JP2982618B2 - メモリ選択回路 - Google Patents
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Description
し、特に多ビットプリフェッチによる連続アクセスを行
うメモリ選択回路に関する。
上している。しかし、一方でDRAM等の主記憶装置の
動作速度はCPUの動作速度よりも遅いため、CPUと
主記憶装置との間に高速メモリであるキャッシュメモリ
を挿入することが一般に行われている。キャッシュメモ
リを用いた場合、CPUがキャッシュメモリをアクセス
する割合(ヒット率)が90%程度まで可能であるの
で、CPUが主記憶装置をアクセスしなければならない
割合(ミスヒット率)は10%程度となり、非常に高速
な命令の読み出しが可能となる。
いるのは、使用した命令が格納されたアドレスの近辺に
格納された命令は、その後すぐに使用する確率が高いと
いう経験則に基づき、現在必要である命令を最初に読み
出した後、連続してそのアドレスの下位数ビットのみが
異なるアドレスに格納された命令をも読み出して、これ
らをまとめてキャッシュメモリに格納しているからであ
る。したがって、キャッシュメモリを用いる場合、主記
憶装置は上記のようなアクセス、すなわち、まず必要と
するデータを最初に出力し、つづいてそのデータの格納
されたアドレスの下位数ビットのみが異なるアドレスの
データを連続して出力することが可能なものでなければ
ならない。
に、DRAMにおけるニブルモードアクセスがある。ニ
ブルモードによる4MDRAMのアクセスを、図15を
用いて説明する。
スを行う4MDRAMの概要図である。図中1500は
4Mビットのメモリセルアレイであり、図に示すように
それぞれが1Mビットである4つのブロック、、
およびに分割されている。それぞれのブロックは、ビ
ット線およびワード線をそれぞれ1024本ずつ有して
おり、ワード線は各ブロックに共通である。1501は
10ビットのカラムアドレス(A0〜A9)であり、1
024本あるカラム選択線(以下、CSLという)の1
本を選択し、これによりそれぞれのブロックが持つ10
24本のビット線のうちの1本をそれぞれ選択する。1
502は10ビットのロウアドレス(A0〜A9)であ
り、各ブロックに共通に接続されている1024本のワ
ード線のうちの1本を選択する。1503、1504は
ニブルモードでアクセスするアドレスを決定する、ロウ
アドレスA10およびカラムアドレスA10であり、そ
れぞれニブルデコーダ1505に入力されている。ニブ
ルデコーダ1505は、ロウアドレスA10およびカラ
ムアドレスA10を受けてこれをデコードし、4本の出
力線のうちの1本を選択してアクティブレベルとすると
ともに、CASクロックを受けてアクティブレベルとす
る出力線の選択を次々と変えていく。
し動作を説明する。まず、各ブロックは、カラムアドレ
ス1501およびロウアドレス1502が与えられ、1
本のCSLと、1本のワード線が選択される。これによ
り、各ブロックにおいて、それぞれ1本のビット線と1
本のワード線が選択されるので、各ブロックからはそれ
ぞれ1つのメモリセルが選択される。すなわち、カラム
アドレス1501およびロウアドレス1502により、
それぞれが同一アドレス空間にある4つのメモリセルが
同時に選択され、4ビットのデータが同時に読み出され
る。これら4ビットのデータはそれぞれデータラッチ回
路によりラッチされる。次に、ニブルデコーダ1505
に入力されるカラムアドレスA10およびロウアドレス
A10により、ニブルデコーダ1505の4本の出力線
のうちのひとつが選択されアクティブレベルとなる。こ
れに応じて、読み出された4ビットのデータのうちのひ
とつが出力される。以後は、ニブルデコーダに入力され
ているCASクロックが変化する毎にニブルデコーダの
出力が次々に変えられ、これにしたがい読み出された4
ビットのデータが次々に出力される。つまり、図15に
示す4MDRAMでは、CPUから与えられるアドレス
(以下、CPUアドレスという)の下位2ビットを除く
アドレスによって1本のCSLを選択し、選択された1
本のCSLによって各ブロックから1ビットずつ計4ビ
ットを読み出した後、CPUアドレスの下位2ビットで
あるカラムアドレスA10およびロウアドレスA10に
基づいてCPUアドレスのデータを最初に出力し、その
後CASクロックの変化に応じて下位2ビットのみが異
なるアドレスのデータを次々に出力していることにな
る。
DRAMはキャッシュメモリの要求にこたえているの
で、これを主記憶装置として用いればキャッシュメモリ
を使用できることが分かる。
モードアクセスによって連続的にデータの読み出しが可
能となるが、近年、1回の出力タイミングで同時に出力
するデータ(以下、データ幅という)が、従来の1ビッ
トから4ビット、8ビット、16ビットと増えてきてい
るため、出力すべきデータを一度に読み出すニブルモー
ドでは、バスやラッチ回路が非常に多く必要となるとい
う問題がある。例えばデータ幅が8ビットであるとする
と、32個のメモリセルに格納されたデータが同時に読
み出されることとなる。32個のメモリセルが同時に読
み出されるとなると、これら読み出されたデータをラッ
チするのに32個のラッチ回路が必要となり、さらに3
2本ものバスが必要となってしまう。このようなラッチ
回路やバスの増大は、データ幅が多い場合だけでなく、
連続してデータを出力する回数(バースト長)が長くな
ることに対しても生じる。例えば、従来例において示し
た4ビットの連続アクセス(バースト長=4)ではな
く、8ビットの連続アクセス(バースト長=8)を行う
場合、上記と同様にデータ幅が8ビットであるとする
と、64個のメモリセルが同時にアクセスされることと
なるため、64個のラッチ回路および64本のバスが必
要となってしまう。
回避するものに、2ビットプリフェッチによる連続アク
セスがある。2ビットプリフェッチは、前述のニブルモ
ードのように出力するすべてのデータを一度に読み出す
ものとは異なり、連続して出力するデータを2ビットず
つ読み出して、これを出力している間につづいて出力す
べきデータを読み出すというものである。換言すれば、
ニブルモードのように、1本のCSLを選択することに
よって、出力すべきデータをすべて読み出すのではな
く、1本のCSLを選択して連続して出力するデータの
2回分を読み出し、これをラッチして出力している間
に、その後さらに連続して出力すべきデータを読み出す
べく、他のCSLを選択するというものである。この方
法では、バースト長が増えても同時に読み出されるのは
常に2出力分のみであるため、バスの数を増やす必要が
ない。しかし、2ビットプリフェッチでは、1本のCS
Lにより連続して出力するデータの2回分を同時に読み
出しているので、同時に読み出されたデータのうちの一
方のデータが出力されると、次に出力されるのは必ず他
方のデータに決まってしまうという問題がある。この様
子を、図16を用いて説明する。図において、(a)〜
(h)はアドレスであり、CSL0〜CSL3はそれぞ
れ(a)と(b)、(c)と(d)、(e)と(f)、
(g)と(h)を同時に選択するCSLである。図では
最下位ビットのみが異なるアドレスが1本のCSLによ
り選択されるようになっているが、同時に選択されるア
ドレスの組み合わせがどうであれ、1本のCSLにより
選択される2つのアドレスはハード的に固定であること
は当然である。例として、バースト長が4で、入力され
たCPUアドレスが(c)である場合を考える。この場
合、まずCSL1が選択され、(c)と(d)に格納さ
れたデータが読み出される。これらデータをラッチし、
(c)→(d)の順で出力している間にCSLの選択が
変えられてCSL1からCSL0となり、(a)と
(b)に格納されたデータが読み出される。したがっ
て、出力される順番は(c)→(d)→(a)→(b)
の順となる。つまり、CPUアドレス(c)のデータか
ら出力し始めて、下位2ビットのみが異なるアドレスの
データが次々に出力されたことになり、キャッシュメモ
リの要求にこたえている。しかしながら、CPUアドレ
スが(d)であると、まずCSL1が選択されるのであ
るが、アクセスされたアドレス(c)と(d)のうち、
(d)を出力すると、次は(c)を出力するしかなく、
(d)→(a)→(b)→(c)というように、アドレ
スの順に出力することは不可能であることが分かる。し
たがって、アドレス順にデータを連続出力すること(以
下、シーケンシャルアクセスという)が要求されている
場合、この方法ではこれを満足することはできない。同
様に、(e)→(f)→(g)→(h)の順に出力する
ことはできるが、(f)→(g)→(h)→(e)の順
に出力することはできない。つまり、シーケンシャルア
クセスが、偶数アドレスからは可能であるが、奇数アド
レスからは不可能であることが分かる。
アクセスが可能なメモリ選択回路として、2組の2ビッ
トプリフェッチ回路を用いた2ビットプリフェッチパイ
プライン方式があるが、この方式においても、ラッチ回
路やバスのさらなる増加は避けられない。
リフェッチにより連続アクセスを行うメモリ選択回路
は、1回のアクセスを1本のCSLにより行っていたの
で、ラッチ回路やバスが多く必要であるが、奇数アドレ
スからのシーケンシャルアクセスが不可能または困難で
あった。
連続アクセスが可能であり、かつラッチ回路やバスを多
く必要としないメモリ選択回路を提供することを目的と
する。
フェッチによる連続アクセスを行うメモリ選択回路にお
いて、1回の出力タイミングで出力するデータのアドレ
スのみを選択するカラム選択線を多重選択する手段を有
している。かかる手段は、入力アドレスをおよび連続し
て出力するデータの長さ(バースト長)を示す情報を受
けて、入力アドレスに対応するカラム選択線と、続けて
出力すべきデータのアドレスに対応するカラム選択線と
を同時に多重選択するものである。
は1回の出力タイミングで出力するデータのアドレスの
みを選択し、これを複数同時に選択しているので、出力
するデータを複数回に分けて読み出すプリフェッチ方式
を用いた場合でも、プリフェッチするデータの組み合わ
せは任意であり、出力する順番に制限がなくなる。この
ため、バスやラッチ回路を増やすことなく、奇数アドレ
スからのシーケンシャルアクセスが可能になる。
する。
の様に1本のカラム選択線(以下、CSLという)によ
って2出力分のデータを読み出すものとは異なり、1出
力分のデータのみを読み出すCSLを2本同時に選択す
ることによって2出力分のデータを読み出すものであ
る。
アドレスの下位ビットをデコードするプリフェッチプリ
デコーダを備え、かかるプリフェッチプリデコーダはア
ドレスの他にバースト長を示す情報を受けて、これらを
もとに、アドレスの2つのビットがアクティブレベルと
なるプリデコードアドレスをカラムデコーダに供給す
る。カラムデコーダは、かかるプリデコードアドレスと
カラムアドレスの残りの上位ビットを受けて、同時に読
み出すべきメモリセルにつながる2本のCSLを同時に
選択し、これにより2出力分のデータを同時に読み出し
ている。
細に説明する。図1は、本実施例におけるメモリの全体
を示す図であり、図中100は16MDRAMの全体図
で、半導体チップ上に集積されている。101は16M
ビットのメモリセルアレイであり、4096本のワード
線と512本のCSL(CSL0〜CSL511)を持
つ。したがって、1アドレスは8個のメモリセルに対応
するので、1入出力(データ幅)は8ビットである。1
02はアドレスバッファ、103はロウデコーダであ
る。104は本実施例の中心となるプリフェッチプリデ
コーダであり、CSLの多重選択を制御する。105は
プリデコーダ、106はカラムデコーダである。107
はクロックジェネレータであり、外部から図のような信
号を受け、プリフェッチプリデコーダ104等のタイミ
ングを制御する信号を発生している。108はI/Oス
イッチ、109は出力バッファ、110は入力バッフ
ァ、111はラッチ回路である。
の動作につき、読み出しの場合を例に説明する。まず、
外部から与えられる入力アドレスA0〜A11を受けた
アドレスバッファ102は、ロウアドレスとしてA0〜
A11をロウデコーダ103に供給し、カラムアドレス
としてA0〜A8をプリフェッチプリデコーダ104に
供給する。ロウアドレスA0〜A11を受けたロウデコ
ーダ103はこれをデコードし、4096本あるワード
線の1本を選択する。一方、カラムアドレスA0〜A8
を受けたプリフェッチプリデコーダ104は、カラムア
ドレスの上位ビットであるA3〜A8をプリデコーダ1
05に供給する一方、下位ビットであるA0〜A2をプ
リデコードし、プリデコードアドレスY0〜Y7として
出力する。プリフェッチプリデコーダ104の動作はク
ロックジェネレータ107からの信号LOAD0、1、
2信号およびCOUNT信号によって制御されている。
ここで、LOAD0信号は外部からのクロックの立ち上
がりに応答して発生する信号であり、LOAD1、LO
AD2信号は外部から与えられる信号が読み出しまたは
書き込みコマンドである場合にクロックに同期して発生
する信号であり、COUNT信号はLOAD1、LOA
D2信号が発生した後、バースト長に応じて発生する信
号である。なお、クロックジェネレータ107からはさ
らに他の制御信号も出力されているが、それらについて
の説明は省略する。プリデコーダ105からのデコード
出力およびプリフェッチプリデコーダ104からのプリ
デコードアドレスは、ともにカラムデコーダ106に供
給され、これらによりCSLが選択される。プリフェッ
チプリデコーダ104にはバースト長を示すバースト信
号B4、B8がさらに供給されており、プリフェッチプ
リデコーダ104はこれらバースト信号にもとづき、入
力アドレスに対応するアドレスと、次に出力すべきデー
タに相当するアドレスに対応するアドレスとが選択され
るように、アドレスの2つのビットがアクティブレベル
であるプリデコードアドレスを出力する。このため、カ
ラムデコーダ106はプリデコーダ105からのデコー
ド出力と、アドレスの2つのビットがアクティブレベル
であるプリデコードアドレスとを受けることにより、C
SLを2本同時に選択することになる。このCSLは、
前述のようにそれぞれが8個のメモリセルに接続されて
いるため、これが2本同時に選択されることにより16
個のメモリセルが同時に読み出されることになる。これ
ら同時に読み出された16ビットのデータはすべてラッ
チ回路111にラッチされ、I/Oスイッチ108に供
給される。さらに、プリフェッチプリデコーダ104か
らは、2本同時に選択されたCSLのうち、どちらのC
SLにつながるセルを読み出すのかを示す信号CI0
が、I/Oスイッチ108に供給されており、かかる信
号にもとづいて、ラッチ回路111にラッチされたデー
タのうち、一方のCSLにつながるメモリセルのデータ
を出力バッファ109に出力し、信号CI0の変化に応
答して他方のCSLにつながるメモリセルのデータを出
力バッファ109に出力する。そして、出力バッファ1
09に供給されたデータは、この16MDRAMの出力
D0〜D7として外部に出力される。そして、これらデ
ータが出力されている間に、クロックジェネレータ10
7からのCOUNT信号によりプリデコードアドレスが
変化し、CSLの選択が変えられてさらに他のデータが
アクセスされる。
動作の概要であるが、以下に各部の構成および動作をさ
らに詳細に説明する。図2はプリフェッチプリデコーダ
104の内部を詳細に示す図である。プリフェッチプリ
デコーダ104は、アドレスラッチジェネレイターブロ
ック280とプリデコードブロック290とからなる。
アドレスラッチジェネレイターブロック280はカラム
アドレスA0〜A8を受けて、そのうちの下位ビットA
0〜A2から内部アドレス信号ADD0〜ADD2を生
成する。なお、図においてAiはA3〜A8を示してい
る。プリデコードブロック290は内部アドレス信号A
DD0〜ADD2を受けてプリデコードアドレスY0〜
Y7を生成する。図において201〜203はそれぞれ
ラッチ回路、204は選択信号生成回路、205はカウ
ンタである。ラッチ回路201は、9つのラッチ回路2
01−0〜201−8からなるが、図では、それぞれカ
ラムアドレスA3〜A8を受けるラッチ回路201−3
〜201−8については201−iとしてまとめて示し
ている。同様に、ラッチ回路202は、9つのラッチ回
路202−0〜202−8からなるが、ラッチ回路20
2−3〜202−8については202−iとしてまとめ
て示している。ラッチ回路203は、7つのラッチ回路
203−0、203−3〜202−8からなる。ラッチ
回路201はLOAD0信号がアクティブレベルとなる
とデータを取り込み、ラッチ回路202はLOAD1信
号がアクティブレベルとなるとデータを取り込み、ラッ
チ回路203、選択信号生成回路204はそれぞれLO
AD2信号がアクティブレベルとなるとデータを取り込
む。また、カウンタ205は3ビットのカウンタであ
り、それぞれ1、2、4の重みの付けられたフリップフ
ロップ回路205−0、205−1および205−2か
らなる。つまり、カンウンタ205は、0から7までを
カウントするカンウンタである。カウンタ205にはL
OAD2信号およびCOUNT信号が供給されており、
LOAD2信号のアクティブレベルに応答してデータを
取り込むとともに、COUNT信号に応答してカウント
アップする。なお、フリップフロップ回路205−1か
らフリップフロップ回路205−2への桁上げは、図の
とおりアンドゲート270を介して行われている。かか
るアンドゲートに入力されているバースト信号B8は、
1(ハイレベル)のときにバースト長が8であることを
示す信号である。したがって、フリップフロップ回路2
05−1からフリップフロップ回路205−2への桁上
げは、バースト長が8の時以外は行われない。同様にバ
ースト信号B4は、1(ハイレベル)のときにバースト
長が4であることを示す信号である。バースト信号B4
およびB8がともに0(ローレベル)であるときは、バ
ースト長が2であることを示している。また、COUN
T信号は選択信号生成回路204にも供給されており、
選択信号生成回路204に格納されたデータは、COU
NT信号がアクティブとなる毎に反転する。
図である。カラムデコーダ106は、64個のスイッチ
回路106−0〜106−63からなり、それぞれのス
イッチ回路にはプリフェッチプリデコーダ104からの
プリデコードアドレスY0〜Y7が共通に供給されてい
る。さらに、それぞれのスイッチ回路にはプリデコーダ
105からのデコード出力が供給されている。図4はプ
リデコーダ105の一部を示す図であり、図においてA
xおよびAyは、カラムアドレスA3およびA4、また
はカラムアドレスA5およびA6、またはカラムアドレ
スA7およびA8である。これら3組のカラムアドレス
はそれぞれデコードされて、図のとおりAx0Ay0、
Ax1Ay0、Ax0Ay1、Ax1Ay1となる。こ
れがカラムデコーダ106に図のように入力され、カラ
ムデコーダ106はかかるデコード信号と、プリデコー
ドアドレスY0〜Y7とを受けてCSLを選択する。ま
た、カラムデコーダ106を構成するスイッチ回路のひ
とつ106−kを詳細に示したものが図5である。図5
において、501〜504はそれぞれPチャンネルのM
OSトランジスタ、505〜508はそれぞれNチャン
ネルのMOSトランジスタである。スイッチ回路106
−kに入力される、プリデコーダ105からのデコード
出力A3XA4X、A5XA6X、A7XA8Xは、そ
れぞれトランジスタ503と505、502と506、
501と507のゲートに入力されている。したがっ
て、これらデコード出力A3XA4X、A5XA6X、
A7XA8Xがすべて1(ハイレベル)となると、接点
510の電位がVSS(0)となる。これにより、入力
されるプリデコードアドレスY0〜Y7は、バッファ回
路521−0〜521−7を介してCSLとして出力す
ることとなる。デコード出力A3XA4X、A5XA6
X、A7XA8Xの少なくともひとつが0(ローレベ
ル)であれば、バッファ回路521〜528は常に0を
出力する。
示す図である。図のとおり、それぞれのCSLはひとつ
のビット線対にのみ接続されている。また、601およ
び602はI/Oバス対であり、隣合うビット線は互い
に異なるI/Oバス対に接続されていることが分かる。
すなわち、本実施例は2ビットプリフェッチを行うの
で、同時に選択される2本のビット線対は、I/Oバス
対601に接続されたものとI/Oバス対602に接続
されたものであり、このように2本のビット線対が選択
されて2ビットのデータがラッチ回路111にラッチさ
れる。なお、本実施例ではデータ幅が8で入出力端子が
8つあるので、図ではI/Oバス対が2対だけ示されて
いるが、これは1入出力端子分であり、実際にはI/O
バス対は16対あることになる。したがって、図ではC
SLはひとつのビット線対にのみ接続されているが、他
の入出力端子につながるビット線、すなわち他のI/O
バス対につながるビット線にも接続されているので、実
際は8対のビット線に接続されていることになる。
104の動作を中心として、入力されるアドレスA2、
A1、A0がそれぞれ0、1、1(3)である場合を例
に、バースト長が2、4、8それぞれの場合に分けてさ
らに具体的に読み出し動作を説明する。
およびタイミング図である図7を用いて説明する。ま
ず、アドレスバッファ102から供給されるカラムアド
レスA0〜A8は、LOAD0信号の発生に応答してラ
ッチ回路201にラッチされる。したがって、ラッチ回
路201−2、201−1、201−0には、A2、A
1、A0がラッチされ、それぞれ0、1、1が格納され
る。その後、外部からCS、RAS、CAS、WE信号
の組み合わせによるREADコマンドが供給されるとL
OAD1、2信号が発生し、カラムアドレスA0〜A8
はラッチ回路202にラッチされるとともに、カラムア
ドレスA3〜A8はラッチ回路203にもラッチされる
が、カラムアドレスA2、A1、A0はそれぞれフリッ
プフロップ回路205−2、205−1、選択信号生成
回路204に格納される。また、バースト信号B4、B
8はともに0であるので、オアゲート240からは0が
出力されており、LOAD2信号が発生してもラッチ回
路203−0には必ず0がラッチされる。また、フリッ
プフロップ回路205−0にはVSSが接続されている
ので、かかる回路の初期値は必ず0である。なお、ラッ
チ回路202は、インターリーブアクセスをする場合の
終了検出に用いられる。それぞれのラッチ回路、フリッ
プフロップ回路には、以上のようなデータがラッチされ
ているので、これによりアンドゲート212から1が出
力されることになる。したがって、プリデコードアドレ
スはY2およびY3が1で、その他は0となる。こうし
て生成されたプリデコードアドレスにより、前述のとお
り対応するCSLが2本選択され、16ビットのデータ
がラッチ回路111にラッチされ、I/Oスイッチ10
8に供給される。このとき、選択信号CI0は1である
ため、I/Oスイッチ108に供給された16ビットの
データのうち、プリデコードアドレスのY3に対応する
CSLが読み出した8ビットのデータが選択され、出力
バッファ109に出力される。また、バースト長が2の
場合は、LOAD1、信号が発生した後、クロックジェ
ネレータ107からCOUNT信号がクロックに同期し
て1回発生する。かかるCOUNT信号の発生により選
択信号CI0が反転して0となり、プリデコードアドレ
スのY2に対応するCSLが読み出した8ビットのデー
タが選択され、出力バッファ109に出力される。この
とき、カウンタ205も1つカウントして、フリップフ
ロップ回路205−2、205−1、205−0にそれ
ぞれ0、1、1が格納されることになるが、これによっ
てプリデコードアドレスが変化しないことはもちろんで
ある。結局、この場合カラムアドレスで言えば、……0
11(3)、……010(2)の順に出力されたことに
なる。
よびタイミング図である図8を用いて説明する。この場
合には、バースト信号B4が1、B8が0であるので、
アンドゲート260はアドレスA0をラッチ回路203
−0に供給する。選択信号生成回路204やその他のラ
ッチ回路、フリップフロップ回路には、バースト長が2
である場合と同じデータが格納されている。これらによ
り、エクスクルーシブオアゲート250、251からそ
れぞれ0、1が出力され、アンドゲート213から1が
出力される。このとき、バースト信号B4が1であるの
で、アンドゲート220からも1が出力され、生成され
るプリデコードアドレスはY0およびY3が1で、その
他が0となる。かかるプリデコードアドレスにより読み
出されたデータは、ラッチ回路111にラッチされ、前
述のとおりI/Oスイッチ108に供給される選択信号
CI0によって、まずプリデコードアドレスのY3に対
応するCSLが読み出した8ビットのデータが選択さ
れ、出力バッファ109に出力される。また、バースト
長が4の場合は、LOAD1、2信号が発生した後、ク
ロックジェネレータ107からCOUNT信号がクロッ
クに同期して3回発生する。まず、COUNT信号が1
回発生することによって選択信号CI0が0に反転し、
プリデコードアドレスのY0に対応するCSLが読み出
した8ビットのデータへ、出力が切り換えられる。つづ
いて、もう1回COUNT信号が発生すると、フリップ
フロップ回路205−2、205−1、205−0にそ
れぞれ0、0、0が格納されることになり、アンドゲー
ト211から1が出力されるので、Y1およびY2が1
で、その他が0というプリデコードアドレスに変わる。
このとき選択信号CI0は合計2回反転し、1に戻って
いるので、I/Oスイッチ108はプリデコードアドレ
スのY1に対応するCSLが読み出した8ビットのデー
タを選択し出力する。そして、最後のCOUNT信号が
発生すると、同様にして選択信号CI0が0に反転し、
プリデコードアドレスのY2に対応するCSLが読み出
した8ビットのデータへ、出力が切り換えられる。まと
めると、まず初めにプリデコードアドレスはY0とY3
が1であり、COUNT信号が発生する毎に、1となる
のはY0とY3、Y1とY2、Y1とY2となる。これ
に応じ、出力バッファ109へは、まずY3に対応する
CSLが読み出した8ビットのデータが出力され、CO
UNT信号が発生する毎に、Y0、Y1、Y2に対応す
るCSLが読み出した8ビットのデータが出力されるこ
とになる。したがって、カラムアドレスで言えば、……
011(3)、……000(0)、……001(1)、
……010(2)の順に出力されたことになる。
が、バースト長が8である場合、前述のとおりカウンタ
205は205−2の桁までカウントアップすることに
なる。したがって、バースト信号B4が0、B8が1に
より、アンドゲート213およびアンドゲート223か
ら1が出力され、プリデコードアドレスはY3およびY
4が1となる。また、バースト長が8の場合は、LOA
D1、2信号が発生した後、クロックジェネレータ10
7からはCOUNT信号がクロックに同期して7回発生
するので、COUNT信号が発生する毎に、1となるプ
リデコードアドレスはY3とY4、Y5とY6、Y5と
Y6、Y0とY7、Y0とY7、Y1とY2、Y1とY
2と変化する。これに伴い、出力バッファ109へは、
まずY3に対応するCSLが読み出した8ビットのデー
タが出力され、COUNT信号が発生する毎に、Y4、
Y5、Y6、Y7、Y0、Y1、Y2に対応するCSL
が読み出した8ビットのデータが出力されることにな
る。したがって、カラムアドレスで言えば、……011
(3)、……100(4)、……101(5)、……1
10(6)、……111(7)、……000(0)、…
…001(1)、……010(2)の順に出力されたこ
とになる。
4、8の場合それぞれについて、プリフェッチプリデコ
ーダ104が入力アドレスA0〜A2に対し、どのよう
なプリデコードアドレスを出力するのかを示す。なお、
図10において示したプリデコードアドレスは、1とな
るアドレスを示している。
104を用いると、バースト長が2の場合は入力された
アドレスに対応するデータから出力し始めて、かかるア
ドレスの最下位ビットのみが異なるアドレスに対応する
データをつづけて出力し、バースト長が4の場合は入力
されたアドレスに対応するデータから出力し始めて、か
かるアドレスの下位2ビットのみが異なるアドレスに対
応するデータをアドレス順につづけて出力し、バースト
長が8の場合は入力されたアドレスに対応するデータか
ら出力し始めて、かかるアドレスの下位3ビットのみが
異なるアドレスに対応するデータをアドレス順につづけ
て出力することとなる。このため、いかなるアドレスが
入力されても、アドレスの下位ビットのみが異なる連続
したアドレスのデータをアドレス順に出力することがで
きるので、シーケンシャルアクセスが要求されている場
合にもこれに対応できる。しかも、2本のCSLを選択
することによって16ビットずつ読み出しているので、
バースト長が長くなっても、ニブルモードのようにバス
を増やす必要がない。
レイターブロック280は、図11に示す回路であって
もよい。図11に示すアドレスラッチジェネレイターブ
ロック281は、図2に示したアドレスラッチジェネレ
イターブロック280におけるアンドゲート260をス
イッチ1101および1102に置き換えたものであ
り、その機能は図2に示したアドレスラッチジェネレイ
ターブロック280と同一である。但し、カラムアドレ
スの上位ビットであるA3〜A8にかかわる部分につい
ては図2と全く同一であるので図では省略している。図
において、バースト信号SL4,8はバースト長が4ま
たは8である場合に1(ハイレベル)となる信号であ
り、バースト信号SL4,8Bはバースト信号SL4,
8の反転信号である。また、スイッチ1101および1
102は、これらバースト信号が1であると閉じる(導
通状態とする)スイッチである。したがって、バースト
長が2である場合にはラッチ回路206にはVSS電位
(0)がラッチされ、バースト長が4または8である場
合にはA0のデータがラッチされることになる。
ロック280は、図12に示す回路であってもよい。但
し、図11と同様に、カラムアドレスの上位ビットであ
るA3〜A8にかかわる部分については図2と全く同一
であるので省略している。図12に示すアドレスラッチ
ジェネレイターブロック282は、以上説明した連続ア
クセス(シーケンシャルアクセス)のほかに、インター
リーブアクセスを行うことのできるものである。シーケ
ンシャルアクセスとインターリーブアクセスの切り換え
は、アクセス制御信号FSLおよびFILによって行わ
れ、アクセス制御信号FSLが1(ハイレベル)でアク
セス制御信号FILが0(ローレベル)の場合はシーケ
ンシャルアクセスを行い、アクセス制御信号FSLが0
(ローレベル)でアクセス制御信号FILが1(ハイレ
ベル)の場合はインターリーブアクセスを行う。図にお
いてスイッチ1201〜1210は、図11において示
したスイッチ1101および1102と同一と機能を持
つ。まず、シーケンシャルアクセスの場合であるが、こ
の場合はスイッチ1201、1203、1208および
1209が閉じており、スイッチ1202、1204、
1207および1210は開いているため、図11に示
したアドレスラッチジェネレイターブロック281と同
一の動作を行う。一方、インターリーブアクセスの場合
は、逆にスイッチ1201、1203、1208および
1209が開いており、スイッチ1202、1204、
1207および1210が閉じているため、フリップフ
ロップ回路205−0、205−1、205−2の初期
値は必ずVSS電位(0)となる。さらに、ラッチ回路
205−1、205−2のデータは、シーケンシャルア
クセスの場合のようにそのまま内部アドレス信号ADD
1、ADD2とするのではなく、それぞれラッチ回路2
02−1、202−2にラッチされたデータとの排他的
論理和出力を、エクスクルースブオアゲート1220お
よび1230によって生成し、それぞれ内部アドレス信
号ADD1、ADD2としている。
290は、図13に示す回路であってもよい。図13に
示すプリデコードブロック291は、アドレスラッチジ
ェネレイターブロックからの内部アドレス信号ADD0
〜ADD2のデコード方法が、図2に示しアプリデコー
ドブロック290と異なるほか、アンドゲート220〜
223をスイッチ1321〜1324に置き換えたもの
である。機能としては図2に示したプリデコードブロッ
ク290と同一であるが、図13に示すプリデコードブ
ロック291は回路構成が簡略であるので、より高集積
化が可能となる。
る。
く、4ビットプリフェッチをCSLの多重選択により行
うものであり、図14に示すプリフェッチプリデコーダ
1400を、図1に示したプリフェッチプリデコーダ1
04の代わりに用いることで実現している。プリフェッ
チプリデコーダ1400は、カラムアドレスの下位3ビ
ットを受けてプリデコードアドレスY0〜Y7を生成す
る点においてプリフェッチプリデコーダ104と同じで
あるが、プリフェッチプリデコーダ104が、プリデコ
ードアドレスY0〜Y7のうち2つを1(ハイレベル)
として出力するのに対し、プリフェッチプリデコーダ1
400はプリデコードアドレスY0〜Y7の4つを1と
する点が異なる。このように、プリフェッチプリデコー
ダ1400は、プリデコードアドレスY0〜Y7の4つ
を1とするので、カラムデコーダ106はこれを受けて
512本あるCSLのうちの4本を選択することにな
り、32個のメモリセルが同時に読み出されることとな
る。
の動作を説明する。プリフェッチプリデコーダ1400
は、カラムアドレスの下位3ビットA0〜A2を受けて
内部アドレス信号ADD0〜ADD2を生成するアドレ
スラッチジェネレイターブロック1440と、内部アド
レス信号ADD0〜ADD2を受けてプリデコードアド
レスY0〜Y7を生成するプリデコードブロック145
0とからなる。図において、201〜203、1412
および1414はラッチ回路、1410および1411
は選択信号生成回路、1441〜1444はスイッチで
あり、これらの機能は前述した同じ回路と同一である。
なお、選択信号生成回路1411は、フリップフロップ
回路1411−0および1411−1からなる2ビット
のカウンタであり、LOAD2信号に応答してデータを
格納し、COUNT信号に応答してカウントアップす
る。ただし、フリップフロップ回路1411−0から1
411−1への桁上げはアンドゲート1460を介して
行われている。また、バースト信号B8は1(ハイレベ
ル)のときにバースト長が8であることを示す信号、バ
ースト信号B4,2は1(ハイレベル)のときにバース
ト長が4または2であることを示す信号、バースト信号
B4,8は1(ハイレベル)のときにバースト長が4ま
たは8であることを示す信号である。
コーダ1400に入力されるアドレスA2、A1、A0
がそれぞれ0、1、1(3)である場合を例に、バース
ト長が2、4、8それぞれの場合に分けて具体的に説明
する。
する。まず、アドレスバッファ102から供給されるカ
ラムアドレスA0〜A8は、LOAD0信号の発生に応
答してラッチ回路201にラッチされる。したがって、
ラッチ回路201−2、201−1、201−0には、
A2、A1、A0がラッチされ、それぞれ0、1、1が
格納される。バースト信号B4,2が1でスイッチ14
42、1443が閉じているので、ラッチ回路141
2、1413にはともにVSS電位(0)が入り、アン
ドゲート1420から1が出力されることになる。した
がって、プリデコードアドレスはY0、Y1、Y2およ
びY3が1となる。こうして生成されたプリデコードア
ドレスにより、対応するCSLが4本選択され、32ビ
ットのデータがラッチ回路111にラッチされ、I/O
スイッチ108に供給される。一方、カウンタ1411
を構成するフリップフロップ回路1411−0および1
411−1にはそれぞれカラムアドレスA0およびA1
が格納されているので、選択信号CI0およびCI1は
ともに1である。これら選択信号はともにI/Oスイッ
チ108に供給され、I/Oスイッチ108はこれを受
けて、32ビットのデータのうちプリデコードアドレス
Y3に対応するCSLが読み出した8ビットのデータを
選択し、出力バッファ109に出力する。その後、1回
発生するCOUNT信号によりフリップフロップ141
1−0に格納されたデータが反転するので、選択信号C
I0も反転して0(ローレベル)となる。しかし、バー
スト信号B4,8が0でアンドゲート1460は0を出
力しているので、フリップフロップ回路1411−1へ
の桁上げはされず、したがって選択信号CI1は反転し
ない。こうして、COUNT信号の発生により、選択信
号CI1、CI0はそれぞれ1、0となり、プリデコー
ドアドレスY2に対応するCSLが読み出した8ビット
のデータが選択され、出力バッファ109に出力され
る。結局、この場合カラムアドレスで言えば、……01
1(3)、……010(2)の順に出力されたことにな
る。
が2である場合と同様である。つまり、アンドゲート1
420から1が出力され、プリデコードアドレスはY
0、Y1、Y2およびY3が1となる。また、選択信号
CI1、CI0はともに1であるが、バースト長が4の
場合にはフリップフロップ回路1411−1への桁上げ
がされるので、3回発生するCOUNT信号に応答して
初め11であったカウンタ1411の値は、00、0
1、10と変化するので、I/Oスイッチ108はこれ
に応じて出力バッファ109への出力を、プリデコード
アドレスY3に対応するCSLが読み出した8ビットの
データから始めて、その選択をY0、Y1、Y2という
順に変化させられる。したがって、カラムアドレスで言
えば、……011(3)、……000(0)、……00
1(1)、……010(2)の順に出力されたことにな
る。
ッチ1441と1444が閉じるので、ラッチ回路14
12および1413にはそれぞれカラムアドレスA0お
よびA1が格納される。したがってこの場合、ラッチ回
路1412および1413にはともに1が入り、アンド
ゲート1423から1が出力される。これにより、プリ
デコードアドレスはY3、Y4、Y5およびY6が1と
なり、上述のとおり選択信号CI1、CI0の11、0
0、01、10という変化に応じ、I/Oスイッチ10
8は出力バッファ109への出力を、プリデコードアド
レスY3に対応するCSLが読み出した8ビットのデー
タから始めて、その選択をY4、Y5、Y6という順に
変化させられる。バースト長が8の場合、COUNT信
号は7回発生するので、プリデコードアドレスY6に対
応するデータが出力された後は、さらにつづけて発生す
るCOUNT信号に応答し、カウンタ1410はフリッ
プフロップ回路1410−2に桁上がりする。したがっ
て、内部アドレス信号ADD2は反転して1となり、そ
の結果アンドゲート1427から1が出力されるので、
プリデコードアドレスはY7、Y0、Y1およびY2が
1となる。後は同様に、選択信号CI1、CI0の変化
に応じて、対応するプリデコードアドレスでいえばY
7、Y0、Y1、Y2の順でI/Oスイッチ108から
出力バッファ109へ出力されることになる。したがっ
て、カラムアドレスで言えば、……011(3)、……
100(4)、……101(5)、……110(6)、
……111(7)、……000(0)、……001
(1)、……010(2)の順に出力されることにな
る。
1400は、プリフェッチプリデコーダ104と同様
に、バースト長に応じ、アドレスの下位ビットのみが異
なる連続したアドレスのデータをアドレス順に出力する
ことができる。しかも、CSLを4本ずつ選択すること
により32ビットずつ読み出しているので、バースト長
が長くなっても、ニブルモードのようにバスを増やす必
要がないばかりか、16ビットずつ読み出すものよりも
高速動作を行うことができる。
出力で同時に出力するデータのアドレスのみを選択する
カラム選択線を多重選択する手段を有しているので、入
力アドレスが偶数アドレスであっても奇数アドレスであ
っても、初めに出力すべきデータおよび次に出力すべき
データをプリフェッチすることができる。また、バース
ト長が長くなってもバス等を増やす必要がないので、チ
ップサイズの増大を防ぐことができる。したがって、本
発明が示すメモリ選択回路は、シンクロナスDRAM等
の連続アクセスを行うメモリに最適である。
図。
図。
示す図(バースト長=2)。
示す他の図(バースト長=4)。
示すさらに他の図(バースト長=8)。
成されるプリデコードアドレスを示す図。
の例を示す図。
らに他の例を示す図。
デコーダ1400を示す図。
アクセスされるアドレスを示す図。
チ回路 204,1411 選択信号生成回路 205,1410 カウンタ 210〜217,220〜223,260,270,1
300〜1307,1420〜1427 アンドゲー
ト 230〜237,240,1333〜1337 オア
ゲート 250,251,1220,1230 エクスクルー
シブオアゲート 280〜282 アドレスラッチジェネレイターブロ
ック 290,291 プリデコードブロック 1101,1102,1201〜1210,1321〜
1324,1441〜1444 スイッチ A0〜A11 入力アドレス ADD0〜ADD2 内部アドレス信号 Y0〜Y7 プリデコードアドレス B4,B8,SL4,8,SL4,8B,B4,2,B
4,8 バースト信号 LOAD0,LOAD1,LOAD2,COUNT
タイミング信号 FSL,FIL アクセス制御信号
Claims (9)
- 【請求項1】 入力アドレス信号及び連続出力すべきデ
ータ数を示すバースト信号を受け、前記入力アドレス信
号が示すアドレスに格納されたデータから前記バースト
信号が示す数のデータをアドレス順に連続出力するメモ
リのメモリ選択回路であって、前記入力アドレス信号の
うち下位アドレスを受けこれに基づき第1のプリデコー
ド信号を生成する第1の手段と、前記下位アドレス及び
前記バースト信号を受けこれらに基づき前記第1のプリ
デコード信号とは異なる第2のプリデコード信号を生成
する第2の手段と、前記入力アドレス信号のうちの上位
アドレス、前記第1のプリデコード信号及び前記第2の
プリデコード信号を受けこれらに基づき複数のカラム選
択線のうちの第1及び第2のカラム選択線を同時に活性
化させる第3の手段とを備えるメモリ選択回路。 - 【請求項2】 前記第1のプリデコード信号は複数ビッ
トからなるプリデコード信号の所定のビットが活性化さ
れている状態であり、前記第2のプリデコード信号は前
記プリデコード信号の前記所定のビットとは異なるビッ
トが活性化されている状態であり、前記第3の手段は複
数ビットからなる前記プリデコード信号のうち前記第1
のプリデコード信号に対応する前記所定ビット及び前記
第2のプリデコード信号に対応する前記異なるビットの
いずれもが活性化状態にある前記プリデコード信号と前
記上位アドレスとを受け、前記第1のプリデコード信号
及び前記上位アドレスに対応する前記第1のカラム選択
線と前記第2のプリデコード信号及び前記上位アドレス
に対応する前記第2のカラム選択線とを同時に活性化さ
せるものであることを特徴とする請求項1記載のメモリ
選択回路。 - 【請求項3】 前記カラム選択線は、それぞれが1入出
力タイミングで入出力されるデータの格納される若しく
は格納されたメモリセルにつながるビット線のみを選択
することを特徴とする請求項2記載のメモリ選択回路。 - 【請求項4】 前記第2の手段は、前記バースト信号が
バースト長2を示しているときには前記下位アドレスの
最下位ビットを反転させたアドレスに対応する前記第2
のプリデコード信号を生成し、前記バースト信号がバー
スト長4を示しているときには前記下位アドレスの下位
2ビット以外のビットを変化させることなく前記下位2
ビットに1を足したアドレスに対応する前記第2のプリ
デコード信号を生成し、前記バースト信号がバースト長
8を示しているときには前記下位アドレスの下位3ビッ
ト以外のビットを変化させることなく前記下位3ビット
に1を足したアドレスに対応する前記第2のプリデコー
ド信号を生成することを特徴とする請求項1、2又は3
記載のメモリ選択回路。 - 【請求項5】 入力アドレスの一部を初期値として格納
しカウント信号に応答してこれをカウントアップするカ
ウンタ回路及び前記入力アドレスの他の部分をラッチす
るラッチ回路を備えるアドレスラッチジェネレイター
と、前記カウンタ回路の格納値をデコードしこれに基づ
き第1及び第2のプリデコード信号を生成するプリデコ
ードブロックと、前記第1のプリデコード信号及び前記
ラッチ回路にラッチされた前記入力アドレスの他の部分
を受けこれらに対応する第1のカラム選択線を活性化さ
せるとともに、前記第2のプリデコード信号及び前記ラ
ッチ回路にラッチされた前記入力アドレスの他の部分を
受けこれらに対応する第2のカラム選択線を活性化させ
るカラムデコーダとを有し、前記カウント信号により前
記カウンタ回路がカウントアップすると、前記プリデコ
ードブロックは前記カウント回路の新たな格納値をデコ
ードしこれに基づき第3及び第4のプリデコード信号を
生成し、これに応答して前記カラムデコーダは前記第3
のプリデコード信号及び前記ラッチ回路にラッチされた
前記入力アドレスの他の部分を受けこれらに対応する第
3のカラム選択線を活性化させるとともに、前記第4の
プリデコード信号及び前記ラッチ回路にラッチされた前
記入力アドレスの他の部分を受けこれらに対応する第4
のカラム選択線を活性化させることを特徴とするメモリ
選択回路。 - 【請求項6】 前記第1のカラム選択線は前記入力アド
レスに対応するカラム選択線であり、前記第2乃至第4
のカラム選択線はそれぞれ前記入力アドレスと下位2ビ
ットのみが異なるアドレスに対応するカラム選択線であ
ることを特徴とする請求項5記載のメモリ選択回路。 - 【請求項7】 前記第1のカラム選択線は前記入力アド
レスに対応するカラム選択線であり、前記第2のカラム
選択線は前記入力アドレスに1を足したアドレスに対応
するカラム選択線であり、前記第3のカラム選択線は前
記入力アドレスに2を足したアドレスに対応するカラム
選択線であり、前記第4のカラム選択線は前記入力アド
レスに3を足したアドレスに対応するカラム選択線であ
ることを特徴とする請求項5記載のメモリ選択回路。 - 【請求項8】 前記第1及び第3のカラム選択線は、そ
れぞれ第1及び第3のビット線対を第1のI/O線対に
接続するものであり、前記第2及び第4のカラム選択線
は、それぞれ第2及び第4のビット線対を第2のI/O
線対に接続するものであることを特徴とする請求項5、
6又は7記載のメモリ選択回路。 - 【請求項9】 前記アドレスラッチジェネレイターは、
前記入力アドレスの最下位ビットを初期値として格納し
前記カウント信号に応答して格納した信号の論理レベル
を反転させる選択信号発生回路をさらに備え、前記選択
信号発生回路から供給される選択信号に基づいて前記第
1及び第2のI/O線対上に現れるデータのいずれか一
方を外部に出力することを特徴とする請求項8記載のメ
モリ選択回路。
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