプはメモリアレイ201に於ける各カラムと関連する。各メモリアクセ
ス間にメモリアレイ201の1つのロウが活動化され、そのロウの8Kのメモリセ
ルが各カラムに於けるセンスアンプ202へと接続される。センスアンプ202
はマルチプレクサ203を介して入/出力バッファ204へと接続される。
【0024】 記述された実施例に於いて、メモリコントローラ120は全体の外部アドレス
EA[22:0]をアドレスバスへと一度でドライブ(drive)する。しかし、アドレス
が別個のクロックサイクル若しくはクロック位相部分でアドレスバスへと多重送
信され、それにより要求された数のアドレス信号を減少させることがご理解頂け
よう。好適な実施例に於いて、アドレスストローブ信号ADS#及びシステムクロッ
クCLK信号方式は、ペンティアム(登録商標)プロセッサ3.3VパイプラインBSRAM
仕様バージョン2.0(May 25, 1995, Intel)に於いて述べられた同期式(synchr
onous)静的ランダムアクセスメモリのためのインダストリスタンダード(indus
try standard)と類似する。
【0025】 外部アクセスは以下のように働く。外部アクセスコントロール208はメモリ
コントローラ120より書き込み/読み出し信号WR#、アドレスストローブ信号A
DS#、システムクロック信号CLK、及び外部アドレス信号EA[22:0]をレシーブする
ために結合される。これらの信号に応じて、外部アクセスコントロール208は
(外部アドレス信号EA[22:0]と等しい)外部アクセスアドレスEAAを生成し、ア
クセス保留可能信号EAPEN#をアサートする。
【0026】 メモリブロック100へのメモリアクセスを開始するために、メモリコントロ
ーラ120はアドレスストローブ信号ADS#をローにアサートし、チップ選択信号
CS#[0]をローにアサートし、外部アドレスバス上に外部アドレス信号EA[22:0]を
提供する。CLK信号の上がりエッジ(rising edge)に於いて、外部アクセスコン
トロール208はアドレスストローブ信号ADS#及びチップ選択信号CS#[0]の状態
を評価する。もし両方の信号がローであると検出される場合、外部アクセスコン
トロール208は外部アクセス保留信号EAPEN#をローにアサートすることにより
外部アクセスを開始させる。
【0027】 アクセスアービタ206は外部アクセス保留信号EAPEN#をレシーブするために
接続されている。ローの外部アクセス保留信号EAPEN#を検出に際して、アクセス
アービタ206はハイの外部アドレス選択信号EASELをアサートする。ハイの外
部アドレス選択信号EASELはトランスミッションゲート210に対して外部アク
セスコントロール208よりアドレスラッチ211へと外部アクセスアドレスEA
Aを経路指定する。アドレスラッチ211はメモリアレイ201へと外部アクセ
スアドレスEAAを提供する。ローの外部アクセス保留信号EAPEN#の検出に際し、
アクセスアービタ206はメモリアレイシーケンサ205へと提供される外部ア
クセス信号EA#をアサートする。ローをアサートされた外部アクセス信号EA#に応
じて、メモリアレイシーケンサ205はロウアドレスストローブRAS#、カラムア
クセスストローブCAS#、センスアンプ可能SEN#、及びプリチャージPRC#のDRAM制
御信号を、メモリアレイ201へとアレイの動作を制御の為に提供する。セルフ
タイム法(self-timed manner)でRAS#、CAS#、SEN#、及びPRC#の信号を生成す
る方法が、本発明者により"Method And Structure For Controlling Operation
Of A DRAM Array"とタイトルされた米国特許出願番号第09/076,608号に言及され
ており、ここで言及したことで本明細書の一部とされたい。この方法でRAS#、CA
S#、SEN#、及びPRC#の信号を生成することは、メモリサイクルが1つのクロック
サイクル中で完了することを可能とする。
【0028】 外部メモリアクセスを除く各クロックサイクルはアイドルクロックサイクルと
呼ばれる。メモリのリフレッシュ操作はメモリアレイ201のロウを読み出すこ
とによってアイドルクロックサイクル間に動作し得る。リフレッシュコントロー
ラ207はアクセスアービタ206へと提供されるリフレッシュ保留可能信号RF
PEN#、及びトランスミッションゲート209へと提供されるリフレッシュアドレ
スRFAを生成する。リフレッシュコントローラ207は、アクセスアービタ20
6よりリフレッシュ肯定応答信号RFACK#をレシーブするために接続される。リフ
レッシュアドレスRFAはリフレッシュされるべきメモリアレイ201のロウのア
ドレスである。メモリアレイ201は一度に1つのロウがリフレッシュされ、本
実施例に於いては8Kのリフレッシュを要求する。リフレッシュコントローラ20
7はメモリアレイ201が適当にリフレッシュされることを確実にするためのリ
フレッシュリクエストを生成する。このように生成されたリフレッシュリクエス
トのタイミングはメモリアレイ201のシステムクロックスピード及びメモリ保
存時間より決定される。100MHのシステムクロックスピード、及び21.05ミ
リ秒の総合的なメモリ保存時間の間、リフレッシュコントローラ207は少なく
とも各2.56ミリ秒毎にリフレッシュリクエストを生成する。一般的にリフレッシ
ュ時間は、メモリアレイ201のデータ保存時間が、メモリアレイ201の各ロ
ウをリフレッシュするために必要とされる最大限実行可能な時間よりも長くなる
ことを確実にするべく選択される。
【0029】 メモリアレイ201のロウをリフレッシュするリクエストが保留される時、リ
フレッシュコントローラ207はリフレッシュ保留可能信号RFPEN#をローにアサ
ートする。外部アクセス保留シグナルEAPEN#がハイであり外部アクセスが保留さ
れないことを示す場合、アクセスアービタ206が、一つのクロックサイクルの
間でリフレッシュ肯定応答信号RFACK#をローにし、またリフレッシュアドレス選
択信号RASELをハイにすることによって、リフレッシュ操作を開始する。トラン
スミッションゲート209は、ハイのリフレッシュアドレス選択信号RASELをレ
シーブし、それに応じてリフレッシュアドレスRFAをリフレッシュコントローラ
207よりアドレスラッチ211へと経路指定する。アドレスラッチ211はリ
フレッシュアドレスRFAをメモリアレイ201へと提供する。
【0030】 外部アクセス保留信号EAPEN#のハイの状態及びリフレッシュ保留可能信号RFPE
N#のローの状態は、またアクセスアービタ206にメモリアレイシーケンサ20
5へと提供されるリフレッシュ信号RF#がローであるとアサートさせる。ローを
アサートされたリフレッシュ信号RF#に応じて、メモリアレイシーケンサ205
は、ロウアドレスストローブ信号RAS#、センスアンプ可能信号SEN#、及びプレチ
ャージ信号PRC#のDRAM制御信号を、メモリアレイ201へと、メモリアレイ20
1の動作の制御を目的として提供する。結果として、リフレッシュアクセスは、
リフレッシュアドレスRFAにより識別されたロウのアドレスへと実行される。カ
ラムアドレスストローブCAS#はリフレッシュサイクル間、活動化されない。アク
セスアービタ206は、リフレッシュ動作が実行された事をリフレッシュコント
ローラ207へと示すために、論理ローリフレッシュ肯定応答信号RFACK#をアサ
ートする。これらの動作のタイミングは図3に示されている。
【0031】 図3は本発明の1つの実施例による様々な信号のタイミングの波形図である。
波形図は3つの連続したクロックサイクルT1-T3の間のメモリブロック100に
おける書き込み、読み出し、及びリフレッシュの動作を図示する。メモリコント
ローラ120は、1つのクロックピリオドにおいてメモリサイクルを完成させる
。メモリサイクルが1つのクロックピリオドのみをとるので、メモリブロック1
00は各クロックサイクルにおいて1つの外部メモリアクセスもしくはメモリロ
ウリフレッシュを処理しうる。各クロックサイクルは、クロック信号CLKの上が
りエッジにおいて開始する。
【0032】 外部の書き込みアクセスを開始するために、メモリコントローラ120はメモ
リブロック100へアクセスする目的でアドレスストローブ信号ADS#及びチップ
選択信号CS#[0]の両方をローにアサートする。例えば、チップ選択信号CS#[0]は
アドレスストローブ信号ADS#と同一でも良い。メモリコントロール120はまた
、外部アドレスバス上に書き込みアドレスA1を提供し、また外部データバス上に
書き込みデータ値を提供する。メモリコントローラ120は、更に論理ハイ書き
込み/読み出し信号WR#を提供し、それによって外部アクセスが書き込みアクセス
であることを表す。サイクルT1の間システムクロック信号CLKの上がりエッジに
おいて、外部アクセスコントロール208は、アドレスストローブ信号ADS#及び
チップ選択信号CS#[0]の状態を評価する。ローのアドレスストローブ信号ADS#、
ローのチップ選択信号CS#[0]、及びハイの書き込み/読み出し信号WR#の検出に当
たって、外部アクセスコントロール208は外部書き込みアクセスを開始させる
。外部アクセスコントロール208は外部アクセス保留信号EAPEN#をローにアサ
ートする。アクセスアービタ206へと提供されるローの外部アクセス保留信号
EAPEN#は、アクセスアービタ206に対して外部アクセス信号EA#をローにアサ
ートさせる。ローにアサートされた外部アクセス信号EA#に応じて、メモリアレ
イシーケンサ205はアレイの書き込み操作を制御するために、メモリアレイ2
01へとロウアドレスストローブ信号RAS#及びカラムアドレスストローブ信号CA
S#のDRAM制御信号を提供する。アクセスアービタ206はまた、トランスミッシ
ョンゲート210へ論理ハイ外部アドレス選択信号EASELを提供し、それによっ
てトランスミッションゲート210に書き込みアドレスA1をアドレスラッチ21
1へと経路指定させる。アドレスラッチ211はメモリアレイ201へと書き込
みアドレスA1を提供する。
【0033】 サイクルT2の初期にシステムクロック信号CLKの上がりエッジに先立って、メ
モリコントローラ120は、再びメモリブロック100へアクセスするためにア
ドレスストローブ信号ADS#及びチップ選択信号CS#[0]をローにアサートする。メ
モリコントローラ120はまた、外部アドレスバス上の読み出しアドレスA2も提
供する。メモリコントローラ120は更に、論理ロー書き込み/読み出し信号WR#
を提供し、それによって外部アクセスが読み出しアクセスであることを表す。サ
イクルT2の間システムクロック信号CLKの上がりエッジで、外部アクセスコント
ロール208は再びアドレスストローブ信号ADS#及びチップ選択信号CS#[0]の状
態を評価する。ローのアドレスストローブ信号ADS#、ローのチップ選択信号CS#[
0]、及びローの書き込み/読み出し信号WR#の検出に際し、外部アクセスコントロ
ール208は外部読み出しアクセスを開始する。外部アクセスコントロール20
8は外部アクセス保留信号EAPEN#をローにアサートし続ける。アクセスアービタ
206へと提供されるローの外部アクセス保留信号EAPEN#は、外部アクセス信号
EA#をローに保つ。ローをアサートする外部アクセス信号EA#に応じて、メモリア
レイシーケンサ205は、アレイの読み出し操作を制御するために、メモリアレ
イ201へとロウアドレスストローブ信号RAS#及びカラムアドレスストローブ信
号CAS#のDRAM制御信号を提供する。アクセスアービタ206は、クロックサイク
ルの半分の時間にトランスミッションゲート210へ論理ハイ外部アドレス選択
信号EASELを提供し、それによって、トランスミッションゲート210に読み出
しアドレスA2をアドレスラッチ211へと経路指定させる。アドレスラッチ21
1はメモリアレイ201へ読み出しアドレスA2を提供する。
【0034】 システムクロックCLKサイクルT1の間、リフレッシュコントローラ207は、
リフレッシュが要求されていることを示すべくリフレッシュ保留信号RFPEN#をロ
ーにアサートする。上述したように、外部アクセスはまたサイクルT2の間も保留
される。それ故、2つの異なった要求がサイクルT2の間保留され、信号の衝突が
生じることとなる。アクセスアービタ206は、アイドルメモリサイクルまでそ
のような衝突のケースにおいてリフレッシュリクエストを遅らせるべく働く。ア
イドルメモリサイクルは外部メモリアクセスを伴わないメモリサイクルである。
【0035】 サイクルT3におけるシステムクロック信号CLKの上がりエッジにおいて、外部
アクセスコントロール208は、再びアドレスストローブ信号ADS#及びチップ選
択信号CS#[0]の状態を評価する。アドレスストローブ信号ADS#もしくはチップ選
択信号CS#[0]のどちらかのハイの状態が、サイクルT3の間アイドルメモリサイク
ルが存在することを表す。アクセスアービタ206は、外部アドレス信号EA#を
ハイにデアサートし、リフレッシュ信号RF#をローにアサートし、また、ハイの
リフレッシュアドレス選択信号RASELを提供することによって、このアイドルメ
モリサイクル中でリフレッシュが生ずることを許可する。リフレッシュアドレス
選択信号RASELはクロックサイクルの半分の時間の間ハイになる。これらの条件
下で、トランスミッションゲート209は、リフレッシュアドレスRFAをアドレ
スラッチ211を介してメモリアレイ201へと経路指定し、また、メモリアド
レスシーケンサ205は、メモリアレイ201をリフレッシュするためにロウア
ドレスストローブ信号RAS#を提供する。結果として、リフレッシュアクセスはリ
フレッシュコントローラ207によって生成されたリフレッシュアドレスRFAへ
実行される。
【0036】 図4は本発明の1つの実施例にあるアクセスアービタ206を表している。本
実施例において、アクセスアービタ206は2つ入力を有するNANDゲート401
、2つの入力を有するANDゲート403及び404、及びインバータ402及び
405を有する。リフレッシュ保留信号RFPEN#は、インバータ402を介しNAND
ゲート401の第1の入力端子へと提供される。外部アクセス保留信号EAPEN#は
、NANDゲート401の第2の入力端子、ANDゲート403の第1の入力端子、及
び外部アドレス信号EA#としてメモリアドレスシーケンサ205へもまた提供さ
れる。システムクロックCLKは、ANDゲート403の第2の入力端子へと提供され
る。ANDゲート403の出力信号は、外部アドレス選択信号EASELとしてトランス
ミッションゲート210へと提供される。NANDゲート401の出力信号は、リフ
レッシュ信号RF#及びリフレッシュ肯定応答信号RFACK#をメモリアレイシーケン
サ205及びリフレッシュコントローラ207へとそれぞれ提供する。加えて、
NANDゲート401の出力は、インバータ405を介し、ANDゲート404の第1
の入力端子へと提供される。システムクロックCLKは、ANDゲート404の第2の
入力端子へと提供される。ANDゲート404の出力信号は、リフレッシュアドレ
ス選択信号RASELとしてトランスミッションゲート209へと提供される。
【0037】 アクセスアービタ206は、保留外部アクセスの欠落を以外のリフレッシュア
クセスを妨げるために機能する。保留外部アクセス及び保留リフレッシュアクセ
ス間のアクセスのコンフリクト(conflict)の場合、外部アクセスが常に優先さ
れる。外部アクセスを優先することで、外部アクセスはリフレッシュアクセスに
よって遅延されない。外部アクセス保留信号EAPEN#がローでありこのサイクル中
の外部メモリアクセスを表している場合、NANDゲート401の出力信号は、リフ
レッシュ保留信号RFPEN#の状態にかかわらずハイでありうる。外部アドレス信号
EA#はローをアサートし、リフレッシュ信号RF#はハイをデアサートし、外部メモ
リアクセスを表わす。リフレッシュ肯定応答信号RFACK#はハイをデアサートし、
メモリサイクルがリフレッシュに用いられてないことを表す。外部アドレス選択
信号EASELはハイをアサートし、アドレスラッチ211を介してメモリアレイ2
01のアドレスバスへと外部アクセスアドレスEAAを転送(move)する。
【0038】 保留外部アクセスが存在しない時、EAPEN#はハイをデアサートし、リフレッシ
ュ保留信号RFPEN#がNANDゲート401の出力信号をドライブすることを許可する
。リフレッシュ保留が存在しない場合、リフレッシュ保留信号RFPEN#がハイをデ
アサートし、NANDゲートの入力端子へインバータ402の出力端子よりロー信号
を提供しうる。NANDゲートの出力信号はそれ故ハイであり、このメモリサイクル
がリフレッシュに用いられていないことを表すべく、リフレッシュ肯定応答信号
RFACK#をハイに保つ。保留のリフレッシュが存在する場合、リフレッシュ肯定応
答信号RFPEN#はローであり、インバータ402よりNANDゲート401の入力端子
へハイの出力信号を提供し得る。このハイの信号及び外部アクセス保留信号EAPE
N#のハイの状態は、NANDゲート401の出力信号をローに強制する。NANDゲート
401の出力信号は、リフレッシュ信号RF#及びリフレッシュ肯定応答信号RFACK
#をローにする。加えて、NANDゲート401の出力信号は、インバータ405を
通過し、システムクロックCLKがハイに向かう場合ANDゲート404の出力をハイ
にする。それ故メモリアレイシーケンサ205はローのリフレッシュ信号RF#と
共に提供される。トランスミッションゲート209はハイのアドレス選択信号RA
SELと共に提供され、アドレスラッチ211へとリフレッシュアドレスRFAを提供
する。リフレッシュ肯定応答信号RFACK#はローをアサートし、またリフレッシュ
コントローラ207へと提供され、リフレッシュを目的とするこのクロックサイ
クルの使用を表す。
【0039】 図5は本発明の1つの実施例によるリフレッシュコントローラ207を表した
ブロック図である。リフレッシュコントローラ207はリフレッシュアドレスカ
ウンタ501、リフレッシュタイマ502、及びリフレッシュアキュミュレータ
503を有する。リフレッシュアドレスカウンタ501は、リフレッシュ肯定応
答信号RFACK#及びシステムクロック信号CLKの両方をレシーブするために接続さ
れた13ビットのバイナリカウンタ504を有する。応答として、バイナリカウ
ンタ504はトランスミッションゲート209へ13ビットアドレスバス上の現
在のリフレッシュアドレスRFAを提供する。アドレスバスのサイズはメモリアレ
イ201の各々のロウにアクセスするべく選択される。システムクロックCLKは
バイナリカウンタ504の動作を同期させるために提供される。リフレッシュ肯
定応答信号RFACK#はメモリのリフレッシュが起こらなければハイであり、1つの
クロックサイクルに渡ってリフレッシュ肯定応答信号RFACK#をローにアサートす
る。各々のローのリフレッシュ肯定応答信号RFACK#はバイナリカウンタ504を
増加させ、メモリアレイ201に於ける各メモリロウを介し連続して転送する。
【0040】 リフレッシュタイマ502は、モジュロ-256カウンタ507を有する。カ
ウンタ507はリフレッシュアキュミュレータ503へリフレッシュ時間信号RF
TIM#を提供するべく接続される。システム信号RESET及びクロック信号CLKは各々
カウンタ507の動作を初期化し同期するべく提供される。初期的なパワーアッ
プ(power up)で、カウンタ507はシステムのRESETコマンドによりゼロへ初
期化される。カウンタはその時255のフルカウントまで各クロックサイクル毎
に一回増加する。カウンタ507の次の増分は、1つのクロックサイクルに渡っ
てリフレッシュ時間信号RFTIM#をローにアサートし、またゼロへカウントを回転
させる。カウンタ507は次のCLKサイクルに於いて1をカウントし、カウント
を介し再び回転させる。本実施例に於いては、カウンタ507によってこのよう
に追跡されるリフレッシュ時間は256カウントである。100MHzのクロック
によって分割された256のこのカウントは、2.56マイクロ秒毎にリフレッシュ
時間信号RFTIM#をローにアサートする。本実施例においてカウンタ507がモジ
ュロ256カウンタとして記述されているとは言え、その他の時間をトラッキン
グする方法がその他の実施例で存在することもご理解頂けよう。
【0041】 リフレッシュアキュミュレータ503はリフレッシュ肯定応答信号RFACK#、リ
フレッシュ時間信号RFTIM#、及びシステムクロック信号CLKを受信するべく接続
されたモジュロ-8アップ/ダウンカウンタ505を有する。カウンタ505の
ためのゼロでないカウントは、リフレッシュ保留信号RFPEN#がローであるとアサ
ートする。システムクロック信号CLKはカウンタ動作を同期させるために提供さ
れる。
【0042】 本実施例においてカウンタ505はモジュロ-8アップ/ダウンカウンタであ
る。各ローのリフレッシュ肯定応答信号RFACK#はカウントを1つずつ減らし、各
ローのリフレッシュ時間信号RFTIM#はカウントを1つずつ増やす。カウンタ50
5によってカウントがゼロでなく保たれる場合、リフレッシュ保留RFPEN#のカウ
ンタ505よりの出力信号はローであり、アクセスアービタ206にメモリアレ
イ201に於ける少なくとも1つのメモリ位置がリフレッシュを実行可能である
事を示している。リフレッシュ保留信号RFPEN#は、十分なリフレッシュ肯定応答
信号RFACK#がカウンタ505のカウントをゼロへ減少させるまでローのままであ
る。カウンタ505は8のカウントにおいて満たされる。それ故、カウンタ50
5がフルカウントに達した場合リフレッシュ時間は消失し、カウンタ507が別
のローのリフレッシュ時間信号RFTIM#をアサートする前に働く連続リフレッシュ
アクセスは存在しない。
【0043】 本実施例はモジュロ8リフレッシュアキュミュレータ503を利用し、それは
8までのリフレッシュ時間信号RFTIM#が蓄積されることを許可する。リフレッシ
ュ時間信号RFTIM#が2.56μ秒毎に生成されるので、リフレッシュアキュミュレー
タ503は20.48μ秒の時間にリフレッシュリクエストを蓄積できる。この20,48
μ秒の時間は適切なリフレッシュ時間(proper refresh period)と呼ばれる。
適切なリフレッシュ時間とはリフレッシュ動作を要求することなくメモリアレイ
201が一定の外部メモリアクセス内にあり得るような時間として定義される。
本実施例がモジュロ8アキュミュレータを用いるとは言え、異なるカウントを実
行可能なアキュミュレータが適切なリフレッシュ時間の持続時間を調整すること
に用いられ得る。最も簡単な代替実施例に於いては、1ビットのアキュミュレー
タが用いられ、適切なリフレッシュ時間を個別の時間であるように限定し、その
時間は100MHのクロック周波数間で2.56μ秒である。
【0044】 発明の開示に於いて、メモリブロック100は周期的なリフレッシュリクエス
ト、リフレッシュされるべきロウのアドレスを与えるためのリフレッシュアドレ
スカウンタ501、リフレッシュリクエストの数をストアするためのリフレッシ
ュアキュミュレータ503、及びメモリが外部アクセスを処理しているときにリ
フレッシュ動作を延期するためのアクセスアービタ206を生成するためにリフ
レッシュタイマ502を具体化する。
【0045】 メモリブロック100は外部アクセスリクエストが存在しないクロックサイク
ルの間にリフレッシュ操作を行う。メモリブロック100−115が適切にリフ
レッシュされていることを確実とするために、メモリコントローラ120は、シ
ステムにおける各々のメモリブロック100−115が、各々のこれらのブロッ
クに於いて関連するリフレッシュアキュミュレータ503をオーバーフロー(ov
erflowing)より妨げる目的で、各々の適切なリフレッシュ時間に於ける十分な
アイドルサイクルを有することを確実とすることが必要となる。上述したように
、リフレッシュアキュミュレータ503は8までのリフレッシュリクエストをス
トアし得る。その結果、8つのアイドルサイクルが20.48μ秒の適切なリフレッ
シュ時間に必要とされることとなる。
【0046】 平均して、1つのリフレッシュアクセスは各256のクロックサイクル毎に働
く。1つのリフレッシュ動作はそれ故利用可能なシステムサイクル若しくはバン
ド長の256分の1若しくは0.4%を占有する。典型的なシステムに於いては、
この1つのアイドルサイクルは、メモリコントローラ120によるどのような介
入もなく典型的に利用可能であってもよく、それは本発明者によって"Method An
d Apparatus For 1-T SRAM Compatible memory"というタイトルで米国出願番号第0
9/037,396号に記されている。このことは本発明者により"Method And Apparatus
For Increasing The time Available For Refresh For l-T SRAM Compatible D
evices,"のタイトルで米国特許出願番号第09/181,804号に記述されているように
、構成に於いて特に正確に形成されている。加えてリフレッシュ操作に必要な平
均的なシステムバンド幅は、一つのメモリ装置が適切なリフレッシュ時間よりも
長い時間で外部アクセスに占有される確率が下がるように、複数のメモリ装置と
共に著しく減少する。
【0047】 それにも関わらず、適切なリフレッシュ時間よりも長い持続時間に於けるメモ
リブロックへの連続的なメモリアクセスにより、メモリブロックがリフレッシュ
される事がない限定された確率もまだ存在する。全ての条件下でメモリブロック
100−115が適切にリフレッシュされることを確実とする為に、メモリコン
トローラ120は適切なリフレッシュ時間の間発生するアイドルサイクルの数だ
けトラックをキープし、アイドルサイクルの数がリフレッシュ操作のために十分
な時間を許可するのに不十分である場合外部メモリアクセスを延期する。
【0048】 メモリコントローラ120は、各メモリブロックがリフレッシュのために十分
な時間を有することを確実とするために、メモリブロック100−115に対す
る外部アクセスを制御する。外部アクセスリクエストは、全体の適切なリフレッ
シュ時間にメモリブロックを占有し得ることが可能である。そのような事象に於
いて、適切なリフレッシュ時間に、リフレッシュのための8つの要求されたアイ
ドルサイクルよりも少ないアイドルサイクルが存在する。これらの条件下で、メ
モリコントローラ120は要求されたメモリリフレッシュ操作が実行されるまで
外部アクセスを遅延させ得る。規定された別の方法で、メモリコントローラ12
0は要求された数のアイドルサイクルが適切なリフレッシュ時間に存在するよう
に強制し得る。
【0049】 図6、7及び8は本発明の別の実施例によるリフレッシュマネージャ600、
700、及び800を各々示した略図である。リフレッシュマネージャ600、
700、及び800はそれぞれメモリコントローラ120の内部に配置される。
リフレッシュマネージャ600、700、及び800はアドレスストローブ信号
ADS#は勿論のことリフレッシュリクエスト信号RFREQ#も生成する。リフレッシュ
リクエスト信号RFREQ#は、メモリシステム10にアクセスするアクセス装置(図
示せず)に戻る。アクセス装置はメモリコントローラ120のような幾つかのチ
ップに配置されてもよく配置されなくてもよい。リフレッシュリクエスト信号RF
REQ#は追加的なアクセスが延期されるべきである事をアクセス装置に通知するた
めにローをアサートする。アドレスストローブ信号ADS#は上述されるように論理
ハイ状態の場合にアイドルサイクルの存在を表す。
【0050】 メモリコントローラ120のリフレッシュマネージャ部分は、適切なリフレッ
シュ時間に於けるアイドルメモリサイクルの数が各メモリブロック100−11
5によって要求されるに等しいか若しくはそれを超えることを保証する機構を有
する。メモリブロック100−115及びメモリコントローラ120の間でこの
機構が外部コミュニケーションを要求しないことが顕著である。このスキームの
1つの利点は、メモリブロック100−115が、メモリコントローラ120内
の制御機構のどのような変化を伴うこともなく同一のインタフェースを用いる静
的ランダムアクセスメモリSRAM装置の代わりに用いられ得ることである。
【0051】 図6はリフレッシュカウンタ601、アイドルサイクルカウンタ602及びア
クセスサスペンダ640を有するリフレッシュコントローラ600の略図である
。アクセスサスペンダ640はNANDゲート603を有し、それはアドレスストロ
ーブ信号ADS#を提供する。システムクロックCLKは動作を同期させるために提供
される。リフレッシュカウンタ601は、ゼロよりメモリアレイ201のための
適切なリフレッシュ時間と量的に等しい時間までカウントする。本実施例に於い
て、リフレッシュカウンタ601は、リフレッシュアキュミュレータ503によ
ってカウントされた20.48μ秒の適切なリフレッシュ時間と等しい2.56μ秒8回
分の、リフレッシュアキュミュレータ503及びモジュロ256カウンタ507
の最大値までカウントする。リフレッシュカウンタ601の出力リフレッシュリ
クエストRFREQ#信号は、最大のリフレッシュ時間がカウントされることなくハイ
のままである。リフレッシュリクエスト信号RFREQ#はその時ローをアサートし、
リフレッシュカウンタ601がアイドルサイクルカウンタ602によってリセッ
トされるまでメモリアクセスを遅延させる。
【0052】 アイドルサイクルカウンタ602は3ビットのカウンタで、またアイドルサイ
クルがリフレッシュのために利用可能であるような各時間に1回増加する。リフ
レッシュカウンタ601は、アイドルサイクルカウンタ602がメモリブロック
100−115のリフレッシュの為に適切なリフレッシュ時間中で要求される8
のアイドルサイクルに到達する各時間ごとに、ゼロからカウントすることを目的
としてリセットされる。それ故、リフレッシュカウンタ601が適切なリフレッ
シュ時間をカウントする前にアイドルサイクルカウンタ602が8のフルカウン
トに到達してしまう場合、ハイの信号がリフレッシュカウンタ601のためにRE
SETでアサートされる。このハイのRESETはリフレッシュカウンタ601に適切な
リフレッシュ時間を0よりカウントさせ始め、アドレスストローブ信号ADS#をハ
イに保ち、連続したメモリアクセスを許可する。
【0053】 アクセスサスペンダ640はNANDゲート603を有し、リフレッシュリクエス
ト信号RFREQ#及びメモリアクセスリクエスト信号MAREQをレシーブするために接
続される。メモリアクセスリクエスト信号MAREQは、メモリ要求がアクセス装置
よりメモリコントローラ120によってレシーブされた時、ハイをアサートする
。メモリコントローラ120のアクセス装置はCPU、入/出力プロセッサ、グラフ
ィックプロセッサまたはその他のものであっても良い。メモリコントローラ12
0のこれらの可能なアクセス装置は図示されていない。リフレッシュカウンタ6
01が最大リフレッシュ時間までカウントされていない場合、リフレッシュリク
エスト信号RFREQ#はハイであり得る。これらの条件下で、アクセスサスペンダ6
40の出力信号はメモリアクセスリクエスト信号MAREQの状態に依存する。メモ
リアクセスのための外部要求はメモリアクセスリクエスト信号MAREQをハイにア
サートし、結果的にアクセスサスペンダ640よりアドレスストローブ信号ADS#
のためのローの出力信号となる。アドレスストローブ信号ADS#のローの状態は、
メモリアクセスが保留されていることを表している。メモリアクセスの不在下で
は、メモリアクセスリクエスト信号MAREQはローであってもよく、アクセスサス
ペンダ640のアドレスストローブ信号ADS#の出力をハイにアサートする。ハイ
のアドレスストローブ信号ADS#は、アイドルメモリサイクルが可能なメモリリフ
レッシュのために存在していることを表す。このアドレスストローブ信号ADS#は
また、1カウントずつアイドルサイクルカウンタ602を増加させる。
【0054】 8つのアイドルサイクルよりも少ないサイクルが適切なリフレッシュ時間にお
いて発生した場合、リフレッシュマネージャ600は、全ての保留メモリリフレ
ッシュが完了するまで更にメモリアクセスを遅延させうる。リフレッシュカウン
タ601が、リフレッシュのため要求されたアイドルサイクルを有することなく
適切なリフレッシュ時間までカウントされた時、出力リフレッシュリクエスト信
号RFREQ#はローをアサートする。リフレッシュリクエスト信号RFREQ#はメモリア
クセスを遅延させる目的でアクセス装置へと戻される。ロー状態のリフレッシュ
リクエスト信号RFREQ#はまた、アクセスサスペンダ640のアドレスストローブ
信号ADS#の出力をハイにし、アイドルメモリサイクルがメモリリフレッシュのた
めに利用可能であることを表す。ローのアドレスストローブ信号ADS#はまた、ア
イドルサイクルカウンタ602を増加させる。リフレッシュリクエスト信号RFRE
Q#は、リフレッシュカウンタ601がリセットされるまでローのままであり、こ
のように、アドレスストローブ信号ADS#は、アイドルサイクルカウンタ602が
要求されたアイドルメモリサイクルのフルカウントに到達するまでハイであり得
る。アイドルサイクルカウンタ602がフルカウントに達すると、その出力信号
はリフレッシュカウンタ601をリセットする目的で1つのクロックサイクルの
間ハイになる。リフレッシュカウンタ601のカウントは自動的に0へとラップ
(wrap)し、カウントやリフレッシュリクエスト信号RFREQ#のハイのアサートや
通常のメモリアクセスの再開を回復する。
【0055】 アイドルサイクルカウンタ602は、全てのメモリブロック100-115の間でリ
クエストされた最大の数のリフレッシュサイクルまでカウントする。本実施例に
おいて、メモリブロック100-115は同一であり、適切なリフレッシュ時間におい
て8つのアイドルサイクルを必要とする。その他の実施例において、1つのメモ
リブロックが適切なリフレッシュ時間において10のリフレッシュを必要とする
かもしれず、またその他のメモリブロックが5のリフレッシュを必要としてもよ
い。そのような実施例において、アイドルサイクルカウンタは、両方のブロック
が適切なリフレッシュ時間において適切にリフレッシュされることを確実にする
ために、10までカウントする必要があり得る。
【0056】 図6に示された単純なリフレッシュマネージャは、統一の規則でシステム中の
全てのメモリデバイスのリフレッシュを管理する。1つの単一メモリデバイスと
してそれらを全て一緒に処理することで、システムにおける個別のメモリ装置を
区別することはない。
【0057】 図7は本発明のその他の実施例によるリフレッシュマネージャ700の略図で
ある。リフレッシュマネージャ700はメモリデバイス100-107の1つがアクセ
スされている時、他のグループのメモリデバイス108-115がメモリリフレッシュ
を実行しうるという事実を利用する。メモリブロック100-115は同一サイズの2
つのグループに分割される。メモリブロックの各々のグループは、別個のリフレ
ッシュカウンタ及びアイドルサイクルカウンタによって管理される。リフレッシ
ュカウンタ701及び711はリフレッシュカウンタ601と同一である。アイ
ドルサイクルカウンタ704及び714はアイドルサイクルカウンタ602と同
一である。
【0058】 図7のリフレッシュマネージャ700は、リフレッシュカウンタ701及び7
11、ANDゲート702及び712、ORゲート703及び713、アイドルサイ
クルカウンタ704及び714、NANDゲート730、及びアクセスサスペンダ7
40を有する。アクセスサスペンダ740はNANDゲート720を有する。
【0059】 ANDゲート702は、チップ選択信号CS#[0:7]をレシーブするために接続され
る。メモリブロック100-107の内いずれか1つが外部アクセスを実行する場合、
チップ選択信号CS#[0:7]の内1つがローとなっても良く、ANDゲート702の出
力信号をローにする。ORゲート703はアドレスストローブ信号ADS#及びANDゲ
ート702の出力信号をレシーブするために接続される。アドレスストローブ信
号ADS#は、外部アクセスが保留された時、ローをアサートし、アイドルサイクル
が存在する時、ハイをデアサートする。ANDゲート702によって提供されたロ
ーの信号は、ORゲート703の出力信号をアドレスストローブ信号ADS#に追随さ
せ得る。それ故、外部アクセス保留が存在しなければ、アイドルサイクルカウン
タ704を増加させる。要求された数のアイドルサイクルがカウントされた時、
アイドルサイクルカウンタ704は、カウンタ701をリセットするために、1
つのクロックサイクルに渡って出力信号をハイにアサートする。
【0060】 チップ選択信号CS#[0:7]の1つがローをアサートし、メモリブロック100-107
の内1つへのメモリアクセスを表す場合、その時その他のメモリブロック108-11
5のグループはそのサイクルの間アイドル状態であり得る。チップ選択信号CS#[8
:15]はハイの状態でも良く、メモリブロック108-115へのメモリアクセスの欠乏
を表し、ANDゲート712の出力信号をハイにする。このハイのANDゲート712
の出力信号は、アドレスストローブ信号ADS#に構うことなく、ORゲート713の
出力信号をハイにし、アイドルサイクルカウンタ714を増加させる。
【0061】 リフレッシュカウンタ701及び711は、適切なリフレッシュ時間までカウ
ントアップ(count up)する。どちらかが最大カウントに到達した場合、リフレ
ッシュカウンタの出力信号はローになり、アイドルサイクルをメモリブロックの
1つをリフレッシュするように送り出す必要を示す。NANDゲート730は、各々
のカウンタ701及び711の出力信号をレシーブするため接続され、リフレッ
シュリクエスト信号RFREQ#を提供する。加えて、アクセスサスペンダ740は、
各々のリフレッシュカウンタ701及び711の出力信号、及びメモリリクエス
ト信号MAREQをレシーブするために接続される。リフレッシュカウンタ701若
しくは711のどちらかがローの出力信号をアサートする場合、NANDゲート72
0及び730の両方の出力信号がハイを強制される。このことは、アドレススト
ローブ信号ADS#及びリフレッシュリクエスト信号RFREQ#をハイに強制する。ハイ
のアドレスストローブ信号ADS#は、メモリシステム10へとアイドルサイクルを
押しやり、アイドルサイクルがメモリリフレッシュに容易に利用可能であること
を表す。ハイのリフレッシュリクエスト信号RFREQ#は、アクセス装置に対しメモ
リアクセス要求が遅延されていることを表す。リフレッシュカウンタ701及び
711は、各々アイドルサイクルカウンタ704及び714よりフルカウントに
応じカウントを0にリセットする。
【0062】 リフレッシュカウンタ701及び711がどちらもフルでない時、これらのリ
フレッシュカウンタは論理的ハイの出力信号を提供する。それに応じて、NANDゲ
ート730は論理的ローのリフレッシュリクエスト信号RFREQ#を提供する。上述
したように、論理的ローのリフレッシュリクエスト信号RFREQ#は外部アクセスが
遅延することなく働くことを許可する。アドレスストローブ信号ADS#はアクセス
サスペンダ740により提供され、メモリアクセスが保留している時ローをアサ
ートし、アイドルサイクル中においてはハイをデアサートする。
【0063】 本実施例は8つのメモリブロックの2つのグループを表しているが、どのよう
な数のメモリブロックがどのような例でグループ分けされても良いことがお分か
り頂けよう。例えば、その他の実施例において、3つのブロックが1つのグルー
プに存在しても良く、また13のブロックがその他のグループに存在しても良い
。適切な変更がアクセスサスペンダ740へとなされ得る。本実施例はまた、マ
ルチバンク動作を可能とするメモリ装置の管理を目的として拡張されても良い。
とりわけ、装置の一つのバンクが、その他のバンクがリフレッシュを実行する間
、外部アクセスにおいて拘束する。そのようなシステムにおいて、メモリ装置の
異なったバンクは、リフレッシュマネージャの別個のセットにより管理される。
【0064】 図8は、本発明のその他の実施例によるメモリコントローラ120のリフレッ
シュマネージャ800を示す略図である。この実施例においてリフレッシュマネ
ージャ800はリフレッシュカウンタ801、リフレッシュサイクルカウンタ8
02、及びアクセスサスペンダ840を有する。アクセスサスペンダ840は、
NANDゲート803を有する。リフレッシュマネージャ800は、発生したアイド
ルサイクルの数に関係なく、リフレッシュカウンタ801がフルカウントに到達
する毎にメモリシステム10へとアクセスサスペンダ840を介し固定された数
のアイドルメモリサイクルを送り出すことによって機能する。
【0065】 リフレッシュカウンタ801は、適切なリフレッシュ時間までカウントされる
。フルカウントに到達した時、リフレッシュリクエスト信号RFREQ#の出力信号は
ローをアサートする。ローをアサートしたリフレッシュリクエスト信号RFREQ#は
、外部メモリアクセスを保留し、アクセスサスペンダ840からのアドレススト
ローブ信号ADS#の出力をハイにアサートする。それ故、アイドルメモリサイクル
を挿入する。リフレッシュサイクルカウンタ802は、リフレッシュサイクルカ
ウンタ802がフルカウントに到達するまで、リフレッシュリクエスト信号RFRE
Q#がローであるような各クロックサイクルの間に1回カウントする。記述された
実施例において、リフレッシュサイクルカウンタ802は8までカウントし、そ
れによってリフレッシュのための8つのアイドルサイクルが挿入される。リフレ
ッシュサイクルカウンタ802の出力信号は、その時ハイになり、リフレッシュ
カウンタ801をリセットする。リフレッシュカウンタ801は0よりカウント
し始め、リフレッシュリクエスト信号RFREQ#の出力信号をハイにデアサートし、
再びアクセスサスペンダ840が直接メモリアクセスリクエスト信号MAREQに反
応する事を許可する。
【0066】 本実施例において、アクセスサスペンダ603、720、及び803は外部メ
モリアクセスを保留するためにアドレスストローブ信号ADS#を生成するべく示さ
れてきた。それによって、メモリリフレッシュのためにアイドルサイクルが挿入
される。その他の実施例において、アクセスサスペンダ603、720、及び8
03は、外部メモリアクセスを保留するべくチップ選択信号CS#[15:0]を生成す
るために構成されても良い。
【0067】 上記において、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明の請
求範囲を逸脱することなく、当業者は種々の改変をなし得るであろう。例えばメ
モリアレイ201は、異なる実施例に於いて異なる大きさを有しても良い。本発
明は以下の実施例にのみ限定される。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の1つの実施例によるメモリシステムのブロック図である。
【図2】 本発明の1つの実施例によるメモリアレイへのリフレッシュ及び外部アクセス
を制御するためのメモリブロックの略図である。
【図3】 本発明の1つの実施例による書き込み、読み出し、及びリフレッシュ動作中の
様々な信号のタイミングを表した波形図である。
【図4】 本発明の1つの実施例によるアクセスアービタの略図である。
【図5】 本発明の1つの実施例によるリフレッシュコントローラの略図である。
【図6】 本発明の1つの実施例による一つのグループのメモリブロックを制御するため
のリフレッシュマネージャの略図である。
【図7】 本発明の別の実施例による2つのグループのメモリブロックを制御するための
リフレッシュマネージャの略図である。
【図8】 本発明の別の実施例によるメモリシステムへアイドルサイクルを送り出すため
のリフレッシュマネージャの略図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5B060 CA10 5M024 AA90 AA91 BB22 BB30 BB39 BB40 EE10 EE30 PP01 PP02 PP07

Claims (31)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 メモリシステムであって、 システムバスと、 リフレッシュを必要とするメモリセルアレイ及び前記メモリアレイのアイドル
    サイクルにおいて前記メモリセルをリフレッシュするリフレッシュ制御回路を有
    する、前記システムバスに接続されたメモリブロックと、 第1の時間に前記システムバス上でアイドルサイクル数をモニタするべく構成
    され、前記第1の時間にモニタされたアイドルサイクル数が所定のアイドルサイ
    クル数よりも少ない場合、前記システムバス上に1つ若しくは複数のアイドルサ
    イクルを送り出すリフレッシュマネージャを含む前記システムバスに接続された
    メモリコントローラとを有するメモリシステム。
  2. 【請求項2】 前記モニタされたアイドルサイクル数と前記送り出された
    アイドルサイクルの数の和が、前記所定アイドルサイクル数に等しいことを特徴
    とする請求項1に記載のメモリシステム。
  3. 【請求項3】 前記リフレッシュ制御回路がリフレッシュリクエストを生
    成することを特徴とする請求項1に記載のメモリシステム。
  4. 【請求項4】 前記メモリコントローラが前記メモリブロックに対して外
    部アクセスを開始させ、前記リフレッシュ制御回路が常に前記外部アクセスを前
    記リフレッシュリクエストより優先させるアクセスアービタを有することを特徴
    とする請求項3に記載のメモリシステム。
  5. 【請求項5】 前記リフレッシュコントローラが、 前記第1の時間を前記所定アイドルサイクル数で除して与えられる第2の時間
    の終点にて制御信号をアサートするリフレッシュタイマと、 前記リフレッシュタイマが前記制御信号をアサートする度に第1の方向にカウ
    ントし、前記メモリセルがリフレッシュされる度に第2の方向にカウントするカ
    ウンタとを有することを特徴とする請求項1に記載のメモリシステム。
  6. 【請求項6】 前記カウンタが、前記制御信号のアサーションの数を、前
    記所定数に至るまで蓄積するべく構成されることを特徴とする請求項5に記載の
    メモリシステム。
  7. 【請求項7】 前記リフレッシュマネージャが、 前記システムバス上のアイドルサイクル数が前記所定アイドルサイクル数に等
    しい時フル信号を生成するような、前記システムバス上のアイドルサイクルの数
    をカウントするためのアイドルサイクルカウンタと、 前記リフレッシュカウンタが、前記アイドルサイクルカウンタより前記フル信
    号をレシーブすることなく前記第1の時間カウントした場合、前記システムバス
    上にアイドルサイクルを送り出すべく第1の制御信号をアサートするような、前
    記第1の時間カウントするためのリフレッシュカウンタとを有することを特徴と
    する請求項1に記載のメモリシステム。
  8. 【請求項8】 前記リフレッシュマネージャが更に、外部アクセスリクエ
    スト信号及び前記第1の制御信号をレシーブするべく接続されたアクセスサスペ
    ンダを含み、前記アクセスサスペンダは、前記第1のコントロール信号がアサー
    トされた場合、前記外部アクセスリクエスト信号をディスエーブルにすることを
    特徴とする請求項7に記載のメモリシステム。
  9. 【請求項9】 更に前記システムバスに接続された第2のメモリブロック
    を有し、前記第2のメモリブロックがリフレッシュを必要とするメモリセルの第
    2のアレイ及び、前記第2のアレイのアイドルサイクルの間前記第2のアレイの
    メモリセルをリフレッシュする第2のリフレッシュ制御回路を有する請求項1に
    記載のメモリシステム。
  10. 【請求項10】 メモリシステムであって、 システムバスと、 それぞれ、リフレッシュを必要とするメモリセルアレイ及び前記メモリアレイ
    のアイドルサイクルにおいて前記メモリセルをリフレッシュするリフレッシュ制
    御回路を有する、前記システムバスに接続された1つ若しくは複数のメモリブロ
    ックからなる第1のメモリブロックのセットと、 それぞれ、リフレッシュを必要とするメモリセルアレイ及び前記メモリアレイ
    のアイドルサイクルにおいて前記メモリセルをリフレッシュするリフレッシュ制
    御回路を有する、前記システムバスに接続された1つ若しくは複数のメモリブロ
    ックからなる第2のメモリブロックのセットと、 第1の時間に前記システムバス上でアイドルサイクル数をモニタするべく構成
    され、前記第1の時間にモニタされたアイドルサイクル数が所定のアイドルサイ
    クル数よりも少ない場合、前記システムバス上に1つ若しくは複数のアイドルサ
    イクルを送り出すリフレッシュマネージャを含む前記システムバスに接続された
    メモリコントローラとを有するメモリシステム。
  11. 【請求項11】 前記リフレッシュマネージャが、前記第1の時間におけ
    るメモリブロックの前記第1のセットのアイドルサイクルの第1の数及び前記第
    1の時間におけるメモリブロックの前記第2のセットのアイドルサイクルの第2
    の数をモニタするべく構成され、前記アイドルサイクルのモニタされた第1若し
    くは第2の数のどちらかが前記所定のアイドルサイクルの数よりも少ない場合の
    み、前記システムバス上に1つ若しくは複数のアイドルサイクルを送り出すこと
    を特徴とする請求項10に記載のメモリシステム。
  12. 【請求項12】 メモリシステムであって、 システムバスと、 リフレッシュを必要とするメモリセルアレイ及び前記メモリアレイのアイドル
    サイクルにおいて前記メモリセルをリフレッシュするリフレッシュ制御回路を有
    する、前記システムバスに接続されたメモリブロックと、 前記システムバスに接続され、所定の時間の後前記システムバス上にアイドル
    サイクルの所定の数を送り出すべく構成されたリフレッシュマネージャを有する
    メモリコントローラとを含むメモリシステム。
  13. 【請求項13】 前記リフレッシュコントロール回路がリフレッシュリク
    エストを生成することを特徴とすることを特徴とする請求項12に記載のメモリ
    システム。
  14. 【請求項14】 前記メモリコントローラが前記メモリブロックに対して
    外部アクセスを開始させ、前記リフレッシュ制御回路が常に前記外部アクセスを
    前記リフレッシュリクエストより優先させるアクセスアービタを有することを特
    徴とする請求項13に記載のメモリシステム。
  15. 【請求項15】 前記リフレッシュマネージャが前記所定の数のアイドル
    サイクルが前記システムバス上に送り出される場合、外部アクセスリクエスト信
    号をディスエーブルにするべく構成されたアクセスサスペンダを更に含むことを
    特徴とする請求項12に記載のメモリシステム。
  16. 【請求項16】 更に前記システムバスに接続された第2のメモリブロッ
    クを有し、前記第2のメモリブロックがリフレッシュを必要とするメモリセルの
    第2のアレイ及び、前記第2のアレイのアイドルサイクルの間前記第2のアレイ
    のメモリセルをリフレッシュする第2のリフレッシュ制御回路を有する請求項1
    2に記載のメモリシステム。
  17. 【請求項17】 メモリシステムであって、 第1の時間にリフレッシュされるべき第1の数のロウを有するメモリアレイと
    、 リフレッシュが保留された場合、前記メモリアレイのアイドルサイクル間に前
    記ロウの1つをリフレッシュさせるリフレッシュコントローラと、 前記メモリシステムを、前記第1の時間に少なくとも前記第1の数のアイドル
    サイクルを有するようにするリフレッシュマネージャとを有するメモリシステム
  18. 【請求項18】 リフレッシュを必要とするメモリセルのアレイを有する
    メモリブロックに接続されたシステムバスを有するメモリシステムを動作させる
    方法であって、 前記メモリアレイのアイドルサイクル間に前記メモリセルをリフレッシュする
    過程と、 第1の時間に前記システムバス上のアイドルサイクルの数をモニタする過程と
    、 前記第1の時間に前記モニタされたアイドルサイクルの数がアイドルサイクル
    の所定の数よりも少ない場合、前記システムバス上に1つ若しくは複数のアイド
    ルサイクルを送り出す過程とを有する方法。
  19. 【請求項19】 更に、前記モニタされたアイドルサイクル数と前記送り
    出されたアイドルサイクルの数の和が前記所定アイドルサイクル数に等しいよう
    に、前記送り出されたアイドルサイクル数を制御する過程とを有する請求項18
    に記載の方法。
  20. 【請求項20】 前記メモリブロック中でリフレッシュリクエストを生成
    する過程を更に有する請求項18に記載の方法。
  21. 【請求項21】 前記システムバス上の前記メモリブロックに対して外部
    アクセス要求を提供する過程と、 前記メモリブロック中で前記リフレッシュリクエストよりも前記外部アクセス
    リクエストを常に優先する過程とを更に含む請求項20に記載の方法。
  22. 【請求項22】 前記リフレッシュリクエストを前記所定数まで蓄積する
    過程を更に有する請求項20に記載の方法。
  23. 【請求項23】 更に、前記システムバス上の前記アイドルサイクル数を
    カウントする過程と、 前記システムバス上の前記アイドルサイクル数が前記所定のアイドルサイクル
    数に等しい場合、フル信号を生成する過程と、 前記第1の時間が終了し前記フル信号が生成されない場合、前記システムバス
    上にアイドルサイクルを送り出す過程とを更に含む請求項18に記載の方法。
  24. 【請求項24】 アイドルサイクルが前記システムバス上に送り出される
    場合、外部アクセス信号をディスエーブルにする過程を更に有する請求項23に
    記載の方法。
  25. 【請求項25】 システムバス、前記システムバスに接続されたリフレッ
    シュを必要とする1つ若しくは複数のメモリブロックの第1のセット、及び前記
    システムバスに接続されたリフレッシュを必要とする1つ若しくは複数のメモリ
    ブロックの第2のセットを有するメモリシステムを操作する方法であって、 前記メモリブロックのアイドルサイクルの間、各々の前記メモリブロックをリ
    フレッシュする過程と、 第1の時間に、前記システムバス上のアイドルサイクル数をモニタする過程と
    、 前記第1の時間に、前記アイドルサイクルのモニタされた数がアイドルサイク
    ルの所定の数よりも少ない場合、前記システムバス上に1つ若しくは複数のアイ
    ドルサイクルを送り出す過程とを有する方法。
  26. 【請求項26】 前記第1の時間に、メモリブロックの前記第1のセット
    におけるアイドルサイクルの第1の数をモニタし、 前記第1の時間に、メモリブロックの前記第2のセットにおけるアイドルサイ
    クルの第2の数をモニタし、 前記アイドルサイクルのモニタされた第1の数若しくは第2の数のどちらかが
    前記所定のアイドルサイクル数よりも少ない場合のみ、前記システムバス上に1
    つ若しくは複数のアイドルサイクルを送り出す過程とを更に有する請求項25に
    記載の方法。
  27. 【請求項27】 リフレッシュを必要とするメモリセルのアレイを有する
    メモリブロックに接続されたシステムバスを有するメモリシステムを動作させる
    方法であって、 前記メモリアレイのアイドルサイクル間に前記メモリセルをリフレッシュする
    過程と、 所定の時間後、前記システムバス上に所定数のアイドルサイクルを送り出す過
    程とを含む方法。
  28. 【請求項28】 前記メモリブロック中でリフレッシュリクエストを生成
    する過程を更に有する請求項27に記載の方法。
  29. 【請求項29】 前記システムバス上の前記メモリブロックに対して外部
    アクセス要求を提供する過程と、 前記メモリブロック中で前記リフレッシュリクエストよりも前記外部アクセス
    リクエストを常に優先する過程とを更に含む請求項28に記載の方法。
  30. 【請求項30】 前記リフレッシュリクエストを前記所定数まで蓄積する
    過程を更に有する請求項28に記載の方法。
  31. 【請求項31】 所定数のアイドルサイクルが前記システムバス上に送り
    出された場合、更に外部アクセスリクエスト信号をディスエーブルにする過程を
    有する請求項27に記載の方法。
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