JP4493164B2 - データ・バースト転送回路、パラレル・シリアル変換回路およびシリアル・パラレル変換回路、発振回路 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボード上の2個のメモリ・チップ間のデータ・バースト転送、またはチップ上の2個のメモリ回路間のデータ・バースト転送に関し、クロック信号に同期させずに高速データ転送をおこなうデータ・バースト転送回路、ならびにそれに用いることができるパラレル・シリアル変換回路およびシリアル・パラレル変換回路、発振回路に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、メモリ・チップ間またはメモリ回路間では、クロック信号に同期してデータ転送がおこなわれる。したがって、クロック周波数が遅いと、全データの転送が非常に遅くなってしまう。あるいは、クロック周波数が遅い場合に全データの転送を高速におこなわせるためには、メモリ間を結ぶ配線の本数を著しく増やす必要がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、メモリ間を結ぶ配線本数を増やすと配線領域が大きくなるため好ましくない。そこで、クロック周波数が遅い場合、PLLを用いて高速クロック信号を発生させ、この高速クロック信号に同期させてデータ転送をおこなうことが考えられる。しかし、PLLを設けると、配線本数を増やさずに済むが、回路が複雑化してしまうという問題点がある。
【0004】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、メモリ・チップ間またはメモリ回路間を結ぶ配線の数を減らし、かつより高速なデータ転送をおこなうことができるデータ・バースト転送回路、それに用いることができるパラレル・シリアル変換回路、シリアル・パラレル変換回路、発振回路を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、クロック信号よりも高速な周波数の信号に基づいて複数の位相のタイミング信号(ストローボ信号)を生成する。そして、データ転送元のメモリは、その生成されたストローボ信号に基づいて、転送対象のデータを複数ビット分ずつパラレル信号からシリアル信号に変換し、各シリアル信号を別々の信号線を介して転送先のメモリに送る。転送先メモリは、受け取った各シリアル信号を前記ストローボ信号に基づいてパラレル信号に変換することにより元のデータに戻して格納する。
【0006】
図1は、本発明にかかる非同期データ・バースト転送回路の原理を説明するためのブロック図である。この非同期データ・バースト転送回路1は、互いに位相が異なるn個(nは2以上の整数)のストローボ信号を出力するデータ・バースト転送用発振回路2、nビットのパラレル信号をシリアル信号に変換する1または複数のパラレル・シリアル変換回路3a,3b、およびシリアル信号をnビットのパラレル信号に変換する1または複数のシリアル・パラレル変換回路4a,4bを備えている。
【0007】
パラレル・シリアル変換回路3a,3bは、メモリ・チップまたはメモリ回路(以下、これらをまとめて単にメモリとする。)5aにそれぞれn本の信号線よりなる信号線群L1a,L1bを介して接続される。シリアル・パラレル変換回路4a,4bは、メモリ5bにそれぞれn本の信号線よりなる信号線群L2a,L2bを介して接続される。ここで、メモリとは、レジスタ・ファイル、FIFO、RAMおよびROMなどを含むデータ記憶回路のことである。
【0008】
パラレル・シリアル変換回路3a,3bとシリアル・パラレル変換回路4a,4bとはそれぞれ1本の信号線L3a,L3bにより接続されている。データ・バースト転送用発振回路2は、n本の信号線よりなる信号線群L4を介して、パラレル・シリアル変換回路3a,3bおよびシリアル・パラレル変換回路4a,4bのそれぞれに、互いに位相が異なるn個のストローボ信号を供給する。
【0009】
上述した構成の非同期データ・バースト転送回路1の作用について説明する。データ転送元となるメモリ5aに対するデータの読み出し命令が発せられると、データ・バースト転送用発振回路2に外部からスタート信号が入力される。また、読み出し命令の発生によってメモリ5aから、該当するデータが読み出される。
【0010】
データ・バースト転送用発振回路2は、スタート信号を受け取ると、互いに位相が異なるn個のストローボ信号を生成する。生成されたストローボ信号はパラレル・シリアル変換回路3a,3bおよびシリアル・パラレル変換回路4a,4bにそれぞれ供給される。
【0011】
パラレル・シリアル変換回路3a,3bは、n個のストローボ信号に基づいて、メモリ5aから読み出されたデータ(パラレル信号)に対してnビットずつシリアル信号に変換する。変換された各シリアル信号は、それぞれ、信号線L3a,L3bを介してシリアル・パラレル変換回路4a,4bに転送される。
【0012】
シリアル・パラレル変換回路4a,4bは、それぞれ、パラレル・シリアル変換回路3a,3bから転送されてきたシリアル信号を受け取る。そして、シリアル・パラレル変換回路4a,4bは、それぞれ、データ・バースト転送用発振回路2から供給されたn個のストローボ信号に基づいて、各シリアル信号をnビットのパラレル信号に変換する。
【0013】
パラレル信号に変換されたデータは、データ転送先となるメモリ5bに対する書き込み命令にしたがって、該当するメモリ5bに書き込まれる。以上のようにして、転送元メモリ5aから転送先メモリ5bに、n×mビット(mは1以上の整数)のデータが転送されたことになる。
【0014】
この発明によれば、転送元メモリ5aから読み出されたn×mビットのデータをnビットずつシリアル信号に変換し、各シリアル信号を別々の信号線L3a,L3bを介して転送する。そして、転送先メモリ5b側で各シリアル信号を元のnビットのパラレル信号に変換してn×mビットのデータとして転送先メモリ5bに格納するため、メモリ5a,5b間を結ぶ配線の数が従来の略n分の1に減る。また、低速なクロック信号しかないシステムにおいて、大容量のビットのデータを短時間で(クロック信号よりも高速に)転送させることができる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態について図2〜図7を参照しつつ詳細に説明する。なお、非同期データ・バースト転送回路において、メモリから読み出されたデータを4ビットずつパラレル信号からシリアル信号に変換して転送し、それを再び4ビットのパラレル信号に変換する場合を例にして説明する。
【0016】
図2は、本発明の実施の形態にかかる非同期データ・バースト転送回路の全体構成を示すブロック図である。この非同期データ・バースト転送回路11は、互いに位相が異なる4個のストローボ信号を出力するデータ・バースト転送用発振回路12、4ビットのパラレル信号をシリアル信号に変換する複数(図2には1個だけ示されている)のパラレル・シリアル変換回路13、およびシリアル信号を4ビットのパラレル信号に変換する複数のシリアル・パラレル変換回路14(図2には1個だけ示されている)を備えている。
【0017】
パラレル・シリアル変換回路13は、メモリ15aに4本の信号線よりなる信号線群L1を介して接続される。シリアル・パラレル変換回路14は、メモリ15bに4本の信号線よりなる信号線群L2を介して接続される。
【0018】
パラレル・シリアル変換回路13とシリアル・パラレル変換回路14とはそれぞれ1本の信号線L3により接続されている。データ・バースト転送用発振回路12は、4本の信号線よりなる信号線群L4を介して、パラレル・シリアル変換回路13およびシリアル・パラレル変換回路14のそれぞれに、互いに位相が異なる4個のストローボ信号を供給する。
【0019】
4個のストローボ信号に基づいて、パラレル・シリアル変換回路13はパラレル信号をシリアル信号に変換し、また、シリアル・パラレル変換回路は、シリアル信号をパラレル信号に変換する。図示省略した他のパラレル・シリアル変換回路およびシリアル・パラレル変換回路も同様である。したがって、図示したパラレル・シリアル変換回路13およびシリアル・パラレル変換回路14と、同一データの転送に供される図示省略した他のパラレル・シリアル変換回路およびシリアル・パラレル変換回路には共通のストローボ信号が供給される。
【0020】
図3は、データ・バースト転送用発振回路12の構成の一例を示すブロック図である。データ・バースト転送用発振回路12は、発振回路21、分周器22および制御回路23を備えている。
【0021】
データ・バースト転送用発振回路12には、スタート信号入力端子24を介して外部からスタート信号が供給される。また、データ・バースト転送用発振回路12は、高速クロック出力端子25およびストローボ信号出力端子26a,26b,26c,26dを介して高速クロック信号および4個のストローボ信号φ1,φ2,φ3,φ4を外部へ出力する。
【0022】
制御回路23には、スタート信号入力端子24よりスタート信号が入力される。また、制御回路23には、分周器22から出力された第4番目のストローボ信号φ4がストップ信号として入力される。制御回路23は、発振回路21および分周器22に動作開始の制御信号を出力する。制御回路23は、第4番目のストローボ信号φ4のパルスが消えると、つぎのスタート信号の入力待ち状態となる。すなわち、制御回路23は、第4番目のストローボ信号φ4のパルスが消えないうちは、つぎのスタート信号を受けつけない。
【0023】
発振回路21には、制御回路23から制御信号が供給されるとともに、分周器22から出力された第4番目のストローボ信号φ4が入力される。発振回路21は、制御回路23にスタート信号が入力されると、基準となるクロック信号よりも高速な周波数で発振を開始する。発振回路21は、高速クロック出力端子25へ高速クロック信号を出力するとともに、その高速クロック信号を分周器22に供給する。発振回路21は、制御回路23に第4番目のストローボ信号φ4のパルスが入力されると、発振を停止する。
【0024】
分周器22には、制御回路23から制御信号が供給されるとともに、発振回路21から出力された高速クロック信号がタイミング信号として入力される。分周器22は、制御回路23にスタート信号が入力されないときにはリセット状態となる。分周器22は、制御回路23にスタート信号が入力されると、高速クロック信号を分周して第1番目のストローボ信号φ1、第2番目のストローボ信号φ2、第3番目のストローボ信号φ3および第4番目のストローボ信号φ4を生成する。
【0025】
第1番目のストローボ信号φ1は1回目のトグル時に出力される。第2番目のストローボ信号φ2は2回目のトグル時に出力される。第3番目のストローボ信号φ3は3回目のトグル時に出力される。第4番目のストローボ信号φ4は4回目のトグル時に出力される。
【0026】
図4は、データ・バースト転送用発振回路12の構成の一例を示す回路図である。データ・バースト転送用発振回路12は、たとえば12個のナンドゲートNa1〜Na12と16個のインバータIn1〜In16とにより構成されている。
【0027】
ナンドゲートNa1は、スタート信号とインバータIn16の出力信号を入力とし、それらのナンド論理を出力する。インバータIn16の入力信号は第4番目のストローボ信号φ4の反転信号である。つまり、ナンドゲートNa1は、スタート信号と第4番目のストローボ信号φ4を入力とし、それらのナンド論理を出力することになる。
【0028】
ナンドゲートNa2は、ナンドゲートNa1の出力信号とナンドゲートNa3の出力信号を入力とし、それらのナンド論理を出力する。ナンドゲートNa3は、ナンドゲートNa2の出力信号とインバータIn16の出力信号を入力とし、それらのナンド論理を出力する。これらナンドゲートNa1〜Na3およびインバータIn16は制御回路23を構成する。
【0029】
ナンドゲートNa4は、ナンドゲートNa2の出力信号とインバータIn10の出力信号を入力とし、それらのナンド論理を高速クロック信号として出力する。インバータIn1はナンドゲートNa4の出力信号の反転信号を出力する。インバータIn2はインバータIn1の反転信号を出力する。インバータIn3はインバータIn2の反転信号を出力する。インバータIn4はインバータIn3の反転信号を出力する。インバータIn5はインバータIn4の反転信号を出力する。
【0030】
インバータIn6はインバータIn5の反転信号を出力する。インバータIn7はインバータIn6の反転信号を出力する。インバータIn8はインバータIn7の反転信号を出力する。インバータIn9はインバータIn8の反転信号を出力する。インバータIn10はインバータIn9の反転信号を出力する。これらナンドゲートNa4およびインバータIn1〜In10は発振回路21を構成する。
【0031】
ナンドゲートNa5は、ナンドゲートNa2の出力信号とナンドゲートNa6の出力信号とナンドゲートNa12の出力信号を入力とし、それらのナンド論理を出力する。ナンドゲートNa6は、ナンドゲートNa5の出力信号とナンドゲートNa11の出力信号を入力とし、それらのナンド論理を出力する。
【0032】
ナンドゲートNa7は、ナンドゲートNa5の出力信号とナンドゲートNa4の出力信号(高速クロック信号)を入力とし、それらのナンド論理を出力する。ナンドゲートNa8は、ナンドゲートNa6の出力信号とナンドゲートNa4の出力信号(高速クロック信号)を入力とし、それらのナンド論理を出力する。
【0033】
ナンドゲートNa9は、ナンドゲートNa2の出力信号とナンドゲートNa7の出力信号とナンドゲートNa10の出力信号を入力とし、それらのナンド論理を出力する。ナンドゲートNa10は、ナンドゲートNa8の出力信号とナンドゲートNa9の出力信号を入力とし、それらのナンド論理を出力する。
【0034】
ナンドゲートNa11は、ナンドゲートNa9の出力信号と、ナンドゲートNa4の出力信号(高速クロック信号)をインバータIn11により反転してなる信号を入力とし、それらのナンド論理を出力する。ナンドゲートNa12は、ナンドゲートNa10の出力信号とインバータIn11の出力信号を入力とし、それらのナンド論理を出力する。
【0035】
インバータIn12はナンドゲートNa7の出力信号を反転して第4番目のストローボ信号φ4として出力する。インバータIn13はナンドゲートNa11の出力信号を反転して第1番目のストローボ信号φ1として出力する。インバータIn14はナンドゲートNa12の出力信号を反転して第3番目のストローボ信号φ3として出力する。インバータIn15はナンドゲートNa8の出力信号を反転して第2番目のストローボ信号φ2として出力する。これらナンドゲートNa5〜Na12およびインバータIn11〜In15は分周器22を構成する。
【0036】
ところで、ナンドゲートNa1に入力されるスタート信号は、データの転送元であるメモリ15a(図2参照)に対するデータの読み出し命令に基づいて生成されるパルス信号である。このパルス信号を生成する回路について説明する。
【0037】
図5は、スタート信号のパルスを生成する回路の構成の一例を示す回路図である。このパルス生成回路は、たとえば読み出し命令が「111・・・1」のビット列に対応する場合、2個のアンド回路An1,An2により構成される。アンド回路An1は、読み出し命令の各ビットの値を入力とし、それらのアンド論理を出力する。アンド回路An2は、アンド回路An1の出力信号とクロック信号を入力とし、それらのアンド論理をスタート信号として出力する。したがってスタート信号は、クロック信号に対して一定のタイミングで出力されることになる。
【0038】
つぎに、上述した構成において、メモリ15a(図2参照)から読み出されたデータよりなるパラレル信号をシリアル信号に変換する際のタイミングについて説明する。図6は、パラレル信号をシリアル信号に変換する際のタイミングの一例を示すタイミングチャートである。
【0039】
データ転送元となるメモリ15aに対するデータの読み出し命令(図6においてRで示す)がアドレスデータ(図6においてAで示す)とともに発せられると、クロック信号に同期してデータ・バースト転送用発振回路12に外部からスタート信号が入力される。データ・バースト転送用発振回路12は、スタート信号を受け取ると、互いに位相が異なる4個のストローボ信号φ1〜φ4を出力する。
【0040】
パラレル・シリアル変換回路13は、4個のストローボ信号φ1〜φ4の各立ち上がりエッジに同期して、メモリ15aから読み出されたデータのうちの4ビットのパラレル信号をシリアル信号に変換して出力データ(Dout)とする。
【0041】
図6にはそのタイミングが示されていないが、変換されたシリアル信号は、シリアル・パラレル変換回路14に転送され、そこで4個のストローボ信号φ1〜φ4に基づいてパラレル信号に変換されて転送先のメモリ15bに書き込まれる。このようにして、転送元メモリ15aから転送先メモリ15bにデータが転送されたことになる。
【0042】
つぎに、上述した構成の非同期データ・バースト転送回路の適用例について説明する。図7は、実施の形態にかかる非同期データ・バースト転送回路の適用例を示す概略図である。
【0043】
図7において、符号31は複合メガマクロ、符号32a,32b,32c,32dはそれぞれ16MbのDRAM、符号33a,33b,33c,33dはそれぞれレジスタ、符号34a,34b,34c,34dはそれぞれFIFO、符号35はデータバスである。実施の形態にかかる非同期データ・バースト転送回路は、特に図示しないが、レジスタ33a,33b,33c,33dとFIFO34a,34b,34c,34dとの間のデータ転送に適用される。
【0044】
上述した実施の形態によれば、パラレル・シリアル変換回路13およびシリアル・パラレル変換回路14と、それらを接続する信号線L3およびメモリ15a,15bとの接続に供される信号線群L1,L2の組がm組ある場合、転送元メモリ15aから読み出された4×mビットのデータがパラレル・シリアル変換回路13により4ビットずつシリアル信号に変換されて転送される。そして、転送された各シリアル信号はそれぞれシリアル・パラレル変換回路14により元の4ビットのパラレル信号に変換され、元の4×mビットのデータとして転送先メモリ15bに格納される。
【0045】
したがって、メモリ15a,15b間を結ぶ配線の数が従来の略4分の1に減る。すなわち、従来、4×mビットの配線が必要であったが、それに対して、上記実施例によれば、データ転送用のmビットの配線と、ストローボ信号供給用の4ビットの配線で済む。具体的には、従来256ビットの配線が必要であったのに対し、実施の形態によれば、64+4ビット、すなわち68ビットの配線で済む。
【0046】
また、上述した実施の形態によれば、発振回路21が、基準となるクロック信号よりも高速な周波数で発振して高速クロック信号を生成し、その高速クロック信号を分周器22が分周してストローボ信号φ1〜φ4を生成するため、基準となるクロック信号が低速であっても、大容量のビットのデータを短時間で転送させることができる。
【0047】
なお、上述した実施の形態においては、パラレル信号とシリアル信号との変換ビット数を4ビットとしたが、これに限らず、パラレル信号とシリアル信号との変換ビット数を3ビット以下にしてもよいし、5ビット以上、たとえば8ビットにしてもよい。
【0048】
また、上述した実施の形態においては、ストローボ信号をパラレルに出力するとしたが、これに限らず、ストローボ信号をシリアルに出力する構成としてもよい。
【0049】
また、上述した実施の形態においては、ストローボ信号に基づいてパラレル信号とシリアル信号との変換をおこなうとしたが、これに限らず、発振回路から出力された高速クロック信号を利用してパラレル信号とシリアル信号との変換をおこなう構成としてもよい。この場合、この高速クロック信号は、同一データの転送に供されるパラレル・シリアル変換回路およびシリアル・パラレル変換回路に共通に供給される。
【0050】
また、上述した実施の形態においては、転送データの流れが一方向の場合について説明したが、これに限らず、パラレル・シリアル変換回路とシリアル・パラレル変換回路と必要な信号線を逆方向にデータが転送可能なように設けて、メモリ間で双方向にデータ転送がおこなえる構成としてもよい。
【0051】
また、上述した実施の形態においては、発振回路を論理回路で構成したが、これに限らず、PLLで構成してもよい。この場合、発振回路の発振周期をクロック信号の周期と合わせることにより、電源電圧、温度の影響の少ない発振回路が得られる。
【0052】
以上において本発明は、メモリ間のデータ転送に限らず、メモリ以外の種々の回路とメモリとの間のデータ転送、またはメモリ以外の種々の回路同士の間のデータ転送にも適用可能である。また、データ転送時に、複数ビットごと(たとえばバイトごと)に、ビットマスク信号をつけて転送し、それによって、そのバイトの処理(たとえば書き込み)を禁止するようにしてもよい。
【0053】
【発明の効果】
本発明によれば、転送元のメモリから読み出されたデータをnビットずつシリアル信号に変換して転送し、転送先メモリ側で各シリアル信号をnビットのパラレル信号に変換して元のデータとして転送先メモリに格納するため、メモリ間を結ぶ配線の数が従来の略n分の1に減る。また、低速なクロック信号しかないシステムにおいて、大容量のビットのデータを短時間で転送させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の原理を説明するためのブロック図である。
【図2】本発明の実施の形態にかかる非同期データ・バースト転送回路の全体構成を示すブロック図である。
【図3】実施の形態におけるデータ・バースト転送用発振回路の構成の一例を示すブロック図である。
【図4】実施の形態におけるデータ・バースト転送用発振回路の構成の一例を示す回路図である。
【図5】実施の形態におけるスタート信号を生成する回路の構成の一例を示す回路図である。
【図6】実施の形態においてパラレル信号をシリアル信号に変換する際のタイミングの一例を示すタイミングチャートである。
【図7】実施の形態にかかる非同期データ・バースト転送回路を実際のメモリ間のデータ転送に適用した例を示す概略図である。
【符号の説明】
1 非同期データ・バースト転送回路
2 データ・バースト転送用発振回路
21 発振回路
22 分周器
23 制御回路
3a,3b パラレル・シリアル変換回路
4a,4b シリアル・パラレル変換回路
5a,5b メモリ
L3a,L3b 信号線
L4 信号線群
15a,15b メモリ・チップまたはメモリ回路
Claims (7)
- 互いに位相が異なるn個(nは2以上の整数)のタイミング信号を出力する発振回路と、
前記n個のタイミング信号に基づいてnビットのパラレル信号をシリアル信号に変換する複数のパラレル・シリアル変換回路と、
前記n個のタイミング信号に基づいてシリアル信号をnビットのパラレル信号に変換し、前記複数のパラレル・シリアル変換回路と対になる複数のシリアル・パラレル変換回路と、
対になる前記パラレル・シリアル変換回路および前記シリアル・パラレル変換回路どうしを接続し、前記対になる前記パラレル・シリアル変換回路から前記シリアル・パラレル変換回路にシリアル信号を送るための複数の信号線と、
前記発振回路から前記複数のパラレル・シリアル変換回路および前記複数のシリアル・パラレル変換回路のそれぞれに、前記n個のタイミング信号を供給するための前記n本の信号線と、
を具備することを特徴とするデータ・バースト転送回路。 - 前記発振回路は、クロック信号よりも高速な周波数で自己発振する自己発振回路、前記自己発振回路の出力信号に基づいて前記n個のタイミング信号を出力する分周器、およびスタート信号と前記分周器から出力されたタイミング信号に基づいて前記自己発振回路と前記分周器の動作を制御する制御回路を備えていることを特徴とする請求項1に記載のデータ・バースト転送回路。
- 前記発振回路は、クロック信号よりも高速な周波数で自己発振する自己発振回路、前記自己発振回路の出力信号に基づいて前記n個のタイミング信号を出力する分周器、およびスタート信号と前記分周器から出力されたタイミング信号に基づいて前記自己発振回路と前記分周器の動作を制御する制御回路を備え、
前記クロック信号よりも高速にデータ転送することを特徴とする請求項1に記載のデータ・バースト転送回路。 - 前記パラレル・シリアル変換回路は、メモリ・チップまたはメモリ回路から読み出されたデータのシリアル変換をおこない、一方、前記シリアル・パラレル変換回路は、パラレル変換したデータをメモリ・チップまたはメモリ回路に出力することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一つに記載のデータ・バースト転送回路。
- 前記スタート信号は、メモリ・チップまたはメモリ回路に対するデータの読み出し命令に基づいて生成されたパルス信号であることを特徴とする請求項4に記載のデータ・バースト転送回路。
- 前記発振回路は、メモリ・チップまたはメモリ回路から読み出された一データをシリアル信号に変換するのに供される複数の前記パラレル・シリアル変換回路に対して、前記n個のタイミング信号を共通に供給することを特徴とする請求項4または5に記載のデータ・バースト転送回路。
- 前記発振回路は、前記スタート信号として、クロック信号に対して一定のタイミングで出力される信号を受け取ることを特徴とする請求項2〜6のいずれか一つに記載のデータ・バースト転送回路。
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