JP2008108023A - Memory controller - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、メモリコントローラに関し、より具体的には、低消費電力で動作し、高速にデータをメモリモジュールから読み出し可能なメモリコントローラに関する。 The present invention relates to a memory controller, and more specifically to a memory controller that operates with low power consumption and can read data from a memory module at high speed.
近年、デジタルカメラ及びデジタルビデオカメラ等には、高速レスポンス・高速連写性能・長時間動画撮影など、高いパフォーマンスを必要とする機能が必要不可欠になりつつある。 In recent years, functions that require high performance, such as high-speed response, high-speed continuous shooting performance, and long-time video shooting, are becoming indispensable for digital cameras and digital video cameras.
これに伴い、クロック周波数の高速化や、高速なメモリアクセスが可能なDouble−Data−Rate(以下、DDRと略す)タイプのメモリの搭載等により、必要なパフォーマンスが達成されている。 Along with this, necessary performance has been achieved by increasing the clock frequency and mounting a double-data-rate (hereinafter abbreviated as DDR) type memory capable of high-speed memory access.
しかし、高いパフォーマンスを獲得するために、カメラ全体の消費電力は増加傾向にある。電池駆動を必要とするデジタルカメラにとって、消費電力の増加は、大きな問題である。 However, in order to obtain high performance, the power consumption of the entire camera tends to increase. For digital cameras that require battery operation, an increase in power consumption is a major problem.
最近では、動作周波数帯域に制約が無く、高いパフォーマンスを維持したままメモリの消費電力を削減できる、Delay−Locked−Loop(以下、DLLと略す)回路非搭載のMobileDDRタイプのメモリも開発されている。 Recently, a MobileDDR type memory without a Delay-Locked-Loop (hereinafter abbreviated as DLL) circuit that can reduce the power consumption of the memory while maintaining high performance without any restriction on the operating frequency band has been developed. .
特許文献1には、転送データ量に応じてメモリのクロック周波数を切り替え、データ転送が少ない期間では、通常の動作周波数よりも低い周波数で動作させることで、消費電力を低減する技術が、記載されている。 Patent Document 1 describes a technique for reducing power consumption by switching the clock frequency of a memory in accordance with the amount of transferred data and operating at a frequency lower than the normal operating frequency in a period in which data transfer is small. ing.
特許文献2には、DDRタイプのメモリにおいて、動作周波数帯域の異なる2種類のDLL回路をメモリ内部に搭載し、供給されるクロックに応じてDLL帰路を使い分けることで、高いパフォーマンスと低消費電力化の両方を達成することが記載されている。
DDRタイプのメモリを使用し、最高のパフォーマンスを達成しようとする場合、受信側に高精度のタイミング調整回路が要求される。その結果、DLL回路のような高精度の遅延調整回路が、コントローラ側に必要となる。DLL回路は、入力周波数に追随して高い精度で遅延量を調整できる一方で、追随可能な周波数帯域には制約がある。LSI内部に組み込む際には、大きな占有面積を必要とする。DLL回路は、低速のクロック周波数で動作させたい場合など、低消費電力化に対しては不向きなデバイスである。 When a DDR type memory is used to achieve the best performance, a highly accurate timing adjustment circuit is required on the receiving side. As a result, a highly accurate delay adjustment circuit such as a DLL circuit is required on the controller side. While the DLL circuit can adjust the delay amount with high accuracy following the input frequency, the frequency band that can be followed is limited. A large occupied area is required when incorporating the LSI. The DLL circuit is a device that is not suitable for reducing power consumption, for example, when it is desired to operate at a low clock frequency.
本発明は、DDRタイプのメモリ素子を使用して、高いパフォーマンスと低消費電力化を両立できるメモリコントローラを提示することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a memory controller that can achieve both high performance and low power consumption by using a DDR type memory element.
上述した課題を解決するため、本発明に係るメモリコントローラは、データ読み出し期間に、外部クロックに同期して、データ信号と共に当該データのタイミングを示すストローブ信号を出力するメモリモジュールを制御するメモリコントローラであって、当該ストローブ信号を遅延する、動作下限周波数を有する第1の遅延回路と、当該ストローブ信号を遅延する、動作下限周波数を有しない第2の遅延回路と、当該第1及び第2の遅延回路の出力の一方を選択する選択手段と、当該選択手段の出力信号に従い、当該メモリモジュールからの当該データ信号を取り込むラッチ回路とを具備することを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, a memory controller according to the present invention is a memory controller that controls a memory module that outputs a strobe signal indicating the timing of data together with a data signal in synchronization with an external clock during a data read period. A first delay circuit having an operation lower limit frequency that delays the strobe signal, a second delay circuit that delays the strobe signal and does not have an operation lower limit frequency, and the first and second delays. A selection unit that selects one of the outputs of the circuit, and a latch circuit that captures the data signal from the memory module in accordance with an output signal of the selection unit are provided.
本発明では、動作下限周波数を有する第1の遅延回路と、動作下限周波数を有しない第2の遅延回路とを用意し、これらの出力を適宜に選択して、メモリモジュールからのデータ信号を取り込むので、高いパフォーマンスと低消費電力の両立が可能になる。 In the present invention, a first delay circuit having an operation lower limit frequency and a second delay circuit not having an operation lower limit frequency are prepared, and these outputs are appropriately selected to capture a data signal from the memory module. Therefore, both high performance and low power consumption can be achieved.
以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明の一実施例の概略構成ブロック図を示す。本実施例のメモリ装置10は、動作下限周波数の制約を持たない、DLL非搭載のMobileDDR−SDRAM(Synchronous Random Access Memory)からなるメモリモジュール12を有する。また、当該メモリモジュール12にデータを読み書きするメモリコントローラ14を有し、制御回路70が、メモリコントローラ14にデータの読み出し条件と読み書き動作を指示する。メモリ装置10が画像処理装置に使用される場合、メモリ装置10には、例えば、処理対象の画像データが一時的に書き込まれる。
FIG. 1 shows a schematic block diagram of an embodiment of the present invention. The
メモリコントローラ14は、メモリモジュール12に、クロック信号16、反転クロック信号18、並びに、リードコマンド、ライトコマンド及びアドレス等のコマンド信号20を出力する。メモリコントローラ14は、双方向データバス22及び双方向ストローブ信号線24でメモリモジュール12と接続する。
The
メモリコントローラ14のクロック発生回路30は、制御回路70からの指示に従い、メモリモジュール12に所定周波数のクロック信号16を供給し、同時に、インバータ32によりクロック信号16を反転した反転クロック信号18を供給する。クロック発生回路30はまた、メモリコントローラ14内の回路のための内部クロック信号34を発生し、フリップフロップ(以下、FFと略す)36,38等に供給する。クロック発生回路30は、必要とされるパフォーマンスに応じて、メモリモジュール12に供給するクロックの周波数、並びにメモリコントローラ14内部のFF36及びFF38等に供給するクロックの周波数を変化させることができる。
The
メモリコントローラ14は、動作下限周波数を持つ遅延回路40と、動作下限周波数を持たない遅延回路42を具備する。遅延回路40は、例えば、DLL回路で構成される。遅延回路42は、遅延時間に応じた段数の遅延バッファからなる。遅延回路40は、メモリモジュール12からのストローブ信号44を遅延して、ストローブ信号46を出力する。遅延回路42は、ストローブ信号44を遅延して、ストローブ信号48を出力する。選択回路50は、制御回路70からの指示に従い、ストローブ信号46,48の一方を選択する。
The
選択回路50で選択されたストローブ信号52は、FF54のクロック入力端子に印加され、インバータ56を介してFF60のクロック入力端子に印加される。FF54,60のデータ端子には、メモリモジュール12から読み出されたデータ信号62が印加される。FF54は、ストローブ信号52の立ち上がりエッジに同期してデータ信号62を取り込み、FF60は、ストローブ信号52の立ち下がりエッジに同期してデータ信号62を取り込む。即ち、FF54,60はデータ信号62に対するラッチ回路又は記憶回路として機能する。
The
FF36は、クロック発生回路30からのクロック34に同期して、FF54の出力データを取り込み、FF38は、クロック発生回路30からのクロック34に同期して、FF60の出力データを取り込む。
The FF 36 captures the output data of the
図面の簡略化の為、FF36,38,54,60は、1ビット用として図示してあるが、実際には複数ビットからなり、複数ビットを並列に処理する。
For simplification of the drawing, the
制御回路70は、先に説明したように、クロック発生回路30の発生するクロックの周波数を制御し、また、選択回路50によるストローブ信号の選択を制御する。
As described above, the
図2を参照して、メモリモジュール12から出力されるストローブ信号24とデータ信号22間の一般的な関係を説明する。
A general relationship between the
メモリモジュール12から双方向データ信号線22に読み出されるデータ信号は、双方向ストローブ信号線24上のストローブ信号(以下、ストローブ信号24という)の立ち上がりエッジ及び立下りエッジに同期して変化する。
A data signal read from the
メモリコントローラ14は、ストローブ信号24を90度程度位相がずれたタイミングまで遅延させた信号52を生成し、FF54にクロック信号として供給する。このクロック信号52は、データ信号62の偶数番目のデータ、すなわちデータD0,D2の変化点のほぼ中心で立ち上がるので、FF54は、十分なセットアップ時間Tsaとホールド時間Thaを確保して、確実にデータを取りこめる。
The
さらに、インバータ56がクロック信号52を反転した信号58を生成し、FF60にクロック信号として供給する。このクロック信号58は、データ信号62の奇数番目のデータ、すなわちデータD1,D3の変化点のほぼ中心で立ち上がるので、FF60は、十分なセットアップ時間Tsb及びホールド時間Thbを確保して、確実にデータを取りこめる。
Further, the
このように、DDRタイプのSDRAMは、1サイクルの期間に2個のデータを転送できるので、高速なデータ転送が可能になる。 Thus, since the DDR type SDRAM can transfer two pieces of data in one cycle period, high-speed data transfer is possible.
図3を参照して、メモリモジュール12から出力されるストローブ信号24とデータ信号22間の本実施例でのタイミング調整の詳細を説明する。
With reference to FIG. 3, the details of the timing adjustment in this embodiment between the
メモリモジュール12から出力されるデータ信号22は、ストローブ信号24の立上りエッジ及び立下りエッジに同期して変化する。
The
DLL回路で構成される遅延回路40は、ストローブ信号24から90度程度位相が遅れた信号46を出力する。DLL回路は、動作電圧、周囲温度及び半導体のプロセス製造バラツキ等による遅延量のバラツキを受けにくく、入力信号の周波数に追随して動作する。この特性から、遅延回路40は、ストローブ信号24に対して常に一定量の位相だけ遅延した信号46を出力する。
The
一方、複数段の遅延バッファ等で構成される遅延回路42は、同様にストローブ信号24から90度程度位相が遅れた信号48を出力する。しかし、遅延回路42は、動作電圧、周囲温度及び半導体のプロセス製造バラツキ等による遅延量のバラツキを受けやすいので、相対的に、遅延回路42の遅延量は、遅延回路40の遅延量に対して不安定である。
On the other hand, the
遅延回路40の遅延量のバラツキ量をTe1、遅延回路42の遅延量のバラツキ量をTe2とすると、Te1<Te2の関係が成立する。ただし、Te1は、動作周波数帯域でのバラツキ量とする。
When the variation amount of the delay amount of the
動作クロックの周期をTcycとすると、
Tcyc/2−Te1=Tsa+Tha>Ts(FF)+Th(FF) (1)
Tcyc/2−Te2=Tsb+Thb>Ts(FF)+Th(FF) (2)
を満たす動作周波数1/Tcycが、それぞれの限界最高動作周波数となる。ただし、Ts(FF)はFFのセットアップ時間であり、Th(FF)はFFのホールド時間である。
When the cycle of the operation clock is Tcyc,
Tcyc / 2−Te1 = Tsa + Tha> Ts (FF) + Th (FF) (1)
Tcyc / 2−Te2 = Tsb + Thb> Ts (FF) + Th (FF) (2)
The operating frequency 1 / Tcyc that satisfies the above becomes the respective limit maximum operating frequency. However, Ts (FF) is the setup time of FF, and Th (FF) is the hold time of FF.
遅延回路42の限界最高周波数をTcyc_MAX2とすると、動作クロック周波数が、
Tcyc_MAX2<Tcyc (3)
を満たす高い周波数1/Tcycの場合には、制御回路70は、第1の遅延回路40の出力ストローブ信号46を選択回路50に選択させる。この結果、ストローブ信号46から生成したクロック52がFF54に供給され、その反転クロック58をFF60に供給される。
When the maximum limit frequency of the
Tcyc_MAX2 <Tcyc (3)
In the case of the high frequency 1 / Tcyc that satisfies the condition, the
一方、動作クロック周波数が、
Tcyc_MAX2≧Tcyc (4)
を満たす低い周波数1/Tcycの場合には、制御回路70は、第2の遅延回路42から出力されるストローブ信号48を選択回路50に選択させる。この結果、ストローブ信号48から生成されるクロック52が、FF54に供給され、その反転クロック58がFF60に供給される。
On the other hand, the operating clock frequency is
Tcyc_MAX2 ≧ Tcyc (4)
In the case of the low frequency 1 / Tcyc that satisfies the condition, the
本実施例では、説明の簡略化のため、データ信号62が、FF54及びFF60に到達するまでの遅延時間のバラツキは無いものとし、さらに、ストローブ信号のデューティ比が50%であるとしている。実際には、動作電圧、周囲温度、半導体のプロセス製造バラツキ、さらには、ビット間の配線長バラツキ等による遅延時間のばらつきと、ストローブ信号のデューティ比等を考慮した上で、限界最高周波数を決定する必要がある事は言うまでもない。
In this embodiment, for simplification of explanation, it is assumed that there is no variation in delay time until the data signal 62 reaches the
制御回路70は、メモリ装置10に必要とされるパフォーマンスに応じて、メモリ装置10の動作クロック周波数と、メモリモジュール12に供給するクロックの周波数を決定する。制御回路70は、決定したクロック周波数に応じて、式(3)及び式(4)の関係を用いて、選択回路50を制御する。そして、上述したように、決定したクロック周波数が式(4)を満足する場合には、消費電力の削減のため、メモリコントローラ14は、第2の遅延回路42から出力されるストローブ信号48に従い、メモリモジュール12から出力されるデータを取り込む。逆に、決定したクロック周波数が式(3)を満足し、さらに第1の遅延回路40の動作下限周波数を満足する場合、メモリコントローラ14は、第1の遅延回路40から出力されるストローブ信号46に従い、メモリモジュール12から出力されるデータを取り込む。
The
選択回路50の別の切替え基準を説明する。第1の遅延回路40の動作下限周波数を1/Tcyc_MIN1とすると、制御回路70は、動作クロック周波数が、
Tcyc_MIN1≦Tcyc (5)
を満たす高い周波数の場合には、第1の遅延回路40から出力されるストローブ信号46を選択回路50に選択させる。この結果、ストローブ信号46から生成されるクロック52が、FF54に供給され、その反転クロック58がFF60に供給される。
Another switching criterion of the
Tcyc_MIN1 ≦ Tcyc (5)
In the case of a high frequency satisfying the above, the
逆に、動作クロック周波数が、
Tcyc_MIN1>Tcyc (6)
を満たす低い周波数の場合、制御回路70は、第2の遅延回路42から出力されるストローブ信号48を選択回路50に選択させる。この結果、ストローブ信号48から生成されるクロッククロック52が、FF54に供給され、その反転クロック58がFF60に供給される。
Conversely, the operating clock frequency is
Tcyc_MIN1> Tcyc (6)
In the case of a low frequency that satisfies the condition, the
制御回路70は、メモリ装置10に必要とされるパフォーマンスに応じて、メモリ装置10の動作クロック周波数と、メモリモジュール12に供給するクロックの周波数を決定する。制御回路70は、決定したクロック周波数に応じて、式(5)及び式(6)の関係を用いて、選択回路50を制御する。即ち、上述したように、決定したクロック周波数が式(6)を満足し、且つ、第2の遅延回路42の限界最高周波数を満足する場合には、消費電力の削減を行う。そのために、メモリコントローラ14は、第2の遅延回路42から出力されるストローブ信号48に従い、メモリモジュール12から出力されるデータを取り込む。他方、決定したクロック周波数が式(5)を満足する場合には、メモリコントローラ14は、第1の遅延回路40から出力されるストローブ信号46に従い、メモリモジュール12から出力されるデータを取り込む。
The
10:メモリ装置
12:メモリモジュール
14:メモリコントローラ
16:クロック信号
18:反転クロック信号
20:コマンド信号
22:双方向データバス(データ信号)
24:双方向ストローブ信号
30:クロック発生回路
32:インバータ
34:内部クロックライン
36,38:FF
40:遅延回路
42:遅延回路
44:ストローブ信号
46:遅延回路40から出力されるストローブ信号
48:遅延回路42から出力されるストローブ信号
50:選択回路
52:選択回路50から出力されるストローブ信号
54:FF
56:インバータ
58:反転ストローブ信号
60:FF
62:データ信号
10: Memory device 12: Memory module 14: Memory controller 16: Clock signal 18: Inverted clock signal 20: Command signal 22: Bidirectional data bus (data signal)
24: Bidirectional strobe signal 30: Clock generation circuit 32: Inverter 34:
40: delay circuit 42: delay circuit 44: strobe signal 46:
56: Inverter 58: Inverted strobe signal 60: FF
62: Data signal
Claims (5)
当該ストローブ信号を遅延する、動作下限周波数を有する第1の遅延回路(40)と、
当該ストローブ信号を遅延する、動作下限周波数を有しない第2の遅延回路(42)と、
当該第1及び第2の遅延回路の出力の一方を選択する選択手段(50)と、
当該選択手段の出力信号に従い、当該メモリモジュールからの当該データ信号を取り込むラッチ回路(54,60)
とを具備することを特徴とするメモリコントローラ。 A memory controller that controls a memory module that outputs a strobe signal indicating a timing of the data together with a data signal in synchronization with an external clock during a data reading period;
A first delay circuit (40) having an operating lower limit frequency for delaying the strobe signal;
A second delay circuit (42) that delays the strobe signal and does not have an operating lower limit frequency;
Selecting means (50) for selecting one of the outputs of the first and second delay circuits;
A latch circuit (54, 60) for fetching the data signal from the memory module according to the output signal of the selection means
And a memory controller.
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