JP4073947B2 - プロセッサシステム - Google Patents
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図1はプロセッサシステムの構成図である。101はシングルチップで構成されるマイクロプロセッサユニット(以下、MPUと略す)である。102は主記憶装置(以下、MSと略す)であり、同期型ダイナミックメモリを複数チップ用いて構成されている。104はMS102の制御部であり、シングルチップで構成されている。103はこのプロセッサシステムのクロックジェネレータ(以下、CGと略す)である。CG103はMPU101、MS102、MC104にクロック信号150、151、152を供給している。これらのクロック信号はそれぞれ同期している。本実施例では150、151、152は同一周波数で同期したクロック信号である。しかしながら、150と151、150と152はそれぞれが1:N(Nは整数)、あるいはN:1の関係があれば良い。150、151、152はそれぞれ同期した信号である。このため、このプロセッサシステムの各部は一つのシステムクロックに同期して動作する。
図2はMPU101の内部構成とプロセッサバス153の内訳を示す。201は命令処理部であり、命令をデコードし、デコード情報を基に演算、データ(オペランド)の取り出し、データ(オペランド)の格納、分岐等の処理をする部分である。202は命令を一時的に格納し、命令処理部201からの要求に従って高速に命令を供給するための命令キャッシュ部である。203はデータを一時的に格納し、命令処理部201からの要求に従って高速にデータを供給するためのデータキャッシュ部である。命令キャッシュ部202、および、データキャッシュ部203におけるキャッシュのブロック長は両方共に16バイトである。すなわち、プロセッサバス153のデータ幅が4バイトであるのでキャッシュミス時に対応するブロックの16バイトを4回に分けてMS102からそれぞれのキャッシュに転送される。204はプロセッサバスを制御するバス制御部である。命令キャッシュ部202、データキャッシュ部203、あるいは、命令処理部201からの要求に従って、プロセッサバス153を起動し、必要な命令やデータを外部から取ってきたり、あるいは、外部に転送したりする。
PD0−PD31(154):データバス、4バイト幅。入出力信号。データ
バス154はMS102に直接接続されている。PD0は最上位ビット、PD31は最下位ビット。
PA0−PA31(250):アドレスバス、32ビット幅、4ギガバイトの
アドレッシングが可能。出力信号。PA0は最上位ビット、PA31は最下位ビット。
PBS(251):バススタート信号。出力信号。
PR/W(252):リード/ライト指示信号。Hの時、リード。Lの時、ラ
イト。出力信号。
PBL(253):ブロック転送指示。出力信号。
PDC(254):転送終了指示。入力信号。
本システムでは、PA0−PA31(250)によってアドレッシングされる4ギガバイトの空間がアドレスの上位2ビットによって図3に示すように4領域に分割されている。
MS領域(301):MS102が割り当てられている領域。
MCレジスタ領域(302):MC104の内部レジスタが割り当てられてい
る領域。
I/Oレジスタ領域(303):I/Oデバイス106の内部レジスタが割り
当てられている領域。
ROM領域(304):ROM105が割り当てられている領域。
図4はMS領域301とMCレジスタ領域302の内部割当てを示す。H’00000000からH’003FFFFFはバンク0のためのサブ領域となっている。このバンクは同期型ダイナミックメモリ内部の一つのバンクに対応している。H’0040000からH’007FFFFFはバンク1のためのサブ領域となっている。このバンクは同期型ダイナミックメモリ内部のもう一方のバンクに対応している。MCレジスタ領域302のアドレスH’40000000は8ビット長のMODEレジスタが割り当てられている。MPU101がこのMODEレジスタに適当な値を書き込むことにより、同期型ダイナミックメモリ内部のモードレジスタに値が設定され、同期型ダイナミックメモリの動作モードが決定される。
図5(A)はMS102を構成するシングルチップの同期型ダイナミックメモリ501の内部構成をしめす。MS102はこのチップ4つで構成されている。このチップのメモリはバンク0(502)、バンク1(503)の二つのメモリバンクからなる。各メモリバンクは1,048,576ワード×8ビット構成である。このため、チップ全体で16Mビット(=8Mバイト)の容量をもつ。RFADR504はリフレッシュ用の行アドレスを作成するアドレスカウンタである。CMR505はこのチップ501の動作モードを決めるモードレジスタである。506はこのチップ501の内部制御回路である。この回路はチップ外部からの制御信号、およびCMR505に設定された値に従って、内部的な動作信号をチップ外部から入力されたクロック信号に同期して作成する。
この同期型ダイナミックメモリ501のインターフェース信号は、次の通りである。
A0−A10(550):アドレス信号。入力。行アドレスおよび列アドレスが入力される。行アドレスはA0−A10の11ビットが使われる。列アドレスはA0−A8の9ビットが使われる。列アドレス入力時のA10はバンク指定に使われる。CMR505設定時のモード情報はA0−A7から入力される。
I/O0−I/O7(551):データ信号。入出力。リード/ライト時のデータ信号用インターフェース。
CLK(552):クロック信号。入力。この信号に立上りエッジに同期してこのチップの入力信号上の値が内部に取り込まれる。また、出力はこの信号に立上りエッジに同期してこのチップの外部に送出される。
/WE(553):ライトエネーブル信号。入力。データ書き込みを指示する時にアサート(Lowレベル、以下、L)する。
/CAS(554):列アドレスストローブ信号。入力。列アドレスを送りこむ時にアサート(L)にする。
/RAS0,/RAS1(555):行アドレスストローブ信号。入力。行アドレスを送りこむ時にアサート(L)にする。この信号は各バンクに対応して、各バンクの動作起動指示信号になっている。
/DQM(556):データマスク信号。入力。リード時にはI/O0−I/O7(551)の出力エネーブル信号になる。リード時、この信号がアサート(L)されないと出力551はハイインピーダンス状態のままである。ライト時にはライトエネーブル信号になる。ライト時、この信号がアサート(L)されることにより、実際にデータが書き込まれる。
図5(B)はCMR505のフィールド構成とその内容を示す。RLフィールド、CLフィールド、WLフィールドはそれぞれアドレスのA0−A2、A3−A4、A5−A7であり、モード設定時にはこれらの対応するアドレスビット上の値を取り込む。RLフィールドは/RAS遅延を現す。例えば、ここに100を設定すると、リード時に/RASのアサートから4クロック後にデータが読み出される。CLフィールドは/CAS遅延を現す。例えば、ここに10を設定すると、リード時に/CASのアサートから2クロック後にデータが読み出される。WLフィールドはラップ長を現す。このチップは同一の行アドレスで指定される行のデータを列アドレスで指定した場所からクロックに同期して連続的に読み出す機能を持つ。この時、WLフィールドで指定した長さで列アドレスがラップアラウンドする。例えば、WLフィールドで000を指定すると、ラップ長が4となり、0−1−2−3、1−2−3−0、2−3−0−1、3−0−1−2のようにラップアラウンドしていく。
図6は同期型ダイナミックメモリ501を4つ(601,602,603,604)用いたMS102の構成を示す。各チップの8ビットデータ信号はデータバス154の各バイト位置に接続される。クロック信号151は各チップのCLK552に、A0−A10(651)、/WE,/CAS(652)、/RAS0,/RAS1(653)、/DQM(654)は各チップ共通に対応する入力信号に接続される。651、652、653、654はMC104からの出力信号である。
図7はMC104の内部構成を示す。内部はリクエスト制御部701、内部レジスタ制御部702、MS制御部704、I/O制御部709から構成される。リクエスト制御部701はMPU101からプロセッサバス153上に発行されるバスサイクルの上位アドレス2ビットを解析してMS領域301、MCレジスタ領域302、I/Oレジスタ領域303、ROM領域304のどの領域に対するバスサイクルであるかを判定し、対応する各制御部に制御を渡す。
図9にこの時のタイムチャートを示す。MPU101はMC104内のMODEレジスタ703のアドレスMA、およびモード設定値MDのライト・バスサイクルをプロセッサバス153上に発行する(クロック2−4)。これを受けて、MC104のMS制御部704はMS102に対して、/RAS0,/RAS1,/CAS,/WEをアサートし、A0−A7に設定値を流すことにより、モード設定サイクルを発行する。これで全ての同期型ダイナミックメモリ501のモード設定が行われる(クロック5)。クロック10はリフレッシュサイクルを示す。これは、/RAS0,/RAS1,/CASをアサートすることにより実行される。
図10には二つのリード・ブロック転送サイクルのケースを示す。/RAS遅延4クロック、/CAS遅延1クロック、ラップ長4のケースである。クロック2とクロック6でMPU101からリード・ブロック転送サイクル(PBLがアサートされている)要求が出されている。これはMPU101の内部キャッシュがミスする時などに発行される。最初のブロック転送サイクルはバンク0に対するものであり、このためクロック3でMS102に対しては/RAS0がアサートされ、バンク0の起動がかかる。この時、同時に行アドレスArがA0−A10から流される。クロック6では/CASがアサートされると同時に行アドレスAcが流される。読み出しデータをデータバスPD0−PD31に流すために、/DQMがクロック7からアサートされている。4ワードの1ブロックの読み出しデータA,A+1,A+2,A+3はクロック8、9、10、11同期して連続的に読み出される。この1ブロックが読み出されている最中に次のバスサイクル(バンク1へのアクセス)の起動が始まり(クロック8で/RAS1アサート)、これに対するデータB,B+1,B+2,B+3はクロック13から4クロック期間連続的に読み出される。MPU101はPDCのアサートにより読み出しデータが来たことを知らされる。
以上本発明の実施例を説明したが、本発明はこれらの具体的な実施例に限定されるものではなく、その基本的技術思想の範囲内で種々の変形が可能であることは言うまでもない。本発明では、例えば下記の実施例を採用することができる。
102 同期型ダイナミックメモリを用いた主記憶装置(MS)
103 クロックジェネレータ(CG)
104 主記憶装置の制御部(MC)
105 ROM
106 I/Oデバイス
202 MPUの命令キャッシュ部
203 MPUのデータキャッシュ部
501 同期型ダイナミックメモリ
502および503 同期型ダイナミックメモリ内のバンク
504 リフレッシュアドレスカウンタ
505 同期型ダイナミックメモリ内のモードレジスタ
552 同期型ダイナミックメモリのクロック入力信号
601,602,603,604 MSを構成する同期型ダイナミックメモリ
703 MC内部の同期型ダイナミックメモリ用モードレジスタ
705a,705b MSアクセス用アドレスレジスタ
714 MSアクセス用アドレスレジスタのバンクフィールド比較器
708 リフレッシュタイマ
Claims (7)
- プロセッサコアーと制御装置コアーとを有するプロセッサと、複数の同期型メモリを有するプロセッサシステムであって、
前記プロセッサと前記複数の同期型メモリとは、外部バスで接続されており、
前記プロセッサコアー及び前記制御装置コアーは、内部バスを介して接続され、
前記複数の同期型メモリは、入力されるクロック信号に基づいて動作し、
前記制御装置コアーは、前記複数の同期型メモリの動作モードを指定するため前記プロセッサコアーからアドレス信号により指定されデータ信号により情報を書き込まれるモードレジスタと前記モードレジスタの情報に基づき前記複数の同期型メモリのモードを設定する制御手段とを有し、前記モードレジスタの情報に基づいたモード設定信号又は前記プロセッサコアーから出力される前記複数の同期型メモリに対するアクセスアドレス信号を選択して前記外部バスを介して前記複数の同期型メモリに出力し、
前記複数の同期型メモリは、前記同期したクロック信号が共通に入力されることを特徴とするプロセッサシステム。 - 前記内部バスは、前記プロセッサコアーと前記モードレジスタとを接続するアドレスバス及びデータバスとを具備し、
前記アドレス信号は、前記アドレスバスを介して伝達され、
前記データ信号は、前記データバスを介して伝達されることを特徴とする請求項1に記載のプロセッサシステム。 - プロセッサコアー及び制御装置コアーとを有するプロセッサと、複数の同期型メモリとを有するプロセッサシステムであって、
前記プロセッサコアー及び前記制御装置コアーは、内部バスを介して接続され、
前記プロセッサと前記複数の同期型メモリとは外部バスで接続され、
前記複数の同期型メモリは、入力されるクロック信号に基づいて動作し、
前記内部バスのバス空間は、第1メモリ領域と第2メモリ領域とを含み、
前記制御装置コアーは、前記プロセッサコアーが前記第1メモリ領域にアクセスすることを検出した場合に、前記プロセッサコアーから出力されるアドレス信号を前記プロセッサのアドレス端子から前記複数の同期型メモリへアクセスアドレス信号として出力し、
前記制御装置コアーは、前記プロセッサコアーが前記2メモリ領域にアクセスしたことを検出した場合に、当該アクセスによって定められた情報に基づいて前記複数の同期式メモリの動作モードを決定するモード設定信号を前記プロセッサの前記アドレス端子から前記複数の同期型メモリへ出力し、
前記複数の同期型メモリは、前記クロック信号が共通に入力されることを特徴とするプロセッサシステム。 - 前記制御装置コアーは、前記アクセスアドレス信号と前記モード設定信号を選択するための選択回路を更に有することを特徴とする請求項1乃至3の何れか一つに記載のプロセッサシステム。
- 前記プロセッサコアーは、ロウアドレス信号とカラムアドレス信号とをあわせた信号を前記アクセスアドレス信号として出力し、
前記制御装置コアーは、前記ロウアドレス信号と前記カラムアドレス信号とを異なるタイミングで出力することを特徴とする請求項1乃至4の何れか一つに記載のプロセッサシステム。 - 前記プロセッサは、前記クロックジェネレータからクロック信号が入力され、
前記複数の同期式メモリは、前記クロックジェネレータからクロック信号が入力されることを特徴とする請求項1乃至5の何れか一つに記載のプロセッサシステム。 - 前記複数の同期型メモリは、各々前記アクセスアドレス信号に対応した所定ビット数のデータを前記外部バスにおける所定のバイト位置に出力することを特徴とする請求項1乃至6の何れか一つに記載のプロセッサシステム。
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JP2007148452A Expired - Lifetime JP4073947B2 (ja) | 1992-09-18 | 2007-06-04 | プロセッサシステム |
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-
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- 2007-06-04 JP JP2007148452A patent/JP4073947B2/ja not_active Expired - Lifetime
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