JP2617675B2 - メモリ装置とその制御方法 - Google Patents

メモリ装置とその制御方法

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JP2617675B2 JP12653193A JP12653193A JP2617675B2 JP 2617675 B2 JP2617675 B2 JP 2617675B2 JP 12653193 A JP12653193 A JP 12653193A JP 12653193 A JP12653193 A JP 12653193A JP 2617675 B2 JP2617675 B2 JP 2617675B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はスタティックランダムア
クセスメモリ(以下、SRAMという)のメモリセルの
改良、および、この改良したメモリセルを利用したメモ
リ装置に関し、より具体的には、論理演算機能をもつメ
モリ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】SRAMには、様々な改良が加えられて
きたが、メモリセルの基本構造には大きな変化はなかっ
た。SRAMのメモリセルの基本構造の一例は、ウイリ
アム・エヌ・カール(WILLIAM N.CAR
R)、ジャック・ピー・メイズ(JACK P. MA
IZE)著「モス/エルエスアイ デザイン アンド
アプリケーション」(「MOS/LSI Design
and Application」)第211頁第
7.12図に記載されている。図21を参照すると、従
来のメモリセルは、記憶用のトランジスタT1およびT
2と、T1およびT2のゲートトランジスタであるT3
およびT4と、負荷TL1およびTL2とから構成され
ている。ゲート用トランジスタT3およびT4のゲート
はワード選択信号線に接続されている。
【0003】このようなメモリセルにおいて、ゲート用
トランジスタT3およびT4は、ワード選択信号線を介
して、同時に制御される。例えば、このメモリセルから
データを読出す際には、ワード選択信号線の電位をハイ
レベルに設定する。これにより、Q1およびQ2の電位
がビットライン(1)bitおよび(0)bitに伝達
される。また、このメモリセルにデータを書込む際に
は、ビットライン(1)bitおよび(0)bitを所
定の電位に設定し、ワード選択信号線をハイレベルに設
定する。これにより、ビットライン(1)bitおよび
(0)bitの電位がトランジスタT1およびT2に保
持される。
【0004】また、従来のコンピュータにおけるフォン
・ノイマン・ボトルネックを克服し、超並列演算を達成
するアプローチとして、記憶素子に演算機能をもたせた
機能メモリの研究が行われている。機能メモリアーキテ
クチャはメモリの中に論理演算機能を導入し、記憶機能
と計算機能を融合するアーキテクチャである。このよう
な機能メモリの従来技術の一つであり、メモリ内で排他
的論理和演算を実行する機能メモリは、コンテントアド
レサブルメモリ(以下、CAMという)として知られて
いる。このようなCAMのメモリセルの一例はウイリア
ム・エヌ・カール(WILLIAM N.CARR)、
ジャック・ピー・メイズ(JACKP. MAIZE)
著「モス/エルエスアイ デザイン アンド アプリケ
ーション」(「MOS/LSI Design and
Application」)第224頁第7.20図
を参照できる。
【0005】図22を参照すると、従来のCAMを構成
するメモリセルは、上述した基本的なメモリセルを構成
する、トランジスタT1、T2、T3、T4、TL1お
よびTL2と、排他的論理和素子を構成するT5、T
6、T7およびT8とから構成されている。このメモリ
セルにおいて、ビット線B(0)およびB(1)に所定
の電位を印加すると、この電位に対応する論理値と、ト
ランジスタT1およびT2に記憶された論理値との排他
的論理和が計算され、信号線SUMに送出される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のSRAMのメモリセルにおいて、ゲート用トラ
ンジスタT3およびT4は、1本のワード選択信号線に
よって、同時に制御され、ビットライン(1)bitお
よび(0)を独立に制御することはできない。また、こ
の従来のSRAMのメモリセルにおいて、電源電圧Vc
cおよびグランド電圧は、一定の電圧が供給され、その
電圧を変化させることはない。そして、上述した構造上
の制約によって、この従来のメモリセルが実行可能な動
作は制限され、読出し書込動作以外の動作は実行できな
いという問題点があった。
【0007】また、上述したCAMメモリでは、メモリ
セルの記憶値との論理和がとられるべきデータはビット
線B(0)およびB(1)によって外部から供給される
ものであり、また、論理和演算の結果は信号線SUMを
介して外部へ供給されるものである。したがって、この
CAMにおいて、第1のメモリセルの記憶値と、第2の
メモリセルの記憶値とを演算して、第3のメモリセルに
格納する場合には、第1のメモリセルの記憶値と、第2
のメモリセルの記憶値との演算結果を一旦外部へ格納し
たのち、改めて第3のメモリセルに書込まなくてはなら
ないという問題点がある。
【0008】また、このCAMメモリでは、各セルに排
他的論理和素子を設ける必要がある。このため1000
行1000列のメモリセルアレイをもつCAMメモリで
は、1000000個の排他的論理和素子を内蔵する必
要がある。このため、素子数が大きくなり、集積度が低
下するという問題がある。
【0009】また、このCAMメモリでは各セルに予め
設けられた論理演算素子の演算種類以外の演算はできな
い。このため、多種類の演算を実行するには、多種類の
演算素子を各セルに設置する必要があり、この点でも素
子数の増加および集積度の低下が問題となる。
【0010】
【課題を解決するための手段】本願発明メモリセルは、
上述の問題点を解決するために、左ワード線をゲートに
受けて左ビット線とメモリセルを接続するトランジスタ
と、前記左ワード線とは独立に制御される右ワード線を
受けて右ビット線と前記メモリセルとを接続するトラン
ジスタと、他の回路から電源電圧を受ける電源端子と、
他の回路からグランド電圧を受けるグランド端子とを具
備する。
【0011】また、上述の問題点を解決するために、本
発明のメモリ装置は、横方向一列がそれぞれ同じ左ワー
ド線、右ワード線、ワード電源線およびワードグランド
線に接続し、縦方向一列がそれぞれ同じ左ビット線及び
右ビット線に接続している上述のメモリセルの群と、該
メモリセルに接続するビット線を制御するビット線制御
回路と、該メモリセルの横方向一列に1つずつ設けら
れ、該列の左ワード線、右ワード線、ワード電源線およ
びワードグランド線の電位を制御するワード線制御回路
とを有する。
【0012】
【実施例】図1を参照すると、本発明の第1の実施例に
よるメモリセルCは、データ記憶用のnMOSFET1
および2と、FET1および2のドレイン負荷5および
6と、左右ワード線WLおよびWRによりオン、オフ制
御されるゲート用のnMOSFET3および4とを含
む。
【0013】データ記憶用のFET1および2のドレイ
ンは、ドレイン負荷5および6を介してワード電源線W
Vに接続されている。一方、FET1、2のソースは、
ワードグランド線WGに接続されている。ワード電源線
WVに電源電圧Vccが、ワードグランド線WGにグラ
ンド電圧GNDが、それぞれ印加されることにより、メ
モリセルCはデータ記憶可能な状態となる。ここでは、
メモリセルCがデータを記憶可能な状態であることを、
「メモリセルCが活性化されている」ということにす
る。
【0014】活性化されたメモリセルCにおいて、記憶
データは左ノードNLおよび右ノードNRの電位として
表される。ここでは、左ノードNLの電位がハイレベル
“H”=Vccであり、右ノードNRの電位がロウレベ
ル“L”=GNDのとき、メモリセルCに“1”が記憶
されているものとする。逆に、左ノードNLの電位が
“L”であり、右ノードNRの電位が“H”のとき、メ
モリセルCには“0”が記憶されているものとする。
【0015】メモリセルCにデータを書込むときには、
左ビット線BLおよび右ビット線BRの電位は、書込デ
ータを表す電位に設定される。左ビット線BLおよび右
ビット線BRに所定の電位が印加された後、左ワード線
WLおよび右ワード線WRの電位が共に“H”とされ
る。このとき、左ビット線BLの電位が右ビット線BR
の電位よりも高ければ、メモリセルCには“1”が書込
まれる。逆に、右ビット線BRの電位が左ビット線BL
の電位よりも高ければ、メモリセルCには“0”が書込
まれる。この動作は、通常のSRAMの書込動作と何等
変わるところがない。
【0016】メモリセルCに書込まれたデータを読出す
ときには、左ワード線WLおよび右ワード線WRの電位
が共に“H”に制御される。左ワード線WLおよび右ワ
ード線WRの電位が共に“H”にされると、左ノードN
Lおよび右ノードNRの電位は、左ビット線BLおよび
右ビット線BRにそれぞれ伝達される。そして、左ビッ
ト線BLおよび右ビット線BRに伝達された電位を参照
することにより、メモリセルCに記憶されたデータの内
容を判別することができる。この動作は、通常の汎用S
RAMの読出し動作の場合と何等変わるところはない。
【0017】また、本実施例のメモリセルCでは、左ノ
ードNLおよび右ノードNRの、いずれか一方の電位の
みを参照することもできる。このときには、左ワード線
WLの電位と右ワード線WRの電位を独立に制御する。
右ワード線WRの電位を“L”とし、左ワード線WLの
電位を“H”に制御すれば、右ビット線BRの電位に影
響を与えることなく、左ノードNLの電位を左ビット線
BLに伝達することができる。また、左ワード線WLの
電位を“L”とし、右ワード線WRの電位のみを“H”
に制御すれば、左ビット線BLの電位に影響を与えるこ
となく、右ノードNRの電位を右ビット線BRに伝達す
ることができる。
【0018】また、本実施例のメモリセルCでは、ワー
ドグランド線WGおよびワード電源線WVの電位を制御
することにより、以下のような動作を行うことが可能で
ある。
【0019】第1に、ワード電源線WVとワードグラン
ド線WGとに等しい電位が印加されることにより、メモ
リセルCに保持されていたデータは消去され、メモリセ
ルCが初期化される。ここでは、ワード電源線WVとワ
ードグランド線WGとに等しい電圧を印加することを、
「メモリセルCを不活性化する」ということにする。第
2に、ワード電源線WVに印加される電源電圧と、ワー
ドグランド線WGに印加されるグランド電圧とを一定量
変位させることにより、記憶データを保存したまま、左
ノードNLの電位と右ノードNRの電位とを変化させる
ことができる。このとき、左ノードNLおよび右ノード
NRの電位の変位量は、電源電圧およびグランド電圧の
変位量に等しい。例えば、左ノードNLの電位が“H”
=Vcc、右ノードNRの電位が“L”=GNDのと
き、ワード電源線WVを1.5Vccにワードグランド
線WGを0.5Vccに設定すると、左ノードNLの電
位は1.5Vccに右ノードNRの電位は0.5Vcc
に、それぞれ上昇する。
【0020】次に本発明によるメモリ装置について説明
する。本発明のメモリ装置では、メモリセル群の列数お
よび行数に制限はなく、例えば256行256列のメモ
リセル群が実現できるが、ここでは理解を容易にするた
めにメモリセル群が3行2列の場合について説明する。
【0021】図2を参照すると、本発明によるメモリ装
置は、データを記憶する6個のメモリセルC11、C2
1、C31、C12、C22およびC32と、各メモリ
セルの右ワード線WR、左ワード線WL、ワード電源線
WVおよびワードグランド線WGを行単位で制御するワ
ード線制御回路40、50および60と、各ワード線制
御回路を制御するワードアドレスデコーダ12、22、
32と、各メモリセルに接続する右ビット線BRおよび
左ビット線BLを列単位に制御するビット線制御回路7
0とを含む。
【0022】本実施例のメモリセルC11〜C32は、
第1の実施例で説明したメモリセルCと同じものであ
る。メモリセルC11〜C32は、縦3行横2列の行列
状に配置され、メモリセルアレイCAを構成する。
【0023】メモリセルC11〜C32の左ワード線W
L、右ワード線WR、ワード電源線WVおよびワードグ
ランド線WGの電位は、行単位で制御される。例えば、
メモリセルアレイCAの第1行目において、メモリセル
C11の左ワード線WL11およびメモリセルC12の
左ワード線WL12は、1本の左ワード線WL1に接続
される。同様に、メモリセルC11およびメモリセルC
12の右ワード線WR、ワード電源線WVおよびワード
グランド線WGは、右ワード線WR1、ワード電源線W
V1およびワードグランド線WG1に接続される。
【0024】メモリセルアレイCAを制御するために、
ワードアドレスWA10、WA20およびWA30、ビ
ットアドレスBA、制御信号CS、および演算モード信
号AMとが外部から供給される。
【0025】ワードアドレスWA10、WA20および
WA30は、信号線10、信号線20、および信号線3
0を介して送出される2ビットの信号であり、メモリセ
ルアレイCA内の行位置を指定する。本実施例におい
て、ワードアドレスが“00”のとき第1行を、“0
1”のとき第2行を、“10”のとき第3行を、それぞ
れ指定するものとする。
【0026】ビットアドレスBAは、信号線71を介し
て送出される1ビットの信号で、メモリセルアレイCA
内の列位置を指定する。本実施例において、ビットアド
レスBAが“0”のとき第1列を、“1”のとき第2列
を、それぞれ指定するものとする。
【0027】演算モード信号AMは、信号線73を介し
て送出される3ビットの信号で、メモリセルアレイCA
に実行させる論理演算の種類を指定するための信号であ
る。本実施例では、演算モード信号AMが“000”の
とき通常モードを、“001”のとき反転モードを、
“010”のとき論理和モードを、“011”のとき反
転シフトモードを、“100”のときレディーモードを
それぞれ指定するものとする。
【0028】制御信号CSは、信号線72を介して送出
される1ビットの信号で、読出動作と書込動作の何れか
を指定する。本実施例では、制御信号CSが“0”のと
き読出し動作を、“1”のとき書込動作を、それぞれ指
定するものとする。
【0029】メモリセルアレイCAのビット線BL1〜
BR2の電位およびビット線相互間の接続は、ビット制
御回路70によって制御される。ビット制御回路70
は、ビットアドレスBA、制御信号CS、および演算モ
ード信号AMにより制御される。ビット制御回路70
は、以下の2つの機能を有する。第1は、ビットアドレ
スBAにより指定された列に対し、読出し動作および書
込動作を実行するコラムアドレスデコーダとしての機能
である。第2は、ビットアドレスBAと演算モード信号
AMとにより、所定のビット線同士を接続する機能であ
る。
【0030】図9を参照すると、ビット制御回路70
は、トランスファーゲート731、732、733、7
34、741、742および743、入出力回路(以
下、I/O回路)711、およびビット線選択回路72
1とを含む。
【0031】図10を参照すれば、トランスファーゲー
トTGは、2つのFETにより構成される。トランスフ
ァーゲートTGは、端子TGCの電位が“H”のとき、
端子TG1と端子TG2とを電気的に接続し、端子TG
Cの電位が“L”のとき、端子TG1と端子TG2とを
電気的に絶縁する。
【0032】再び図9を参照すると、I/O回路711
は制御信号CSの指示に応じて、信号線712および7
13に対して読出し/書込動作を実行する。I/O回路
711は、通常のSRAMのコラムアドレスデコーダか
ら、ビット線を選択する機能を省いたものであり、従来
のコラムアドレスデコーダを若干変更することにより容
易に実現できる。
【0033】ビット線選択回路721は、信号線71お
よび73を介して受信したビットアドレスBAおよび演
算モード信号AMをもとに、接続指示信号線722〜7
25に所定の電位を印加して、トランスファーゲート7
31〜743を制御する。ビット線選択回路721の入
力と出力との関係は、図11の真理値表に示される。図
11の表において“*”は、“H”、“L”のいずれで
も良いことを示す。このような入出力関係を持つ論理回
路は、論理素子の組み合わせで簡単に構成できる。
【0034】再び図9を参照すると、トランスファーゲ
ート731〜734は、接続指示信号722および72
3に従って、信号線712および713と、ビット線B
L1〜BR2とを接続する。トランスファーゲート74
1〜743は、接続指示信号724および725に従っ
て、各ビット線同士を接続する。
【0035】再び図2を参照すると、メモリセルアレイ
CAの各行の制御は、ワードアドレスWA10、WA2
0およびWA30を、ワードアドレスデコーダ12、2
2および32に、送出することによって行われる。ワー
ドアドレスデコーダ12、22および32は通常のデコ
ーダであり、ワードアドレス10、20および30をデ
コードして、ワード線制御回路40、50および60の
うちの1つに対して選択信号を送出する。例えば、メモ
リセルアレイCAの第1列を指定するワードアドレスW
A10が、ワードアドレスデコーダ12に送出されたと
き、ワードアドレスデコーダ12は、信号線13を介し
て、選択信号SS13をワード線制御回路40へ送出す
る。選択信号SS13の送出は、信号線13の電位を
“H”とすることによって行われる。
【0036】ワード線制御回路40、50および60は
全く同じ構成の回路であり、メモリセルアレイCAの各
行に1つずつ設置されている。ワード線制御回路40、
50および60は、ワードアドレスデコーダ12、2
2、および32から送出される選択信号SSと、演算モ
ード信号73とをもとにして、対応する列の、左ワード
線WL、右ワード線WR、ワード電源線WVおよびワー
ドグランド線WGを制御する。例えば、ワード線制御回
路40は、演算モード信号AM、選択信号SS13、S
S23およびSS33をもとにして、左ワード線WL
1、右ワード線WR1、ワード電源線WV1およびワー
ドグランド線WG1を制御する。
【0037】図12は、ワード線制御回路40の入力と
出力との関係を示す図である。図12中“*”は、
“H”と“L”の何れの値でも良いことを示す。また、
図12中で、WV1の欄およびWG1の欄に3つの値が
連続して記入されている箇所は、WV1およびWG1の
電位が演算中に変化することを示している。例えば、演
算モード信号AMが反転モードであって、13=
“L”、23=“*”、33=“H”の場合のWV1の
欄は、WV1が、Vccから0.5Vccに一旦下降
し、その後、再びVccに戻ることを示している。
【0038】図13を参照すると、ワード線制御回路4
0は、演算モード信号AMをデコードするデコーダ44
と、右ワード線WR1の電位を制御する右ワード線制御
回路46と、左ワード線WL1の電位を制御する左ワー
ド線制御回路47と、ワード電源線WV1およびワード
グランド線WG1の電位を制御する電源制御回路48
と、タイミング制御信号線451、452および453
の電位を所定の時間間隔で変化させることにより、右ワ
ード線制御回路46、左ワード線制御回路47および電
源制御回路48を同期させるタイミング制御回路45と
を含む。
【0039】デコーダ44は、通常のデコーダであり、
演算モード信号AMをデコードして、通常モードのとき
は信号線441の電位を、反転モード“001”のとき
は信号線442の電位を、論理和モード“010”のと
きは信号線443の電位を、反転シフトモード“01
1”のときは信号線444の電位を、それぞれ“H”に
設定する。演算モード信号AMがレディーモード“10
0”の場合には、信号線441〜444の電位は全て
“L”に設定される。
【0040】タイミング制御回路45は、信号線441
〜444、信号線13、23および33の電位に応じ
て、図14に示されるタイミングで、タイミング制御信
号線451、452および453の電位を制御する。
【0041】右ワード線制御回路46は、信号線441
〜444、信号線13、23、33、およびタイミング
制御信号線451の電位に応じて、図12に示されると
おりに右ワード線WR1の電位を制御する。図15を参
照すれば、このような右ワード線制御回路46は、2つ
のAND回路461、462と、1つのOR回路463
とで構成される。
【0042】左ワード線制御回路47は、信号線441
〜444、信号線13、23、33、およびタイミング
制御信号線452の電位に応じて、図12に示されると
おりに左ワード線WL1の電位を制御する。図16を参
照すれば、このような左ワード線制御回路47は、3つ
のAND回路471、472、473と、1つのOR回
路474とで構成される。
【0043】再び図13を参照すれば、電源制御回路4
8は、信号線441〜444、信号線13、23、3
3、およびタイミング制御信号線453の電位に応じ
て、図12に示されるとおりにワード電源線WV1およ
びワードグランド線WG1の電位を制御する。図17を
参照すれば、このような電源制御回路48は、電源切替
回路481、グランド切替回路482、トランスファー
ゲート483、およびAND回路484、485、から
構成される。AND回路484は不活性化信号線486
の電位を“H”に設定する。AND回路485はバイア
ス信号線487を“H”に設定する。電源切替回路48
1は、不活性化信号線486およびバイアス信号線48
7の電位に応じて、ワード電源線WV1に所定の電圧を
印加する。不活性化信号線486およびバイアス信号線
487の電位と、ワード電源線WV1に印加される電圧
との関係は、図18に示されている。
【0044】図17を参照すると、グランド切替回路4
82は、不活性化信号線486およびバイアス信号線4
87の電位に応じて、ワードグランド線WG1に所定の
電圧を印加する。不活性化信号線486およびバイアス
信号線487の電位と、ワードグランド線WG1に印加
される電圧との関係は、図18に示されている。
【0045】図19を参照すれば、電源切替回路481
は、トランスファーゲート4811、トランスファーゲ
ート4812、およびNOR回路4813から構成され
る。トランスファーゲート4811には、電圧Vccが
印加されている。また、トランスファーゲート4812
には、Vccの1.5倍の電圧である1.5Vccが
されている。電源切替回路481は、不活性化信号線
486およびバイアス信号線487の電位に応じて、図
18のとおりにVccと1.5Vccのいずれか一方を
ワード電源線WV1に印加する。
【0046】図20を参照すれば、グランド切替回路4
82は、トランスファーゲート4821、トランスファ
ーゲート4822、NOR回路4823、およびOR回
路4824から構成される。トランスファーゲート48
21には、電圧GNDが印加されている。また、トラン
スファーゲート4822には、Vccの0.5倍の電圧
である0.5Vccが印加されているグランド切替回路
482は、不活性化信号線486およびバイアス信号線
487の電圧に応じて、図18のとおりにVccと0.
5Vccのいずれか一方をワードグランド線WG1に印
する。
【0047】次に、本発明のメモリ装置の、通常モード
における読出し動作について図2および図3を参照して
説明する。メモリセルC11に“1”が格納されている
とき、その内容を読出す場合の動作を、以下に説明す
る。
【0048】図2および図3を参照すると、動作開始前
に、信号線73にはレディーモードを示す演算モード信
号AM=“100”が送出されている。時刻T0におい
て、演算モード信号AMがレディーモード“100”か
ら通常モード“000”に変化して、動作が開始され
る。
【0049】また時刻T0において、信号線72には読
出し動作を指定する制御信号CS=“0”が、信号線7
1には第1列を示すビットアドレスBA=“0”が、そ
して、信号線10には第1行を指定するワードアドレス
WA10=“00”が、それぞれ送出される。
【0050】図9を参照すると、ビット制御回路70内
のビット線選択回路721は、信号線71を介して受信
したビットアドレスBA=“0”に従って、トランスフ
ァーゲート731〜743の接続を行う。図11を参照
すると、この場合は信号線722の電位のみが“H”に
設定されるので、左ビット線BL1と信号線713と
が、また、右ビット線BR1と信号線712とが、それ
ぞれ接続される。
【0051】時刻T0において、信号線10を介してワ
ードアドレスWA10=“00”を受信したワードアド
レスデコーダ12は“00”をデコードする。図3を参
照すると、その結果、ワードアドレスデコーダ12は、
信号線13の電位を“H”に設定することにより、選択
信号SS13を送出する。
【0052】また、図13を参照すると、時刻T0にお
いて演算モード信号AMがレディーモード“100”か
ら通常モード“000”に変化したことによって、ワー
ド線制御回路40内のデコーダ44は、信号線441の
電位を“H”に設定する。タイミング制御回路45は、
信号線411の電位が“H”に変化したときからタイマ
ー動作を開始して、予め定められたタイミングで、タイ
ミング制御信号線451、452および453の電位を
制御する。図14を参照すれば、この場合、信号線13
の電位が“H”であることから、タイミング制御信号線
451、452および453の電位は14−aのタイミ
ングで制御される。
【0053】再び図13を参照すると、時刻T1におい
て、タイミング制御回路45はタイミング制御信号線4
51の電位およびタイミング制御信号線452の電位を
“H”に設定する。図3を参照すると、タイミング制御
信号線451の電位が“H”変化したことにより、右ワ
ード線制御回路46は右ワード線WR1の電位を“H”
にする。これにより、右ビット線BR1には、メモリセ
ルC11の右ノードNR11の電位“L”が伝達され
る。また、タイミング制御信号線452の電位が“H”
変化したことにより、左ワード線制御回路47は左ワー
ド線WL1の電位を“H”に設定する。これにより、左
ビット線BL1にはメモリセルC11の左ノードNL1
1の電位“H”が伝達される。
【0054】そして、制御信号CSにより読出し動作の
指定をされているI/O回路711は、右ビット線BR
1の電位と左ビット線BL1の電位とを比較することに
より、メモリセルC11の記憶内容が“1”であると判
断して、データ信号線Dに“1”を送出する。
【0055】次に、本発明のメモリ装置の、通常モード
における書込動作について図2および図4を参照して説
明する。メモリセルC11に“0”を書込む場合の動作
を、以下に説明する。
【0056】図4を参照すると、動作開始前に、信号線
73にはレディーモードを示す演算モード信号AM=
“100”が送出されている。時刻T0において、演算
モード信号AMがレディーモード“100”から通常モ
ード“000”に変化して、動作が開始される。
【0057】また時刻T0において、信号線72には書
込動作を指定する制御信号CS=“1”が、信号線71
には第1列を示すビットアドレスBA=“0”が、そし
て、信号線10には第1行を指定するワードアドレスW
A10=“00”が、それぞれ送出される。
【0058】図9を参照すると、ビット制御回路70内
のビット線選択回路721は、信号線71を介して受信
したビットアドレスBA=“0”に従って、トランスフ
ァーゲート731〜743の接続を行う。図11を参照
すると、この場合は信号線722の電位のみが“H”に
設定されるので、左ビット線BL1と信号線713と
が、また、右ビット線BR1と信号線712とが、それ
ぞれ接続される。さらに、制御信号72が書込動作を示
していることから、I/O回路711は、データ信号線
Dに送出される書込データ“0”に従って、左ビット線
BL1を“L”に、右ビット線BR1を“H”にする。
【0059】図13を参照すると、時刻T0において演
算モード信号AMがレディーモード“100”から通常
モード“000”に変化したことによって、ワード線制
御回路40内のデコーダ44は、信号線441の電位を
“H”に設定する。タイミング制御回路45は、信号線
411の電位が“H”に変化したときからタイマー動作
を開始して、予め定められたタイミングで、タイミング
制御信号線451、452および453の電位を制御す
る。図14を参照すれば、この場合、信号線13の電位
が“H”であることから、タイミング制御信号線45
1、452および453の電位は14−aのタイミング
で制御される。
【0060】図14を参照すると、時刻T1において、
タイミング制御回路45はタイミング制御信号線451
およびタイミング制御信号線452の電位を“H”に設
定する。図4を参照すると、タイミング制御信号線45
1の電位が“H”に変化したことにより、右ワード線制
御回路46は右ワード線WR1の電位を“H”に設定す
る。これにより、メモリセルC11の右ノードNR11
には、右ビット線BR1の電位“L”が伝達される。タ
イミング制御信号線452の電位が“H”に変化したこ
とにより、左ワード線制御回路47は左ワード線WL1
の電位を“H”に設定する。これにより、メモリセルC
11の左ノードNL11には、左ビット線BL1の電位
“L”が伝達される。
【0061】時刻T10において、タイミング制御回路
45は、タイミング制御信号451およびタイミング制
御信号452の送出を停止する。これによって、左ノー
ドNL1の電位=“L”、右ノードNR1の電位=
“H”は維持され、メモリセルC11に“0”が記憶さ
れる。
【0062】次に、本発明のメモリ装置の、反転演算モ
ード時の動作を図2および図5を参照して説明する。予
めメモリセルC11に“1”が記憶されているとき、メ
モリセルC11に記憶されたデータの反転“0”をメモ
リセルC31に記憶させる場合について、説明する。
【0063】図2および図5を参照すると、動作開始
前、信号線73にはレディーモードを示す演算モード信
号AM=“100”が送出されている。時刻T0におい
て、演算モード信号AMがレディーモード=“100”
から反転モード=“001”に変化する。
【0064】図2および図5を参照すると、時刻T0に
おいて、反転されるデータの記憶されている行がワード
アドレスWA10により、また、反転したデータが記憶
される行がワードアドレスWA30により、それぞれ指
定される。この場合、信号線10には第1行を指定する
ワードアドレスWA10=“00”が、そして、信号線
30には第3行を指定するワードアドレスWA30=
“10”が、それぞれ送出される。
【0065】図9を参照すると、ビット制御回路70内
のビット線選択回路721は、演算モード信号AMが反
転モード“001”を指定しているため、トランスファ
ーゲート731〜743の接続を行う。
【0066】図11を参照すると、この場合、信号線7
24電位のみにが“H”に設定されるので、左ビット線
BL1と右ビット線BR1とが、また、左ビット線BL
2と右ビット線BR2とが、それぞれ接続される。
【0067】再び図2および図5を参照すると、時刻T
0において、信号線10を介してワードアドレスWA1
0=“00”を受信したワードアドレスデコーダ12
は、“00”をデコードする。その結果、ワードアドレ
スデコーダ12は信号線13の電位を“H”に設定する
ことにより、選択信号SS13を送出する。また、時刻
T0において、信号線30を介してワードアドレスWA
30=“10”を受信したワードアドレスデコーダ32
は、“10”をデコードする。その結果、ワードアドレ
スデコーダ32は信号線35の電位を“H”に設定する
ことにより、選択信号SS35を送出する。
【0068】図13を参照すると、時刻T0において演
算モード信号AMがレディーモード“100”から反転
モード“001”に変化したことによって、ワード線制
御回路40内のデコーダ44は、信号線442の電位を
“H”に設定する。信号線442が“H”に設定された
ことにより、タイミング制御回路45はタイマー動作を
開始して、予め定められたタイミングで、タイミング制
御信号線451、452および453の電位を制御す
る。図14を参照すれば、この場合、演算モードが反転
モードで、信号線13の電位が“H”であることから、
タイミング制御信号線451、452および453は1
4−dのタイミングで送出される。タイミング制御信号
線451、452および453の電位に従って、左ワー
ド線WL1、右ワード線WR1、ワード電源線WV1お
よびワードグランド線WG1の電位が制御される。
【0069】また、時刻T0において、ワード線制御回
路40と同様に、ワード線制御回路60もタイマー動作
を開始し、左ワード線WL3、右ワード線WR3、ワー
ド電源線WV3およびワードグランド線WG3の電位を
制御する。図14を参照すると、この場合、演算モード
が反転モードであり、信号線35の電位が“H”である
ので、左ワード線WL1、右ワード線WR1、ワード電
源線WV1およびワードグランド線WG1の電位は、1
4−fのタイミングで制御される。
【0070】図2および図5を参照すると、時刻T1に
おいて、ワード線制御回路40は右ワード線WR1の電
位を“H”とする。これにより、右ビット線BR1およ
び左ビット線BL1には、メモリセルC11の右ノード
NR11の電位である“L”が伝達される。右ビット線
BR1の電位だけでなく、左ビット線BL1の電位も変
化するのは、ビット制御回路70により左ビット線BL
1と右ビット線BR1とが接続されているためである。
【0071】また時刻T1において、ワード線制御回路
60はワード電源線WV3の電位と、ワードグランド線
WG3の電位とを、共に0.5Vccに変化させ、ワー
ド電源線WV3とワードグランド線WG3とを等電位と
する。これにより、メモリセルC1は不活性化され、
以前に記憶していた内容は消去される。
【0072】時刻T3において、ワード線制御回路60
は、左ワード線WL3の電位を“H”とする。これによ
り、メモリセルC31の左ノードNL31には、左ビッ
ト線BL1の電位である“L”が伝達される。つまり、
メモリセルC11の右ノードNR11の電位が、メモリ
セルC31の左ノードNL31に伝達される。言い替え
れば、メモリセルC11の左ノードNL11の電位を反
転したものがメモリセルC31の左ノードNL31の電
位となる。
【0073】時刻T5において、ワード線制御回路60
は、ワード電源線WV3の電位をVccに、ワードグラ
ンド線WG3の電位をGNDに復帰させる。このとき、
メモリセルC31の左ノードNL31の電位は、右ノー
ドNR31の電位よりも低いので、メモリセルC31に
は“0”が保持される。
【0074】時刻T10において、ワード線制御回路4
0は右ワード線WR1の電位を、また、ワード線制御回
路60は左ワード線WL3の電位を、それぞれ“L”に
戻す。これによって、メモリセルC31は左ビット線B
L1および右ビット線BR1から切り放され、メモリセ
ルC31には、メモリセルC11の記憶内容“1”を反
転した値である“0”が記憶される。
【0075】また、時刻T10において、演算モード信
号AMはレディーモード=“100”に、また、信号線
13、信号線35および左ワード線WL3の電位も
“L”に戻される。これによって、反転モードの動作が
終了する。
【0076】また、上述の動作は、メモリセルアレイC
Aの第1列のみでなく、第2列目についても同時に行わ
れる。すなわち、上述の動作を終了したときには、メモ
リセルC12の記憶内容の反転がメモリセルC32に書
込まれている。したがって、上述の動作によれば、メモ
リセルアレイCAの第1行目の記憶内容の反転が並列に
演算され、メモリセルアレイCAの第3行目に同時に書
込まれることになる。
【0077】次に、本発明のメモリ装置の、論理和モー
ド時の動作を図2および図6を参照して説明する。予め
メモリセルC11に“1”が、メモリセルC12に
“0”が記憶されているとき、メモリセルC11の記憶
内容“1”と、メモリセルC12の記憶内容“0”の論
理和である“1”を、メモリセルC31に記憶させる場
合について、説明する。
【0078】図2および図6を参照すると、動作開始
前、信号線73にはレディーモードを示す演算モード信
号AM=“100”が送出されている。時刻T0におい
て、演算モード信号AMがレディーモード=“100”
から反転モード=“010”に変化する。
【0079】また時刻T0において、論理和が行われる
データを記憶している2つの行がワードアドレスWA1
0およびワードアドレスWA20により指定される。ま
た、論理和の結果が記憶されるべき行がワードアドレス
WA30により指定される。この場合、信号線10には
第1行を指定するワードアドレスWA10=“00”
が、信号線20には第2行を指定するワードアドレスW
A20=“01”が、そして、信号線30には第3行を
指定するワードアドレスWA30=“10”が、それぞ
れ送出される。
【0080】図11を参照すると、ビット制御回路70
内のビット線選択回路721は、演算モード信号AMが
論理和モード“010”を指定しているため、トランス
ファーゲート731〜743の接続は行わない。
【0081】再び図2および図5を参照すると、時刻T
0において、信号線10を介してワードアドレスWA1
0=“00”を受信したワードアドレスデコーダ12
は、“00”をデコードする。図6を参照すると、その
結果、ワードアドレスデコーダ12は信号線13の電位
を“H”に設定することにより、選択信号SS13を送
出する。時刻T0において、信号線20を介してワード
アドレスWA20=“01”を受信したワードアドレス
デコーダ22は、“01”をデコードする。その結果、
ワードアドレスデコーダ22は信号線24の電位を
“H”に設定することにより、選択信号SS24を送出
する。時刻T0において、信号線30を介してワードア
ドレスWA30=“10”を受信したワードアドレスデ
コーダ32は、“10”をデコードする。その結果、ワ
ードアドレスデコーダ32は信号線35の電位を“H”
に設定することにより、選択信号SS35を送出する。
【0082】時刻T0で、演算モード信号AMが論理和
モードに変化したことにより、ワード線制御回路40は
タイマー動作を開始し、左ワード線WL1、右ワード線
WR1、ワード電源線WV1およびワードグランド線W
G1の電位を制御する。図14を参照すると、この場
合、演算モードが論理和モードであり、信号線13の電
位が“H”であるので、左ワード線WL1、右ワード線
WR1、ワード電源線WV1およびワードグランド線W
G1の電位は、14−gのタイミングで制御される。
【0083】時刻T0で、演算モード信号AMが論理和
モードに変化したことにより、ワード線制御回路50は
タイマー動作を開始し、左ワード線WL2、右ワード線
WR2、ワード電源線WV2およびワードグランド線W
G2の電位を制御する。図14を参照すると、この場
合、演算モードが論理和モードであり、信号線24の電
位が“H”であるので、左ワード線WL2、右ワード線
WR2、ワード電源線WV2およびワードグランド線W
G2の電位は、14−hのタイミングで制御される。
【0084】時刻T0で、演算モード信号AMが論理和
モードに変化したことにより、ワード線制御回路60は
タイマー動作を開始し、左ワード線WL3、右ワード線
WR3、ワード電源線WV3およびワードグランド線W
G3の電位を制御する。図14を参照すると、この場
合、演算モードが論理和モードであり、信号線35の電
位が“H”であるので、左ワード線WL3、右ワード線
WR3、ワード電源線WV3およびワードグランド線W
G3の電位は、14−iのタイミングで制御される。
【0085】図2および図6を参照すると、時刻T1に
おいて、ワード線制御回路40は右ワード線WR1の電
位を“H”とする。これにより、右ビット線BR1に
は、メモリセルC11の右ノードNR11の電位である
GNDが伝達される。
【0086】時刻T1において、ワード線制御回路50
は、ワード電源線WV2の電圧を1.5Vccに、ワー
ドグランド線WG2の電圧を0.5Vccに設定する。
これによって、メモリセルC21の左ノードNL12の
電位は“L”=GNDから0.5Vccに、右ノードN
R21の電位は“H”=Vccから1.5Vccに上昇
する。また、時刻T1において、ワード線制御回路50
は、左ワード線WL2の電位を“H”に設定する。これ
により、左ビット線BL1には、メモリセルC21の左
ノードNL21の電位である0.5Vccが伝達され
る。
【0087】時刻T1において、ワード線制御回路60
はワード電源線WV3およびワードグランド線WG3の
電位を0.5Vccに設定する。これにより、メモリセ
ルC31は不活性化され、時刻T1以前に記憶していた
内容は消去される。
【0088】時刻T3において、ワード線制御回路60
は、左ワード線WL3の電位を“H”に設定する。これ
によって、メモリセルC31の左ワード線WL31には
左ビット線BL1の電位であるVccが伝達される。ま
た、時刻T3において、ワード線制御回路60は、右ワ
ード線WR3の電位を“H”に設定する。これによっ
て、メモリセルC31の右ワード線WR31には右ビッ
ト線BR1の電位であるGNDが伝達される。
【0089】時刻T5において、ワード線制御回路60
は、ワード電源線WV3およびワードグランド線WG3
の電位を、VccおよびGNDにそれぞれ戻す。このと
き、左ノードNL31および右ノードNR31の電位
は、それぞれVccとGNDであり、左ノードNL31
の電位の方が、右ノードNR31の電位よりも高いの
で、左ノードNL31の電位はVcc=“H”に、右ノ
ードNR31の電位はGND=“L”に、それぞれな
る。
【0090】時刻T10において、ワード線制御回路6
0は、左ワード線WL3および右ワード線WR3の電位
を“L”に戻す。左ノードNL31の電位は“H”であ
り、右ノードNR31の電位は“L”であるので、メモ
リセルC31には、メモリセルC11の記憶内容“1”
とメモリセルC21の記憶内容“0”の論理和である
“1”が記憶されることになる。
【0091】時刻T10において、演算モード信号AM
はレディーモード“100”に、信号線13、信号線1
4、信号線35、右ワード線WR1、左ワード線WL
2、左ワード線WL3および右ワード線WR3の電位は
“L”に、ワード電源線WV2の電位はVccに、ま
た、ワードグランド線WG2の電位はGNDに、それぞ
れ戻される。これによって、論理和動作が終了する。
【0092】以上では、メモリセルC11=“1”、メ
モリセルC21=“0”の場合について説明したが、メ
モリセルC11およびメモリセルC21がその他の値の
ときにも、本実施例のメモリ装置は正確な論理和演算を
実行することができる。メモリセルC11=“1”、メ
モリセルC21=“0”以外の場合のタイムチャートは
図7に示されている。いずれの場合も、左ノードNL3
1と右ノードNR31のうち、時刻T5において他より
高い電位を持つものが、時刻T10で“H”に設定さ
れ、これにより正しい論理和演算が行われる。例えば、
C11=“0”、C21=“1”の場合について説明す
れば、時刻T5において、左ノードNL31の電位は左
ノードNL21の電位である1.5Vccであり、右ノ
ードNR31の電位は右ノードNR11の電位であるV
ccである。このとき、左ノードNL31の電位が右ノ
ードNR31の電位よりも高いので、時刻T6では、左
ノードNL31の電位は“H”、右ノードNR31の電
位は“L”となり、メモリセルC31には“1”が書込
まれる。これは、メモリセルC11の記憶内容“0”と
メモリセルC21の記憶内容“1”の論理和“1”に等
しい。
【0093】また、上述の動作は、メモリセルアレイC
Aの第1列のみでなく、第2列目についても同時に行わ
れる。すなわち、上述の動作を終了したときには、メモ
リセルC12の記憶内容と、メモリセルC22の記憶内
容の論理和がメモリセルC32に書込まれている。した
がって、上述の動作によれば、メモリセルアレイCAの
第1行目の記憶内容と第2行目の記憶内容の論理和が並
列に演算され、メモリセルアレイCAの第3行目の各セ
ルに同時に書込まれることになる。
【0094】次に、本発明のメモリ装置の、反転シフト
モード時の動作を図2および図8を参照して説明する。
予めメモリセルC11に“1”が記憶されているとき、
メモリセルC11に記憶されたデータの反転“0”を1
ビット右に反転シフトしてメモリセルC23に記憶させ
る場合について、説明する。
【0095】図2および図8を参照すると、動作開始
前、信号線73にはレディーモードを示す演算モード信
号AM=“100”が送出されている。時刻T0におい
て、演算モード信号AMがレディーモード=“100”
から反転シフトモード=“011”に変化する。
【0096】時刻T0において、反転シフトされるデー
タの記憶されている行がワードアドレスWA10によ
り、また、反転シフト後のデータが記憶される行がワー
ドアドレスWA30により、それぞれ指定される。この
場合、信号線10には第1行を指定するワードアドレス
WA10=“00”が、そして、信号線30には第3行
を指定するワードアドレスWA30=“10”が、それ
ぞれ送出される。
【0097】図9を参照すると、ビット制御回路70内
のビット線選択回路721は、演算モード信号AMが反
転モード“001”を指定しているため、トランスファ
ーゲート731〜743の接続を行う。図11を参照す
ると、この場合、信号線725の電位が“H”に設定さ
れるので、右ビット線BR1と左ビット線BL2とが接
続される。
【0098】再び図2および図8を参照すると、時刻T
0において、信号線10を介してワードアドレスWA1
0=“00”を受信したワードアドレスデコーダ12
は、“00”をデコードする。その結果、ワードアドレ
スデコーダ12は信号線13の電位を“H”に設定する
ことにより、選択信号SS13を送出する。また、時刻
T0において、信号線30を介してワードアドレスWA
30=“10”を受信したワードアドレスデコーダ32
は、“10”をデコードする。その結果、ワードアドレ
スデコーダ32は信号線35の電位を“H”に設定する
ことにより、選択信号SS35を送出する。
【0099】時刻T0で、演算モード信号AMが論理和
モードに変化したことにより、ワード線制御回路40は
タイマー動作を開始し、左ワード線WL1、右ワード線
WR1、ワード電源線WV1およびワードグランド線W
G1の電位を制御する。図14を参照すると、この場
合、演算モードが反転シフトモードであり、信号線13
の電位が“H”であるので、左ワード線WL1、右ワー
ド線WR1、ワード電源線WV1およびワードグランド
線WG1の電位は、14−jのタイミングで制御され
る。
【0100】時刻T0で、演算モード信号AMが論理和
モードに変化したことにより、ワード線制御回路60は
タイマー動作を開始し、左ワード線WL3、右ワード線
WR3、ワード電源線WV3およびワードグランド線W
G3の電位を制御する。図14を参照すると、この場
合、演算モードが反転シフトモードであり、信号線35
の電位が“H”であるので、左ワード線WL3、右ワー
ド線WR3、ワード電源線WV3およびワードグランド
線WG3の電位は、14−lのタイミングで制御され
る。
【0101】図2および図8を参照すると、時刻T1に
おいて、ワード線制御回路40は右ワード線WR1の電
位を“H”とする。これにより、右ビット線BR1およ
び左ビット線BL2には、メモリセルC11の右ノード
NR11の電位である“L”が伝達される。右ビット線
BR1の電位だけでなく、右ビット線BR2の電位も変
化するのは、ビット制御回路70により左ビット線BL
1と右ビット線BR2とが接続されているためである。
【0102】また時刻T1において、ワード線制御回路
60はワード電源線WV3の電位と、ワードグランド線
WG3の電位とを、0.5Vccに変化させ、ワード電
源線WV3とワードグランド線WG3とを等電位とす
る。これにより、メモリセルC11は不活性化され、以
前に記憶していた内容は消去される。
【0103】時刻T3において、ワード線制御回路60
は、左ワード線WL3の電位を“H”とする。これによ
り、メモリセルC32の左ノードNL32には、左ビッ
ト線BL2の電位である“L”が伝達される。つまり、
メモリセルC11の右ノードNR11の電位が、メモリ
セルC32の左ノードNL32に伝達される。言い替え
れば、メモリセルC11の左ノードNL11の電位を反
転したものがメモリセルC32の左ノードNL32の電
位となる。
【0104】時刻T5において、ワード線制御回路60
は、ワード電源線WV3の電位をVccに、ワードグラ
ンド線WG3の電位をGNDに復帰させる。このとき、
メモリセルC32の左ノードNL32の電位は、右ノー
ドNR32の電位よりも低いので、メモリセルC32に
は“0”が保持される。
【0105】時刻T10において、ワード線制御回路4
0は右ワード線WR1の電位を、また、ワード線制御回
路60は左ワード線WL3の電位を、それぞれ“L”に
戻す。これによって、メモリセルC32は左ビット線B
L2および右ビット線BR2から切り放され、メモリセ
ルC32には、メモリセルC11の記憶内容“1”を反
転した値である“0”が記憶される。すなわち、メモリ
セルアレイCAの第3行目には、第1行目の記憶値を反
転し、右に1つシフトした値が書込まれる。
【0106】時刻T10において、演算モード信号AM
はレディーモード=“100”に、また、信号線13、
信号線35、右ワード線WR1および左ワード線WL3
の電位も“L”に戻される。これによって、反転シフト
モードの動作が終了する。
【0107】また、本実施例ではメモリセルアレイCA
が2列の場合について説明したが、メモリセルアレイC
Aが2列以上の場合、上述の動作はメモリセルアレイC
Aの第1列のみでなく、第2列目以降についても同様に
行われる。したがって、上述の動作によれば、メモリセ
ルアレイCAの第1行目の記憶内容の反転が右に1ビッ
トシフトされて、メモリセルアレイCAの第3行目の各
セルに同時に書込まれることになる。
【0108】また、本実施例では右反転シフトの場合に
ついて説明したが、ワードアドレスWA30で第1行目
を、ワードアドレスWA10で第3行目を指定すれば、
メモリセルアレイCAの第3行目の記憶内容を反転し1
つ左反転シフトしたものを、メモリセルアレイCAの第
1行目の各セルに書込むことができる。
【0109】上述の実施例では、ワードアドレスWA1
0を信号線10で、ワードアドレスWA20を信号線2
0で、ワードアドレスWA30を信号線30で、それぞ
れ送出したが、これら3つの信号線の1つと、ビットア
ドレスBAを送出する信号線71とを兼用して信号線の
数を減らすこともできる。
【0110】また、上述の実施例では、各演算動作を演
算モード信号AMの変化によって開始したが、各演算動
作の開始を指示する信号を外部から供給しても良い。ま
た、タイミング制御回路45の送出するタイミング制御
信号線451、452および453を外部から供給して
も良い。
【0111】本実施例では、説明の都合上、メモリセル
CAが3行2列の場合について説明したが、メモリセル
アレイCAの列数および行数は幾つであっても構わな
い。かりに、メモリセルアレイCAが1000行400
0列の場合、メモリセルアレイCAの任意の列の400
0個のセルの内容の演算が並列に実行され、メモリセル
アレイCAの他の列の各セルに同時に書込むことができ
る。つまり、4000の論理演算が並列に実行される。
さらに、メモリ装置を複数個並列させれば、1度に実行
される演算数をいくらでも増やすことができる。
【0112】
【発明の効果】上述した本願発明のメモリセルでは、通
常の読出し書込動作の他に、以下のような動作をも行う
ことができる。第1に、上述のSRAMのメモリセルに
おいて、左ワード線のみをハイレベルとすることにより
メモリセルの左ノードの電位のみを参照することが可能
である。第2に、上述のSRAMのメモリセルにおい
て、右ワード線のみをハイレベルとすることによりメモ
リセルの右ノードの電位のみを参照することが可能であ
る。第3に、電源端子の電位と、グランド端子の電位と
を等電位とする事により、メモリセル内の記憶内容を消
去し、メモリセルを初期化することもできる。
【0113】また、上述した本願発明のメモリ装置によ
れば、メモリセルアレイCAの任意の行に記憶された内
容を、反転演算、論理和演算、または反転シフト演算し
て、メモリセルアレイCAの任意の行に書込むことがで
きる。したがって、これらの演算を組み合わせることに
よって、任意のセル間で任意の演算を実行することがで
きる。また、通常モードにおいては、本実施例のメモリ
装置は、従来のSRAM装置と同様の読出し、書込動作
を実行することができる。
【0114】また、本願発明のメモリ装置では、メモリ
セル間の論理演算と、演算結果の書込動作とが、メモリ
セルアレイCA内だけで行われる。このため、メモリセ
ルの内容を外部に一時的に保持する保持手段を設ける必
要はない。また、本実施例では、メモリセルの内容を外
部に移動する必要がないので、高速に動作を実行でき
る。
【0115】また、本願発明のメモリ装置では、メモリ
セルアレイCAの各行に1つずつのワード線制御回路お
よびワードアドレスデコーダを設置するだけでよく、各
セルに論理演算素子を設ける必要はない。このため、従
来技術であるロジックインメモリに比べて、本実施例に
よるメモリ装置は、少ない素子数で構成することができ
る。このため本実施例におけるメモリ装置をIC化した
際には、ICチップの面積を小さく押さえることができ
る。また、同一面積のチップにおいて比較するならば、
ロジックインメモリのチップよりも多くの記憶容量を持
たせることができる。
【0116】さらに、本願発明のメモリ装置では、同一
の構成で、反転、論理和および反転シフトの3種類の演
算を実行することができる。したがって、本実施例で
は、必要な素子数が少なくて済み、集積度が高い。この
ため、本実施例のメモリ装置をLSI化した場合、同一
面積内に内蔵されるメモリセルの数が多い。
【図面の簡単な説明】
【図1】本願発明のSRAMのメモリセルの一例を示す
回路図。
【図2】本願発明のメモリ装置の一例を示すブロック
図。
【図3】本願発明の第1の実施例の通常モード時の読出
し動作を示すタイムチャート。
【図4】本願発明の第1の実施例の通常モード時の書込
動作を示すタイムチャート。
【図5】本願発明の第1の実施例の反転モード時の動作
を示すタイムチャート。
【図6】本願発明の第1の実施例の論理和モード時の動
作を示すタイムチャート。
【図7】本願発明の第1の実施例の論理和モード時の動
作を示すタイムチャート。
【図8】本願発明の第1の実施例の反転シフトモード時
の動作を示すタイムチャート。
【図9】本願発明の第1の実施例のビット制御回路70
の構成を示すブロック図。
【図10】本願発明の第1の実施例のトランスファーゲ
ートの構成を示すブロック図。
【図11】本願発明の第1の実施例のビット制御回路7
0の真理値を示す図。
【図12】本願発明の第1の実施例のワード線制御回路
40の動作を示す図。
【図13】本願発明の第1の実施例のワード線制御回路
40の構成を示すブロック図。
【図14】本願発明の第1の実施例のタイミング制御回
路45の動作を示すタイムチャート。
【図15】本願発明の第1の実施例の右ワード線制御回
路46の構成を示す回路図。
【図16】本願発明の第1の実施例の左ワード線制御回
路47の構成を示す回路図。
【図17】本願発明の第1の実施例の電源制御回路48
の構成を示すブロック図。
【図18】本願発明の第1の実施例の電源制御回路48
の動作を示す図。
【図19】本願発明の第1の実施例の電源切替回路48
1の構成を示す回路図。
【図20】本願発明の第1の実施例のグランド切替回路
482の構成を示す回路図。
【図21】従来のメモリセルの構成を示す回路図。
【図22】従来のCAMにおけるメモリセルの構成を示
す回路図。
【符号の説明】
1 FET 2 FET 3 ゲートFET 4 ゲートFET 5 ドレイン負荷 6 ドレイン負荷 12、22、32 ワードアドレスデコーダ 40、50、60 ワード線制御回路 70 ビット制御回路 44 デコーダ 45 タイミング制御回路 46 右ワード線制御回路 47 左ワード線制御回路 48 電源制御回路 451〜453 タイミング制御信号線 481 電源切替回路 482 グランド切替回路 483 トランスファーゲート 486 不活性化信号線 487 バイアス信号線 461、462 AND回路 463 OR回路 471、472、473 AND回路 474 OR回路 484、485 AND回路 4811、4812 トランスファーゲート 4813 NOR回路 4821、4822 トランスファーゲート 4823 NOR回路 4824 OR回路 711 I/O回路 721 ビット線選択回路 722〜725 接続指示信号 731〜734 トランスファーゲート 741〜743 トランスファーゲート 10、20、30、13、14、15、23、24、2
5、33、34、35、71、72、73 信号線 712、713 信号線 441〜444 信号線 488 信号線 4814 信号線 4825、4826 信号線 AM 演算モード信号 BA ビットアドレス BL 左ビット線 BR 右ビット線 BL1、BL2 左ビット線 BR1、BR2 右ビット線 C メモリセル CA メモリセルアレイ C11〜C32 メモリセル CS 制御信号 D データ信号 NL 左ノード NR 右ノード SS13〜SS35 選択信号 TG トランスファーゲート TG1、TG2、TG3 端子 WL 左ワード線 WL11〜WL32 左ワード線 WR 右ワード線 WR11〜WR32 右ワード線 WV ワード電源線 WV1〜WV3 ワード電源線 WG ワードグランド線 WG1〜WG3 ワードグランド線 WA10〜WA30 ワードアドレス SUM 信号線 T1〜T9 トランジスタ TL1、TL2 負荷 (0)bit、(1)bit ビットライン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川野 良彦 東京都港区西新橋三丁目20番4号 日本 電気エンジニアリング株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−76092(JP,A) 特開 平4−113586(JP,A)

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 左ワード線の電位をゲートに受けて左ビ
    ット線とメモリセルとを接続するトランジスタと、前記
    左ワード線とは独立に制御される右ワード線の電位をゲ
    ートに受けて右ビット線と前記メモリセルとを接続する
    トランジスタと、他の回路から電源電圧を受ける電源端
    子と、他の回路からグランド電圧を受けるグランド端子
    とを有するスタティックランダムアクセスメモリのメモ
    リセルを複数有し、該複数のメモリセルの横方向一列が
    それぞれ同じ左ワード線、右ワード線、ワード電源線お
    よびワードグランド線に接続され、該複数のメモリセル
    の縦方向一列がそれぞれ同じ左ビット線及び右ビット線
    に接続されているメモリセル群と、 該メモリセル群の前記複数のメモリセルに接続する複数
    のビット線の電位を制御するビット線制御回路と、 該メモリセル群の横方向一列に1つずつ設けられ、該列
    の左ワード線、右ワード線、ワード電源線およびワード
    グランド線の電位を制御するワード線制御回路とを有す
    るメモリ装置。
  2. 【請求項2】 左ワード線の電位をゲートに受けて左ビ
    ット線とメモリセルとを接続するトランジスタと、前記
    左ワード線とは独立に制御される右ワード線の電位をゲ
    ートに受けて右ビット線と前記メモリセルとを接続する
    トランジスタと、他の回路から電源電圧を受ける電源端
    子と、他の回路からグランド電圧を受けるグランド端子
    とを有するスタティックランダムアクセスメモリのメモ
    リセルを複数有し、該複数のメモリセルの横方向一列が
    それぞれ同じ左ワード線、右ワード線、ワード電源線お
    よびワードグランド線に接続され、該複数のメモリセル
    の縦方向一列がそれぞれ同じ左ビット線及び右ビット線
    に接続されているメモリセル群と、 モード制御信号を受けて該メモリ群の複数のメモリセル
    に接続する複数のビット線の電位を制御するビット線制
    御回路と、 該メモリセルの横方向一列に1つずつ設けられ、前記
    モード制御信号を受けて、該列の左ワード線、右ワード
    線、ワード電源線およびワードグランド線の電位を制御
    するワード線制御回路と、 第1のワードアドレスを受けて前記ワード制御回路の
    1つに第1の選択信号を出力する第1のワードアドレス
    デコーダと、 第2のワードアドレスを受けて前記ワード制御回路の
    1つに第2の選択信号を出力する第2のワードアドレス
    デコーダとを有するメモリ装置。
  3. 【請求項3】 左ワード線の電位をゲートに受けて左ビ
    ット線とメモリセルとを接続するトランジスタと、前記
    左ワード線とは独立に制御される右ワード線の電位をゲ
    ートに受けて右ビット線と前記メモリセルとを接続する
    トランジスタと、他の回路から電源電圧を受ける電源端
    子と、他の回路からグランド電圧を受けるグランド端子
    とを有するスタティックランダムアクセスメモリのメモ
    リセルを複数有し、該複数のメモリセルの横方向一列が
    それぞれ同じ左ワード線、右ワード線、ワード電源線お
    よびワードグランド線に接続され、該複数のメモリセル
    の縦方向一列がそれぞれ同じ左ビット線及び右ビット線
    に接続されているメモリセル群と、 ワード制御信号を受けて該メモリ群の複数のメモリセル
    に接続する複数のビット線を制御するビット線制御回路
    と、 該メモリセル群の複数のメモリセルの横方向一列に1つ
    ずつ設けられ、前記モード制御信号を受けて、該列の左
    ワード線、右ワード線、ワード電源線およびワードグラ
    ンド線の電位を制御するワード線制御回路と、 第1のワードアドレスを受けて前記ワード制御回路の
    1つに第1の選択信号を出力する第1のワードアドレス
    デコーダと、 第2のワードアドレスを受けて前記ワード制御回路の
    1つに第2の選択信号を出力する第2のワードアドレス
    デコーダと、 第3のワードアドレスを受けて前記ワード制御回路の
    1つに第3の選択信号を出力する第3のワードアドレス
    デコーダとを有するメモリ装置。
  4. 【請求項4】 左ワード線の電位をゲートに受けて左ビ
    ット線とメモリセルとを接続するトランジスタと、前記
    左ワード線とは独立に制御される右ワード線の電位をゲ
    ートに受けて右ビット線と前記メモリセルとを接続する
    トランジスタと、他の回路から電源電圧を受ける電源端
    子と、他の回路からグランド電圧を受けるグランド端子
    とを有するスタティックランダムアクセスメモリのメモ
    リセル を複数有し、該複数のメモリセルの横方向一列が
    それぞれ同じ左ワード線、右ワード線、ワード電源線お
    よびワードグランド線に接続され、該複数のメモリセル
    の縦方向一列がそれぞれ同じ左ビット線及び右ビット線
    に接続されているメモリセル群と、モード制御信号を受
    けて該メモリセルに接続するビット線の電位を制御する
    ビット線制御回路と、該メモリ群の複数のメモリセルの
    横方向一列に1つずつ設けられ、前記モード制御信号を
    受けて、該列の左ワード線、右ワード線、ワード電源線
    およびワードグランド線の電位を制御するワード線制御
    回路と、第1のワードアドレスを受けて前記ワード線制
    御回路の1つに第1の選択信号を出力する第1のワード
    アドレスデコーダと、第2のワードアドレスを受けて前
    記ワード線制御回路の1つに第2の選択信号を出力する
    第2のワードアドレスデコーダとを有するメモリ装置に
    おいて、 前記モード制御信号として反転演算を受信したとき、前
    記ビット線制御回路により前記メモリセル群の少なくと
    も縦一列の右ビット線と左ビット線とを導通させる第1
    のステップと、 前記第1のワードアドレスデコーダにより選択された第
    1のワード線制御回路が左ワード線の電位をハイレベル
    とし、前記第2のワードアドレスデコーダにより選択さ
    れた第2のワード線制御回路が右ワード線の電位をハイ
    レベルとする第2のステップと、 前記第2ワード線制御回路がワード電源線の電位とワー
    ドグランド線の電位とを一時的に等電位とする第3のス
    テップとを有することを特徴とした請求項3に記載のメ
    モリ装置の制御方法。
  5. 【請求項5】 左ワード線の電位をゲートに受けて左ビ
    ット線とメモリセルとを接続するトランジスタと、前記
    左ワード線とは独立に制御される右ワード線の電位をゲ
    ートに受けて右ビット線と前記メモリセルとを接続する
    トランジスタと、他の回路から電源電圧を受ける電源端
    子と、他の回路からグランド電圧を受けるグランド端子
    とを有するスタティックランダムアクセスメモリのメモ
    リセルを複数有し、該複数のメモリセルの横方向一列が
    それぞれ同じ左ワード線、右ワード線、ワード電源線お
    よびワードグランド線に接続され、該複数のメモリセル
    の縦方向一列がそれぞれ同じ左ビット線及び右ビット線
    に接続されているメモリ セル群と、モード制御信号を受
    けて該メモリ群の複数のメモリセルに接続する複数の
    ット線の電位を制御するビット線制御回路と、該メモリ
    セルの横方向一列に1つずつ設けられ、前記モード制御
    信号を受けて、該列の左ワード線、右ワード線、ワード
    電源線およびワードグランド線の電位を制御するワード
    線制御回路と、第1のワードアドレスを受けて前記ワー
    制御回路の1つに第1の選択信号を出力する第1の
    ワードアドレスデコーダと、第2のワードアドレスを受
    けて前記ワード制御回路の1つに第2の選択信号を出
    力する第2のワードアドレスデコーダとを有するメモリ
    装置において、 前記モード制御信号として反転シフト演算を受信したと
    き、前記ビット線制御回路により前記メモリセル群の少
    なくとも縦一列の右ビット線と該列の右隣の列の左ビッ
    ト線とを導通させる第1のステップと、 前記第1のワードアドレスデコーダにより選択された第
    1のワード線制御回路が左ワード線の電位をハイレベル
    とし、前記第2のワードアドレスデコーダにより選択さ
    れた第2のワード線制御回路が右ワード線の電位をハイ
    レベルとする第2のステップと、 前記第2ワード線制御回路がワード電源線の電位とワー
    ドグランド線の電位とを一時的に等電位とする第3のス
    テップとを有することを特徴とした請求項3に記載のメ
    モリ装置の制御方法。
  6. 【請求項6】 左ワード線の電位をゲートに受けて左ビ
    ット線とメモリセルとを接続するトランジスタと、前記
    左ワード線とは独立に制御される右ワード線の電位をゲ
    ートに受けて右ビット線と前記メモリセルとを接続する
    トランジスタと、他の回路から電源電圧を受ける電源端
    子と、他の回路からグランド電圧を受けるグランド端子
    とを有するスタティックランダムアクセスメモリのメモ
    リセルを複数有し、該複数のメモリセルの横方向一列が
    それぞれ同じ左ワード線、右ワード線、ワード電源線お
    よびワードグランド線に接続され、該複数のメモリセル
    の縦方向一列がそれぞれ同じ左ビット線及び右ビット線
    に接続されているメモリセル群と、ワード制御信号を受
    けて該メモリセルに接続するビット線の電位を制御する
    ビット線制御回路と、該メモリ群の複数のメモリセルの
    横方向一列に1つずつ設けられ、前記モード制御信号を
    受けて、該列の左ワード線、右ワード線、ワード電源線
    およびワードグランド線の電位を制御するワード線制御
    回路と、第1のワードアドレスを受けて前記ワード
    御回路の1つに第1の選択信号を出力する第1のワード
    アドレスデコーダと、第2のワードアドレスを受けて前
    記ワード制御回路の1つに第2の選択信号を出力する
    第2のワードアドレスデコーダと、第3のワードアドレ
    スを受けて前記ワード制御回路の1つに第3の選択信
    号を出力する第3のワードアドレスデコーダとを有する
    メモリ装置において、 前記モード制御信号として論理和演算を受信したとき、
    前記ビット線制御回路により前記メモリセル群の右ビッ
    ト線との左ビット線とを非導通状態とする第1のステッ
    プと、 前記第1のワードアドレスデコーダにより選択された第
    1のワード線制御回路が右ワード線の電位をハイレベル
    とし、前記第2のワードアドレスデコーダにより選択さ
    れた第2のワード線制御回路が左ワード線の電位をハイ
    レベルとする第2のステップと、 前記第2ワード線制御回路がワード電源線の電位とワー
    ドグランド線の電位とを一時的に上昇させ、前記第3の
    ワードアドレスデコーダにより選択された第3のワード
    線制御回路が右ワード線と左ワード線とをハイレベルす
    るとともにワード電源線の電位とワードグランド線の電
    位とを一時的に等電位とする第3のステップを有するこ
    とを特徴とした請求項4に記載のメモリ装置の制御方
    法。
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