JP2011159341A - Memory control circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、SDRAMに対する画像データ等の書き込み及び読み出しを効率的に行う方法に関するものである。 The present invention relates to a method for efficiently writing and reading image data and the like to and from an SDRAM.
近年、画像処理に用いるメモリとしてSDRAMの利用が急速に広まっている。SDRAMの特徴として、高速な入出力インターフェースを備え、大容量のメモリを比較的安価に入手可能なことが挙げられる。また従来のSDR(シングル・データ・レート)に対して、最近になってDDR(ダブル・データ・レート)に対応したSDRAMが多く使用されるようになってきており、入出力インターフェースの高速化が進んでいる。 In recent years, the use of SDRAM as a memory used for image processing has rapidly increased. A feature of the SDRAM is that it has a high-speed input / output interface and a large-capacity memory can be obtained relatively inexpensively. In addition to the conventional SDR (single data rate), SDRAMs that support DDR (double data rate) have recently been used more and more, and the speed of the input / output interface has increased. Progressing.
一方、SDRAMを構成するメモリセルは一定時間しかデータを保持することができず、書き込みまたは読み出しを一定期間以上行わなかった場合にメモリセルのデータ化けが起こる可能性があり。データ化けを起こさないためにSDRAMはリフレッシュを一定時間間隔で行う必要がある。 On the other hand, the memory cells constituting the SDRAM can hold data only for a certain period of time, and if the writing or reading is not performed for a certain period or more, the data in the memory cells may be corrupted. In order to prevent data corruption, the SDRAM needs to be refreshed at regular time intervals.
SDRAMに対するリフレッシュに関しては、オート・リフレッシュとセルフ・リフレッシュに大別される。セルフ・リフレッシュは、SDRAMに対する書き込みと読み出し動作は行わない状態でSDRAMのメモリセルのデータ保持のために行うリフレッシュである。一方、オート・リフレッシュは、SDRAMに対する書き込みと読み出し動作を行いながらSDRAMのメモリセルのデータ保持のために行うリフレッシュであり、リフレッシュを行うにはSDRAMへの書き込みまたは読み出し動作を一旦止めて行う必要がある(以後、リフレッシュはオート・リフレッシュを意味するものとする)。 The refresh for SDRAM is roughly divided into auto refresh and self refresh. The self-refresh is a refresh performed to hold data in a memory cell of the SDRAM without performing write and read operations on the SDRAM. On the other hand, auto-refresh is a refresh performed to hold data in SDRAM memory cells while performing write and read operations on the SDRAM. To perform refresh, it is necessary to temporarily stop the write or read operation on the SDRAM. Yes (hereinafter, refresh means auto-refresh).
オート・リフレッシュを行う期間は、SDRAMへの書き込みまたは読み出しを行うことができずSDRAMへのアクセス性能の効率を悪化させる原因となっている。また、SDRAMのメモリ容量が大きくなると、一回のリフレッシュに必要な時間が長くなる。また、高温環境で動作させる場合には、必要とされるリフレッシュの平均時間間隔(tREFI)が短くなり、SDRAMへのアクセス効率をさらに悪化させることになる。 During the auto-refresh period, writing to or reading from the SDRAM cannot be performed, which causes the efficiency of access to the SDRAM to deteriorate. Also, as the memory capacity of the SDRAM increases, the time required for one refresh increases. Further, when operating in a high temperature environment, the required average refresh time interval (tREFI) is shortened, and the access efficiency to the SDRAM is further deteriorated.
特許文献1による従来の技術の第1の方法では、DRAMを複数個用いてバンクを構成し各バンクへの書き込みまたは読み出しアクセスに続いてリフレッシュ動作を行い、バンクインターリーブを行うことによりリフレッシュ動作を隠蔽し、DRAMへのアクセス効率の低下をさせずリフレッシュ動作を行うものである。
In the first method of the prior art disclosed in
特許文献2による従来の技術の第2の方法では、デュアルポートDRAMを複数個用いてバンクを構成し各バンクへの書き込みまたは読み出しアクセスに続いてリフレッシュ動作を行い、バンクインターリーブを行うことによりリフレッシュ動作を隠蔽し、DRAMへのアクセス効率の低下をさせずリフレッシュ動作を行うものである。
In the second method of the prior art disclosed in
しかしながら、SDRAMではリフレッシュコマンドは、全てのバンクがアイドル状態になるまで発行することができないため、従来の技術の第1の方法と従来の技術の第2の方法によるバンク毎に書き込み又は読み出し動作に続いてリフレッシュを行うことはできない。 However, in the SDRAM, the refresh command cannot be issued until all the banks are in the idle state. Therefore, the write command or the read operation is performed for each bank according to the first method of the conventional technique and the second method of the conventional technique. A subsequent refresh cannot be performed.
また、SDRAMでは、バンクを指定してリフレッシュを行うことはできないため、全バンクがアイドル状態になるまでリフレッシュを行うことができない。図2に、SDRAMのアクセスの一例として、低消費電力と高性能を両立したメモリとして注目されているFCRAM(Fast Cycle RAM)に対する読み出し動作中にリフレッシュが行われる際のタイミングチャートを示す。FCRAMはダブルデータレートのSDRAMでデータバス幅が64ビットとなっており、図2に示すタイミングチャートはバースト長8で4バンクを全て用いたバンクインタリーブにより4バンクを一巡するアクセスにより256バイトのデータをFCRAMから読み出し動作時のタイミンングチャートとなっている。 In SDRAM, since it is not possible to perform refresh by designating a bank, refresh cannot be performed until all banks are in an idle state. FIG. 2 shows a timing chart when refresh is performed during a read operation on an FCRAM (Fast Cycle RAM) which is attracting attention as a memory that achieves both low power consumption and high performance as an example of SDRAM access. FCRAM is a double data rate SDRAM with a data bus width of 64 bits. The timing chart shown in FIG. 2 shows that 256 bytes of data can be obtained by accessing all four banks by bank interleaving using a burst length of 8 and all 4 banks. Is a timing chart at the time of reading from the FCRAM.
FCRAMの動作パラメータを示す。 The operation parameter of FCRAM is shown.
tCK : クロック周期 5ns
tRC : 同一バンクに対してアクティベートから次のアクティベート発行までの最小時間 59.2ns(12tCK)
CL : リードコマンドに対してFCRAMからデータが出力されるまでの時間 4tCK
tRP : プリチーャジコマンドからプリチャージが終了するまでの時間 18ns(4tCK)
tRRD: アクティベートから別バンクのアクティベートコマンドの発行までの最小時間 9.2ns(2tCK)
tRCD: アクティベートからライトまたはリードコマンドの発行までの最小時間 20ns(4tCK)
tRAS: アクティベートからプリチーャジコマンドを発行までの最小時間 37ns(8tCK)
tRFC: オートリフレッシュからアクティベートを発行までの最小時間 100ns(20tCK)
以下に、図2に示したタイミングチャートの説明を行う。FCRAMに対して、バースト長8で各バンクに対して一回のオートプリチャージ付きリードコマンドを発行して4バンクを一巡することにより256バイトのデータをFCRAMから読み出す。4バンク一巡のアクセスを行うためのFCRAMへのコマンドは、t0のアクティベートコマンドからt4のオートプリチャージ付きリードコマンドで構成され、t2からt5の期間にFCRAMから256バイトのデータが読み出される。
各バンクに対してアクティベートコマンドとオートプリチャージ付きリードコマンドの二つのコマンドでバースト長8でFCRAMから読み出しを行う。ローサイクルタイムtRC(12tCK)に比べて、4バンクを一巡するのに16サイクルの時間が必要であり、4バンクを一巡するアクセスによりtRCは隠蔽されており、結果として256バイト単位でFCRAMにランダムアクセスが可能となる。リフレッシュを行う際には、t4のバンク3のオートプリチャージ付きリードコマンドから8サイクル後のt5にバンク3がアイドル状態になり、t5のタイミングでオートリフレッシュコマンドが発行可能となる。
t5で発行するリフレッシュコマンドからtRFC(20tCK)後のt6で再びバンク0のアクティベートコマンドで読み出し動作が再開され、t7のタイミングでFCRAMから読み出しデータが出力される。以上の動作から、4バンクを一巡する読み出し動作の間にオートリフレシュを行うと27サイクルの期間FCRAMにアクセスできなくなる。
tCK: Clock cycle 5ns
tRC: Minimum time from activation to next activation issuance for the same bank 59.2ns (12tCK)
CL: Time until data is output from FCRAM in response to a read command 4 tCK
tRP: Time from precharge command to completion of precharge 18ns (4tCK)
tRRD: Minimum time from activation to activation command of another bank 9.2ns (2tCK)
tRCD: Minimum time from activation to issue of write or read command 20ns (4tCK)
tRAS: Minimum time from activation to issuing a precharge command 37ns (8tCK)
tRFC: Minimum time from auto refresh to activation issuance 100ns (20tCK)
The timing chart shown in FIG. 2 will be described below. 256 bytes of data are read from the FCRAM by issuing one read command with auto-precharge to each bank with a burst length of 8 and making a round of 4 banks. The command to the FCRAM for performing four-bank access is composed of an activation command from t0 to a read command with auto precharge from t4, and 256 bytes of data are read from the FCRAM during a period from t2 to t5.
Reading from the FCRAM with a burst length of 8 is performed for each bank using two commands, an activate command and a read command with auto-precharge. Compared with the low cycle time tRC (12tCK), it takes 16 cycles to make a round of 4 banks, and tRC is concealed by making a round of 4 banks, and as a result, random to the FCRAM in units of 256 bytes. Access is possible. When refreshing, the
At t6 after tRFC (20 tCK) from the refresh command issued at t5, the read operation is resumed by the activate command for bank 0 again, and read data is output from the FCRAM at timing t7. From the above operation, if auto refresh is performed during a read operation that makes a round of 4 banks, the FCRAM cannot be accessed for a period of 27 cycles.
FCRAMでは、FCRAM内のメモリチップのジャンクション温度が90度以下の場合、リフレッシュを平均7.8μs周期で発行すればよいが、FCRAM内のメモリチップのジャンクション温度が90度を越す場合は、リフレッシュを平均1μs周期(200サイクル)で行う必要がある。また、一回のリフレッシュ動作で27サイクルの期間FCRAMへアクセスできなくなる。つまり、リフレッシュ動作のため13.5%のデータ転送帯域が使用され、FCRAMへのアクセス効率は86.5%まで低下し、マスターが使用可能なデータ転送帯域が減少しFCRAMの効率的な使い方ができなくなる。 In the FCRAM, when the junction temperature of the memory chip in the FCRAM is 90 degrees or less, refresh may be issued at an average period of 7.8 μs. However, when the junction temperature of the memory chip in the FCRAM exceeds 90 degrees, refresh is performed. It is necessary to carry out with an average period of 1 μs (200 cycles). Further, the FCRAM cannot be accessed for a period of 27 cycles in one refresh operation. In other words, the data transfer bandwidth of 13.5% is used for the refresh operation, the access efficiency to the FCRAM is reduced to 86.5%, the data transfer bandwidth usable by the master is reduced, and the efficient use of the FCRAM is improved. become unable.
本発明は上記に鑑み、複数のバンクを有し一回の書き込みまたは読み出しのコマンドで複数回のデータの書き込みまたは読み出しを行うシンクロナスDRAM(以下、SDRAMと記す)に対する制御回路において、マスターからのアクセス要求とSDRAMのリフレッシュ動作中にSDRAMへのアクセスを停止させるSDRAMアクセス停止信号に従ってSDRAMを構成する全バンクまたは一部の複数のバンクに対して各バンクにアクセスするタイミングをずらしながらSDRAMへの書き込みまたは読み出し要求を行うSDRAMアクセス制御回路と、SDRAMアクセス制御回路によりマスターとSDRAM間のデータ制御を行うデータ制御回路と、SDRAMに対して一定周期でリフレッシュの動作タイミングを制御するリフレッシュスケジュール回路と、SDRAMアクセス制御回路から出力されたSDRAMがアイドル状態に変化したことを示すSDRAM状態信号とリフレッシュスケジュール回路から出力されるリフレッシュ要求信号からSDRAMのリフレッシュ制御とSDRAMアクセス停止信号を出力するリフレッシュ制御回路と、SDRAMアクセス制御回路から出力されるSDRAMアクセス制御信号とリフレッシュ制御回路から出力されるリフレッシュ制御信号を入力としてSDRAMへのコマンド発生を行うSDRAMコマンド発生回路を備え、SDRAMコマンド発生回路からのコマンド発生に基づいて、SDRAMへのリフレッシュをアクティベートとプリチャージにより行うことを特徴とするメモリ制御回路を提供する。 In view of the above, the present invention provides a control circuit for a synchronous DRAM (hereinafter referred to as SDRAM) that has a plurality of banks and performs data writing or reading a plurality of times by a single writing or reading command. Writing to the SDRAM while shifting the timing of accessing each bank for all banks or some banks constituting the SDRAM in accordance with the access request and the SDRAM access stop signal for stopping access to the SDRAM during the refresh operation of the SDRAM Alternatively, an SDRAM access control circuit that performs a read request, a data control circuit that performs data control between the master and the SDRAM by the SDRAM access control circuit, and a refresh that controls the refresh operation timing for the SDRAM at a constant cycle. The SDRAM refresh control and SDRAM access stop signal are output from the SDRAM schedule signal indicating that the SDRAM output from the SDRAM access control circuit has changed to the idle state and the refresh request signal output from the refresh schedule circuit. A refresh control circuit, and an SDRAM command generation circuit for generating a command to the SDRAM by receiving an SDRAM access control signal output from the SDRAM access control circuit and a refresh control signal output from the refresh control circuit. The memory control circuit is characterized in that the refresh to the SDRAM is performed by activation and precharging based on the generation of the command.
上記課題を解決するために、本発明は次の構成を採用した。すなわち、第1の発明は、複数のバンクを有し一回の書き込みまたは読み出しのコマンドで複数回のデータの書き込みまたは読み出しを行うシンクロナスDRAM(以下、SDRAMと記す)に対する制御回路において、マスターからのアクセス要求とSDRAMのリフレッシュ動作中にSDRAMへのアクセスを停止させるSDRAMアクセス停止信号に従ってSDRAMを構成する全バンクまたは一部の複数のバンクに対して各バンクにアクセスするタイミングをずらしながらSDRAMへの書き込みまたは読み出し要求を行うSDRAMアクセス制御回路と、SDRAMアクセス制御回路によりマスターとSDRAM間のデータ制御を行うデータ制御回路と、SDRAMに対して一定周期でリフレッシュの動作タイミングを制御するリフレッシュスケジュール回路と、SDRAMアクセス制御回路から出力されたSDRAMがアイドル状態に変化したことを示すSDRAM状態信号とリフレッシュスケジュール回路から出力されるリフレッシュ要求信号からSDRAMのリフレッシュ制御とSDRAMアクセス停止信号を出力するリフレッシュ制御回路と、SDRAMアクセス制御回路から出力されるSDRAMアクセス制御信号とリフレッシュ制御回路から出力されるリフレッシュ制御信号を入力としてSDRAMへのコマンド発生を行うSDRAMコマンド発生回路を備え、SDRAMコマンド発生回路からのコマンド発生に基づいて、SDRAMへのリフレッシュをアクティベートとプリチャージにより行うことを特徴とするメモリ制御回路を備える。 In order to solve the above problems, the present invention employs the following configuration. That is, according to a first aspect of the present invention, there is provided a control circuit for a synchronous DRAM (hereinafter referred to as SDRAM) having a plurality of banks and performing a plurality of times of data writing or reading with a single writing or reading command. The access to the SDRAM is shifted while shifting the timing of accessing each bank with respect to all banks or a plurality of banks constituting the SDRAM according to the SDRAM access operation and the SDRAM access stop signal for stopping the access to the SDRAM during the refresh operation of the SDRAM. An SDRAM access control circuit for making a write or read request, a data control circuit for controlling data between the master and the SDRAM by the SDRAM access control circuit, and a control for controlling the refresh operation timing with respect to the SDRAM at a constant cycle. The SDRAM refresh control and the SDRAM access stop signal are output from the SDRAM status signal indicating that the SDRAM output from the refresh schedule circuit and the SDRAM access control circuit has changed to the idle state and the refresh request signal output from the refresh schedule circuit. A refresh control circuit, and an SDRAM command generation circuit for generating a command to the SDRAM by receiving an SDRAM access control signal output from the SDRAM access control circuit and a refresh control signal output from the refresh control circuit. The memory control circuit is characterized in that the refresh to the SDRAM is performed by activation and precharging based on the generation of the command.
また、第2の発明は、請求項1記載の発明に加え、前記SDRAMアクセス制御回路にてSDRAMのバンクにまたがる書き込みまたは読み出し制御は連続して行い、アクセス対象の全バンクの書き込みまたは読み出しに必要な時間はSDRAMのtRCより大きくかつtRCの2倍より小さい。 In addition to the first aspect of the present invention, the second aspect of the present invention is such that the SDRAM access control circuit continuously performs write or read control across SDRAM banks, and is required for writing or reading of all banks to be accessed. This time is greater than the tRC of the SDRAM and less than twice the tRC.
また、第3の発明は、請求項1記載の発明に加え、SDRAMへの読み出しアクセス後にのみリフレッシュ動作を行う。 In addition to the first aspect of the invention, the third invention performs the refresh operation only after read access to the SDRAM.
また、第4の発明は、請求項1記載の発明に加え、前記SDRAM状態信号はアクセスする対象のSDRAMの特定のバンクのアイドル状態に変化したことを示す。 According to a fourth aspect of the present invention, in addition to the first aspect of the present invention, the SDRAM state signal is changed to an idle state of a specific bank of the SDRAM to be accessed.
請求項5記載の発明は、前記SDRAM状態信号はマスターからアクセス要求に従って最初にアクセスするSDRAMのバンクがアイドル状態に変化したことを示す。 According to a fifth aspect of the present invention, the SDRAM status signal indicates that the bank of the SDRAM accessed first in accordance with an access request from the master has changed to the idle state.
以上述べたように、本発明のメモリ制御回路においては、オートリフレッシュコマンドの替わりに、バンク毎のアクティベートコマンドとプリチャージコマンドを使用することにより、オートリフレッシュコマンドを使用した場合に比べて、リフレッシュ動作によるSDRAMへアクセスできない時間を短くすることができ、SDRAMの利用効率を向上可能である。また、通常のSDRAMに対して、本来制御可能なコマンドの組み合わせで実現することができ、コスト増なしにSDRAMの利用効率を向上できる。 As described above, in the memory control circuit of the present invention, the refresh operation is performed by using the activate command and the precharge command for each bank instead of the auto refresh command, as compared with the case where the auto refresh command is used. The time during which the SDRAM cannot be accessed can be shortened, and the utilization efficiency of the SDRAM can be improved. Moreover, it can be realized by a combination of commands that can be controlled originally with respect to a normal SDRAM, and the utilization efficiency of the SDRAM can be improved without increasing the cost.
(実施の形態1)
以下、本発明に関わるメモリ制御回路の一実施の形態について説明する。図1は、本実施の形態におけるメモリ制御回路を示すブロック図である。メモリ制御回路は、マスター101、データ制御回路102、SDRAMアクセス制御回路103、リフレッシュスケジュール回路104、リフレッシュ制御回路105、SDRAMコマンド発生回路106、SDRAM107を備えている。
(Embodiment 1)
Hereinafter, an embodiment of a memory control circuit according to the present invention will be described. FIG. 1 is a block diagram showing a memory control circuit in the present embodiment. The memory control circuit includes a master 101, a data control circuit 102, an SDRAM
マスター101はSDRAMへの書き込みまたは読み出しを行うためSDRAMアクセス制御回路103に対してアクセス要求rqを発生する。SDRAMアクセス制御回路103はマスター101からのアクセス要求rqとリフッレッシュ制御回路105からのSDRAMアクセス停止信号に従ってSDRAM107に対するデータの書き込みまたは読み出しを行うためのSDRAMのコマンド列であるSDRAMアクセス制御信号を生成する。
また、SDRAMアクセス制御回路103は、SDRAMアクセス制御信号に従ってSDRAMのアクセス後にSDRAMがアイドル状態に変化するタイミングをSDRAM状態信号として出力する。データ制御回路102は、SDRAMアクセス制御回路103の制御に従って、SDRAM107に対して書き込みを行う際には、マスター101から出力されるデータをSDRAM107へ入力し、SDRAM107に対して読み出しを行う際には、SDRAM107から読み出したデータをマスター101に入力する。リフレッシュスケジュール回路104は、SDRAM107に対して必要とされるリフレッシュの平均時間間隔(tREFI)でリフレッシュ要求信号を発生する。
リフレッシュ制御回路105は、SDRAM状態信号とリフレッシュ要求信号を入力として、tREFIの時間間隔でSDRAM107がアイドル状態になるタイミングでSDRAM107のリフレッシュを行うためのリフレッシュ制御信号を生成する。さらに、リフレッシュ制御回路105は、SDRAM107のリフレッシュ制御時にSDRAMアクセス制御回路103に対してSDRAMアクセス停止信号を出力し、SDRAM107がリフレッシュ動作時にSDRAMアクセス制御回路103からSDRAM107へアクセスするコマンド列の生成を停止させる。SDRAMアクセス制御回路103は、マスター101からのSDRAMへのアクセス要求rqによりSDRAMに対する書き込みまたは読み出しのコマンド列であるSRAMアクセス制御信号を出力する際に、SDRAMの各バンクにアクセスするタイミングをずらしながらアクセスする。
The master 101 issues an access request rq to the SDRAM
Further, the SDRAM
The refresh control circuit 105 receives the SDRAM state signal and the refresh request signal as input, and generates a refresh control signal for refreshing the
図3に、FCRAMの各バンクにアクセスするタイミングをずらしながらアクセスするバンクインターリーブのタイミングチャートの一例を示す。バート長は8での動作例を示す。FCRAMの各バンクに対してアクティベートコマンドとオートプリチャージ付きリードコマンドを発行してバースト長8の読み出し動作を実現している。バンク0に対してt0でアクティベートコマンドを発行し、t1にてバンク0に対してオートプリチャージ付きリードコマンドを発行する。バンク1に関しては、バンク0から4サイクル遅れたt2のタイミングからバンク0の場合と同様にアクティベートコマンドとオートプリチャージ付きリードコマンドを発行する。バンク2およびバンク3に関しても同様にコマンドを発行することにより、FCRAMから連続してデータを読み出すことができる。各バンクへアクセスする際のFCRAMのアドレスは、t0からt4までにアクセスする4バンク全てに対して同じロウアドレスArと同じコラムアドレスAcに対してアクセスする。t8から始まるバンク0のアクティベートで始まるアクセスでは、それまでのFCRAMのアドレスとは別のロウアドレスBrと同じコラムアドレスBcに対するアクセスとなる。
結果として、4バンクを一巡するアクセスでは、バースト長8でのアクセスでは16サイクルの時間が必要となる。なお、本実施の形態では、各バンクに対して、アクティベートコマンド後の3サイクル後にオートプリチャージ付きリードコマンドを発行しているが、連続してアクセスするバンクに対するオートプリチャージ付きリードコマンドが4サイクル間隔で発行可能ならば、アクティベートコマンドとオートプリチャージ付きリードコマンドの間隔は3サイクル以上開けても構わない。
FIG. 3 shows an example of a timing chart of bank interleaving that is performed while shifting the timing of accessing each bank of the FCRAM. An example of operation when the bart length is 8 is shown. A read operation with a burst length of 8 is realized by issuing an activate command and a read command with auto precharge to each bank of the FCRAM. An activate command is issued to bank 0 at t0, and a read command with auto precharge is issued to bank 0 at t1. For
As a result, in an access that makes a round of 4 banks, an access with a burst length of 8 requires 16 cycles. In this embodiment, a read command with auto precharge is issued to each bank after three cycles after the activate command. However, a read command with auto precharge for the bank to be continuously accessed is four cycles. If it can be issued at an interval, the interval between the activate command and the read command with auto precharge may be 3 cycles or more.
このようにアクセス対象となるバンクの書き込みまたは読み出しに必要な時間がSDRAMのロウサイクルタイム(RCRAMの場合、tRC=12tCK)より長くなるようにコマンド列を生成することにより、SDRAMからの連続読み出しを行うことができる。つまり、アクセス対象となる4個のバンクのアクセスを一単位としてランダムアクセスを連続して行うことが可能となる。 As described above, the command sequence is generated so that the time required for writing or reading to the bank to be accessed is longer than the SDRAM low cycle time (tRC = 12 tCK in the case of RCRAM), thereby enabling continuous reading from the SDRAM. It can be carried out. That is, random access can be continuously performed with access of four banks to be accessed as one unit.
また、アクセス対象となるバンクの書き込みまたは読み出しに必要な時間がSDRAMのロウサイクルタイム(tRC)の2倍より小さくすることで、ランダムアクセスの単位を最小にすることができる。一例として、64ビットデータバスのFCRAMにおいて、バンク毎にバースト長8で1バースト毎のアクセスを行うと、FCRAMから4バンクで256バイトのデータのアクセスが可能となり、映像処理に適した小さな転送単位でFCRAMへのランダムアクセスを行うことができる。
なお、本実施の形態の一例としては、バースト長8での動作説明を行った名が、バースト長を4としても、各バンクに対して一回のアクティベートと1回のリードコマンドと1回のオートプリチャージ付きリードコマンドを発行することにより、SDRAMに対して同様のアクセスを実現できる。
また、FCRAMの書き込み動作に関しても、オートプリチャージ付きリードコマンドの代わりにオートプリチャージ付きライトコマンドを使用することにより、読み出し動作と同様なアクセスが可能である。なお、本実施の形態では4個のバンクを一巡するアクセスにおいて、アクセス対象のFCRAMのアドレスは各バンクで共通な場合の動作の1例を説明したが、バンク間でアクセスするバンクは異なっても4個のバンクを一巡する単位でFCRAMへのランダムアクセスを行うことは可能である。
Further, the unit of random access can be minimized by making the time required for writing or reading the bank to be accessed smaller than twice the row cycle time (tRC) of the SDRAM. As an example, in a 64-bit data bus FCRAM, if one burst is accessed with a burst length of 8 for each bank, 256 bytes of data can be accessed from the FCRAM in 4 banks, and a small transfer unit suitable for video processing. Can randomly access the FCRAM.
As an example of the present embodiment, the name that has been described for the operation with a burst length of 8 is one activation, one read command, and one operation for each bank even if the burst length is 4. By issuing a read command with auto precharge, the same access to the SDRAM can be realized.
Further, the FCRAM write operation can be accessed in the same manner as the read operation by using the write command with auto precharge instead of the read command with auto precharge. In the present embodiment, an example of an operation in which the address of the FCRAM to be accessed is common in each bank has been described in the access that makes a round of four banks. It is possible to perform random access to the FCRAM in a unit that makes a round of four banks.
次に、SDRAMアクセス制御回路103の動作に関して図4を用いて詳しく説明する。図4に示しているタイミングチャートは、FCRAMに対してマスター101から読み出し要求が発行された場合のSDRAMアクセス制御回路103の動作のタイミングチャートを示す。SDRAMアクセス制御回路103は、リフレッシュ制御回路105から入力されるSDRAMアクセス停止信号により、SDRAM107へのアクセスを停止する必要があるが、この動作に関しては後ほど説明する。
Next, the operation of the SDRAM
マスター101から発行させるアクセス要求信号rqは、読み出しリクエスト信号rreqとアドレスradに分けられる。rreqは同時に設定される読み出しアドレスradともにSDRAMアクセス制御回路103に入力される。なお、本実施の形態では読み出しアドレスは、ロウアドレスとコラムアドレスを直接指定しているが、ロウアドレスとコラムアドレスから作成された論理アドレスを用いても良いが、ロウアドレスとコラムアドレスの組み合わせから論理アドレスは一意的に決まる必要がある。
The access request signal rq issued from the master 101 is divided into a read request signal rreq and an address rad. The rreq is input to the SDRAM
マスター101が出力するFCARMに対するデータ読み出しのためのアクセス要求rqに対して、SDRAMアクセス制御回路103は応答可能なタイミングt0にて応答信号ackをマスター101に出力する。マスター101は応答信号ackを受け取ると、次の読み出し要求がある場合にFCRAMの読み出しのためのアクセス要求読み出し要求rqを出力可能なタイミングt2で出力する。
The SDRAM
SDRAMアクセス制御回路103は、t0のタイミングで応答信号ackをマスター101に出力すると同時に、FCRAMの読み出しアドレスであるロウアドレスArとコラムアドレスAcを取り込み、次のサイクルt1からFCRAMに対して4個のバンクからロウアドレスArとコラムアドレスAcを読み出すためのコマンド列をSDRAMアクセス信号を出力する。t1のタイミングでバンク0のアクティベートコマンドを生成し、t3のタイミングでバンク0のオートプリチャージ付きリードコマンドを生成する。同じ動作をバンク1、バンク2、バンク3と繰り返し、4バンクの一巡するコマンドを生成する。
The SDRAM
SDRAMアクセス制御回路103は、バンク3のオートプリチャージ付きリードコマンドを生成するタイミングt4で4バンクを一巡する読み出し用のコマンドの生成が完了する。マスター101は、既にt2のタイミングでFCRAMの読み出しのための2回目のアクセス要求rqを出力しており、SDRAMアクセス制御回路103は、アクセス要求rqに対してt4のタイミングで再び応答信号ackをマスター101へ出力する。この動作を繰り返すことにより、FCRAMの連続した読み出し用のコマンド列を生成する。
The SDRAM
SDRAMアクセス制御回路103は、FCRAMへのコマンド列であるSDRAMアクセス制御信号を出力すると同時に、SDRAMがアイドル状態に変化したタイミングを示すSDRAM状態信号を出力する。図4に、SDRAM状態信号のタイミングチャートを示す。4バンクを一巡するFCRAMへのコマンド列は図3で示すものと同じである。また、SDRAM状態信号は0でSDRAMがビジー状態であることを示し、1でアイドル状態であることを示す。
The SDRAM
SDRAMアクセス制御回路103は、SDRAMアクセス制御信号に従ってバンク0のアクティベートコマンドを生成するタイミングt1で、SDRAM状態信号を0に設定しバンク0がビジー状態に変化したことを示す。続いてバンク0のオートプリチャージ付きリードコマンド生成のタイミングt3から8サイクル後のt7のタイミングでにSDRAM状態信号を1に設定しバンク0がアイドル状態に変化したことを示す。オートプリチャージ付きリードコマンドから8サイクル後にバンクがアイドル状態になるのはFCRAMの制約であり、使用するSDRAMに依存した制約である。
マスター101からのアクセス要求に従って、SDRAMアクセス制御回路103は、t8のタイミングで再びバンク0に対するアクティベートコマンドを生成すると同時に、SDRAM状態信号を0に設定しバンク0がビジー状態に変化したことを示す。続いてバンク0のオートプリチャージ付きリードコマンド生成のタイミングt9から8サイクル後のt10のタイミングでSDRAM状態信号を1に設定しバンク0がアイドル状態に変化したことを示す。
The SDRAM
In accordance with the access request from the master 101, the SDRAM
本実施の形態では、SDRAMアクセス制御回路103は、マスター101からのアクセス要求に従ってFCRAMの4個のバンクを一巡するアクセスを行うため、4個のバンクの一巡のアクセス後にFCRAMがアイドル状態になるタイミングは4個のバンクの最後にアクセスするバンクであるバンク3のオートプリチャージ付きリードコマンドから8サイクル後のタイミングとなる。しかし、SDRAM状態信号をSDRAMのリフレッシュ動作を開始するタイミングを制御のために使用するため、FCRAMの4個のバンクを一巡するアクセスにおいて最初のバンクがアイドル状態になるタイミングが必要となる。そのため、バンク0を特定のバンクとして、バンク0の状態をFCRAMの状態としている。リフレッシュの方法は後に詳しく説明する。
In this embodiment, since the SDRAM
なお、本実施の形態の一例では、マスター101からのアクセス要求に従って、SDRAMアクセス制御回路103は4個のバンクのアクセスをバンク0からバンク1、バンク2、バンク3とアクセスしているが、4個のバンクを一巡することができればバンク0からアクセスする必要はない。一例として、バンク1、バンク2、バンク3、バンク0というアクセスで4個のバンクを一巡するアクセスを実現する場合には、バンク1の状態をFCRAMの状態としてSDRAM状態信号に反映すればよい。
In the example of this embodiment, the SDRAM
次に、リフレッシュ制御回路105の動作に関して説明する。リフレッシュスケジュール回路104は、使用するSDRAMの必要とされるリフレッシュの平均時間間隔(tREFI)でリフレッシュを行うように、リフレッシュ制御回路105に対してリフレッシュ要求信号を出力する。一例としてtREFIが1μsで、SDRAMの動作クロックが200MHzの場合、200サイクル単位でリフレッシュスケジュール回路104からリフレッシュ要求が出力される。
リフレッシュ制御回路105は、SDRAM状態信号とリフレッシュ要求信号に従ってSDRAMへのリフレッシュ動作用のコマンド列であるリフレッシュ制御信号を出力する。リフレッシュ制御信号に関しては、後に詳しく述べる。リフレッシュ制御回路105は、リフレッシュ制御信号を出力すると同時に、SDRAM107へのリフレッシュ動作時にSDRAMアクセス制御回路103に対してSDRAMアクセス制御信号の出力を停止するように、SDRAMアクセス停止信号を出力する。
Next, the operation of the refresh control circuit 105 will be described. The refresh schedule circuit 104 outputs a refresh request signal to the refresh control circuit 105 so as to perform refresh at an average refresh time interval (tREFI) required for the SDRAM to be used. As an example, when tREFI is 1 μs and the operation clock of the SDRAM is 200 MHz, a refresh request is output from the refresh schedule circuit 104 in units of 200 cycles.
The refresh control circuit 105 outputs a refresh control signal which is a command sequence for a refresh operation to the SDRAM according to the SDRAM status signal and the refresh request signal. The refresh control signal will be described later in detail. The refresh control circuit 105 outputs a refresh control signal and simultaneously outputs an SDRAM access stop signal so as to stop outputting the SDRAM access control signal to the SDRAM
図5に、リフレッシュ制御回路105の動作を説明するためのタイミングチャートを示す。図5では、リフレッシュ要求信号が1になった状態でリフレッシュスケジュール回路104からリフレッシュの要求が発生する。t0のタイミングでリフレッシュ要求信号が1になり、SDRAM107に対するリフレッシュ要求が発生する。t0のタイミングでは、SDRAM状態信号は0(SDRAMがビジー状態であることを示す)であるため、SDRAM状態信号が1に変化する(SDRAMがビジー状態であることを示す)タイミングt1でリフレッシュ制御信号にSDRAM107のリフレッシュ動作用のコマンド列を出力する。リフレッシュ制御信号にSDRAMのリフレッシュ用のコマンド列を出力するタイミングt1でSDRAMアクセス停止信号を1に設定し、SDRAMアクセス制御回路103に対してSDRAM107へのアクセスを停止させる。
また、t2のタイミングでは、リフレッシュスケジュール回路104からリフレッシュの要求が発生したタイミングでSDRAM状態信号は1であるため、t2のタイミングでリフレッシュ制御信号にSDRAM107のリフレッシュ動作用のコマンド列を出力すと同時にSDRAMアクセス停止信号を1に設定する。リフレッシュ制御信号は所定のリフレッシュ動作用のコマンド列を出力後にNOP(コマンドが無い状態)となる。また、SDRAMアクセス停止信号はリフレッシュ制御信号にリフレッシュ用のコマンド列が出力するタイミングで1となるが、所定のリフレッシュ用のコマンド列の出力が完了するまでに0となり、SDRAMアクセス制御回路103のSDRAM107へのアクセスを再開させる。
FIG. 5 shows a timing chart for explaining the operation of the refresh control circuit 105. In FIG. 5, a refresh request is generated from the refresh schedule circuit 104 with the refresh request signal set to 1. At the timing t0, the refresh request signal becomes 1, and a refresh request for the
At the timing t2, the SDRAM state signal is 1 at the timing when the refresh request is generated from the refresh schedule circuit 104. Therefore, the command sequence for the refresh operation of the
図6にタイミングチャート用いて、リフレッシュ制御回路105の動作を詳しく説明する。図6は、FCRAMに対してリフレッシュ制御回路105がリフレッシュ動作用のコマンド列を生成するタイミングチャートを示す。リフレッシュスケジュール回路104から出力されるリフレッシュ要求信号がt0のタイミングで1となりリフレッシュスケジュール回路104からリフレッシュの要求が発生する。SDRAMアクセス制御回路103から出力されるSDRAM状態信号が1に変化するタイミングでFCRAMのバンク0がアイドル状態となるため、リフレッシュ制御回路105はFCRAMのリフレッシュを行うためのコマンド列の発生を開始すると同時に、SDRAMアクセス停止信号を1にして、SDRAMアクセス制御回路103に対してFCRAMへのアクセスを停止させる。
t2のタイミングでは、FCRAMのバンクは、バンク0以外はアイドル状態ではないため、FCRAMに対してオートリフレッシュコマンドは発行することはできない。そのため、バンクを指定してアクティベートコマンドとプリチャージコマンドによりリフレッシュを行う。つまり、t2のタイミングでバンク0のロウアドレスBrに対してアクティベートコマンドを生成し、tRAS(8サイクル)後にバンク0のプリチャージコマンドを生成することにより、バンク0のロウアドレスBrのリフレッシュを行う。
バンク1に関しては、図4で示したようにバースト長8で連続した読み出し動作を行っている場合、バンク0がアイドル状態になるタイミングから4サイクル毎にバンク1、バンク2、バンク3とアイドル状態に変化する。そのため、バンク0に対してt2のタイミングでアクティベーとコマンドを発生後に4サイクルごとに、バンク1に対してt3のタイミングで、バンク2に対してt4のタイミングで、バンク3に対してt5のタイミングでのアクティベートコマンドを発生できる。
バンク0の場合と同様に、他のバンクにおいても、アクティベートコマンドからtRAS(8サイクル後)にプリチャージコマンドを生成して各バンクを閉じアイドル状態にすることができる。FCRAMの4個のバンクのリフレッシュ動作をタイミングt2のバンク0のアクティベートコマンドから、タイミングt7のバンク3のプリチャージコマンドで行うことになる。
このようにSDRAMのリフレッシュを、通常のオートリフレッシュコマンドの変わりに、バンクを指定してアクティベートコマンドとプリチャージコマンドを生成することによりリフレッシ動作を実現している。t5でバンク0のプリチャージコマンドが生成され、tRP(4サイクル)後のt8にてバンク0がアイドル状態になるため、リフレッシュ制御回路105はSDRAMアクセス停止信号を0に変化させ、SDRAMアクセス制御回路103が再びSDRAMにアクセス可能とする。
The operation of the refresh control circuit 105 will be described in detail with reference to the timing chart of FIG. FIG. 6 shows a timing chart when the refresh control circuit 105 generates a command sequence for refresh operation for the FCRAM. The refresh request signal output from the refresh schedule circuit 104 becomes 1 at the timing t0, and a refresh request is generated from the refresh schedule circuit 104. Since the bank 0 of the FCRAM enters an idle state at the timing when the SDRAM status signal output from the SDRAM
At the timing of t2, since the bank of the FCRAM is not in an idle state except for the bank 0, the auto refresh command cannot be issued to the FCRAM. Therefore, refresh is performed by specifying a bank and using an activate command and a precharge command. That is, an activate command is generated for the row address Br of the bank 0 at the timing t2, and a precharge command for the bank 0 is generated after tRAS (8 cycles), thereby refreshing the row address Br of the bank 0.
With respect to
As in the case of bank 0, also in other banks, a precharge command can be generated at tRAS (after 8 cycles) from the activate command, and each bank can be closed to an idle state. The refresh operation of the four banks of the FCRAM is performed by the precharge command of the
As described above, the refresh operation is realized by refreshing the SDRAM by designating the bank and generating the activate command and the precharge command instead of the normal auto refresh command. At t5, a precharge command for bank 0 is generated, and bank 0 becomes idle at t8 after tRP (4 cycles). Therefore, the refresh control circuit 105 changes the SDRAM access stop signal to 0, and the SDRAM
このように、リフレッシュ動作をアクティベートコマンドとプリチャージコマンドによりバンクを指定して行うため、リフレッシュ制御回路105は、オートリフレッシュコマンドでは必要のなかったリフレッシュを行うロウアドレスの管理を行う必要があり、すべてのバンクのすべてのロウをSDRAMのリフレッシュ期間内に全てリフレッシュする必要がある。 As described above, since the refresh operation is performed by designating the bank by the activate command and the precharge command, the refresh control circuit 105 needs to manage the row address for performing the refresh which is not required by the auto refresh command. It is necessary to refresh all the rows in the bank within the SDRAM refresh period.
SDRAMコマンド発生回路106は、SDRAMアクセス信号103から出力されるSDRAMアクセス制御信号とリフレッシュ制御回路105から出力されるリフレッシュ制御信号を混合して出力することによりSDRAM107に対する制御コマンドcmを出力する。
図7にFCRAMに対して、読み出し動作からリフレッシュ動作に移り、再び読み出し動作に移る場合のタイミングチャートを示す。リフレッシュ動作前のFCRAMの読み出し用のコマンド発生は、t0からt2までの期間となるが、バンク0はt2のタイミングより前のタイミングでアイドル状態となり、リフレッシュ用のコマンドをt1のタイミングから発行可能となる。
リフレッシュ動作用のコマンド発行は、t1からt4までの期間となるが、読み出し動作と同じく、t4のタイミングより前にバンク0はアイドル状態になるため、リフレッシュ動作に続いてt3のタイミングで読み出し動作を再開することができる。つまり、SDRAMに対して読み出し動作用のコマンド発行期間とリフレッシュ動作用のコマンド発行期間の一部を重ねることにより、コマンド発行に必要な時間を短くすることが可能となる。結果として、リフレッシュ動作によるSDRAMへアクセスできない時間を13サイクルに短縮可能となる。
なお、本実施の形態ではSDRAMへの読み出し動作の間にリフレッシュ動作を行う場合の動作を説明したが、同様な制御方法で書き込み動作の間にSDRAMへのリフレッシュ動作を行うこともできる。書き込み動作と書き込み動作に間にリフレッシュを行なう場合でも、アートリフレッシュコマンドを用いた場合と比較して、リフレッシュ動作によるSDRAMへアクセスできない時間を短縮することは可能である。
The SDRAM command generation circuit 106 outputs a control command cm to the
FIG. 7 shows a timing chart when the FCRAM shifts from the read operation to the refresh operation and shifts to the read operation again. The generation of the FCRAM read command before the refresh operation is in a period from t0 to t2, but the bank 0 is in an idle state at a timing before the timing of t2, and a refresh command can be issued from the timing of t1. Become.
The command for refresh operation is issued during the period from t1 to t4. Like the read operation, the bank 0 is in an idle state before the timing of t4. Therefore, the read operation is performed at the timing of t3 following the refresh operation. You can resume. That is, by overlapping a part of the command issuing period for the read operation and the command issuing period for the refresh operation with respect to the SDRAM, the time required for issuing the command can be shortened. As a result, the time during which the SDRAM cannot be accessed due to the refresh operation can be shortened to 13 cycles.
Note that although the case where the refresh operation is performed during the read operation to the SDRAM has been described in this embodiment mode, the refresh operation to the SDRAM can be performed during the write operation by a similar control method. Even when refreshing is performed between writing operations, it is possible to shorten the time during which the SDRAM cannot be accessed by the refreshing operation, compared to the case where the art refresh command is used.
一般にSDRAMは、ライトリカバリータイムのため、バンクに対する書き込み動作後にバンクがアイドル状態になるまでに要する時間は、同じデータ量の読み出し動作後にバンクがアイドル状態になるまでに要する時間より長くなる。従って、リフレッシュスケジュール回路104からリフレッシュ要求がある状態であっても、リフレッシュ制御回路105においてSDRAM107への読み出し動作後に続いてのみリフレッシュを行うことにより、リフレッシュ動作によるSDRAMへアクセスできない時間を最短にすることができる。
In general, SDRAM has a write recovery time, so that the time required for a bank to become idle after a write operation to the bank is longer than the time required for the bank to become idle after a read operation with the same amount of data. Therefore, even when there is a refresh request from the refresh schedule circuit 104, the refresh control circuit 105 performs the refresh only after the read operation to the
なお、本実施の形態では、SDRAMの一例としてFCRAMを用いているが、JEDECにて規格化されている通常のSDRAMを用いても実現することは可能である。また、SDRAMに対する書き込みまたは読み出しの単位を256バイトとしているが、256バイト以外の単位でも構わない。 In this embodiment, the FCRAM is used as an example of the SDRAM. However, the present invention can also be realized by using a normal SDRAM standardized by JEDEC. In addition, although the unit of writing or reading with respect to the SDRAM is 256 bytes, a unit other than 256 bytes may be used.
本発明は、複数のバンクを有するメモリに対する画像データ等の書き込み及び読み出し等を行うメモリ制御回路において、メモリ制御を効率的に行うメモリ制御回路として有用である。 The present invention is useful as a memory control circuit that efficiently performs memory control in a memory control circuit that performs writing and reading of image data and the like to and from a memory having a plurality of banks.
101 マスター
102 データ制御回路
103 SDRAMアクセス制御回路
104 リフレッシュスケジュール回路
105 リフッレッシュ制御回路
106 SDRAMコマンド発生回路
107 SDRAM
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Master 102
Claims (5)
マスターからのアクセス要求とSDRAMのリフレッシュ動作中にSDRAMへのアクセスを停止させるSDRAMアクセス停止信号に従ってSDRAMを構成する全バンクまたは一部の複数のバンクに対して各バンクにアクセスするタイミングをずらしながらSDRAMへの書き込みまたは読み出し要求を行うSDRAMアクセス制御回路と、
前記SDRAMアクセス制御回路により前記マスターとSDRAM間のデータ制御を行うデータ制御回路と、
SDRAMに対して一定周期でリフレッシュの動作タイミングを制御するリフレッシュスケジュール回路と、
前記SDRAMアクセス制御回路から出力されたSDRAMがアイドル状態に変化したことを示すSDRAM状態信号と前記リフレッシュスケジュール回路から出力されるリフレッシュ要求信号からSDRAMのリフレッシュ制御と前記SDRAMアクセス停止信号を出力するリフレッシュ制御回路と、
前記SDRAMアクセス制御回路から出力されるSDRAMアクセス制御信号と前記リフレッシュ制御回路から出力されるリフレッシュ制御信号を入力としてSDRAMへのコマンド発生を行うSDRAMコマンド発生回路を備え、前記SDRAMコマンド発生回路からのコマンド発生に基づいて、SDRAMへのリフレッシュをアクティベートとプリチャージにより行うことを特徴とするメモリ制御回路。 In a control circuit for a synchronous DRAM (hereinafter referred to as SDRAM) having a plurality of banks and writing or reading data a plurality of times with a single write or read command,
SDRAM while shifting the timing of accessing each bank with respect to all banks or a plurality of banks constituting the SDRAM according to an access request from the master and an SDRAM access stop signal for stopping access to the SDRAM during the refresh operation of the SDRAM An SDRAM access control circuit for making a write or read request to
A data control circuit for controlling data between the master and the SDRAM by the SDRAM access control circuit;
A refresh schedule circuit for controlling the operation timing of the refresh at a constant cycle with respect to the SDRAM;
A refresh control of the SDRAM and a refresh control of outputting the SDRAM access stop signal from an SDRAM status signal indicating that the SDRAM output from the SDRAM access control circuit has changed to an idle state and a refresh request signal output from the refresh schedule circuit. Circuit,
An SDRAM command generation circuit for generating a command to the SDRAM by inputting an SDRAM access control signal output from the SDRAM access control circuit and a refresh control signal output from the refresh control circuit, and a command from the SDRAM command generation circuit A memory control circuit, wherein refresh to SDRAM is performed by activation and precharge based on occurrence.
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- 2010-01-29 JP JP2010018949A patent/JP2011159341A/en active Pending
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