JP3543541B2 - Signal transmission equipment - Google Patents

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【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はワークステーションやパーソナルコンピュータなどの装置内に実装される部品(集積回路がその代表的なもの)間の信号伝送技術に関するもので、特に高速な信号伝送に有効な技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
現在のワークステーションやパソコンで用いられているメモリ回路の1例を図3に示す。
【0003】
30は複数のメモリLSI31が実装されたメモリモジュール、32はメモリコントローラで、メモリLSI31の制御、メモリLSI31への書き込みデータの送信、メモリLSI31からの読み出しデータの受信などを行う。
【0004】
なお、メモリコントローラ32の中には、メモリLSI31の制御をする部分と書き込みデータの送信と読みだしデータの受信をする部分とを別々の集積回路にておこなうものもある。
【0005】
ここでのメモリLSIは、クロック同期式のメモリを想定している。クロック同期式メモリとしては、例えばSDRAM(Synchronous Dynamic Random Access Memory)がある。
【0006】
このメモリコントローラはマザーボード33上に実装され、メモリモジュール30はコネクタ34によってマザー・ボード上に実装される。
【0007】
図3には、マザーボード上に実装されているメモリモジュールの枚数は8枚であるが、モジュールの枚数は、システムの規模、仕様またはユーザの目的等によって随時枚数が決められる。
【0008】
このメモリ回路の簡単な回路動作は以下の通りである。メモリコントローラから出力される制御信号や書き込み用データ信号は、マザーボード上の信号配線35を通り、コネクタ34、メモリモジュール上の接点36、メモリモジュール上の配線37を経て、各モジュール上のメモリLSI31へと伝えられる。さらに、データの読み出しの場合は、メモリLSI31からモジュール上配線37、接点36、コネクタ34、マザーボード上の配線35を通り、メモリコントローラ32に入力される。
【0009】
このような配線35をメモリバスという。図3では複数本あるメモリバスのうち、1本のみを示している。
【0010】
なお、SDRAMには上記制御信号、データ信号のほかに、クロック信号も供給されるが、図3ではクロック用配線は示していない。クロック用配線はクロック発信源から直接、または分周、分配先よりメモリコントローラやメモリモジュール内にあるメモリLSIに分配される。
【0011】
このようなメモリシステム内等の集積回路部品間の信号伝送線路に、フリップフロップを用いた単相クロックシステム方式がある。
【0012】
この技術については、例えば、VLSIシステム設計 回路と実装の基礎(丸善出版、平成7年)の356ページから360ページに詳細に述べられる。
【0013】
単相クロック方式の最も簡単な例を図2に示す。図2は出力回路と入力回路とが1:1で接続された伝送回路を示す。ここで、回路ブロック21には、フリップフロップ24と出力回路26があり、また回路ブロック22には入力回路27とフリップフロップ25がある。そして23は回路ブロック21より出力された信号を回路ブロック22に伝えるための伝送線路である。
【0014】
フリップフロップ24、25には、クロック発信源から直接、または分配、分周されたクロックが入力される。なお、図2では示していないが、フリップフロップ24の入力信号は回路ブロック21内で作られ、また、フリップフロップ25の出力も、回路ブロック25内の別の回路に入力されているのが一般的である。
【0015】
また、上記説明ではフリップフロップ24の入力信号は回路ブロック21内で生成されるとしたが、他の回路ブロックで生成され、直接、フリップフロップに入力される場合もある。フリップフロップ25の出力も同様に、回路ブロック22内の入力回路に限ることなく、他の回路ブロック内の入力回路に直接、配線される場合もある。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】
図2に示した回路の基本動作は以下の通りである。
【0017】
フリップフロップ24、25にはクロックが供給されているものとする。フリップフロップ24は、前サイクルのクロックでラッチしたデータをクロックに同期して出力し、そのデータを出力回路26の入力部に伝え、出力部からそのデータを伝送線路23に出力する。伝送線路23を伝わったデータは、入力回路27を経て、フリップフロップ25のデータ入力部に伝わり、クロックと同期してそのデータをラッチする。
【0018】
単相クロックシステムの場合、各フリップフロップに入力されるクロックはお互いに位相が合うように設計される。位相を合わせる技術としては、クロック発信源またはその分配先、分周先から各回路ブロックのクロック入力部までの信号配線長を合わせたり、そのクロック信号の配線の容量負荷を合わせることにより、配線ディレイを合わせる方法が広く使われている。
【0019】
この単相クロックシステムにおいて、効率的に信号を伝送する方法として広く使われている技術は、信号を出力したサイクルの次のサイクルで、この信号を受信側でラッチする伝送方式である。この方式では、サイクル時間tcycleは以下の式を満足していなければならない。
【0020】
t cycle > t delay(max) + t pd(max) + t setup(max) + t skew(max)
ここで、
t delay(max)は回路ブロック21のクロック・アクセス時間、すなわち回路ブロック21にクロックが入力されてからデータが回路ブロック21から出力されるまでの時間、
t pd(max)は回路ブロック21から出力された信号が回路ブロック22に入力されるまでの伝搬時間、
t setup(max)は回路ブロック22のセットアップ時間、すなわち回路ブロック22に入力されるクロックに先立ち、回路ブロック22に入力される信号の論理値(High、またはLow)が確定していなければならない時間、
そして最後にt skewは回路ブロック21、22それぞれに入力されるクロック間のスキューである。
【0021】
式中に(max)とあるのは、それぞれの温度・プロセスなどのばらつきを考慮にいれたそれぞれの最大値を意味している。
【0022】
ここで示したメモリ回路において、回路ブロック(ここではメモリコントローラとメモリモジュール)間の接続配線が長い場合、先に述べた伝搬時間、tpdは大きな値を持つことになる。例えば、コネクタピッチを400mil(約1cm)、メモリモジュール枚数を16枚の場合、tpdは3〜4nsとなる。
【0023】
tpd(mux)を4nsとすると、サイクル数が33MHzの場合、その周期、30nsに対するtpdの割合は約1割程度にすぎず、回路ブロックの高速化により、t cycle > t delay(max) + t pd(max) + t setup(max) + t skew(max)
を満たすことは可能である。
【0024】
しかし、例えば、サイクル数を250MHzまであげると、その周期はtpd(max)と同じ4nsとなり、いくら回路ブロックの高速化をはかっても、このシステムを実現することは出来ないことになる。250MHzとまでいかなくとも、t delay(max), t setup(max), t skew(max) の高速化はデバイスの微細化などによるところが大きく、現実には、100MHz前後のサイクル数でも、
t cycle < t delay(max) + t pd(max) + t setup(max) + t skew(max)
の関係になり、それ以上の高速化は設計上不可能となる。
【0025】
また、高速化の実現を検討するときに、上記のようなディレイ計算の他に、ウィンドウの確保の検討を行う方法がある。ディレイ計算の場合、出力回路と入力回路とのクロック位相を一致させた状態での信号伝送の可否を検討しているのに対し、ウィンドウを考慮にいれた場合、クロックの位相にオフセット調整を加えることによって、より一層の高速化を可能とする。
【0026】
クロックの位相にオフセット調整を加えるというのは、例えば図3のような場合、メモリコントローラに供給されるクロックにくらべ、メモリモジュールに供給されるクロックの位相をずらして早めたり、遅らしたりすることをいう。
【0027】
例えば、書き込み時のディレイ時間が読み出し時のディレイ時間に比べて早い場合、前述したディレイ時間による方法であれば、読み出し時のディレイ時間に合わせてサイクルが決まるのに対し、ウィンドウを考慮にいれた場合、メモリLSIに供給しているクロックの位相を早くずらすことによって、読み出しデータを早く出力することが出来、その結果、メモリコントローラにおいて、メモリLSIのクロック同期タイミングとメモリコントローラの次サイクルのクロック同期タイミングまでの時間を延ばせるので、読み出し時のディレイ時間以上の時間を確保出来る場合がある。つまり、ウィンドウ時間の確保を検討する場合は、上式の代わりにウィンドウ時間 t window、つまり
t window = t cycle + t OH - t delay(max)
を用いて設計を行う。
【0028】
t OHは、データ出力ホールド時間といい、信号出力をしている出力回路ブロックに次のクロックが入ってから、出力が(そのサイクルの)データに切り替わるまでの時間である。この時間は、t delay(min)、つまり t delay の最小値と一致するか、それ以上の時間である。
【0029】
こうして求められた t window の値をもとに、次式が満足していればよい。
【0030】
t window > tpd(max-min) + t setup(max) + t hold(max)
ここで tpd(max-min) とは、tpd の最大値と最小値との差であり、図3の場合、最大値とはメモリコントローラからみて最遠端のモジュールとメモリコントローラとの間の伝搬時間であり、最小値とは最近端のモジュールとメモリコントローラとの間の伝搬時間である。すなわち、t delay(max-min)とはメモリモジュールの位置による伝搬時間の違いを表す量である。
【0031】
このウィンドウ時間の検討を、メモリモジュールへのデータの書き込み時と読み出し時のそれぞれについておこない、ともに
t window > tpd(max-min) + t setup(max) +t hold(max)
が満足していれば、あとはそれぞれの時間幅である t window - tpd(max-min) にセットアップ時間とホールド時間が確保できるようにクロックの位相のオフセット値をセットすればよい。
【0032】
この方法によって、若干の高速化は図れるが、装置のサイズ、例えば図3に示したメモリ回路では、実装モジュール枚数が多くなると、tpd(max-min)の値が無視できなくなり、それゆえに高速化がやはり困難となる。
【0033】
即ち、高速伝送が要求されるほど、メモリコントローラから近端のメモリモジュールまでの信号の伝搬時間とメモリコントローラからの遠端のメモリモジュールまでの信号の伝搬時間との違いによる影響が大きくなり、メモリシステムの高速設計に困難が生じている。
【0034】
同様の問題はメモリシステムに係わらず、クロックと同期して信号の送受信を行う回路間で起こってくる問題であり、例えば、マイクロプロセッサを複数用いたマルチプロセッサ・システムにおけるプロセッサバスについても同様の問題が発生しうる。
【0035】
本発明は、クロック信号に同期して信号の授受を行うシステムにおいて、これらの問題を解決することにある。
【0036】
本発明は、回路間の信号の伝搬時間の遅れによる信号の授受の不調を減らすことのできる信号伝送装置を提供することを目的とする。
【0037】
本発明の他の目的は、以下の詳細な説明で明らかにされる。
【0038】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、
クロック信号を出力するクロック出力回路と、第1の信号を出力する第1の回路と、前記第1の信号を受信する複数の第2の回路と、該複数の第2の回路を配列して実装する基板と、前記クロック信号を伝送する第1の配線と、前記第1の回路から前記第2の回路へ向かう信号を伝達する第2の配線とを備えた信号伝送装置において、
前記第1の配線は前記クロック出力回路から配線され、前記複数の第2の回路と直列に接続され、前記第2の配線は、前記第1の回路から配線され、前記複数のメモリモジュールに直列に接続されるようにして前記第1、第2の配線と、前記第2の回路とを接続するようにした。
【0039】
こうすることにより、クロック信号が任意の第2の回路へ到達する距離と、第1の回路から出力される第1の信号がその第2の回路へ到達する距離との相対的な関係が、第2の回路の実装位置によらず、ほぼ同様の距離とすることができ、第2の回路がクロック信号に同期して第1の信号をラッチするときに、第1の信号の回路間の伝搬遅延時間の影響を抑えることができる。
【0040】
また、前記第1、第2の配線のそれぞれは、前記第1の回路から最遠の前記第2の回路以遠の位置で折り返し、前記第1の回路から最も近い前記第2の回路まで戻るようにレイアウトし、
前記第2の回路の一部は前記第1の配線と前記第2の配線の折り返し位置までで接続し、残りの前記第2の回路は前記第1と第2の配線の前記折り返し位置以後で接続することにより、負荷の密度を低めることができる。
【0041】
更に、クロック信号を出力するクロック出力回路と、第1の信号を出力し、第2の信号を受信する第1の回路と、前記第1の信号を受信し、前記第2の信号を出力する複数の第2の回路と、該複数の第2の回路を配列して実装する基板と、前記クロック信号を伝送する第1の配線と、前記第1の回路から前記第2の回路へ向かう信号を伝達する第2の配線と、前記第2の回路から前記第1の回路へ向かう信号を伝達する第3の配線とを備えた信号伝送装置において、
前記第1の配線は、前記クロック出力回路から配線され、前記複数の第2の回路と直列に接続され、
前記第2、第3の配線は前記第1の回路から配線され、前記複数のメモリモジュールに直列に接続され、
前記第2の配線は、前記第1の回路から最遠の前記第2の回路以遠の位置で折り返し、前記第1の回路から最も近い前記第2の回路まで戻るようにレイアウトされ、
前記第1、第3の配線のそれぞれは、前記第1の回路から最遠の前記第2の回路以遠の位置で折り返し、前記第1の回路から最も近い前記第2の回路まで戻った後前記第1の回路に到達するようにレイアウトされ、
前記第1の配線と前記第2の配線では、前記第2の回路の一部は前記第1の配線と前記第2の配線の折り返し位置までで接続し、残りの前記第2の回路は前記第1と第2の配線の前記折り返し位置以後で接続し、
前記第3の配線では、前記第1の配線と該第1の配線の折り返し位置までで接続した前記一部の第2の回路については、前記第3の配線の折り返し位置以後で接続し、前記残りの第2の回路については、前記第3の配線の折り返し位置までで接続する。
【0042】
こうすることにより、クロック信号が任意の第2の回路へ到達する距離と、第1の回路から出力される第1の信号がその第2の回路へ到達する距離との相対的な関係、及び第2の回路がクロック信号に同期して出力する第2の信号が第1の回路へ到達するまでの距離と、第2の回路が第2の信号を出力したときのクロック信号が第1の回路へ到達するまでの距離との相対関係が、第2の回路の実装位置によらず、ほぼ同様の距離とすることができ、第2の回路がクロック信号に同期して第1の信号をラッチするとき、及び第1の回路が第2の信号をラッチする時に、第1、第2の信号の回路間の伝搬遅延時間の影響を抑えることができる。
【0043】
また、第1の信号を出力する第1の出力回路と、第2の信号を出力する第2の出力回路と、第3の信号を受信する第1の受信回路と、第4の信号を受信する第2の受信回路を有する第1の回路ブロックと、前記第1の信号を受信する第3の受信回路と前記第2の信号を受信するための第4の受信回路と第3の信号を出力する第3の出力回路と前記第4の信号を出力する第4の出力回路を有する複数の第2の回路ブロックを持ち、前記第1の信号と前記第2の信号と前記第3の信号そして前記第4の信号を、前記第1の回路ブロックと前記第2の回路ブロック間に伝送させる第1の配線と第2の配線と第3の配線および第4の配線をそれぞれ、第1の回路ブロックから最遠の第2の回路ブロックの位置、または前記位置よりさらに遠い位置で折り返してレイアウトし、前記第1の信号と前記第3の信号について、前記第2の回路ブロックの一部を前記第1の回路ブロックから前記折り返し位置までの配線上で接続し、残りの前記第2の回路ブロックを前記折り返した点より先の配線上で接続し、前記第2の信号と前記第4の信号に対しては、第1の信号が前記第1の回路ブロックから前記折り返し位置までの配線上で接続している場合、前記第2の回路ブロックは前記折り返した点より先の配線上で接続し、他の前記第2の回路ブロックは、前記第1の回路ブロックから前記折り返し位置までの配線上で接続し、第2の受信回路が第3の信号に同期して第4の信号をラッチし、さらに第4の受信回路が第1の信号に同期して第4の信号をラッチする構成とし、メモリモジュール側がデータを出力するときにメモリコントローラ側でデータを受け取るためのタイミング信号を出力するようにしていもよい。
【0044】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例を図面を用いて詳細に説明する。
【0045】
本実施例では、メモリシステムのメモリバスの例にして説明する。先述したように、本願発明は、ワークステーションやパーソナルコンピュータなどの高速信号伝送が要求されるあらゆる階層のバス、つまり図17に示すシステムバス(プロセッサバス)、メモリバス、周辺バス等の信号配線にも適用されるものである。メモリシステムに限られないことは言うまでもない。
【0046】
本発明の一実施例(第1の実施例)を説明する。
本実施例に関係する図面として、メモリコントローラとメモリモジュールとの配線、接続に関して、図4、図6、図1に示し、メモリコントローラの詳細について図28〜31及び図35に示し、メモリモジュールの詳細について図21、図40、図41に示す。また、実装されたシステムの変形例について図13〜16、図18〜20、図22〜図25に示す。
【0047】
まず、図4を用いて主に本実施例の基本的な基板配線パターンと基板配線とコネクタとの接続について説明する。
【0048】
メモリコントローラ32には出力回路11、12と入力回路13、14がある。
【0049】
このうち、出力回路11、入力回路13はクロック信号用の回路、また出力回路12、入力回路14はデータ信号用の回路、配線15はクロックを伝えるためのクロック用配線、配線16はデータ書き込み用配線、配線17はデータ読み出し用配線である。
【0050】
34A〜34Fはコネクターであり,メモリ素子等を実装した後述するメモリモジュール等が接続されるものである。
【0051】
メモリコントローラ32や、配線15、16、17とコネクタ34A〜34F等は、図3の33に示すような基板(マザーボード)に実装される。
【0052】
伝送線路15A,15B、16A、17Aは、メモリコントローラ32をマザーボードと別の基板(モジュール)上に実装した場合に、そのモジュールに引かれる配線である。また、メモリコントローラ32がマザーボードに実装される場合でもマザーボード上のレイアウトによって必要に応じて引かれることがあるが、必ずしも必要なものではない。
【0053】
コネクタ34A〜34Fは、マザーボード上で、図3に示すように一列に配列されて実装される。配線15〜17はメモリコントローラ32からそれぞれのコネクタ34A〜34Fと順次交差するように延び、メモリコントローラ32から最も遠い位置にあるコネクタの先で折り返し(Uターン)し、再度コネクタ34Fからコネクタ34Aと順次交差するようにレイアウトされる。図4には、配線15〜17とコネクタ34A〜34Fと接続箇所を、黒丸(・)を示している。
【0054】
クロック用配線15とデータ書き込み用配線16は、それぞれの配線の折り返しの位置までに、コネクタ34A−34C…34Eと接続し、折り返しの位置以後でコネクタ34F…34D−34Bと接続する。
【0055】
データ読み出し用配線17は、クロック用配線15、データ書き込み用配線16と逆の関係で接続する。即ち、配線17の折り返しの位置までに、コネクタ34B−34D…34Fと接続し、折り返しの位置以後にコネクタ34E…34C−34Aと接続する。
【0056】
交互に配置することで配線に対する負荷のかかり方が一様になる。
【0057】
図4では、クロック信号線16と書き込み用データ信号線17および読みだし用データ信号線18をそれぞれ1本づつ示しているが、それぞれの配線の本数は必要に応じて何本引かれていてもよいことはいうまでもない。
【0058】
コネクタ34A〜34Fには、メモリモジュール30が実装される。メモリモジュールの例を図18から図27に示す。メモリモジュール30には図18に示すように、メモリLSIが複数個実装される。メモリLSIは、クロック同期型メモリ、例えばSDRAMが望ましい。SDRAMはクロックのと同期して、制御信号、アドレス信号を取り込んだり、またはデータを書き込んだり、読み出したりするメモリである。
【0059】
メモリモジュール30では、データ線は、図19に示すようにモジュールの接点36とSDRAMのピンとが1:1に接続される。制御信号・アドレス信号は図20に示すように、モジュールの接点36と複数のSDRAMのピンとが接続される。図20ではすべてのSDRAMに信号が分配された例を示したが、1つの接点36からモジュール上にあるSDRAMの1部に分配されるケース、たとえば1つのモジュールに複数のCAS(Column Address Strobe)信号が入力されるケースがこれにあたる。
【0060】
また、図22に示すように、接点36とSDRAMとの間にバッファ回路61が入る場合や、図23のようにデータ信号線に抵抗が入る場合、図24のように制御信号・アドレス信号線に抵抗が入る場合、さらには図25のようにバッファ回路61と抵抗60の両方が入る場合がある。
【0061】
図23等で挿入される抵抗は、マザーボード上の配線と、メモリモジュール上の配線のインピーダンスマッチングをとるための抵抗であり、その詳細は、本願出願人が先に出願した特願平5ー334631号(特開平7−202947号)、特願平7−26495号(特開平7−283836号)に詳述される。
【0062】
上記メモリモジュール30のうちの、1つのSDRAMに注目し、その他の回路をすべて省略した回路を図21に示す。図21のSDRAMは入力回路と出力回路とが分離しているタイプを示している。SDRAMにはクロックを取り込む入力回路50、データを取り込む入力回路51、そしてデータを出力する出力回路52がある。
【0063】
現状のSDRAMは、入力回路の入力部と出力回路の出力部とがLSI内で共通になった入出力タイプであるが、それについては後述し、ここではLSI内部では入力回路の入力部と出力回路の出力部とが分離しているタイプのピン仕様を例にあげて以下、動作を簡単に説明する。
【0064】
SDRAM31は、入力回路50によって取り込んだクロックに同期して、入力回路51でデータを取り込んだり、または出力回路52からデータを出力するして、クロック信号に同期してデータを書き込み、または読み出しを実行している。
【0065】
通常本実施例のメモリシステムでは上述したメモリモジュール30がコネクタ34の全て又は一部に接続された形で実現される。
【0066】
以下図4に示されるマザーボードの各コネクタに図21に示したメモリモジュール30が接続されたメモリシステムにおけるメモリモジュール30へのデータの書き込みの処理例を示す。
【0067】
メモリコントローラ32は、書き込み用のデータと、クロック信号とをそれぞれ出力回路12、11から出力する。クロック信号は書き込みの処理を行うときに発信するようにしてもよいし、常に出力しているようにしても良い。
【0068】
出力されたクロック信号はクロック用配線15を伝わり、コネクタ34A、34C、・・、34E、34F、・・、34D、34Bの順で各コネクタに伝わり、再びメモリコントローラへと戻ってくる。書き込みデータも、クロック用配線と同様順序でコネクタと接続しているので、同様の順序で各コネクタに伝わる。
【0069】
任意のコネクタ34に接続されたメモリモジュール30のSDRAM31は、入力回路50で受信したクロック信号に同期して前入力回路51からデータを取り込む。
【0070】
メモリコントローラがデータを読み出すときには、メモリコントローラ32はクロック信号とデータ読み出しのためのアドレス等を含む制御信号を発する。上記の書き込みと同様に、メモリコントローラ32から出力された制御信号は、SDRAM31に受信される。
【0071】
SDRAM31は、該当するデータを入力回路50が受信するクロック信号と同期して出力回路52からデータ読み出し用配線17に出力する。
【0072】
データ読み出し用配線17は、データ書き込み用データとは逆の順序で、コネクタと接続している。前記メモリモジュールがコネクタ34に接続されているとすると、SDRAM31が出力回路52から出力したデータはコネクタ34Aから、34C、・・、34E、34F、・・、34D、34Bの各コネクタとの接続点を通り、メモリコントローラにたどり着く。SDRAM31がデータを出力するときのクロック信号は、コネクタ34Aでデータ出力の同期を取られるために利用される。そのクロック信号は読み出し用配線17のデータと同様に、コネクタ34Aから、34C、・・、34E、34F、・・、34D、34Bの各コネクタとの接続点を通り、メモリコントローラに戻ってくる。
【0073】
メモリモコントローラ32は、受信回路13で受信したクロック用配線を介して戻ってきたクロック信号に同期して受信回路14が読み出したデータを取り込む。
【0074】
読み出しデータがメモリモジュール30からメモリコントローラ32にたどり着くまでと、クロック信号がメモリモジュール30の位置からメモリコントローラ32にたどり着くまでは、ほぼ同じ距離をたどることになり、回路間のクロック信号とデータ信号の回路間ディレイの差を意識しなくてもよくなる。
【0075】
このように、クロック信号と書き込みデータ信号が任意のメモリモジュールに届く時間(距離)を、メモリモジュールの接続位置にかかわらずほぼあわせることができる。またメモリモジュールから読み出しデータが届くまでと、該メモリモジュールの位置からクロック信号がメモリコントローラに戻ってくるまでの時間をほぼ合わせることができる。
【0076】
このように、メモリモジュールの位置にかかわらず、データ書き込み時の伝搬時間と読み出し時の伝搬時間との和が、ほぼ一定の値となり、先述した式、
t window > tpd(max-min) + t setup(max) + t hold(max)
において、tpd(max-min)の値を削減でき、ウィンドウのマージンを確保できる。
【0077】
つまり、前にも述べたように、時間
t window - tpd(max-min)
が長くなるため、セットアップ時間とホールド時間の値以上の時間を容易に取ることができる。
【0078】
なお、図4で示したように、コネクタと配線との接続を交互に配線の折り返し位置の前後とするコネクタの接続方法は一例である。
【0079】
クロック配線15において、出力回路11から(メモリコントローラから最も遠い)コネクタ34Fまでの部分を「行きの部分」、そしてコネクタ34Fから入力回路までの部分を「帰りの部分」、同様に書き込みデータ配線においても、出力回路12からコネクタ34Fまでの部分を「行きの部分」、残りの部分(つまり、行きの部分の先にあるメモリモジュール側に戻ってくる部分)を「リターンの部分」、そして読み出しデータ配線については、コネクタ34Fから入力回路14までの部分を「リターンの部分」、残りの部分(つまり、リターン部分の手前の部分で、コネクタ34Aからコネクタ34Fまでの部分)を「行きの部分」とすれば、以下のルールを守ってコネクタを接続すれば良い。
【0080】
(1)クロック配線を「行きの部分」でコネクタと接続した場合、
・書き込みデータ用配線は「行きの部分」でコネクタと接続し、
・読み出しデータ用配線は「リターンの部分」で配線する。
【0081】
(2)クロック配線を「帰りの部分」でコネクタと接続した場合、
・書き込みデータ用配線は「リターンの部分」でコネクタと接続し、
・読み出しデータ用配線は「行きの部分」で配線する。
【0082】
より精度をあげるためには、以下のことを考慮して配線のレイアウトを行えば良い。
【0083】
(1)出力回路11からモジュール内の入力回路50までの配線15の配線長と、出力回路12からモジュール内の入力回路51までの配線16の配線長とを合わせたり、配線負荷を合わせる。
【0084】
(2)出力回路12からモジュール内の入力回路51までの配線16の配線長と、モジュール内の出力回路52から入力回路14までの配線17の配線長を各モジュール間で合わせたり、配線負荷を合わせる。
【0085】
これらの配線長をあわせたり、配線負荷を合わせたりする精度をあげれば、その分、t window - tpd(max-min) の値を増やす効果がある。
【0086】
なお、クロックの位相のオフセットをかける手段としては、
(1)メモリコントローラ、または各メモリモジュールに分配されるクロック配線上のいずれかに伝搬遅延を生じさせるための回路、たとえばディレイ回路を置く方法。この回路はすべての配線上に置いても良いし、どれかの信号のみに置いても良い。
【0087】
(2)(1)のディレイ回路機能をクロック発信源、または分配、分周源側に持たせる方法。このとき、外部ピンによってそのディレイが調整できるようにしておくことがより良い。このためには、これらのクロック源内にいくつかのディレイ回路を作り込んでおいて、それらを外部から選択する方法や、複数のディレイ回路を用意し、それらの回路のうち、いくつ用いるかを外部から指定する方法などがある。
【0088】
また、メモリコントローラとコネクタとを結ぶ配線において、クロック信号やデータ信号をコネクタに接続するとき、「行きの部分」のみや「帰りの部分(またはリターンの部分)」のみで接続するよりは、「行きの部分」と「帰りの部分(またはリターン部分)」とに分散して接続するのがよりよい。なぜならば、コネクタに接続による負荷を分散させることが出来、信号配線の実効インピーダンスの落ち込みを抑えることが出来るからである。
【0089】
このインピーダンスの落ち込みを抑える効果として、以下のようなものがある。
【0090】
(1)出力回路の出力が切り替わった時、初めにメモリモジュールに伝わる信号振幅の落ち込みを抑えることができる。
【0091】
特に、小振幅信号の場合、インピーダンスの落ち込みにより出力回路から出た第1波の信号振幅が少なくなり、その結果、入力信号のノイズマージンが少なくなり、時には誤動作を起こす原因となるのを防ぐ。
【0092】
(2)多様な用途に対する品質を向上させることが出来る。
【0093】
メモリモジュールのように、ユーザの使い方によって、すべてのコネクタにモジュールをフル実装する場合や、一部のコネクタにモジュールを実装し、その他のコネクタを空き状態にする場合がある。このように、使われ方が変化する場合、すべての状態で性能を保証するためには、その装置の特性、この場合は配線の実効インピーダンスの変化量を少なくすることによって性能マージンが確保でき、品質を上げることが出来る。
【0094】
これらの効果を最大限に生かせるコネクタとの接続方法は、図4に示したように、「行きの部分」と「帰りの部分(またはリターンの部分)」と交互に接続する方法である。
【0095】
さらに、インピーダンスの落ち込みを抑える方法として、配線15、16または17のインピーダンスをモジュールのインピーダンスと比べ低い信号配線を用いいることがあげられる。例えば50Ω前後(たとえば40〜60Ω)にする。
【0096】
モジュールを実装することによって、実効的なインピーダンスは20〜40Ωへと下がるが、この値は50Ωの配線であろうが75Ωの配線であろうが、ほぼ等しい値となる。すなわち、この場合、50Ωの配線を用いた方が、モジュールを実装する前後でのインピーダンスの差が小さくすることが出来る。
【0097】
本実施例においては、4つの回路11〜14が1つの回路ブロック32内にある例を示したが、本発明の適用範囲がその構成によって限定されるものではないのはいうまでもなく、これらの回路が複数の回路ブロックに分離されていてもよい。もっとも、性能や製造コストの面で優位なのは4つの回路が1つの回路ブロック32内にある構成である。
【0098】
現状のメモリコントローラの構成を考えると、クロック信号を出力する出力回路のみ他の回路ブロックに分離するのも望ましい回路構成である。
【0099】
また、本実施例では、メモリモジュールへのデータ書き込みと、メモリモジュールからのデータの読み出しの両方ともに適用した例を示したが、データ書き込みにだけ本願発明のクロック分配を用い、データ読み出しには、従来技術を適用することもできる。このような従来技術との折衷構成でもかまわないことや回路構成の代案例は以後の実施例でも同様である。
【0100】
上記図4で示した実施例に対し、前述の配線15から17に終端抵抗を追加した例を図6に示す。図6中40〜45は終端抵抗を表している。当然のことながら、終端抵抗は終端電源と接続している。
【0101】
図6には両端終端の例を示しているが片端終端でもその効果はある。より効果的に終端を行うには両端終端をするのがよいが、信号の向きが片側のみである場合、例えば、制御信号線やアドレス信号線の場合、片側終端であっても良い。そのとき、終端する場所は出力回路の反対側がよい。
【0102】
終端抵抗の抵抗値は、伝送線路のインピーダンスで終端する例が多いが、より効果的にするには伝送線路の実効インピーダンス値で終端するのがよい。ただしこの値は厳密に合わせなくとも、±20Ω程度のずれがあっても終端の効果はある。
【0103】
図1に、分岐配線(15A、15B、16A、17A)と配線(15、16、17)との間に配線間のインピーダンスマッチングとるためのマッチング抵抗(46、47、48、49)を挿入した例を示す。このマッチング抵抗は、配線15〜17上の信号を低振幅化することと、配線間のインピーダンスのマッチングをとって配線の分岐点での信号の反射を押さえる目的で挿入される。
【0104】
このマッチング抵抗については、本願出願人が先に出願した特願平5ー334631号(特開平7−202947号)、特願平7−26495号(特開平7−283836号)に詳述される。
【0105】
この抵抗は分岐配線から主配線への信号伝搬において、分岐点での反射を抑える効果がある。この抵抗値は分岐配線(15A、15B、16A、17A)のインピーダンス値から配線(15、16、17)のインピーダンスの半分の値を引いた値に設定するのがよい。ただし、メモリモジュールが主配線上に実装されることで、主配線の実効インピーダンスが低くなる場合などは、主配線のインピーダンス値の代わりに主配線の実効インピーダンス値を用いると良い。
【0106】
目安となるその抵抗値は先に求めた値の0.5から1.5倍程度の範囲であるのが望ましい。但し、2倍程度になっても低振幅化による高速化に効果がある。
【0107】
このように図1に示すマッチング抵抗(46、47、48、49)を備えるものとしたときには、メモリモジュール側も図23、24、25に示すように抵抗を備えるものであることが望ましい。この抵抗もメモリモジュール内の配線とマザーボードの配線(15、16、17)とのインピーダンスマッチングをとり、配線15〜17上の信号の低振幅化を実現する値のものが望ましい。この抵抗の抵抗値の決め方も前述のマッチング抵抗46〜49と同様である。その時には、分岐配線をメモリモジュール内の配線として計算する。
【0108】
次に,本発明の他の実施例(実施例2)を図5に示す。上述の実施例において明らかとしてきたことは、以下の実施例においても適用できるため、繰り返し記載しない。異なる点のみを明らかにする。
【0109】
本実施例は、メモリコントローラから出力されるクロック信号を読み出し用のクロックと書き込み用クロックとに分離し、それぞれを同じクロック用配線15で読み出し時と書き込み時とでクロック信号の伝わる向きを変えて伝送する方式である。ここで書き込み用クロックの出力回路は11、読み出し用クロックの出力回路は11A、そして読み出したデータをメモリコントローラで取り込むクロックを受信する受信回路は13である。12、14はそれぞれデータを出力する回路12、受信する回路14である。
【0110】
なお、図5でには示していないが、出力回路11、11Aは両方が動作して使用することのないように、それぞれの出力を制御する論理回路をメモリコントローラ32に持つことが望まれる。
【0111】
第1の実施例と同様に、クロック配線15において、出力回路11から(メモリコントローラから最も遠い)コネクタ34Fへ向かう部分を「行きの部分」、そして「行きの部分」の先、すなわちコネクタ34Fからコネクタ34Aへ向かう部分を「帰りの部分」、データ配線16において、出力回路12からコネクタ34Fに向かう部分を「行きの部分」、残りの部分(つまり、行きの部分の先にあるメモリモジュール側に戻ってくる部分)を「リターンの部分」とすれば、以下のルールを守ってコネクタを接続すれば良い。
【0112】
(1)クロック配線を「行きの部分」でコネクタと接続した場合、
・データ用配線は「行きの部分」でコネクタと接続する。
【0113】
(2)クロック配線を「帰りの部分」でコネクタと接続した場合、
・データ用配線は「リターンの部分」でコネクタと接続する。
【0114】
こうすることで、第1番目に示した実施例と同等の効果を、データの信号配線を半分、すなわち書き込み専用配線と読み出し用配線の2組から、書き込み・読み出し共通の1組へと減らして出来る。
【0115】
書き込み用クロック信号の出力回路の出力部と読み出し用クロックの入力回路の入力部とは回路ブロック(集積回路や部品)の内部または外部で接続すればよい。(図5では回路ブロック内で接続した例を示している)
また、第2の実施例は、メモリモジュール上に実装されているメモリLSIがI/O共通、すなわち入力回路、出力回路をともに持った入出力回路を持ったタイプに適用した例である。この実施例では使用するモジュール内の回路は第1の実施例の図21に対し、図26に示す構成となる。データ等を出力する出力回路51と受信する受信回路52が接続された形になっている。
【0116】
図7は、第2の実施例においてメモリコントローラ32が配線15、16と分岐配線15A〜16Aを介して接続するタイプ(第1の実施例の図6と同じタイプ)であり、図8は、分岐配線15A〜16Aと配線15、16との間にマッチング抵抗46〜48を介したタイプ(第1の実施例の図1と同じタイプ)である。
【0117】
次に第3の実施例を説明する。上記第1、第2の実施例では、データ信号などの双方向の信号に対する実施例を示してきたが、アドレス信号、または制御信号などの単方向の伝送については、図9から図11に示すように、クロックがメモリコントローラに戻る経路を削除することによって容易に出来る。これは、データ信号でも書き込みだけ使用するラインにのみも適用できる。
【0118】
ただ、この場合、データ用クロックとその他の信号用クロックの2種類のクロックが各メモリモジュールに供給されることになるが、データ用クロック回路を用いて、アドレス信号や制御信号を取り込んてもよい。このとき、第2の実施例のように2つのクロックがある場合、書き込み専用クロックを用いてアドレス信号、制御信号をSDRAMで取り込めば良い。なお、このときのメモリモジュール内の回路は第1の実施例における図21に対し、図27に示すタイプになる。
【0119】
図12には第2の実施例の応用として第4の実施例を示す。I/O共通のメモリコントローラを用いたときに、クロック信号を第1の実施例と同じように単方向のみで伝搬することを許す方法を提供する。
【0120】
すなわち、クロック信号を出力回路11から出力し、書き込みデータ信号を出力回路12より出力する。このとき、スイッチ90は入出力回路(図では出力回路12と入力回路14とに分けてある)と伝送線路16Aとを接続する。このようにすることで、クロック信号とデータ信号をメモリコントローラ32からコネクタ34A〜34Fまでをそれぞれほぼ等しい配線長を経由して、コネクタ上のメモリモジュールに伝えることができる。
【0121】
また、読み出し時にはスイッチ90は入出力回路と伝送線路16Bとを接続し、16Bから伝わってきたデータを、15Bから送られてきたクロックによってラッチする。こうすることで、第1の実施例で示したクロック制御方式を用いて、I/O共通のデータ線を持った回路に適用することが出来る。
【0122】
いままで示してきた実施例1〜4において、データを取り込むクロックはメモリコントローラ内部のクロックとは一般に位相が異なる。すなわち、読み出しデータをさらに、メモリコントローラ内で使うには、ふたたびメモリコントローラ内のクロックによって制御出来るように、クロックの乗り換え(ここではリターンクロックから内部クロックへの乗り換え)をする必要がある。そこで、リタイミング回路、たとえばFIFO(First-in First-out)回路を入力回路14の先につけておくとよい。また、配線15を伝搬してきたクロックと内部クロックとの位相のずれの大きさをもとに、メモリコントローラが内部クロックのどのサイクルでラッチすればよいかを判定する手段をもってもよい。
【0123】
また、配線長、ディレイ回路などを用いて、出力するクロックと戻ってくるクロックとの位相を合わせることにより、データの取り込みが容易になる。
【0124】
図35は前記したリタイミング回路の一実施例をメモリコントローラ32に備えた例を示したものである。リタイミング回路は、少なくとも、Dタイプのラッチ回路25A、フリップフロップ回路25Bとから構成される。 Dタイプのラッチ回路25Aは入力されるクロックがHigh(またはLow)のときに入力されたデータを通し、Low(またはHigh)に切り替わった時のデータを、クロックが再びHigh(またはLow)になるまで保持する機能を持っている。
【0125】
Dタイプのラッチ回路25Aには、リターンクロック、2φ'の正論理、または不論理がクロックとして入力され、またフリップフロップ回路25Bにはメモリコントローラ32の内部クロック、2φの正論理、または負論理がクロックとして入力される。
【0126】
これらのクロックのいずれを使うかは、メモリコントローラ32内部のクロック2φと戻ってきたクロック2φ'の位相差の大きさによって、一意的に選択される。
【0127】
例えば、2φと2φ'との位相差の大きさがちょうど半位相分ずれている場合、そのズレを補正するために、Dタイプのラッチ回路25Aには2φ'の負論理のクロックが入力され、フリップフロップ回路25Bには2φの正論理のクロックが入力される。
【0128】
また、2φと2φ'との位相差の大きさがちょうど合っている場合、Dタイプのラッチ回路25Aには2φ'の正論理のクロックが入力され、フリップフロップ回路25Bには2φの正論理のクロックが入力される。
【0129】
また、別の実施例としては、それぞれの位相が合う場合は、フリップフロップ回路25Bが不要となるので、25Aの出力を直接、メモリコントローラ内部へ伝えても良い。
【0130】
メモリモジュールのそれぞれにメモリコントローラ32から出力されるクロックの他にメモリモジュールの動作用のクロックが別配線で供給されている場合には、上述したリタイミング回路をメモリモジュール側に持ってもよい。
【0131】
図36は図35で示したリタイミング回路を図12の回路に適用した一実施例を示している。また、図36ではクロックφをメモリコントローラからではなく、コネクタ34Aの手前のクロック分配回路から出力している例を示している。図1で示したクロックの供給の仕方、すなわちクロックφをメモリコントローラから供給してもよいが、一般にメモリコントローラのクロックアクセス時間は、メモリLSIのクロックアクセス時間と比べ早い。そのため、書き込みに比べ、読みだしが厳しくなる。このため、クロックの出力回路をメモリコントローラ内からコネクタ34Aの手前に移動し、クロックの位相を前に持ってきて、書き込みと読みだしとにかかる時間を合わせている。
【0132】
なお、本実施例は図12に示す第2の実施例を例に示したが、他の実施例にも適用できるのはいうまでもない。また、図36では分周回路71付きPLL(Phase Locked Loop)70(A)はメモリコントローラの外にある例を示している。クロック信号発信回路360からクロック分配回路361等を経て供給されるクロック信号を分周する。このPLL70(A)はメモリコントローラの内部にあってもよいのは言うまでもない。
【0133】
さらに、本発明の第5の実施例を図37に示す。本実施例では、2つのコネクタ列34A〜34F、34G〜34Mに渡り、伝送線路15、16がレイアウトされている。
【0134】
上記で示してきた実施例では、「行きの配線」上で接続されるコネクタ列と、「帰りの配線」上で接続されるコネクタ列とは同じである例を示したが、本実施例では、「行きの配線」上で接続されるコネクタ列(図の例では34A〜34F)と「帰りの配線」上で接続されるコネクタ列(図の例では34G〜34M)とが異なっている。このことによって、コネクタ下にレイアウトされる伝送線路の本数は、半分(「行きの配線」と「帰りの配線」から、「行きの配線」または「帰りの配線」のいずれかの配線)になり、レイアウトが容易になったり、基板の信号配線の層数を減らすことが出来る。
【0135】
また、図37には、伝送線路15、16は全てのコネクタと接続された例を示したが、一部のコネクタ、例えばコネクタ1つおきに接続しても良い。
【0136】
当然ながら、図37以前で示してきた図においても、「行きの配線」または「帰りの配線」の何れかにコネクタが接続されているが、どちらの配線とも接続されていないコネクタがあってもよい。たとえば、配線を平行して2本レイアウトし、偶数番目のコネクタ、つまり34B、34D,・・、34Fと接続する配線と、奇数番目のコネクタ、つまり34A、34D、・・、34Eと接続する配線とに分けても良い。
【0137】
さらに、図37で示した実施例は図36、さらには図36のもとになった図12で示す実施例でも適用できるのは言うまでもなく、他の実施例でも適用できる。
【0138】
次に第6の実施例について説明する。第1〜第5の実施例ではメモリコントローラ32側でメモリモジュール30読み出したデータを受け取るときは、メモリコントローラ32が出力し配線15を通して受信したクロック信号と同期して受け取っていた。第6の実施例ではメモリモジュールが出力したデータを受け取るタイミングをとるためのトリガーとなる信号をデータを出すメモリモジュール側が発する構成としている。以下詳細を説明する。
【0139】
図46に第6の実施例を示す。
【0140】
メモリコントローラ161にはクロック出力回路171、クロック同期型の出力回路172と入力回路181とこの入力回路181によって取り込んだ信号と同期する入力回路182がある。
【0141】
出力回路172、入力回路182はデータ用の回路である。
【0142】
また伝送線路114〜117は、メモリコントローラをモジュール化した場合やマザーボード上のレイアウトによっては引かれる配線であって、必ずしも存在するとは限らないし、またこの配線の有無によって本発明が制限されることはない。
【0143】
以下の実施例では、これら4つの回路が1つの回路ブロックで構成されている例を示すが、これらの回路が複数の回路ブロックに分離されていてもよい。
【0144】
また、配線110はメモリコントローラ161から出力された信号が、コネクタ140〜145上に実装された各メモリモジュール上で取り込むために必要なクロックで、メモリコントローラ161から出力される信号のための配線である。
【0145】
また、配線111はメモリモジュール上のメモリから読み出されたデータをメモリコントローラで取り込むために必要なトリガ信号(リターンクロック)を伝送するための配線で、このトリガ信号は読み出したメモリから出力される。
【0146】
このトリガ信号は、メモリコントローラから出力されるクロックとは異なり、読み出しデータ1つに対し、1パルスのみ出力される。
【0147】
さらに、このトリガ信号は読み出しデータがメモリコントローラ側で取り込めるように、例えばメモリコントローラのセットアップ時間以上、データより遅れるのが望ましい。さらにメモリコントローラのホールド時間を満たすためには、トリガ信号が出てから、メモリコントローラのホールド時間より長く、メモリの出力はデータを保持しておくのが望ましい。
【0148】
また、図46では、メモリ回路におけるクロック信号とデータ信号とをそれぞれ1本づつ着目し、その他の回路をすべて省略しているため、これらの入力回路および出力回路はそれぞれ1組のみ示しているが、その数は本発明を制限するものではないのも言うまでもない。
【0149】
黒丸(・)で示したところでそれぞれの配線とコネクタとが接続されている。
【0150】
すなわち、図46の例では、メモリコントローラから出力されたクロック信号は信号伝送線路110上をコネクタ140、142、・・、141と伝わる。データ書き込み用信号配線112も、クロック用配線と同様順序でコネクタと接続する。
【0151】
そして、データ読み出し用配線113とメモリから出力されるトリガ信号用配線111は、データ書き込み用データとは逆の順序で、コネクタと接続する。すなわち、データ書き込み配線をメモリコントローラから、141、143、・・、140と各コネクタに接続する。
【0152】
こうすることで、データ書き込み時の伝搬時間と読み出し時の伝搬時間との和が、メモリモジュールの位置にかかわらず、揃うことになる。
【0153】
このとき、これらのクロック信号用配線、トリガ信号用配線とデータ書き込み用配線、または読み出し配線それぞれの伝搬時間を揃うように設計することが望ましい。
【0154】
メモリモジュールのささっていないコネクタがある場合にはメモリモジュールと同等の負荷をダミーで実装することで、実装枚数の変動による実効インピーダンスの変化を抑える方法もある。
【0155】
図46では両端終端の1実施例を示したが、図47に示すように配線110、112のように、信号が片方向のみ伝搬する信号については、片側終端でもよい。これによって部品の搭載すうを削減でき、消費電流を低減する事が出来る。また、配線114〜117の長さが十分に短いとき、例えばこれらの配線における伝搬時間が信号波形の立ち上がり時間または立ち下がり時間の約1/6以下の場合、抵抗150〜153を取り除くことも可能である。ただし、この場合、バス110における信号振幅が大きくなるため、出力回路から出る信号振幅そのものを低振幅化するなどの見直しをするのが望ましい。この例が図48である。
【0156】
さらに、出願人が特願平5−334631号(特開平7−202947号)にて明らかにした小振幅回路に本回路を適用することもできる。すなわち、抵抗150〜153は分岐配線114〜117から主配線110への信号伝搬において、分岐点での反射を抑える効果がある。この抵抗値は分岐配線のインピーダンス値から主配線のインピーダンスを引いた値に設定するのがよい。ただし、メモリモジュールが主配線上に実装されることで、主配線の実効インピーダンスが低くなる場合などは、先の値にくらべ小さな値を用いるとよい。
【0157】
目安となるその抵抗値は先に求めた値の0.5から1.5倍程度の範囲であるのが望ましい。
【0158】
次に第7の実施例を以下に示す。なお、上述の実施例において明らかとしてきたことは、以下の実施例においても適用できるため、繰り返し記載しない。異なる点を明らかにする。
【0159】
第6の実施例では、メモリコントローラ161、メモリモジュール162の入力回路と出力回路とが分離された場合の例を示したが、図49はメモリコントローラ161、メモリモジュール162に入出力回路が採用された場合の1実施例を示している。入出力回路とは例えば、図示しているメモリコントローラを用いて説明すると出力回路172の出力部と入力回路182の入力部とが回路ブロック161(例えば集積回路)内で接続され、回路ブロックの端子としては分離されず共通の1つの端子となっている回路のことである。
【0160】
この場合、スイッチ190が挿入され、スイッチは、データの書き込み時には回路ブロック伝送線路161側へ、データの読み出し時には伝送線路117側へと接続される。
【0161】
これによって、先に示した第1の実施例と同等の効果を入出力回路を持ったシステムに適用することが出来る。図50は図47と同様、図49の回路を片側終端した場合の1例、図51は図48と同様、挿入抵抗を削除した例である。
【0162】
図53、54で示す回路図は、メモリモジュール内のメモリ1チップに注目して示した図で、図53は図46で示した実施例に適用されるモジュールの回路図で、入力回路181はクロック入力用、出力回路171はリターンクロックとなるトリガ信号を出力する回路、出力回路172は読み出しデータを出力する回路、入力回路182は書き込みデータを入力するための回路である。図54はデータ信号を入出力回路によって出力、入力する場合の回路例である。
【0163】
なお、クロック信号を入力する入力回路181は一般に1チップについて1つあって、この回路で入力したクロックで、書き込みデータや制御信号、アドレス信号を取り込む。
【0164】
図52に示した別の実施例は、「行きの配線」と「帰りの配線」とを別のコネクタ列に通した例である。こうすることで、「行きの配線」と「帰りの配線」とを基板配線上、同一層でレイアウトする事が出来、基板層数を増やすことなく、本発明を実現することができる。
【0165】
図55に示した回路図は本発明におけるメモリコントローラのクロック信号およびデータ信号の出力回路、入力回路を詳細に示した回路である。
【0166】
フリップフロップ191D,191Sは内部クロックに同期して動作し、フリップフロップ191Lには入力回路181で受信したメモリからのトリガ信号に同期して動作する。
【0167】
これによって、メモリコントローラから出力される書き込みデータは、チップ内部のクロックと同期して出力され、メモリから読み出したデータはトリガ信号によってセットアップおよびホールド時間を確保したまま受信をし、次段のフリップフロップによって内部のクロックにリタイミングされる(位相を内部のクロックに合わせる)。
【0168】
こうすることで、メモリコントローラからプロセッサバスへの信号のやりとりを内部クロックと位相を合わせて行うことが出来る。
【0169】
なお、本実施例では、リタイミングのために使用したフリップフロップ191Sは1段の例を示したが、段数は1段に制限されることは当然なく、さらにこの場合、フリップフロップに入力されるクロックの位相は内部クロックとトリガ信号それぞれの位相の間をとったり、さらには内部クロックの逓倍クロックを用いて、複数段で行うことによっても実現できる。
【0170】
次に、本発明におけるクロック信号の伝送の改良について述べる。前述の実施例において、クロック信号はデータ信号と同様の負荷のもとで、動作することになる。しかし、例えば、100HMzのデータ転送を行うためには、クロックの周期は10ns(周波数は100MHz)、データの周期は20ns(周期は50MHz)とデータ信号に比べ、クロック信号は倍の周波数で動かさなければならない。そこで、より本発明でクロックを安定して供給する方法を以下に示す。
【0171】
まず、クロックの周波数(周期)をデータなどの信号と同じにする。そして、モジュール内、またはメモリLSI内でこの入力されたクロックの2逓倍のクロックを生成し、この生成されたクロックに同期して、SDRAMの信号の取り込み、出力を制御する。
【0172】
同様の機能はメモリコントローラ側にも持たせる。
【0173】
また、2逓倍の方法であるが、dutyを50%前後に安定させるには、PLLを用いて1度、4倍し、そのあと2分周してにして2倍に戻すのがよい。一般には、Nを自然数として、2(N+1)逓倍し、N+1分周をすればよい。
【0174】
これらのことを示したのが、図28から図34である。
【0175】
図28では、クロック2φを分周回路71付きPLL(Phase Locked Loop)70を用いて0.5倍の周波数のクロックφを作り、そのクロックを出力回路11を用いて、メモリコントローラ32より、出力する。されに、もとのクロック2φと同期して、出力回路12から信号を出力する。
【0176】
図29は、分周回路71付きPLL(Phase Locked Loop)70が出力回路11の先にある場合の一実施例を示している。この方法によって、分周回路71付きPLL(Phase Locked Loop)70を持たないメモリコントローラ32にも本発明を適用できる。
【0177】
図30では、受信回路13で受けたクロックφ'を分周回路71付きPLL(Phase Locked Loop)70を用いて2倍の周波数のクロック2φ'を作り、そのクロック2φ'を用いて、受信回路14で受信した信号をフリップフロップ25でラッチする。ここで、ラッチするクロックは2φ'であって、メモリコントローラ内部に供給されているクロック2φではない。2φと2φ'とは周波数は等しいが、2φ'は、メモリコントローラから出て再び戻って来たクロック、φ'から生成されたクロックであって、一般に位相が違う。
【0178】
図31は、分周回路71付きPLL(Phase Locked Loop)70が受信回路13の手前にある場合の一実施例を示している。この方法によって、分周回路71付きPLL(Phase Locked Loop)70を持たないメモリコントローラにも本発明を適用できる。
【0179】
図32はクロック出力回路と入出力回路の一実施例を示している。内部クロック2φの半分の周波数のクロックφを分周回路71付きPLL(Phase Locked Loop)70によって作り出し、そのクロックを出力回路11によって、メモリコントローラより出力する。また、メモリコントローラへもどって来たクロックφ'を入力回路13で受け、分周回路71付きPLL(Phase Locked Loop)70によって2倍の周波数のクロック2φ'を作る。出力回路12より出力されるデータはクロック2φと同期して出力され、受信回路14によって受信されるデータはクロック2φ'に同期して受信される。
【0180】
図33は図31と同様、分周回路71付きPLL(Phase Locked Loop)70が出力回路11の先、入力回路13の手前にそれぞれある場合の一実施例である。
【0181】
図34はメモリモジュールに、分周回路71付きPLL(Phase Locked Loop)70を用いた場合の一実施例を示す。メモリバス上を伝わってきたφ'を同期型メモリ31、例えばSDRAMのクロックピンに供給するには、メモリコントローラ側で周波数を半分にしたクロックをもとに戻すため、分周回路71付きPLL(Phase Locked Loop)70を用いて、周波数を2倍にし、クロック2φ'を作り、それをメモリ31に供給する。
【0182】
図32、図33で示した例では、受信回路と出力回路の両方を持ったI/O回路タイプのメモリコントローラの例を示したが、図38および図39では、受信回路と出力回路とが別々の端子をもったI/O分離型のメモリコントローラに適用される。図38と図39との違いは、図32、図33との違い同様、PLL回路がメモリコントローラの内部にある場合と外部にある場合の違いである。
【0183】
さらに、I/O分離型のメモリモジュールに対しては図40に示すメモリモジュールが提供される。これはI/O回路タイプの図34に対するI/O分離型の応用例である。
【0184】
また、本発明は、レジスタタイプのバッファを持ったメモリモジュール(図42)、単なるバッファ(中間バッファとして使用し、ラッチはしないタイプのバッファで、スルータイプ、バスドライバともいう)をを持ったメモリモジュール(図43)にも適用できる。
【0185】
また、いままで明らかにしてきた本発明の実施例に対し、メモリモジュール側にも抵抗を挿入した場合も本発明は当然、有効である。この抵抗によって、小振幅化をはかるのはもちろん、インピーダンス整合をとることができ、反射ノイズを防止できる。
【0186】
図41は図40に抵抗を追加した一実施例、図44、45はそれぞれ図42、43に抵抗を追加した一実施例である。
【0187】
図13〜図14は、本発明の1実施例が実現されたボードの状態を示す。図13はメモリコントローラ32がマザーボードに直接実装され、メモリIC(SDRAM)31がドーターボードに実装されたメモリモジュール30がコネクタ34を介してマザーボードに実装されている状態を示す。
【0188】
図14は、メモリコントローラ32をドーターボードに実装してモジュール化した例である。また、図15、図16はメモリIC31をコネクタを介さずに直接マザーボードに実装した例を示す。
【0189】
上述してきたいくつかの実施例は、キャッシュメモリとプロッセサとの接続にも使用出来る。 さらに、図17に示すように、ワークステーションやパソコンでは、プロセッサバス、メモリバス、周辺バスなど、さまざまなバスがある。本発明ではメモリモジュールとメモリモジュールとの接続を例にとって示したが、本発明はメモリバスに限らず、その他のバスにおいても、またはコネクタの使用の有無、モジュール化の有無に関係なく有効であることはいうまでもない。さらに、ボード実装でなくとも、複数のLSIを1つのパッケージ内に納めるマルチモジュールにも適用できる。
【0190】
【発明の効果】
本発明により、メモリシステムのように、信号伝搬時間が大きくしかもモジュールの位置による遅延時間の違いがあるシステムにおいても高速な信号転送が可能な設計が行えるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例の応用例についての、メモリコントローラとメモリモジュールとの接続関係及び配線パターンを示す図。
【図2】従来の単相クロックシステム方式の信号伝送装置を示す図。
【図3】従来のメモリシステムの実装構造及び回路を示す図。
【図4】本発明の第1の実施例についてのメモリコントローラとメモリモジュールとの接続関係及び配線パターンを示す図。
【図5】本発明の第2の実施例についての、メモリコントローラとメモリモジュールとの接続関係及び配線パターンを示す。本発明を入出力共通型回路に適用した場合に、クロック信号の向きを読み出し時と書き込み時とで反転させる例を示す図である。
【図6】本発明の第1の実施例の応用例のメモリコントローラとメモリモジュールとの接続関係及び配線パターンを示す図。
【図7】本発明の第2の実施例の応用例についての、メモリコントローラとメモリモジュールとの接続関係及び配線パターンを示す図。
【図8】本発明の第2の実施例の応用例についての、メモリコントローラとメモリモジュールとの接続関係及び配線パターンを示す図。
【図9】本発明の第3の実施例についてのメモリコントローラとメモリモジュールとの接続関係及び配線パターンを示す。単一方向の信号伝送に適用した例を示す図。
【図10】本発明の第3の実施例の応用例についてのメモリコントローラとメモリモジュールとの接続関係及び配線パターンを示す図。
【図11】本発明の第3の実施例の応用例についてのメモリコントローラとメモリモジュールとの接続関係及び配線パターンを示す図。
【図12】本発明の第4の実施例のメモリコントローラとメモリモジュールとの接続関係及び配線パターンを示す図。
【図13】本発明をメモリシステムに適用した場合の実装構造を示す図。
【図14】本発明をメモリシステムに適用した場合の実装構造を示す図。
【図15】本発明をメモリシステムに適用した場合の実装構造を示す図。
【図16】本発明をメモリシステムに適用した場合の実装構造を示す図。
【図17】情報処理システムのブロック構成図。
【図18】メモリモジュールの外形を示す図。
【図19】メモリモジュール上のデータ信号配線を示す図。
【図20】メモリモジュール上のアドレス・制御・クロック信号配線を示す図。
【図21】メモリモジュール上の入出力分離型のSDRAM回路を示す図。
【図22】メモリモジュール上のアドレス・制御・クロック信号配線上にバッファ回路を挿入した場合の信号接続を示す図。
【図23】メモリモジュール上のデータ信号配線上に抵抗を挿入した場合の信号接続を示す図。
【図24】メモリモジュール上のアドレス・制御・クロック信号配線上に抵抗を挿入した場合の信号接続を示す図。
【図25】メモリモジュール上のアドレス・制御・クロック信号配線上にバッファ回路・抵抗を挿入した場合の信号接続を示す図。
【図26】メモリモジュール上の入出力共通型SDRAM回路を示す図。
【図27】メモリモジュール上にあるSDRAMのアドレス・制御・クロック信号入力回路を示す図。
【図28】PLL回路がメモリコントローラ内部にあるメモリコントローラのクロック出力回路を示す図。
【図29】PLL回路がメモリコントローラ外部にあるメモリコントローラのクロック出力回路を示す図。
【図30】PLL回路がメモリコントローラ内部にあるメモリコントローラのクロック入力回路を示す図。
【図31】PLL回路がメモリコントローラ外部にあるメモリコントローラのクロック入力回路を示す図。
【図32】PLL回路がメモリコントローラ内部にある入出力共通型メモリコントローラを示す図。
【図33】PLL回路がメモリコントローラ外部にある入出力共通型メモリコントローラを示す図。
【図34】PLL回路を持ったメモリモジュールにおけるクロック入力を示す図。
【図35】リタイミング回路を備えたメモリコントローラを示す図。
【図36】本発明のリタイミング回路を用いた本発明のメモリシステムを示す図。
【図37】本発明の第5の実施例を示す図。
【図38】PLL回路がメモリコントローラ内部にある入出力分離型メモリコントローラのクロック出力回路を示す図。
【図39】PLL回路がメモリコントローラ外部にある入出力分離型メモリコントローラのクロック出力回路を示す図。
【図40】入出力分離型SDRAM回路を持ったメモリモジュールにおけるクロック入力を示す図。
【図41】挿入抵抗と入出力分離型SDRAM回路を持ったメモリモジュールにおけるクロック入力を示す図。
【図42】レジスタタイプのバッファ回路と入出力共通型SDRAM回路を持ったメモリモジュールを示す図。
【図43】スルータイプのバッファ回路と入出力共通型SDRAM回路を持ったメモリモジュールを示す図。
【図44】挿入抵抗とスルータイプのバッファ回路と入出力共通型SDRAM回路を持ったメモリモジュールを示す図。
【図45】挿入抵抗とレジスタタイプのバッファ回路と入出力共通型SDRAM回路を持ったメモリモジュールを示す図。
【図46】本発明の第6の実施例を示す図。
【図47】本発明の第6の実施例の変形例を示す。片側終端のバス構成を示す図。
【図48】本発明の第6の実施例の変形例を示す図。
【図49】本発明の第7の実施例を示す図。
【図50】第4の実施例の変形例を示す図。
【図51】第4の実施例の変形例を示す図。
【図52】リタイミング回路を示す図。
【図53】第6の実施例に接続されるメモリモジュール回路の一実施例を示す図。
【図54】第7の実施例に接続されるメモリモジュール回路の一実施例を示す図。
【図55】本発明の第8の実施例を示す図。
【符号の説明】
11、11A、12、26・・出力回路、13、14、27・・受信回路
24、25・・フリップフロップ
25A・・Dタイプラッチ回路、25B・・フリップフロップ回路
15〜17、15A〜15D、23、35、37・・伝送線路
21、22・・回路ブロック
30・・メモリモジュール、31・・メモリLSI、32・・メモリコントローラ
33・・マザーボード、34・・コネクタ、36・・モジュールの接点部
38・・伝送線路とコネクタの接点を表すマーク
40〜45・・終端抵抗(終端電源も含む)
46〜49・・マッチング抵抗
60・・抵抗
61・・バッファ回路
70・・PLL回路 71・・分周回路
90・・スイッチ回路
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a technology for transmitting signals between components (integrated circuits are typical) mounted in a device such as a workstation or a personal computer, and particularly to a technology effective for high-speed signal transmission.
[0002]
[Prior art]
FIG. 3 shows an example of a memory circuit used in a current workstation or personal computer.
[0003]
Reference numeral 30 denotes a memory module on which a plurality of memory LSIs 31 are mounted. Reference numeral 32 denotes a memory controller, which controls the memory LSI 31, transmits write data to the memory LSI 31, receives read data from the memory LSI 31, and the like.
[0004]
In some memory controllers 32, a part for controlling the memory LSI 31 and a part for transmitting write data and receiving read data are implemented by separate integrated circuits.
[0005]
Here, the memory LSI is assumed to be a clock synchronous type memory. Examples of the clock synchronous memory include an SDRAM (Synchronous Dynamic Random Access Memory).
[0006]
The memory controller is mounted on a motherboard 33, and the memory module 30 is mounted on a mother board by a connector.
[0007]
In FIG. 3, the number of memory modules mounted on the motherboard is eight, but the number of modules is determined at any time according to the system scale, specifications, user's purpose, and the like.
[0008]
The simple circuit operation of this memory circuit is as follows. A control signal or a write data signal output from the memory controller passes through a signal wiring 35 on the motherboard, a connector 34, a contact 36 on the memory module, and a wiring 37 on the memory module to the memory LSI 31 on each module. It is reported. Further, in the case of data reading, the data is input from the memory LSI 31 to the memory controller 32 through the wiring 37 on the module, the contact 36, the connector 34, and the wiring 35 on the motherboard.
[0009]
Such a wiring 35 is called a memory bus. FIG. 3 shows only one of the plurality of memory buses.
[0010]
A clock signal is supplied to the SDRAM in addition to the control signal and the data signal, but a clock wiring is not shown in FIG. The clock wiring is distributed to a memory controller or a memory LSI in a memory module directly from a clock source or from a frequency dividing and distribution destination.
[0011]
There is a single-phase clock system using a flip-flop for a signal transmission line between integrated circuit components such as in a memory system.
[0012]
This technique is described in detail, for example, on pages 356 to 360 of the basics of VLSI system design circuit and implementation (Maruzen Publishing, 1995).
[0013]
FIG. 2 shows the simplest example of the single-phase clock system. FIG. 2 shows a transmission circuit in which an output circuit and an input circuit are connected 1: 1. Here, the circuit block 21 includes a flip-flop 24 and an output circuit 26, and the circuit block 22 includes an input circuit 27 and a flip-flop 25. Reference numeral 23 denotes a transmission line for transmitting a signal output from the circuit block 21 to the circuit block 22.
[0014]
To the flip-flops 24 and 25, a clock that is directly or distributed and frequency-divided is input from a clock source. Although not shown in FIG. 2, the input signal of the flip-flop 24 is generated in the circuit block 21, and the output of the flip-flop 25 is generally input to another circuit in the circuit block 25. It is a target.
[0015]
In the above description, the input signal of the flip-flop 24 is generated in the circuit block 21. However, the input signal may be generated in another circuit block and directly input to the flip-flop. Similarly, the output of the flip-flop 25 is not limited to the input circuit in the circuit block 22 and may be directly wired to an input circuit in another circuit block.
[0016]
[Problems to be solved by the invention]
The basic operation of the circuit shown in FIG. 2 is as follows.
[0017]
It is assumed that a clock is supplied to the flip-flops 24 and 25. The flip-flop 24 outputs the data latched by the clock of the previous cycle in synchronization with the clock, transmits the data to the input section of the output circuit 26, and outputs the data to the transmission line 23 from the output section. The data transmitted through the transmission line 23 is transmitted through the input circuit 27 to the data input section of the flip-flop 25, and the data is latched in synchronization with the clock.
[0018]
In the case of a single-phase clock system, the clocks input to the flip-flops are designed to be in phase with each other. Techniques for adjusting the phase include adjusting the signal wiring length from the clock source or its distribution destination, frequency division destination to the clock input section of each circuit block, and adjusting the capacitive load of the clock signal wiring to reduce the wiring delay. The method of matching is widely used.
[0019]
In this single-phase clock system, a technique widely used as a method for efficiently transmitting a signal is a transmission method in which the signal is latched on the receiving side in a cycle next to a cycle in which the signal is output. In this method, the cycle time tcycle must satisfy the following equation.
[0020]
t cycle> t delay (max) + t pd (max) + t setup (max) + t skew (max)
here,
t delay (max) is the clock access time of the circuit block 21, that is, the time from when a clock is input to the circuit block 21 until data is output from the circuit block 21,
t pd (max) is a propagation time until a signal output from the circuit block 21 is input to the circuit block 22;
t setup (max) is a setup time of the circuit block 22, that is, a time during which a logical value (High or Low) of a signal input to the circuit block 22 must be determined prior to a clock input to the circuit block 22. ,
Finally, t skew is the skew between the clocks input to the circuit blocks 21 and 22, respectively.
[0021]
The expression (max) in the equation means the maximum value in consideration of variations in temperature, process, and the like.
[0022]
In the memory circuit shown here, when the connection wiring between the circuit blocks (here, the memory controller and the memory module) is long, the above-described propagation time and tpd have large values. For example, when the connector pitch is 400 mil (about 1 cm) and the number of memory modules is 16, tpd is 3 to 4 ns.
[0023]
Assuming that tpd (mux) is 4 ns, when the number of cycles is 33 MHz, the ratio of tpd to the cycle and 30 ns is only about 10%, and t cycle> t delay (max) + t pd (max) + t setup (max) + t skew (max)
It is possible to satisfy
[0024]
However, for example, when the number of cycles is increased to 250 MHz, the cycle is 4 ns, which is the same as tpd (max), and this system cannot be realized no matter how much the speed of the circuit block is increased. Even if it is not up to 250 MHz, the speeding up of t delay (max), t setup (max), t skew (max) is largely due to the miniaturization of the device, and in reality, even if the number of cycles around 100 MHz
t cycle <t delay (max) + t pd (max) + t setup (max) + t skew (max)
, And further speeding up is impossible by design.
[0025]
When considering realization of high speed, there is a method of examining securing of a window in addition to the delay calculation as described above. In the case of delay calculation, we are examining the possibility of signal transmission with the clock phase of the output circuit and the input circuit matched, but if the window is taken into account, offset adjustment is added to the clock phase This enables further higher speed.
[0026]
Adding the offset adjustment to the clock phase means, for example, in the case of FIG. 3, shifting the phase of the clock supplied to the memory module earlier or later than the clock supplied to the memory controller. Say.
[0027]
For example, if the delay time at the time of writing is earlier than the delay time at the time of reading, the method using the above-described delay time determines the cycle according to the delay time at the time of reading, but takes into account the window. In this case, the read data can be output earlier by shifting the phase of the clock supplied to the memory LSI earlier. As a result, in the memory controller, the clock synchronization timing of the memory LSI and the clock synchronization of the next cycle of the memory controller. Since the time until the timing can be extended, a time longer than the delay time at the time of reading may be secured in some cases. In other words, when considering window time, instead of the above formula, the window time t window,
t window = t cycle + t OH-t delay (max)
Design using.
[0028]
t OH is the data output hold time, which is the time from when the next clock is input to the output circuit block that is outputting a signal until the output is switched to data (of that cycle). This time is equal to or greater than tdelay (min), the minimum value of tdelay.
[0029]
Based on the value of t window obtained in this way, the following expression should be satisfied.
[0030]
t window> tpd (max-min) + t setup (max) + t hold (max)
Here, tpd (max-min) is the difference between the maximum value and the minimum value of tpd. In the case of FIG. 3, the maximum value is the propagation between the module farthest from the memory controller and the memory controller. Time and the minimum is the propagation time between the nearest module and the memory controller. That is, t delay (max-min) is a quantity representing a difference in propagation time depending on the position of the memory module.
[0031]
This window time is examined for each of writing and reading data to and from the memory module.
t window> tpd (max-min) + t setup (max) + t hold (max)
Is satisfied, the offset value of the clock phase should be set in each window width t window-tpd (max-min) so that the setup time and the hold time can be secured.
[0032]
Although this method can achieve a slight increase in speed, the value of tpd (max-min) cannot be ignored as the size of the device, for example, in the memory circuit shown in FIG. 3, increases as the number of mounted modules increases. Is still difficult.
[0033]
In other words, as the high-speed transmission is required, the influence of the difference between the signal propagation time from the memory controller to the near-end memory module and the signal propagation time from the memory controller to the far-end memory module increases, Difficulties arise in high-speed design of systems.
[0034]
A similar problem occurs between circuits that transmit and receive signals in synchronization with a clock regardless of the memory system. For example, a similar problem occurs in a processor bus in a multiprocessor system using a plurality of microprocessors. Can occur.
[0035]
An object of the present invention is to solve these problems in a system that exchanges signals in synchronization with a clock signal.
[0036]
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a signal transmission device capable of reducing signal transmission / reception failure due to a delay in signal propagation time between circuits.
[0037]
Other objects of the present invention will be clarified in the following detailed description.
[0038]
[Means for Solving the Problems]
To achieve the above objectives,
A clock output circuit for outputting a clock signal, a first circuit for outputting a first signal, a plurality of second circuits for receiving the first signal, and the plurality of second circuits arranged A signal transmission device comprising: a substrate to be mounted; a first wiring for transmitting the clock signal; and a second wiring for transmitting a signal from the first circuit to the second circuit.
The first wiring is wired from the clock output circuit and connected in series with the plurality of second circuits, and the second wiring is wired from the first circuit and connected in series with the plurality of memory modules. And the first and second wirings are connected to the second circuit.
[0039]
By doing so, the relative relationship between the distance that the clock signal reaches an arbitrary second circuit and the distance that the first signal output from the first circuit reaches the second circuit is: The distance can be substantially the same regardless of the mounting position of the second circuit. When the second circuit latches the first signal in synchronization with the clock signal, the distance between the circuits of the first signal The influence of the propagation delay time can be suppressed.
[0040]
Further, each of the first and second wirings is folded at a position farther from the first circuit than the second circuit, and returns to the second circuit closest to the first circuit. Layout,
A part of the second circuit is connected to a position where the first wiring and the second wiring are folded back, and the remaining second circuit is connected to a position after the folding position of the first and second wirings. The connection can reduce the load density.
[0041]
Further, a clock output circuit for outputting a clock signal, a first circuit for outputting a first signal and receiving a second signal, and receiving the first signal and outputting the second signal A plurality of second circuits, a substrate on which the plurality of second circuits are arranged and mounted, a first wiring for transmitting the clock signal, and a signal from the first circuit to the second circuit And a third line for transmitting a signal from the second circuit to the first circuit.
The first wiring is wired from the clock output circuit, is connected in series with the plurality of second circuits,
The second and third wirings are wired from the first circuit, are connected in series to the plurality of memory modules,
The second wiring is laid back at a position farther from the first circuit than the second circuit, and is laid out so as to return from the first circuit to the nearest second circuit;
Each of the first and third wirings is folded at a position farther from the first circuit than the second circuit, and after returning to the second circuit closest to the first circuit, Laid out to reach the first circuit,
In the first wiring and the second wiring, a part of the second circuit is connected up to a folded position of the first wiring and the second wiring, and the remaining second circuit is connected to the second wiring. Connecting the first and second wirings after the return position,
In the third wiring, the part of the second circuit connected to the first wiring up to the return position of the first wiring is connected after the return position of the third wiring, The remaining second circuit is connected up to the third wiring return position.
[0042]
By doing so, the relative relationship between the distance that the clock signal reaches an arbitrary second circuit and the distance that the first signal output from the first circuit reaches the second circuit, and The distance until the second signal output by the second circuit in synchronization with the clock signal reaches the first circuit, and the clock signal when the second circuit outputs the second signal is the first signal. The relative relationship with the distance to reach the circuit can be substantially the same regardless of the mounting position of the second circuit, and the second circuit can synchronize the first signal with the clock signal. When latching and when the first circuit latches the second signal, the effect of the propagation delay time between the first and second signals can be suppressed.
[0043]
A first output circuit for outputting a first signal; a second output circuit for outputting a second signal; a first receiving circuit for receiving a third signal; and a receiving circuit for receiving a fourth signal. A first circuit block having a second receiving circuit, a third receiving circuit for receiving the first signal, a fourth receiving circuit for receiving the second signal, and a third signal. A plurality of second circuit blocks each having a third output circuit for outputting the signal and a fourth output circuit for outputting the fourth signal, wherein the first signal, the second signal, and the third signal are provided; Then, a first wiring, a second wiring, a third wiring, and a fourth wiring for transmitting the fourth signal between the first circuit block and the second circuit block are respectively connected to the first wiring. Fold at the position of the second circuit block farthest from the circuit block or at a position farther from the position Then, for the first signal and the third signal, a part of the second circuit block is connected on the wiring from the first circuit block to the turnback position, and the other The second circuit block is connected on the wiring before the folded point, and the first signal is transmitted from the first circuit block to the folded position with respect to the second signal and the fourth signal. The second circuit block is connected on a line ahead of the turning point, and the other second circuit blocks are connected to the turning position from the first circuit block. The second receiving circuit latches the fourth signal in synchronization with the third signal, and further the fourth receiving circuit latches the fourth signal in synchronization with the first signal. Latch configuration, and the memory module side We may output a timing signal for receiving data at the memory controller side when outputting data.
[0044]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0045]
In this embodiment, an example of a memory bus of a memory system will be described. As described above, the present invention is applicable to buses of all levels requiring high-speed signal transmission such as workstations and personal computers, that is, signal wirings such as a system bus (processor bus), a memory bus, and a peripheral bus shown in FIG. Is also applicable. It goes without saying that the present invention is not limited to the memory system.
[0046]
One embodiment (first embodiment) of the present invention will be described.
FIGS. 4, 6 and 1 show the wiring and connection between the memory controller and the memory module, and FIGS. 28 to 31 and 35 show details of the memory controller. Details are shown in FIGS. 21, 40, and 41. 13 to 16, FIGS. 18 to 20, and FIGS. 22 to 25 show modifications of the mounted system.
[0047]
First, the basic connection of the board wiring pattern, the board wiring, and the connector of the present embodiment will be mainly described with reference to FIG.
[0048]
The memory controller 32 has output circuits 11 and 12 and input circuits 13 and 14.
[0049]
Among them, the output circuit 11 and the input circuit 13 are circuits for clock signals, the output circuit 12 and the input circuit 14 are circuits for data signals, the wiring 15 is a clock wiring for transmitting a clock, and the wiring 16 is a data writing circuit. The wiring and wiring 17 are data reading wirings.
[0050]
Reference numerals 34A to 34F denote connectors to which a memory module or the like described later on which a memory element or the like is mounted is connected.
[0051]
The memory controller 32, the wirings 15, 16, 17 and the connectors 34A to 34F are mounted on a board (motherboard) as shown in FIG.
[0052]
The transmission lines 15A, 15B, 16A, and 17A are wirings drawn to the module when the memory controller 32 is mounted on a board (module) different from the motherboard. Even when the memory controller 32 is mounted on the motherboard, it may be drawn as needed depending on the layout on the motherboard, but is not always necessary.
[0053]
The connectors 34A to 34F are mounted in a line on the motherboard as shown in FIG. The wirings 15 to 17 extend from the memory controller 32 so as to sequentially intersect with the respective connectors 34A to 34F, turn back (U-turn) at the end of the connector farthest from the memory controller 32, and again from the connector 34F to the connector 34A. They are laid out so as to intersect sequentially. In FIG. 4, black circles (•) indicate connection portions between the wirings 15 to 17 and the connectors 34A to 34F.
[0054]
The clock wiring 15 and the data writing wiring 16 are connected to the connectors 34A to 34C... 34E by the turn-back positions of the respective wirings, and are connected to the connectors 34F to 34D to 34B after the turn-back positions.
[0055]
The data read wiring 17 is connected in a reverse relationship to the clock wiring 15 and the data write wiring 16. That is, the wirings 17 are connected to the connectors 34B to 34D... 34F by the turn-back position, and are connected to the connectors 34E to 34C to 34A after the turn-back position.
[0056]
By alternately arranging the wirings, the load applied to the wiring becomes uniform.
[0057]
In FIG. 4, the clock signal line 16, the write data signal line 17, and the read data signal line 18 are shown one by one. It goes without saying that it is good.
[0058]
The memory module 30 is mounted on the connectors 34A to 34F. Examples of the memory module are shown in FIGS. As shown in FIG. 18, a plurality of memory LSIs are mounted on the memory module 30. The memory LSI is preferably a clock synchronous memory, for example, an SDRAM. An SDRAM is a memory that fetches a control signal and an address signal or writes and reads data in synchronization with a clock.
[0059]
In the memory module 30, as shown in FIG. 19, the data line is such that the contact 36 of the module and the pin of the SDRAM are connected 1: 1. As shown in FIG. 20, the control signal / address signal is connected between the contact 36 of the module and the pins of the plurality of SDRAMs. FIG. 20 shows an example in which signals are distributed to all SDRAMs. However, a case where signals are distributed from one contact 36 to a part of the SDRAM on the module, for example, a plurality of CASs (Column Address Strobes) in one module This is the case when a signal is input.
[0060]
In addition, as shown in FIG. 22, when the buffer circuit 61 enters between the contact 36 and the SDRAM, or when the resistance enters the data signal line as shown in FIG. 23, the control signal / address signal line as shown in FIG. In some cases, both the buffer circuit 61 and the resistor 60 may enter as shown in FIG.
[0061]
The resistors inserted in FIG. 23 and the like are resistors for impedance matching between the wiring on the motherboard and the wiring on the memory module. For details, refer to Japanese Patent Application No. 5-334631 filed earlier by the present applicant. (Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-202947) and Japanese Patent Application No. 7-26495 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-283836).
[0062]
FIG. 21 shows a circuit in which one SDRAM of the memory module 30 is noted and all other circuits are omitted. The SDRAM of FIG. 21 shows a type in which an input circuit and an output circuit are separated. The SDRAM has an input circuit 50 for capturing a clock, an input circuit 51 for capturing data, and an output circuit 52 for outputting data.
[0063]
The current SDRAM is an input / output type in which an input part of an input circuit and an output part of an output circuit are common in an LSI, which will be described later. The operation will be briefly described below, taking as an example a pin specification of a type separated from the output section of the circuit.
[0064]
The SDRAM 31 synchronizes with a clock fetched by the input circuit 50, fetches data with the input circuit 51, or outputs data from the output circuit 52, and writes or reads data in synchronization with the clock signal. are doing.
[0065]
Normally, in the memory system of the present embodiment, the above-described memory module 30 is realized by being connected to all or a part of the connector 34.
[0066]
Hereinafter, a processing example of writing data to the memory module 30 in the memory system in which the memory module 30 illustrated in FIG. 21 is connected to each connector of the motherboard illustrated in FIG. 4 will be described.
[0067]
The memory controller 32 outputs write data and a clock signal from the output circuits 12 and 11, respectively. The clock signal may be transmitted when writing processing is performed, or may be constantly output.
[0068]
The output clock signal is transmitted through the clock wiring 15, transmitted to the connectors in the order of the connectors 34A, 34C,..., 34E, 34F,..., 34D, 34B, and returns to the memory controller again. Since the write data is connected to the connectors in the same order as the clock wiring, the write data is transmitted to each connector in the same order.
[0069]
The SDRAM 31 of the memory module 30 connected to an arbitrary connector 34 takes in data from the previous input circuit 51 in synchronization with the clock signal received by the input circuit 50.
[0070]
When the memory controller reads data, the memory controller 32 issues a control signal including a clock signal and an address for reading data. Similarly to the above-described writing, the control signal output from the memory controller 32 is received by the SDRAM 31.
[0071]
The SDRAM 31 outputs the corresponding data from the output circuit 52 to the data read wiring 17 in synchronization with the clock signal received by the input circuit 50.
[0072]
The data read wiring 17 is connected to the connector in the reverse order of the data write data. Assuming that the memory module is connected to the connector 34, the data output from the output circuit 52 by the SDRAM 31 is transmitted from the connector 34A to the connection points between the connectors 34C,..., 34E, 34F,. And get to the memory controller. The clock signal used when SDRAM 31 outputs data is used for synchronizing data output by connector 34A. The clock signal returns from the connector 34A to the memory controller through the connection points with the connectors 34C,..., 34E, 34F,.
[0073]
The memory controller 32 takes in the data read by the receiving circuit 14 in synchronization with the clock signal returned via the clock wiring received by the receiving circuit 13.
[0074]
Until the read data reaches the memory controller 32 from the memory module 30 and the clock signal reaches the memory controller 32 from the position of the memory module 30, the read data follows substantially the same distance. It is not necessary to be aware of the difference in delay between circuits.
[0075]
In this manner, the time (distance) for the clock signal and the write data signal to reach an arbitrary memory module can be substantially adjusted regardless of the connection position of the memory module. Further, the time until the read data arrives from the memory module and the time from when the clock signal returns to the memory controller from the position of the memory module can be substantially matched.
[0076]
Thus, irrespective of the position of the memory module, the sum of the propagation time at the time of writing data and the propagation time at the time of reading becomes a substantially constant value.
t window> tpd (max-min) + t setup (max) + t hold (max)
In, the value of tpd (max-min) can be reduced and the margin of the window can be secured.
[0077]
In other words, as mentioned earlier, time
t window-tpd (max-min)
, The time longer than the setup time and the hold time can be easily taken.
[0078]
Note that, as shown in FIG. 4, a connector connection method in which the connection between the connector and the wiring is alternately set before and after the return position of the wiring is an example.
[0079]
In the clock wiring 15, a portion from the output circuit 11 to the connector 34F (farthest from the memory controller) is a "going portion", and a portion from the connector 34F to the input circuit is a "returning portion". Also, the part from the output circuit 12 to the connector 34F is a “going part”, the remaining part (that is, the part returning to the memory module side ahead of the going part) is a “return part”, and the read data Regarding the wiring, the portion from the connector 34F to the input circuit 14 is referred to as a “return portion”, and the remaining portion (ie, the portion from the connector 34A to the connector 34F before the return portion) is referred to as a “going portion”. Then, the connector may be connected according to the following rules.
[0080]
(1) When the clock wiring is connected to the connector at the "going part",
・ The wiring for write data is connected to the connector at the “going part”,
• Wire the read data at the “return part”.
[0081]
(2) When the clock wiring is connected to the connector at the "return part",
・ Write data wiring is connected to the connector at the “return part”.
• Wire the read data at the “going part”.
[0082]
In order to further improve the accuracy, the wiring layout may be performed in consideration of the following.
[0083]
(1) Match the wiring length of the wiring 15 from the output circuit 11 to the input circuit 50 in the module with the wiring length of the wiring 16 from the output circuit 12 to the input circuit 51 in the module, or adjust the wiring load.
[0084]
(2) The wiring length of the wiring 16 from the output circuit 12 to the input circuit 51 in the module and the wiring length of the wiring 17 from the output circuit 52 to the input circuit 14 in the module are matched between the modules, and the wiring load is reduced. Match.
[0085]
Increasing the accuracy of adjusting the wiring length or the wiring load has the effect of increasing the value of t window-tpd (max-min).
[0086]
As a means for offsetting the phase of the clock,
(1) A method in which a circuit for causing a propagation delay, for example, a delay circuit, is provided on any one of a memory controller and clock wiring distributed to each memory module. This circuit may be placed on all the wirings, or may be placed on only one of the signals.
[0087]
(2) A method in which the delay circuit function of (1) is provided on the clock transmission source, or on the distribution / division source side. At this time, it is better to make the delay adjustable by an external pin. For this purpose, several delay circuits are built in these clock sources, and a method of selecting them from the outside or preparing a plurality of delay circuits and determining how many of those circuits are used by the external circuit. There is a method to specify from.
[0088]
Further, in the wiring connecting the memory controller and the connector, when connecting a clock signal or a data signal to the connector, rather than connecting only the “going part” or the “return part (or the return part)”, “ It is better to disperse and connect to the “going part” and the “return part (or return part)”. This is because the load due to the connection to the connector can be dispersed, and the drop in the effective impedance of the signal wiring can be suppressed.
[0089]
The following are the effects of suppressing the drop of the impedance.
[0090]
(1) When the output of the output circuit is switched, it is possible to suppress a drop in signal amplitude transmitted to the memory module first.
[0091]
In particular, in the case of a small-amplitude signal, the signal amplitude of the first wave output from the output circuit due to a drop in impedance is reduced, and as a result, the noise margin of the input signal is reduced, which prevents a malfunction from occurring.
[0092]
(2) The quality for various uses can be improved.
[0093]
Depending on how the user uses the memory module, the module may be fully mounted on all connectors, or the module may be mounted on some connectors and other connectors may be left empty. In this way, when the usage changes, in order to guarantee the performance in all states, the performance margin can be secured by reducing the characteristics of the device, in this case, the amount of change in the effective impedance of the wiring, Quality can be improved.
[0094]
As shown in FIG. 4, a method of connecting to a connector that maximizes these effects is a method of alternately connecting a “going part” and a “returning part (or return part)”.
[0095]
Further, as a method of suppressing the drop of the impedance, there is a method of using a signal wiring in which the impedance of the wiring 15, 16, or 17 is lower than the impedance of the module. For example, it is set to around 50Ω (for example, 40 to 60Ω).
[0096]
By mounting the module, the effective impedance is reduced to 20 to 40Ω, and this value is almost the same whether the wiring is 50Ω or 75Ω. That is, in this case, the difference in impedance before and after mounting the module can be reduced by using the wiring of 50Ω.
[0097]
In the present embodiment, an example in which four circuits 11 to 14 are provided in one circuit block 32 has been described. However, it is needless to say that the scope of the present invention is not limited by the configuration. May be divided into a plurality of circuit blocks. However, the configuration having four circuits in one circuit block 32 is superior in terms of performance and manufacturing cost.
[0098]
Considering the current configuration of the memory controller, it is also desirable to separate only the output circuit that outputs the clock signal into another circuit block.
[0099]
Further, in this embodiment, an example is shown in which both data writing to the memory module and reading of data from the memory module are applied, but the clock distribution of the present invention is used only for data writing, and Conventional techniques can also be applied. Such an eclectic configuration with the conventional technology may be acceptable, and alternative examples of the circuit configuration are the same in the following embodiments.
[0100]
FIG. 6 shows an example in which a terminating resistor is added to the wirings 15 to 17 in the embodiment shown in FIG. In FIG. 6, reference numerals 40 to 45 represent terminating resistors. Of course, the terminating resistor is connected to the terminating power supply.
[0101]
FIG. 6 shows an example in which both ends are terminated. In order to perform the termination more effectively, it is preferable to terminate at both ends. However, when the direction of the signal is only one side, for example, in the case of a control signal line or an address signal line, the termination may be one side. At that time, the termination point is preferably on the opposite side of the output circuit.
[0102]
Although the resistance value of the terminating resistor is often terminated at the impedance of the transmission line, it is preferable to terminate at the effective impedance value of the transmission line in order to make it more effective. However, even if this value is not strictly adjusted, there is an effect of termination even if there is a deviation of about ± 20Ω.
[0103]
In FIG. 1, matching resistors (46, 47, 48, 49) for impedance matching between the wirings are inserted between the branch wirings (15A, 15B, 16A, 17A) and the wirings (15, 16, 17). Here is an example. The matching resistor is inserted for the purpose of reducing the amplitude of the signals on the wirings 15 to 17 and matching the impedance between the wirings to suppress signal reflection at the branch point of the wiring.
[0104]
The matching resistance is described in detail in Japanese Patent Application No. 5-334631 (Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 7-202947) and Japanese Patent Application No. Hei 7-26495 (Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 7-283836) previously filed by the present applicant. .
[0105]
This resistor has an effect of suppressing reflection at a branch point in signal propagation from the branch wiring to the main wiring. This resistance value is preferably set to a value obtained by subtracting half the impedance value of the wiring (15, 16, 17) from the impedance value of the branch wiring (15A, 15B, 16A, 17A). However, in a case where the effective impedance of the main wiring is reduced by mounting the memory module on the main wiring, the effective impedance value of the main wiring may be used instead of the impedance value of the main wiring.
[0106]
It is desirable that the reference resistance value is in the range of about 0.5 to 1.5 times the previously obtained value. However, even if it is about twice, it is effective in increasing the speed by reducing the amplitude.
[0107]
When the matching resistors (46, 47, 48, 49) shown in FIG. 1 are provided as described above, it is desirable that the memory module side also has resistors as shown in FIGS. It is desirable that this resistor also has a value that achieves impedance matching between the wiring in the memory module and the wiring (15, 16, 17) on the motherboard, and realizes a low amplitude signal on the wirings 15 to 17. The method of determining the resistance value of this resistor is the same as that of the matching resistors 46 to 49 described above. At that time, the branch wiring is calculated as the wiring in the memory module.
[0108]
Next, another embodiment (Embodiment 2) of the present invention is shown in FIG. What has been clarified in the above embodiments can be applied to the following embodiments, and will not be repeated. Clarify only the differences.
[0109]
In the present embodiment, the clock signal output from the memory controller is separated into a read clock and a write clock, and the direction of transmission of the clock signal is changed between the same clock wiring 15 at the time of reading and at the time of writing. This is a transmission method. Here, the output circuit for the write clock is 11, the output circuit for the read clock is 11 A, and the receiving circuit for receiving the clock for reading the read data by the memory controller is 13. Reference numerals 12 and 14 denote a circuit 12 for outputting data and a circuit 14 for receiving data, respectively.
[0110]
Although not shown in FIG. 5, it is desirable that the memory controller 32 has a logic circuit for controlling each output so that both the output circuits 11 and 11A do not operate and be used.
[0111]
As in the first embodiment, the portion of the clock wiring 15 from the output circuit 11 toward the connector 34F (farthest from the memory controller) is referred to as the "going portion" and the end of the "going portion", that is, from the connector 34F. The portion going to the connector 34A is the “return portion”, the portion of the data wiring 16 from the output circuit 12 to the connector 34F is the “going portion”, and the remaining portion (that is, the memory module side ahead of the going portion). If the "return part" is defined as the "return part", the connector may be connected according to the following rules.
[0112]
(1) When the clock wiring is connected to the connector at the "going part",
・ Connect the data wiring to the connector at the “going part”.
[0113]
(2) When the clock wiring is connected to the connector at the "return part",
・ Connect the data wiring to the connector at the “return part”.
[0114]
By doing so, the same effect as that of the first embodiment can be achieved by reducing the data signal wiring by half, that is, from two sets of write-only wiring and read wiring to one set of common writing and reading. I can do it.
[0115]
The output part of the output circuit for the write clock signal and the input part of the input circuit for the read clock may be connected inside or outside the circuit block (integrated circuit or component). (FIG. 5 shows an example of connection within a circuit block.)
Further, the second embodiment is an example in which a memory LSI mounted on a memory module is common to I / O, that is, applied to a type having an input / output circuit having both an input circuit and an output circuit. In this embodiment, the circuit in the module to be used has a configuration shown in FIG. 26 in comparison with FIG. 21 of the first embodiment. An output circuit 51 for outputting data and the like and a receiving circuit 52 for receiving the data are connected.
[0116]
FIG. 7 shows a type in which the memory controller 32 is connected to the wirings 15 and 16 via the branch wirings 15A to 16A in the second embodiment (the same type as FIG. 6 of the first embodiment), and FIG. This is a type in which matching resistors 46 to 48 are interposed between the branch wirings 15A to 16A and the wirings 15 and 16 (the same type as FIG. 1 of the first embodiment).
[0117]
Next, a third embodiment will be described. Although the first and second embodiments have been described with respect to the bidirectional signal such as the data signal, the unidirectional transmission of the address signal or the control signal is shown in FIGS. 9 to 11. As described above, this can be easily achieved by eliminating the path in which the clock returns to the memory controller. This can be applied to only a line used only for writing a data signal.
[0118]
In this case, two types of clocks, that is, a data clock and another signal clock, are supplied to each memory module. However, an address signal and a control signal may be captured using a data clock circuit. . At this time, when there are two clocks as in the second embodiment, the SDRAM can fetch the address signal and the control signal using the write-only clock. The circuit in the memory module at this time is of the type shown in FIG. 27 in comparison with FIG. 21 in the first embodiment.
[0119]
FIG. 12 shows a fourth embodiment as an application of the second embodiment. A method is provided that allows a clock signal to be propagated in only one direction, as in the first embodiment, when a memory controller common to I / O is used.
[0120]
That is, a clock signal is output from the output circuit 11, and a write data signal is output from the output circuit 12. At this time, the switch 90 connects the input / output circuit (divided into the output circuit 12 and the input circuit 14 in the figure) and the transmission line 16A. By doing so, the clock signal and the data signal can be transmitted to the memory module on the connector from the memory controller 32 to the connectors 34A to 34F via substantially equal wiring lengths.
[0121]
At the time of reading, the switch 90 connects the input / output circuit and the transmission line 16B, and latches the data transmitted from 16B by the clock transmitted from 15B. By doing so, the clock control method shown in the first embodiment can be used for a circuit having a data line common to I / O.
[0122]
In the first to fourth embodiments described so far, the clock for fetching data generally has a different phase from the clock inside the memory controller. That is, in order to use the read data further in the memory controller, it is necessary to switch the clock (here, switch from the return clock to the internal clock) so that the read data can be controlled again by the clock in the memory controller. Therefore, a retiming circuit, for example, a FIFO (First-in First-out) circuit may be provided before the input circuit 14. Further, the memory controller may have a means for determining which cycle of the internal clock should be latched based on the magnitude of the phase shift between the clock transmitted through the wiring 15 and the internal clock.
[0123]
Further, by using a wiring length, a delay circuit, and the like to match the phases of the output clock and the returning clock, data can be easily captured.
[0124]
FIG. 35 shows an example in which one embodiment of the retiming circuit is provided in the memory controller 32. The retiming circuit includes at least a D-type latch circuit 25A and a flip-flop circuit 25B. The D-type latch circuit 25A passes the input data when the input clock is High (or Low), passes the data when the input clock is switched to Low (or High), and changes the clock to High (or Low) again. Has the function to hold up to.
[0125]
The return clock, 2φ ′ positive logic or non-logic is input as a clock to the D type latch circuit 25A, and the internal clock of the memory controller 32, 2φ positive logic or negative logic is input to the flip-flop circuit 25B. Input as a clock.
[0126]
Which of these clocks to use is uniquely selected depending on the magnitude of the phase difference between the clock 2φ inside the memory controller 32 and the returned clock 2φ ′.
[0127]
For example, if the magnitude of the phase difference between 2φ and 2φ ′ is shifted by exactly half a phase, a 2φ ′ negative logic clock is input to the D-type latch circuit 25A in order to correct the deviation, A 2φ positive logic clock is input to the flip-flop circuit 25B.
[0128]
When the magnitude of the phase difference between 2φ and 2φ ′ is exactly the same, a 2φ ′ positive logic clock is input to the D-type latch circuit 25A, and the 2φ positive logic clock is input to the flip-flop circuit 25B. Clock is input.
[0129]
Further, as another embodiment, when the respective phases match, the flip-flop circuit 25B becomes unnecessary, so that the output of 25A may be directly transmitted to the inside of the memory controller.
[0130]
When a clock for operating the memory module is supplied to each of the memory modules via a separate wiring in addition to the clock output from the memory controller 32, the above-described retiming circuit may be provided on the memory module side.
[0131]
FIG. 36 shows an embodiment in which the retiming circuit shown in FIG. 35 is applied to the circuit of FIG. FIG. 36 shows an example in which the clock φ is output not from the memory controller but from the clock distribution circuit before the connector 34A. Although the clock supply method shown in FIG. 1, that is, the clock φ may be supplied from the memory controller, the clock access time of the memory controller is generally faster than the clock access time of the memory LSI. For this reason, reading becomes more severe than writing. For this reason, the clock output circuit is moved from the inside of the memory controller to the position before the connector 34A, the clock phase is brought forward, and the time required for writing and reading is adjusted.
[0132]
Although the present embodiment has been described by taking the second embodiment shown in FIG. 12 as an example, it goes without saying that the present embodiment can be applied to other embodiments. FIG. 36 shows an example in which the PLL (Phase Locked Loop) 70 (A) with the frequency dividing circuit 71 is outside the memory controller. The clock signal supplied from the clock signal transmission circuit 360 via the clock distribution circuit 361 and the like is divided. Needless to say, the PLL 70 (A) may be inside the memory controller.
[0133]
FIG. 37 shows a fifth embodiment of the present invention. In this embodiment, the transmission lines 15 and 16 are laid out over the two connector rows 34A to 34F and 34G to 34M.
[0134]
In the embodiment described above, an example is shown in which the connector row connected on “outgoing wiring” and the connector row connected on “return wiring” are the same. The connector row (34A to 34F in the example shown) connected on the “going wiring” is different from the connector row (34G to 34M in the example shown) connected on the “return wiring”. As a result, the number of transmission lines laid out under the connector is reduced by half (from "going wiring" and "return wiring" to either "going wiring" or "return wiring"). In addition, the layout can be simplified and the number of signal wiring layers on the substrate can be reduced.
[0135]
FIG. 37 shows an example in which the transmission lines 15 and 16 are connected to all connectors, but may be connected to some connectors, for example, every other connector.
[0136]
Of course, in the figures shown before FIG. 37, the connector is connected to either the “outgoing wiring” or the “return wiring”, but even if there is a connector that is not connected to either of the wirings. Good. For example, two wires are laid out in parallel, and wires connected to even-numbered connectors, ie, 34B, 34D,..., 34F, and wires connected to odd-numbered connectors, ie, 34A, 34D,. And may be divided into
[0137]
Further, the embodiment shown in FIG. 37 can be applied not only to the embodiment shown in FIG. 36 and also to the embodiment shown in FIG. 12 based on FIG. 36 but also to other embodiments.
[0138]
Next, a sixth embodiment will be described. In the first to fifth embodiments, when the memory controller 32 receives the data read from the memory module 30, the data is received in synchronization with the clock signal output from the memory controller 32 and received through the wiring 15. In the sixth embodiment, a configuration is adopted in which a signal serving as a trigger for determining a timing for receiving data output from a memory module is issued from the memory module that outputs the data. The details will be described below.
[0139]
FIG. 46 shows a sixth embodiment.
[0140]
The memory controller 161 includes a clock output circuit 171, a clock-synchronous output circuit 172, an input circuit 181, and an input circuit 182 that synchronizes with a signal captured by the input circuit 181.
[0141]
The output circuit 172 and the input circuit 182 are data circuits.
[0142]
Further, the transmission lines 114 to 117 are wirings that are drawn depending on the case where the memory controller is modularized or depending on the layout on the motherboard, and are not always present, and the present invention is not limited by the presence or absence of the wirings. Absent.
[0143]
In the following embodiment, an example is shown in which these four circuits are configured by one circuit block, but these circuits may be separated into a plurality of circuit blocks.
[0144]
The wiring 110 is a clock necessary for a signal output from the memory controller 161 to be captured on each of the memory modules mounted on the connectors 140 to 145, and is a wiring for a signal output from the memory controller 161. is there.
[0145]
The wiring 111 is a wiring for transmitting a trigger signal (return clock) necessary for taking in the data read from the memory on the memory module by the memory controller, and this trigger signal is output from the read memory. .
[0146]
This trigger signal is different from the clock output from the memory controller, and only one pulse is output for one read data.
[0147]
Further, it is preferable that the trigger signal is delayed from the data by, for example, the setup time of the memory controller, so that the read data can be taken in by the memory controller. Further, in order to satisfy the hold time of the memory controller, it is desirable that the output of the memory hold data longer than the hold time of the memory controller after the trigger signal is output.
[0148]
In FIG. 46, the clock signal and the data signal in the memory circuit are focused one by one, and all the other circuits are omitted. Therefore, only one set of each of these input circuits and output circuits is shown. Needless to say, the number does not limit the present invention.
[0149]
Each wiring and connector are connected at the positions indicated by black circles (•).
[0150]
That is, in the example of FIG. 46, the clock signal output from the memory controller is transmitted on the signal transmission line 110 to the connectors 140, 142,. The data write signal wiring 112 is also connected to the connector in the same order as the clock wiring.
[0151]
The data read wiring 113 and the trigger signal wiring 111 output from the memory are connected to the connector in the reverse order of the data write data. That is, the data write wiring is connected from the memory controller to 141, 143,...
[0152]
By doing so, the sum of the propagation time at the time of writing data and the propagation time at the time of reading becomes uniform regardless of the position of the memory module.
[0153]
At this time, it is desirable to design such that the clock signal wiring, the trigger signal wiring and the data write wiring, or the read wiring have the same propagation time.
[0154]
When there is a connector that does not have a memory module, there is a method of suppressing a change in effective impedance due to a change in the number of mounted modules by mounting a load equivalent to that of the memory module as a dummy.
[0155]
In FIG. 46, one embodiment of the both ends is shown. However, as shown in FIG. 47, a signal that propagates in only one direction, such as the wirings 110 and 112, may be a one-side end. As a result, the number of components to be mounted can be reduced, and the current consumption can be reduced. When the lengths of the wirings 114 to 117 are sufficiently short, for example, when the propagation time of these wirings is about 1/6 or less of the rise time or fall time of the signal waveform, the resistors 150 to 153 can be removed. It is. However, in this case, since the signal amplitude in the bus 110 becomes large, it is desirable to review the signal amplitude itself output from the output circuit, such as lowering the amplitude. This example is shown in FIG.
[0156]
Further, the present circuit can be applied to a small-amplitude circuit disclosed by the applicant in Japanese Patent Application No. 5-334631 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-202947). That is, the resistors 150 to 153 have an effect of suppressing reflection at a branch point in signal propagation from the branch wirings 114 to 117 to the main wiring 110. This resistance value is preferably set to a value obtained by subtracting the impedance of the main wiring from the impedance value of the branch wiring. However, when the effective impedance of the main wiring is reduced by mounting the memory module on the main wiring, a smaller value than the above value may be used.
[0157]
It is desirable that the reference resistance value is in the range of about 0.5 to 1.5 times the previously obtained value.
[0158]
Next, a seventh embodiment will be described below. It should be noted that what has been clarified in the above-described embodiment is also applicable to the following embodiments, and will not be described repeatedly. Clarify the differences.
[0159]
In the sixth embodiment, an example is shown in which the input circuit and the output circuit of the memory controller 161 and the memory module 162 are separated from each other, but FIG. In this case, one embodiment is shown. The input / output circuit is described, for example, by using a memory controller shown in the drawing. An output section of the output circuit 172 and an input section of the input circuit 182 are connected in a circuit block 161 (for example, an integrated circuit), and terminals of the circuit block are provided. Is a circuit that is not separated and serves as a common terminal.
[0160]
In this case, the switch 190 is inserted, and the switch is connected to the circuit block transmission line 161 side when writing data and to the transmission line 117 side when reading data.
[0161]
As a result, the same effects as those of the first embodiment can be applied to a system having an input / output circuit. 50 is an example in which the circuit of FIG. 49 is terminated on one side, as in FIG. 47, and FIG. 51 is an example, in which the insertion resistance is deleted, as in FIG.
[0162]
The circuit diagrams shown in FIGS. 53 and 54 focus on one memory in the memory module. FIG. 53 is a circuit diagram of a module applied to the embodiment shown in FIG. For clock input, the output circuit 171 is a circuit for outputting a trigger signal serving as a return clock, the output circuit 172 is a circuit for outputting read data, and the input circuit 182 is a circuit for inputting write data. FIG. 54 shows an example of a circuit in which a data signal is output and input by an input / output circuit.
[0163]
In general, there is one input circuit 181 for inputting a clock signal, and one input circuit 181 captures write data, a control signal, and an address signal with a clock input by this circuit.
[0164]
The other embodiment shown in FIG. 52 is an example in which “outgoing wiring” and “return wiring” are passed through different connector rows. By doing so, the “outgoing wiring” and the “returning wiring” can be laid out in the same layer on the substrate wiring, and the present invention can be realized without increasing the number of substrate layers.
[0165]
The circuit diagram shown in FIG. 55 is a circuit showing in detail the output circuit and the input circuit of the clock signal and the data signal of the memory controller in the present invention.
[0166]
The flip-flops 191D and 191S operate in synchronization with the internal clock, and the flip-flop 191L operates in synchronization with a trigger signal from the memory received by the input circuit 181.
[0167]
As a result, the write data output from the memory controller is output in synchronization with the internal clock of the chip, and the data read from the memory is received by the trigger signal while securing the setup and hold time, and the next flip-flop is output. Retiming to the internal clock (the phase is adjusted to the internal clock).
[0168]
By doing so, the exchange of signals from the memory controller to the processor bus can be performed in phase with the internal clock.
[0169]
In the present embodiment, the flip-flop 191S used for retiming is shown as an example of one stage. However, the number of stages is not limited to one stage. The phase of the clock can be realized by taking the phase between the internal clock and the trigger signal, or by using a multiple clock of the internal clock in a plurality of stages.
[0170]
Next, the improvement of the clock signal transmission in the present invention will be described. In the foregoing embodiment, the clock signal will operate under the same load as the data signal. However, for example, in order to transfer data at 100 HMz, the clock cycle must be 10 ns (frequency is 100 MHz) and the data cycle is 20 ns (cycle is 50 MHz). Must. Therefore, a method for more stably supplying a clock according to the present invention will be described below.
[0171]
First, the frequency (period) of the clock is made the same as that of a signal such as data. Then, a clock which is twice the input clock is generated in the module or the memory LSI, and the SDRAM signal is fetched and output is controlled in synchronization with the generated clock.
[0172]
A similar function is also provided on the memory controller side.
[0173]
In addition, the method of doubling is used. In order to stabilize the duty to around 50%, it is preferable to use a PLL to quadruple the frequency, then divide the frequency by 2 to return to double. In general, N may be a natural number, multiplied by 2 (N + 1), and divided by N + 1.
[0174]
These are shown in FIGS. 28 to 34. FIG.
[0175]
In FIG. 28, a clock φ having a frequency 0.5 times the clock 2φ is generated by using a PLL (Phase Locked Loop) 70 with a frequency dividing circuit 71, and the clock is output from the memory controller 32 using the output circuit 11. I do. In addition, a signal is output from the output circuit 12 in synchronization with the original clock 2φ.
[0176]
FIG. 29 shows an embodiment in which a PLL (Phase Locked Loop) 70 with a frequency dividing circuit 71 is located ahead of the output circuit 11. According to this method, the present invention can be applied to the memory controller 32 having no PLL (Phase Locked Loop) 70 with the frequency divider 71.
[0177]
In FIG. 30, the clock φ ′ received by the receiving circuit 13 is doubled in frequency using a PLL (Phase Locked Loop) 70 with a frequency divider 71 to generate a clock 2φ ′, and the clock 2φ ′ is used to generate a clock 2φ ′. The signal received at 14 is latched by flip-flop 25. Here, the clock to be latched is 2φ ′, not the clock 2φ supplied inside the memory controller. Although 2φ and 2φ ′ have the same frequency, 2φ ′ is a clock generated from φ ′, which is a clock that has returned from the memory controller and has returned, and generally has a different phase.
[0178]
FIG. 31 shows an embodiment in which a PLL (Phase Locked Loop) 70 with a frequency dividing circuit 71 is located before the receiving circuit 13. According to this method, the present invention can be applied to a memory controller having no PLL (Phase Locked Loop) 70 with a frequency dividing circuit 71.
[0179]
FIG. 32 shows an embodiment of the clock output circuit and the input / output circuit. A clock φ having half the frequency of the internal clock 2φ is generated by a PLL (Phase Locked Loop) 70 with a frequency dividing circuit 71, and the clock is output from the memory controller by the output circuit 11. The clock φ ′ returned to the memory controller is received by the input circuit 13, and a clock 2φ ′ having a double frequency is generated by a PLL (Phase Locked Loop) 70 with a frequency dividing circuit 71. Data output from the output circuit 12 is output in synchronization with the clock 2φ, and data received by the reception circuit 14 is received in synchronization with the clock 2φ ′.
[0180]
FIG. 33 shows an embodiment in which a PLL (Phase Locked Loop) 70 with a frequency dividing circuit 71 is provided before the output circuit 11 and before the input circuit 13 as in FIG.
[0181]
FIG. 34 shows an embodiment in which a PLL (Phase Locked Loop) 70 with a frequency dividing circuit 71 is used for a memory module. In order to supply φ ′ transmitted on the memory bus to the synchronous memory 31, for example, the clock pin of the SDRAM, the PLL with the frequency dividing circuit 71 ( Using a Phase Locked Loop (70) 70, the frequency is doubled to generate a clock 2φ ', which is supplied to the memory 31.
[0182]
In the examples shown in FIGS. 32 and 33, an example of an I / O circuit type memory controller having both a receiving circuit and an output circuit has been shown. However, in FIGS. It is applied to an I / O separated type memory controller having separate terminals. The difference between FIG. 38 and FIG. 39 is the difference between the case where the PLL circuit is inside the memory controller and the case where it is outside, like the difference between FIG. 32 and FIG.
[0183]
Further, a memory module shown in FIG. 40 is provided for an I / O separated type memory module. This is an application example of the I / O separation type with respect to FIG. 34 of the I / O circuit type.
[0184]
The present invention also relates to a memory module having a register type buffer (FIG. 42) and a memory having a simple buffer (a buffer used as an intermediate buffer and not latching, also referred to as a through type or a bus driver). It is also applicable to the module (FIG. 43).
[0185]
Also, the present invention is naturally effective when a resistor is inserted on the memory module side as well as the embodiment of the present invention which has been clarified so far. With this resistor, not only the amplitude can be reduced, but also impedance matching can be achieved, and reflected noise can be prevented.
[0186]
41 shows an embodiment in which a resistor is added to FIG. 40, and FIGS. 44 and 45 show one embodiment in which a resistor is added to FIGS. 42 and 43, respectively.
[0187]
13 and 14 show a state of a board on which an embodiment of the present invention is realized. FIG. 13 shows a state in which a memory controller 32 is directly mounted on a motherboard, and a memory module 30 in which a memory IC (SDRAM) 31 is mounted on a daughter board is mounted on the motherboard via a connector 34.
[0188]
FIG. 14 is an example in which the memory controller 32 is mounted on a daughter board and modularized. 15 and 16 show an example in which the memory IC 31 is directly mounted on a motherboard without using a connector.
[0189]
Some of the embodiments described above can also be used to connect a cache memory to a processor. Further, as shown in FIG. 17, in a workstation or a personal computer, there are various buses such as a processor bus, a memory bus, and a peripheral bus. In the present invention, the connection between the memory module and the memory module has been described as an example. However, the present invention is not limited to the memory bus, but is effective regardless of whether other connectors are used, whether or not a connector is used, and whether or not a module is used. Needless to say. Further, the present invention can be applied to a multi-module in which a plurality of LSIs are contained in one package, instead of being mounted on a board.
[0190]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to perform a design capable of high-speed signal transfer even in a system such as a memory system in which the signal propagation time is long and the delay time differs depending on the module position.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a connection relationship and a wiring pattern between a memory controller and a memory module in an application example of the first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a conventional single-phase clock system signal transmission device.
FIG. 3 is a diagram showing a mounting structure and a circuit of a conventional memory system.
FIG. 4 is a diagram showing a connection relationship and a wiring pattern between a memory controller and a memory module according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 shows a connection relationship and a wiring pattern between a memory controller and a memory module according to a second embodiment of the present invention. FIG. 11 is a diagram illustrating an example in which the direction of a clock signal is inverted between a read time and a write time when the present invention is applied to a common input / output circuit.
FIG. 6 is a view showing a connection relationship and a wiring pattern between a memory controller and a memory module according to an application example of the first embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram showing a connection relationship and a wiring pattern between a memory controller and a memory module in an application example of the second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram showing a connection relationship and a wiring pattern between a memory controller and a memory module in an application example of the second embodiment of the present invention.
FIG. 9 shows a connection relationship and a wiring pattern between a memory controller and a memory module according to a third embodiment of the present invention. The figure which shows the example applied to the unidirectional signal transmission.
FIG. 10 is a view showing a connection relationship and a wiring pattern between a memory controller and a memory module in an application example of the third embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a diagram showing a connection relationship and a wiring pattern between a memory controller and a memory module in an application example of the third embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a diagram showing a connection relationship and a wiring pattern between a memory controller and a memory module according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a diagram showing a mounting structure when the present invention is applied to a memory system.
FIG. 14 is a diagram showing a mounting structure when the present invention is applied to a memory system.
FIG. 15 is a diagram showing a mounting structure when the present invention is applied to a memory system.
FIG. 16 is a diagram showing a mounting structure when the present invention is applied to a memory system.
FIG. 17 is a block diagram of an information processing system.
FIG. 18 is a diagram showing an outer shape of a memory module.
FIG. 19 is a diagram showing data signal wiring on a memory module.
FIG. 20 is a diagram showing address / control / clock signal wiring on a memory module.
FIG. 21 is a diagram showing an input / output separated type SDRAM circuit on a memory module.
FIG. 22 is a diagram showing signal connections when a buffer circuit is inserted on the address / control / clock signal wiring on the memory module.
FIG. 23 is a diagram showing signal connection when a resistor is inserted on a data signal wiring on a memory module.
FIG. 24 is a diagram showing signal connection when a resistor is inserted on an address / control / clock signal wiring on a memory module.
FIG. 25 is a diagram showing signal connections when a buffer circuit and a resistor are inserted on the address / control / clock signal wiring on the memory module.
FIG. 26 is a diagram showing an input / output common type SDRAM circuit on a memory module.
FIG. 27 is a diagram showing an address / control / clock signal input circuit of the SDRAM on the memory module;
FIG. 28 is a diagram showing a clock output circuit of the memory controller in which the PLL circuit is inside the memory controller.
FIG. 29 is a diagram showing a clock output circuit of a memory controller in which a PLL circuit is provided outside the memory controller;
FIG. 30 is a diagram showing a clock input circuit of the memory controller in which the PLL circuit is inside the memory controller.
FIG. 31 is a diagram showing a clock input circuit of a memory controller in which a PLL circuit is provided outside the memory controller;
FIG. 32 is a diagram showing an input / output common type memory controller in which a PLL circuit is provided inside the memory controller;
FIG. 33 is a diagram showing an input / output common type memory controller in which a PLL circuit is provided outside the memory controller;
FIG. 34 is a diagram showing clock input in a memory module having a PLL circuit.
FIG. 35 is a diagram showing a memory controller including a retiming circuit.
FIG. 36 is a diagram showing a memory system of the present invention using the retiming circuit of the present invention.
FIG. 37 is a diagram showing a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 38 is a diagram showing a clock output circuit of an input / output separated memory controller in which a PLL circuit is provided inside the memory controller;
FIG. 39 is a diagram showing a clock output circuit of an input / output separated memory controller in which a PLL circuit is provided outside the memory controller;
FIG. 40 is a diagram showing a clock input in a memory module having an input / output separated SDRAM circuit.
FIG. 41 is a diagram showing a clock input in a memory module having an insertion resistor and an input / output separated SDRAM circuit.
FIG. 42 is a diagram showing a memory module having a register type buffer circuit and an input / output common SDRAM circuit;
FIG. 43 is a diagram showing a memory module having a through type buffer circuit and an input / output common SDRAM circuit;
FIG. 44 is a diagram showing a memory module having an insertion resistor, a through-type buffer circuit, and an input / output common type SDRAM circuit.
FIG. 45 is a view showing a memory module having an insertion resistor, a register type buffer circuit, and an input / output common type SDRAM circuit;
FIG. 46 is a diagram showing a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 47 shows a modification of the sixth embodiment of the present invention. The figure which shows the bus structure of one end.
FIG. 48 is a view showing a modification of the sixth embodiment of the present invention.
FIG. 49 is a diagram showing a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 50 is a view showing a modification of the fourth embodiment.
FIG. 51 is a view showing a modification of the fourth embodiment.
FIG. 52 is a diagram showing a retiming circuit;
FIG. 53 is a view showing one embodiment of a memory module circuit connected to the sixth embodiment;
FIG. 54 is a view showing one embodiment of a memory module circuit connected to the seventh embodiment;
FIG. 55 shows an eighth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
11, 11A, 12, 26 ··· output circuit, 13, 14, 27 ··· receiving circuit
24, 25 Flip-flop
25A-D type latch circuit, 25B-flip-flop circuit
15-17, 15A-15D, 23, 35, 37 ... transmission line
21, 22 ... Circuit block
30 memory module, 31 memory LSI, 32 memory controller
33 .. Motherboard, 34 .. Connector, 36 .. Contact point of module
38 Mark indicating contact between transmission line and connector
40 to 45-Terminating resistor (including terminal power supply)
46-49 ・ ・ Matching resistance
60 resistance
61. ・ Buffer circuit
70..PLL circuit 71..Division circuit
90 ・ ・ Switch circuit

Claims (20)

第1の信号を出力する第1の出力回路と第2の信号を受信する第1の受信回路とを備えた第1の回路ブロックと、
前記第1の信号を受信する第2の受信回路と前記第2の信号を出力する第2の出力回路を備えた複数の第2の回路ブロックと、
前記第1の回路ブロックと前記第2の回路ブロックを接続する配線を有する信号伝送装置において、
前記第1の回路ブロックは、第3の信号を出力する第3の出力回路と、
該第3の信号を受信する第3の受信回路とを有し、
前記第2の回路ブロックは、前記第3の信号を受信する第4の受信回路を有し、
前記配線は、前記第1の信号を伝搬する第1の配線と、前記第2の信号を伝搬する第2の配線と、前記第3の信号を伝搬する第3の配線を含み、
前記第1の配線と前記第2の配線と前記第3の配線を、それぞれ第1の回路ブロックから最遠の第2の回路以遠の位置で折り返してレイアウトし、
前記複数の第2の回路ブロックのいずれかと前記第3の配線が、前記第1の回路ブロックから折り返しの位置までの間で接続している場合は、当該複数の第2の回路ブロックのいずれかと前記第1の配線を前記第1の回路ブロックからの折り返しの位置までで接続し、
前記第3の配線と前記複数の第2の回路ブロックのいずれかとの接続位置が、前記折り返しの位置より先である場合は、当該複数の第2の回路ブロックのいずれかと前記第2の配線を前記折り返しの位置より先で接続し、
前記複数の第2の回路ブロックのいずれかと前記第3の配線が前記第1の回路ブロックから折り返しの位置までの間で接続している場合は、当該複数の第2の回路ブロックのいずれかと前記第2の配線を前記折り返しの位置より先に接続し、
前記第3の配線と前記複数の第2の回路ブロックのいずれかが前記折り返しの位置より先で接続している場合は、当該複数の第2の回路ブロックのいずれかと前記第2の配線を前記第1の回路ブロックから前記折り返しの位置までの間で接続し、
前記第2の受信回路は、前記第4の受信回路が受信する前記第3の信号に同期して前記第1の信号をラッチし、
前記第1の受信回路は、前記第3の受信回路が受信する前記第3の信号に同期して前記第2の信号をラッチし、
前記第2の出力回路は、前記第4の受信回路が受信する前記第3の信号に同期して前記第2の信号を出力することを特徴とする信号伝送装置。
A first circuit block including a first output circuit that outputs a first signal and a first receiving circuit that receives a second signal;
A plurality of second circuit blocks each including a second receiving circuit that receives the first signal and a second output circuit that outputs the second signal;
In a signal transmission device having a wiring connecting the first circuit block and the second circuit block,
The first circuit block includes a third output circuit that outputs a third signal;
And a third receiving circuit for receiving the third signal.
The second circuit block has a fourth receiving circuit that receives the third signal,
The wiring includes a first wiring for transmitting the first signal, a second wiring for transmitting the second signal, and a third wiring for transmitting the third signal.
Laying back the first wiring, the second wiring, and the third wiring at positions farther from the second circuit farthest from the first circuit block;
When any one of the plurality of second circuit blocks and the third wiring are connected between the first circuit block and the turnback position, any one of the plurality of second circuit blocks is connected to the third wiring. Connecting the first wiring up to a folded position from the first circuit block,
When the connection position between the third wiring and any one of the plurality of second circuit blocks is ahead of the turnback position, the connection between any of the plurality of second circuit blocks and the second wiring is performed. Connect before the turn-back position,
When any one of the plurality of second circuit blocks and the third wiring are connected between the first circuit block and the folded position, any one of the plurality of second circuit blocks and the third wiring are connected to each other. Connecting the second wiring before the folded position,
When any one of the plurality of second circuit blocks is connected to any of the plurality of second circuit blocks before any of the plurality of second circuit blocks, the third wiring is connected to the second wiring block. Connecting between the first circuit block and the folded position,
The second receiving circuit latches the first signal in synchronization with the third signal received by the fourth receiving circuit,
The first receiving circuit latches the second signal in synchronization with the third signal received by the third receiving circuit,
The signal transmission device according to claim 2, wherein the second output circuit outputs the second signal in synchronization with the third signal received by the fourth reception circuit.
請求項1記載の信号伝送装置において、
前記第1、第2及び第3の配線は終端抵抗を備えることを特徴とする信号伝送装置。
The signal transmission device according to claim 1,
The signal transmission device according to claim 1, wherein the first, second, and third wirings include a terminating resistor.
請求項1又は請求項2のいずれかに記載の信号伝送装置において、
前記第1の出力回路と前記第1の配線との間に前記第1の信号を伝えるための第1の分岐配線を、前記第2の受信回路と前記第2の配線との間に前記第2の信号を伝えるための第2の分岐配線を、前記第3の出力回路と前記第3の配線との間に前記第3の信号を伝えるための第3の分岐配線を、前記第3の受信回路と前記第3の配線との間に前記第3の信号を伝えるための第4の配線をそれぞれ備え、
前記第1の分岐配線は第1の抵抗素子を有し、
前記第2の分岐配線は第2の抵抗素子を有し、
前記第3の分岐配線は第3の抵抗素子を有し、
前記第4の分岐配線は第4の抵抗素子を有することを特徴とする信号伝送装置。
In the signal transmission device according to any one of claims 1 and 2,
A first branch wiring for transmitting the first signal between the first output circuit and the first wiring, a first branch wiring between the second receiving circuit and the second wiring; A second branch line for transmitting the third signal between the third output circuit and the third line; and a third branch line for transmitting the third signal between the third output circuit and the third line. A fourth wiring for transmitting the third signal between a receiving circuit and the third wiring,
The first branch wiring has a first resistance element,
The second branch wiring has a second resistance element,
The third branch wiring has a third resistance element,
The signal transmission device according to claim 4, wherein the fourth branch wiring has a fourth resistance element.
請求項3記載の信号伝送装置において、
前記第1の抵抗素子の抵抗値は、前記第1の分岐配線のインピーダンスの値から前記第1の配線のインピーダンスの半分の値を引いた値の半分から2倍の範囲にあり、また前記第2の抵抗素子の抵抗値は、前記第2の分岐配線のインピーダンスの値から前記第2の配線のインピーダンスの半分の値を引いた値の半分から2倍の範囲にあり、前記第3の抵抗素子の抵抗値が、前記第3の分岐配線のインピーダンスの値から前記第3の配線のインピーダンスの半分の値を引いた値の半分から2倍の範囲にあり、さらに前記第4の抵抗素子の抵抗値が、前記第4の分岐配線のインピーダンスの値から前記第3の配線のインピーダンスの半分の値を引いた値の半分から2倍の範囲にあることを特徴とした信号伝送装置。
The signal transmission device according to claim 3,
The resistance value of the first resistance element is in a range of half to twice a value obtained by subtracting a half value of the impedance of the first wiring from the impedance value of the first branch wiring, and The resistance value of the second resistance element is in a range from half to twice a value obtained by subtracting a half value of the impedance of the second wiring from the impedance value of the second branch wiring. The resistance value of the element is in a range of half to twice a value obtained by subtracting a half value of the impedance of the third wiring from the value of the impedance of the third branch wiring. A signal transmission device, wherein a resistance value is in a range of half to twice a value obtained by subtracting a half value of the impedance of the third wiring from the impedance value of the fourth branch wiring.
第1のデータ信号を出力する第1の送信回路と第2のデータ信号を受信する第1の受信回路を含む第1の送受信回路を有する第1の回路ブロックと、
前記第1のデータ信号を受信する第2の受信回路と前記第2のデータ信号を出力する第2の送信回路を含む第2の送受信回路を有する第2の回路ブロックと、
前記第1の回路ブロックと前記第2の回路ブロックとを接続する配線を有する信号伝送装置において、
前記第1の回路ブロックは、第3のクロック信号を出力する第3の出力回路と
第4のクロック信号を受信する第3の受信回路を含む第3の送受信回路と、
前記第4のクロック信号を出力する第4の送信回路とを備え、
前記第2の回路ブロックは、前記第3のクロック信号及び第4のクロック信号を受信する第4の受信回路を備え、
前記配線は、前記第1の送受信回路と前記第2の送受信回路間で前記第1、第2のデータ信号を伝送する第1の配線と、前記第3の送受信回路と前記第4の受信回路の間と前記第4の送信回路と前記第4の受信回路との間で前記第3、第4のクロック信号を伝送する第2の配線を含み、
該第1、第2の配線は前記第1の回路ブロックから最遠の第2の回路ブロック以遠の位置で折り返してレイアウトされ、
前記第1の送受信回路から前記第1の配線の折り返し位置までの間に前記複数の第2の回路ブロックのいずれかと前記第1の配線が接続されている場合、当該複数の第2の回路ブロックのいずれかと前記第2の配線を前記第3の送受信回路から前記第2の配線の折り返し位置までの間に接続し、
前記第1の配線の折り返しから先で前記複数の第2の回路ブロックのいずれかと前記第1の配線が接続されている場合、当該複数の第2の回路ブロックのいずれかと前記第2の配線を前記第2の配線の折り返し位置から先に接続し、
前記第2の受信回路は、前記第3のクロック信号に同期して前記第1のデータ信号をラッチし、前記第2の出力回路は前記第4のクロック信号に同期して前記第2のデータ信号を出力し、
前記第1の受信回路は、前記第4のクロック信号に同期して前記第2のデータ信号をラッチすることを特徴とする信号伝送装置。
A first circuit block having a first transmitting / receiving circuit including a first transmitting circuit for outputting a first data signal and a first receiving circuit for receiving a second data signal;
A second circuit block including a second receiving circuit that receives the first data signal and a second transmitting / receiving circuit that includes a second transmitting circuit that outputs the second data signal;
In a signal transmission device having a wiring connecting the first circuit block and the second circuit block,
A third transmission / reception circuit including a third output circuit that outputs a third clock signal and a third reception circuit that receives a fourth clock signal;
A fourth transmission circuit that outputs the fourth clock signal;
The second circuit block includes a fourth receiving circuit that receives the third clock signal and the fourth clock signal,
The wiring includes a first wiring for transmitting the first and second data signals between the first transmitting and receiving circuit and the second transmitting and receiving circuit, a third transmitting and receiving circuit, and the fourth receiving circuit. And a second wiring for transmitting the third and fourth clock signals between the fourth transmission circuit and the fourth reception circuit.
The first and second wirings are laid back at a position farther from the first circuit block than the second circuit block farthest from the first circuit block;
When any one of the plurality of second circuit blocks and the first wiring are connected between the first transmission / reception circuit and the turn-back position of the first wiring, the plurality of second circuit blocks are connected. And connecting the second wiring between the third transmission / reception circuit and the turn-back position of the second wiring,
When any of the plurality of second circuit blocks is connected to the first wiring before the first wiring is folded, any one of the plurality of second circuit blocks is connected to the second wiring. Connecting the folded back position of the second wiring first,
The second receiving circuit latches the first data signal in synchronization with the third clock signal, and the second output circuit latches the second data signal in synchronization with the fourth clock signal. Output a signal,
The signal transmission device according to claim 1, wherein the first receiving circuit latches the second data signal in synchronization with the fourth clock signal.
請求項5記載の信号伝送装置において、
前記第1、第2の配線は、終端抵抗を備えることを特徴とする信号伝送装置。
The signal transmission device according to claim 5,
The signal transmission device according to claim 1, wherein the first and second wirings include a terminating resistor.
請求項5または請求項6記載の信号伝送装置において、
前記第1の送受信回路と前記第1の配線との間に第1、第2の信号を伝えるための第3の配線があり、前記第3の送受信回路と前記第2の配線との間に第3、第4の信号を伝えるための第4の配線があり、前記第4の出力回路と前記第2の配線との間に第4の信号を伝えるための第5の配線を備え、
前記第3の配線は第1の抵抗素子を有し、
前記第4の配線は第2の抵抗素子を有し、
前記第5の配線は第3の抵抗素子を有することを特徴とする信号伝送装置。
The signal transmission device according to claim 5 or 6,
There is a third wiring for transmitting first and second signals between the first transmitting / receiving circuit and the first wiring, and between the third transmitting / receiving circuit and the second wiring. There is a fourth wiring for transmitting third and fourth signals, and a fifth wiring for transmitting a fourth signal between the fourth output circuit and the second wiring,
The third wiring has a first resistance element,
The fourth wiring has a second resistance element,
The signal transmission device according to claim 5, wherein the fifth wiring has a third resistance element.
請求項7記載の信号伝送装置において、
前記第1の抵抗素子の抵抗値が、前記第3の配線のインピーダンスの値から前記第1の配線のインピーダンスの半分の値を引いた値の半分から2倍の範囲にあり、前記第2の抵抗素子の抵抗値が、第4の配線のインピーダンスの値から第2の配線のインピーダンスの半分の値を引いた値の半分から2倍の範囲にあり、第3の抵抗素子の抵抗値が、第5の配線のインピーダンスの値から前記第2の配線のインピーダンスの半分の値を引いた値の半分から2倍の範囲にあることを特徴とする信号伝送装置。
The signal transmission device according to claim 7,
The resistance value of the first resistance element is in a range from half to twice a value obtained by subtracting a half value of the impedance of the first wiring from an impedance value of the third wiring; The resistance value of the resistance element is in a range from half to twice the value obtained by subtracting half the impedance value of the second wiring from the impedance value of the fourth wiring, and the resistance value of the third resistance element is: A signal transmission device, wherein the value is in a range of half to twice a value obtained by subtracting a half value of the impedance of the second wiring from a value of an impedance of the fifth wiring.
第1の信号を出力する第1の出力回路と前記第1の信号を受信する第1の受信回路と第2の信号を出力しかつ第3の信号を受信する第1の入出力回路を有する第1の回路ブロックと、
前記第1の信号を受信する第3の受信回路と前記第2の信号を受信する第4の受信回路と第3の信号を出力する第3の出力回路を有する複数の第2の回路ブロックを有し、
前記第1の信号を伝送するための第1の配線と前記第2の信号および第3の信号を伝送するための第2の配線をそれぞれ、第1の回路ブロックから最遠の第2の回路の位置、または前記位置よりさらに遠い位置で折り返して、再び第1の回路ブロックに戻るようにレイアウトし、
前記第1の送信回路から前記第1の配線の折り返し位置までの間に前記複数の第2の回路ブロックのいずれかと前記第1の配線が接続されている場合、当該複数の第2の回路ブロックのいずれかと前記第2の配線を前記第1の送受信回路から前記第2の配線の折り返し位置までの間に接続し、
前記第1の配線の折り返しから先で前記複数の第2の回路ブロックのいずれかと前記第1の配線が接続されている場合、当該複数の第2の回路ブロックのいずれかと前記第2の配線を前記第2の配線の折り返し位置から先に接続し、
前記第2の信号が前記第1の信号と同じ向き伝わり、また前記第3の信号が前記第1の信号と逆向きに伝わるように、前記第2の配線と前記第1の入出力回路の間にスイッチ機能を持ったスイッチ回路が挿入され、
前記第3の出力回路は第1の信号に同期して第3の信号を出力し、
前記第1の入出力回路は第1の信号に同期して第3の信号をラッチすることを特徴とした信号伝送装置。
It has a first output circuit for outputting a first signal, a first receiving circuit for receiving the first signal, and a first input / output circuit for outputting a second signal and receiving a third signal. A first circuit block;
A plurality of second circuit blocks each including a third receiving circuit that receives the first signal, a fourth receiving circuit that receives the second signal, and a third output circuit that outputs a third signal. Have
A first wiring for transmitting the first signal and a second wiring for transmitting the second signal and the third signal, respectively, a second circuit furthest from the first circuit block; Or at a position further distant from the position, and laid out so as to return to the first circuit block again,
When any one of the plurality of second circuit blocks is connected to the first wiring between the first transmission circuit and the turn-back position of the first wiring, the plurality of second circuit blocks are connected. And connecting the second wiring between the first transmission / reception circuit and the turn-back position of the second wiring,
When any of the plurality of second circuit blocks is connected to the first wiring before the first wiring is folded, any one of the plurality of second circuit blocks is connected to the second wiring. Connecting the folded back position of the second wiring first,
The second wiring and the first input / output circuit are connected so that the second signal is transmitted in the same direction as the first signal, and the third signal is transmitted in the opposite direction to the first signal. A switch circuit with a switch function is inserted between them,
The third output circuit outputs a third signal in synchronization with the first signal;
The signal transmission device, wherein the first input / output circuit latches a third signal in synchronization with the first signal.
請求項9記載の信号伝送装置において、
前記第1の配線または前記第2の配線が片側終端または両側終端したことを特徴とした信号伝送装置。
The signal transmission device according to claim 9,
A signal transmission device, wherein the first wiring or the second wiring is terminated on one side or both sides.
請求項9または請求項10いずれか記載の信号伝送装置において、
前記第1の出力回路と前記第1の信号配線との間に第1の信号を伝えるための第3の配線があり、前記スイッチ回路と前記第2の信号配線との間に第2の信号を伝えるための第4の配線があり、さらに前記スイッチ回路と前記第2の信号配線との間に第3の信号を伝えるための第5の配線があることを特徴とした信号伝送装置。
In the signal transmission device according to any one of claims 9 and 10,
There is a third wiring for transmitting a first signal between the first output circuit and the first signal wiring, and a second signal is provided between the switch circuit and the second signal wiring. A fourth wiring for transmitting a third signal, and a fifth wiring for transmitting a third signal between the switch circuit and the second signal wiring.
請求項11記載の信号伝送装置において、
前記第3の配線は第1の抵抗を有し、
前記第4の配線は第2の抵抗を有し、
前記第5の配線は第3の抵抗を有することを特徴とした信号伝送装置。
The signal transmission device according to claim 11,
The third wiring has a first resistance;
The fourth wiring has a second resistance,
The signal transmission device according to claim 5, wherein the fifth wiring has a third resistor.
請求項12記載の信号伝送装置において、
第1の抵抗の抵抗値が、第3の配線のインピーダンスの値から第1の配線のインピーダンスの半分の値を引いた値の半分から2倍の範囲にあり、またを第2の抵抗の抵抗値が、第4の配線のインピーダンスの値から第1の配線のインピーダンスの半分の値を引いた値の半分から2倍の範囲にあり、第3の抵抗の抵抗値が、第5の配線のインピーダンスの値から第2の配線のインピーダンスの半分の値を引いた値の半分から2倍の範囲にあることを特徴とした信号伝送装置。
The signal transmission device according to claim 12,
The resistance value of the first resistor is in a range of half to twice a value obtained by subtracting half the impedance value of the first wiring from the impedance value of the third wiring, and The value is in the range of half to twice as large as the value obtained by subtracting half the value of the impedance of the first wiring from the value of the impedance of the fourth wiring, and the resistance value of the third resistance is equal to the value of the fifth wiring. A signal transmission device characterized by being in a range of half to twice a value obtained by subtracting half of the impedance of the second wiring from the value of the impedance.
請求項12の信号伝送装置において、
第1の受信回路で受けた信号を2逓倍した信号に同期して第1の入出力回路が第3の信号を受信することを特徴とした信号伝送装置。
The signal transmission device according to claim 12,
A signal transmission device, wherein a first input / output circuit receives a third signal in synchronization with a signal obtained by doubling a signal received by a first reception circuit.
請求項14の信号伝送装置において、
第1の入出力回路が受信した第3の信号の位相を前記第1の信号で同期して制御出来る信号へと変換するための位相調整回路を持つことを特徴とした信号伝送装置。
The signal transmission device according to claim 14,
A signal transmission device comprising: a phase adjustment circuit for converting a phase of a third signal received by a first input / output circuit into a signal that can be controlled in synchronization with the first signal.
第1の信号を出力する第1の出力回路と、第2の信号を出力する第2の出力回路と、第3の信号を受信する第1の受信回路と、第4の信号を受信する第2の受信回路を有する第1の回路ブロックと、
前記第1の信号を受信する第3の受信回路と前記第2の信号を受信するための第4の受信回路と第3の信号を出力する第3の出力回路と前記第4の信号を出力する第4の出力回路を有する複数の第2の回路ブロックを持ち、
前記第1の信号と前記第2の信号と前記第3の信号そして前記第4の信号を、前記第1の回路ブロックと前記第2の回路ブロック間に伝送させる第1の配線と第2の配線と第3の配線および第4の配線をそれぞれ有し、
前記第1、第2、第3、第4の配線をそれぞれ第1の回路ブロックから最遠の第2の回路ブロックの位置、または前記位置よりさらに遠い折り返し位置で折り返してレイアウトし、
前記第1の回路ブロックから第1の配線の折り返し位置までの配線上に前記第2の回路ブロックのいずれかを接続している場合は、当該第2の回路ブロックのいずれかを第3の配線の折り返し位置から先の配線上と第4の配線の折り返し位置から先の配線上に接続し、
前記第1の配線の折り返し位置から先の配線上に前記第2の回路ブロックのいずれかを接続している場合は、当該第2の回路ブロックのいずれかを前記第1の回路ブロックから前記第3の配線の折り返し位置までの配線上と前記第1の回路ブロックから前記第4の配線の折り返し位置までの配線上に接続し、
前記第1の回路ブロックから第1の配線の折り返し位置までの配線上に前記第2の回路ブロックのいずれかを接続している場合は、当該第2の回路ブロックのいずれかを第2の配線の折り返し位置から先の配線上に接続し、
前記第1の配線の折り返し位置から先の配線上に前記第2の回路ブロックのいずれかを接続している場合は、当該第2の回路ブロックのいずれかを前記第1の回路ブロックから前記第2の配線の折り返し位置までの配線上に接続し、
前記第4の受信回路が第1の信号に同期して第2の信号をラッチし、
前記第4の送信回路が第1の信号に同期して第4の信号を出力し、
前記第2の受信回路が第3の信号に同期して第4の信号をラッチすることを特徴とした信号伝送装置。
A first output circuit that outputs a first signal, a second output circuit that outputs a second signal, a first reception circuit that receives a third signal, and a second reception circuit that receives a fourth signal. A first circuit block having two receiving circuits;
A third receiving circuit for receiving the first signal, a fourth receiving circuit for receiving the second signal, a third output circuit for outputting a third signal, and outputting the fourth signal A plurality of second circuit blocks having a fourth output circuit,
A first wiring for transmitting the first signal, the second signal, the third signal, and the fourth signal between the first circuit block and the second circuit block; A wiring, a third wiring, and a fourth wiring,
Laying out the first, second, third, and fourth wirings at a position of a second circuit block furthest from the first circuit block or at a fold position farther from the position,
When any one of the second circuit blocks is connected to a wiring from the first circuit block to a position where the first wiring is turned back, any one of the second circuit blocks is connected to a third wiring. On the wiring ahead of the return position of the fourth wiring and on the wiring ahead of the return position of the fourth wiring,
In a case where any of the second circuit blocks is connected to the wiring ahead of the turn-up position of the first wiring, one of the second circuit blocks is connected to the first wiring from the first circuit block. 3 on the wiring up to the return position of the wiring and on the wiring from the first circuit block to the return position of the fourth wiring,
When any one of the second circuit blocks is connected to the wiring from the first circuit block to the turn-back position of the first wiring, any one of the second circuit blocks is connected to the second wiring From the turn-back position of the above on the wiring,
In a case where any of the second circuit blocks is connected to the wiring ahead of the turn-up position of the first wiring, one of the second circuit blocks is connected to the first wiring from the first circuit block. Connect on the wiring up to the folded position of the wiring of 2,
The fourth receiving circuit latches a second signal in synchronization with the first signal;
The fourth transmission circuit outputs a fourth signal in synchronization with the first signal;
A signal transmission device, wherein the second receiving circuit latches a fourth signal in synchronization with a third signal.
請求項15または請求項16記載の信号伝送装置において、
前記第1、第2、第3及び第4の配線は終端抵抗を備えることを特徴とする信号伝送装置。
In the signal transmission device according to claim 15 or 16,
The signal transmission device according to claim 1, wherein the first, second, third, and fourth wirings include a terminating resistor.
請求項15乃至請求項17のいずれかに記載の信号伝送装置において、
前記第1の出力回路と前記第1の配線との間に第1の信号を伝えるための第1の分岐配線を、前記第2の出力回路と前記第2の配線との間に第2の信号を伝えるための第2の分岐配線を、前記第1の受信回路と前記第3の配線との間に第3の信号を伝えるための第3の分岐配線を、前記第2の受信回路と前記第4の配線との間に第4の信号を伝えるための第4の分岐配線をそれぞれ備え、
前記第1の分岐配線は第1の抵抗を備え、
前記第2の分岐配線は第2の抵抗を備え、
前記第3の分岐配線は第3の抵抗を備え、
前記第4の分岐配線は第4の抵抗を備えることを特徴とする信号伝送装置。
The signal transmission device according to any one of claims 15 to 17,
A first branch wiring for transmitting a first signal between the first output circuit and the first wiring; a second branch wiring between the second output circuit and the second wiring; A second branch line for transmitting a signal; a third branch line for transmitting a third signal between the first receiving circuit and the third line; A fourth branch wiring for transmitting a fourth signal between the fourth wiring and the fourth wiring;
The first branch wiring includes a first resistor;
The second branch wiring includes a second resistor;
The third branch wiring includes a third resistor,
The signal transmission device according to claim 1, wherein the fourth branch wiring includes a fourth resistor.
請求項18記載の信号伝送装置において、
前記第1の抵抗素子の抵抗値は、前記第1の分岐配線のインピーダンスの値から前記第1の配線のインピーダンスの半分の値を引いた値の半分から2倍の範囲にあり、また前記第2の抵抗素子の抵抗値は、前記第2の分岐配線のインピーダンスの値から前記第2の配線のインピーダンスの半分の値を引いた値の半分から2倍の範囲にあり、前記第3の抵抗素子の抵抗値が、前記第3の分岐配線のインピーダンスの値から前記第3の配線のインピーダンスの半分の値を引いた値の半分から2倍の範囲にあり、さらに前記第4の抵抗素子の抵抗値が、前記第4の分岐配線のインピーダンスの値から前記第3の配線のインピーダンスの半分の値を引いた値の半分から2倍の範囲にあることを特徴とした信号伝送装置。
The signal transmission device according to claim 18,
The resistance value of the first resistance element is in a range of half to twice a value obtained by subtracting a half value of the impedance of the first wiring from the impedance value of the first branch wiring, and The resistance value of the second resistance element is in a range from half to twice a value obtained by subtracting a half value of the impedance of the second wiring from the impedance value of the second branch wiring. The resistance value of the element is in a range of half to twice a value obtained by subtracting a half value of the impedance of the third wiring from the value of the impedance of the third branch wiring. A signal transmission device, wherein a resistance value is in a range of half to twice a value obtained by subtracting a half value of the impedance of the third wiring from the impedance value of the fourth branch wiring.
請求項1、5、9、15のいずれか一つに記載された信号伝送装置において、
前記第1の回路ブロックはメモリコントローラであり、
前記第2の回路ブロックはメモリモジュールであることを特徴とする信号伝送装置。
The signal transmission device according to any one of claims 1, 5, 9, and 15,
The first circuit block is a memory controller,
The signal transmission device, wherein the second circuit block is a memory module.
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