JP3182174B2 - ノイマン型cpuにおけるdramリフレッシュ方法 - Google Patents

ノイマン型cpuにおけるdramリフレッシュ方法

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JP3182174B2
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Toshiba TEC Corp
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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、ダイナミック・ランダ
ム・アクセスメモリ(以下、DRAMと称する)を使用
した各種の電子装置に適用されるノイマン型セントラル
・プロセッサ・ユニット(以下、CPUと称する)にお
けるDRAMリフレッシュ方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来のDRAMのリフレッシュは、DR
AMコントローラやCPUのDRAMリフレッシュ機能
を使用しているものである。これらの内、CPUのリフ
レッシュ機能の動作タイミングについて単純な動作モー
ドの場合を見ると、図4に示すように動作している。す
なわち、クロックφに基づいて各種のタイミングが設定
されているが、T1〜T3なる命令語解釈(以下、オペコ
ードフェッチサイクルと称する)とT1〜T4なる実行サ
イクル(CPU動作実行)とTR1〜TR2なるリフレッシ
ュサイクルとが順次循環している。これらは、マシンサ
イクルとしては、MCn、MCn+1、RCn、MCn+2、
MCn+3……として継続する。これはノイマン型CPU
の動作特性が、オペコードフェッチサイクル(命令語解
釈)と実行サイクル(CPU動作実行)とが常に対にな
っていることによる。
【0003】ついで、ME信号(メモリーをアクセスし
ている時に生じる信号)、オペコードを規定するD0
7(このD0〜D7は通常のデータバスの役目も持って
いる)、ロード・イントカラクション・レジスタ信号
(LIR信号)、リフレッシュ信号(REF信号)、D
RAMのロウ・アドレス・ストローブ信号(RAS信
号)、DRAMのカラム・アドレス・ストローブ信号
(CAS信号)等が所定のタイミングをもって発生して
いる。すなわち、RAS信号とCAS信号との関係は、
リフレッシュを実行しない通常の状態では動かず、DR
AMメモリーの使用時にはRAS信号がCAS信号より
早く発生しているものであるが、リフレッシュを実行す
るためには、図示のようにCAS信号をRAS信号より
早く発生させて、この両者の関係により、リフレッシュ
信号として認識させるものである。このリフレッシュ方
式は、CASビフォアRAS方式と呼ばれている。
【0004】しかして、注目すべき点は、リフレッシュ
信号(REF信号)がリフレッシュサイクルを規定する
マシンサイクルMCn 中に発生していることであり、ま
た、RAS信号とCAS信号との関係は、CAS信号が
RAS信号より早く発生していることである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】DRAMのリフレッシ
ュのために使用される専用のDRAMコントローラは高
価であり、また、その機能があまり優れていない。
【0006】また、前述のように、CPUにDRAMリ
フレッシュ機能を備えたものは、リフレッシュサイクル
が定期的に挿入されるものであり、TR1〜TR2なるリフ
レッシュサイクルの分だけCPUの処理速度が低いもの
である。そして、消費電力も大きく、CPUの動作速度
との調節やリフレッシュ実行のタイミングを合理的に設
定することが難しい。
【0007】
【0008】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
オペコードフェッチサイクルと実行サイクルとを繰り返
すノイマン型CPUにおけるDRAMにおいて、クロッ
クφ、CPUのリード中であることを示す信号RD、C
PUのライト中であることを示す信号WRを入力とする
DRAMアクセス用RAS/CAS回路と、クロックφ
を入力とするリフレッシュ用RAS/CAS回路と、オ
ペコードフェッチサイクル中であることを示す信号LI
R、CPUのプログラムをアクセスするチップセレクト
信号ROMCSを入力として前記リフレッシュ用RAS
/CAS回路に接続された間隔判定回路と、クロックφ
で駆動されるタイマー回路とを備え、前記DRAMアク
セス用RAS/CAS回路と前記リフレッシュ用RAS
/CAS回路とからDRAMのロウ・アドレス・ストロ
ーブ信号RAS、DRAMのカラム・アドレス・ストロ
ーブ信号CASとを出力するようにしたDRAMコント
ローラブロックを設け、DRAMのカラム・アドレス・
ストローブ信号CASをDRAMのロウ・アドレス・ス
トローブ信号RASよりも早く発生させたリフレッシュ
信号によるリフレッシュをオペコードフェッチサイクル
中であり、かつ、オペコードフェッチサイクル毎ではな
く前記タイマー回路と前記間隔判定回路とにより設定さ
れる一定時間を経過した時点のオペコードフェッチサイ
クルで実行するようにしたものである。
【0009】請求項記載の発明は、請求項記載の発
明において、DRAMのリフレッシュが実行される一定
時間をレジスタにより任意に設定するようにしたもので
ある。
【0010】
【0011】
【作用】 請求項記載の発明は、リフレッシュが一定時
間を経過した時点のオペコードフェッチサイクルで行な
われるため、消費電力を少なくすることができ、かつ、
CPUの動作速度との調節を図ることも容易になるもの
である。
【0012】請求項記載の発明は、リフレッシュを実
行するタイミングを任意に設定できることから、CPU
の処理速度によりそのリフレッシュ実行のタイミングを
合理的に設定することができるものである。
【0013】
【実施例】本発明の一実施例を図1乃至図3に基づいて
説明する。まず、図1に示すものは装置の一例であり、
CPU1に対しては、アドレスバス2とデータバス3と
を介してROM4、RAM5、I/Oポート6、チップ
セレクタ7、DRAMコントローラブロック8及びDR
AM9が接続されている。そして、前記DRAMコント
ローラブロック8の入力側には、LIR信号(オペコー
ドフェッチサイクル中を示す信号)、RD信号(CPU
のリード中であることを示す信号)、WR信号(CPU
のライト中を示す信号)、φ信号(CPUを動作させる
システムクロック信号)、ROMCS(CPUのプログ
ラムをアクセスするチップセレクト信号)なる信号がそ
れぞれ入力され、前記アドレスバス2を経てA0〜A18
なるアドレス信号が与えられ、前記データバスを経てD
0〜D7なるデータが与えられている。さらに、前記DR
AMコントローラブロック8の出力側からは、RAS信
号、CAS信号、DWR信号(DRAM用ライト信
号)、DRD信号(DRAM用リード信号)、DA0
DA8信号(DRAM用アドレス信号)が出力され、こ
れらの出力信号は前記DRAM9に与えられている。ま
た、このDRAM9には、D0〜D7なるデータが前記デ
ータバス3を経て与えられる。
【0014】ついで、図3に基づいて前記DRAMコン
トローラブロック8の内容を説明する。まず、クロック
φ、RD、WRを入力としてDRAMアクセス用RAS
/CAS回路10が設けられ、また、クロックφを入力
としてリフレッシュ用RAS/CAS回路11が設けら
れている。これらのDRAMアクセス用RAS/CAS
回路10とリフレッシュ用RAS/CAS回路11の出
力側には、ゲート回路12,13が接続され、これらの
ゲート回路12,13からは、RAS、CASが出力さ
れる。さらに、前記DRAMアクセス用RAS/CAS
回路10の出力側からは、DRD信号、DWR信号が出
力されている。
【0015】ついで、LIR及びROMCSを入力とし
たゲート回路14が設けられ、このゲート回路14に
は、間隔判定回路15が接続されている。この間隔判定
回路15には、前記クロックφで駆動されるタイマー回
路16が接続されている。そして、前記間隔判定回路1
5は、前記リフレッシュ用RAS/CAS回路11に接
続されている。さらに、前記タイマー回路16には、D
0〜D7が入力されるタイマー値設定のためのレジスタ1
7が接続されている。
【0016】一方、A0〜A18 を入力としたアドレスセ
レクタ18が設けられ、このアドレスセレクタ18に
は、前記ゲート回路14、クロックφ、RD、WRが入
力された切換回路19が接続されている。そして、前記
アドレスセレクタ18からは、DA0〜DA18 が出力さ
れている。
【0017】このような構成において、その動作タイミ
ングを図2に基づいて説明する。まず、マシンサイクル
は、MCn、MCn+1、MCn+2、MCn+3 ……と進行
するが、MCn+1、MCn+3……は、T1〜T3なる範囲
のオペコードフェッチサイクルであり、MCn、MCn+
2、……は、T1〜T4なる範囲の実行サイクルである。
そして、ME信号、D0〜D7、LIRは、オペコードフ
ェッチサイクル中に発生する。
【0018】しかして、リフレッシュを実行しない通常
の状態においては動かず、DRAMメモリの使用時に
は、RAS信号とCAS信号との関係は、RAS信号の
方が早く発生する。しかしながら、DRAMアクセス用
RAS/CAS回路10とリフレッシュ用RAS/CA
S回路11からの信号により、CAS信号をRAS信号
よりも早く発生させ、これにより、リフレッシュ信号を
発生させている。すなわち、「CASビフォアRAS」
によりリフレッシュが実行されるものである。
【0019】このリフレッシュ信号は、間隔判定回路1
5からの信号の制約を受けて発生するものである。その
制約の一つは、ロード・インストラクション・レジスタ
信号(LIR)またはチップセレクト信号(ROMC
S)があることである。次の制約は、タイマー回路16
で設定される一定時間である。これは、リフレッシュ信
号の発生タイミングを何回目のオペコードフェッチサイ
クル内に設定するかと云うことであり、望ましくは、ク
ロックφの40〜80発に1回程度がよい。すなわち、
リフレッシュの割込は、各種の割込処理の内、最優先で
実行される割込であるため、この程度の実行が望ましい
ものである。
【0020】しかして、CPUの処理速度によっては、
この実行タイミングを変えた方が望ましいことがある
が、その場合には、タイマー値を設定するレジスタ17
によりタイマー回路16のタイムアップ周期を変更し、
これにより、最も合理的な時間設定を行なうことができ
る。
【0021】
【発明の効果】本発明は上述のように、請求項1記載の
発明は、オペコードフェッチサイクルと実行サイクルと
を繰り返すノイマン型CPUにおけるDRAMにおい
て、クロックφ、CPUのリード中であることを示す信
号RD、CPUのライト中であることを示す信号WRを
入力とするDRAMアクセス用RAS/CAS回路と、
クロックφを入力とするリフレッシュ用RAS/CAS
回路と、オペコードフェッチサイクル中であることを示
す信号LIR、CPUのプログラムをアクセスするチッ
プセレクト信号ROMCSを入力として前記リフレッシ
ュ用RAS/CAS回路に接続された間隔判定回路と、
クロックφで駆動されるタイマー回路とを備え、前記D
RAMアクセス用RAS/CAS回路と前記リフレッシ
ュ用RAS/CAS回路とからDRAMのロウ・アドレ
ス・ストローブ信号RAS、DRAMのカラム・アドレ
ス・ストローブ信号CASとを出力するようにしたDR
AMコントローラブロックを設け、DRAMのカラム・
アドレス・ストローブ信号CASをDRAMのロウ・ア
ドレス・ストローブ信号RASよりも早く発生させたリ
フレッシュ信号によるリフレッシュをオペコードフェッ
チサイクル中であり、かつ、オペコードフェッチサイク
ル毎ではなく前記タイマー回路と前記間隔判定回路とに
より設定される一定時間を経過した時点のオペコードフ
ェッチサイクルで実行するようにしたので、マシンサイ
クル中にリフレッシュのためのリフレッシュサイクルを
設定する必要がないため、オペコードフェッチサイクル
と実行サイクルのみで良く、これにより、CPUの処理
速度を速くすることができ、かつ、DRAMのリフレッ
シュをオペコードフェッチサイクル毎ではなく一定時間
を経過した時点のオペコードフェッチサイクルで実行す
るようにしたので、消費電力を少なくすることができ、
かつ、CPUの動作速度との調節を図ることも容易に行
なうことができ、さらに、請求項2記載の発明は、請求
項1記載の発明において、DRAMのリフレッシュが実
行される一定時間をレジスタにより任意に設定するよう
にしたので、CPUの処理速度によりそのリフレッシュ
実行のタイミングを合理的に設定することができる等の
効果を有するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す装置のブロック図であ
る。
【図2】装置の動作を示すタイミングチャートである。
【図3】DRAMコントローラブロックの内容を示すブ
ロック図である。
【図4】従来の動作を示すタイミングチャートである。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 オペコードフェッチサイクルと実行サイ
    クルとを繰り返すノイマン型CPUにおけるDRAMに
    おいて、クロックφ、CPUのリード中であることを示
    す信号RD、CPUのライト中であることを示す信号W
    Rを入力とするDRAMアクセス用RAS/CAS回路
    と、クロックφを入力とするリフレッシュ用RAS/C
    AS回路と、オペコードフェッチサイクル中であること
    を示す信号LIR、CPUのプログラムをアクセスする
    チップセレクト信号ROMCSを入力として前記リフレ
    ッシュ用RAS/CAS回路に接続された間隔判定回路
    と、クロックφで駆動されるタイマー回路とを備え、前
    記DRAMアクセス用RAS/CAS回路と前記リフレ
    ッシュ用RAS/CAS回路とからDRAMのロウ・ア
    ドレス・ストローブ信号RAS、DRAMのカラム・ア
    ドレス・ストローブ信号CASとを出力するようにした
    DRAMコントローラブロックを設け、DRAMのカラ
    ム・アドレス・ストローブ信号CASをDRAMのロウ
    ・アドレス・ストローブ信号RASよりも早く発生させ
    たリフレッシュ信号によるリフレッシュをオペコードフ
    ェッチサイクル中であり、かつ、オペコードフェッチサ
    イクル毎ではなく前記タイマー回路と前記間隔判定回路
    とにより設定される一定時間を経過した時点のオペコー
    ドフェッチサイクルで実行するようにしたことを特徴と
    するノイマン型CPUにおけるDRAMリフレッシュ方
    法。
  2. 【請求項2】 DRAMのリフレッシュが実行される一
    定時間をレジスタにより任意に設定するようにしたこと
    を特徴とする請求項記載のノイマン型CPUにおける
    DRAMリフレッシュ方法。
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