JP4652562B2 - メモリ制御装置 - Google Patents

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【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、メモリ制御装置に関し、特に、情報処理システムにおいてメモリコントローラから同期式メモリに対する信号の伝達を確実に行う場合に好適なメモリ制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、中央処理装置(CPU)、メモリコントローラ、同期式メモリ等を備えた情報処理システムにおいて、メモリコントローラを介し同期式メモリに対するアクセス制御等を行うメモリ制御システムがある。
【0003】
図8は従来例に係るメモリ制御システムの構成を備えた情報処理システムの概略構成を示すブロック図である。図中、801はCPUであり、ROM803に格納されたプログラムに従って動作する。802はメモリコントローラであり、CPU801からROM803やRAM804、及びメモリモジュール805上に実装された同期式メモリ(Syncronous DRAM、以降SDRAMと略称)806へのアクセスの制御を行う。807は水晶発振器であり、システムに同期用のCLK(クロック)を供給する。図中809はCLKAである。
【0004】
メモリコントローラ802とSDRAM806間の制御信号には、CSn、RASn、CASn、WEn、DQM等の信号があり、これらの信号の組み合わせにより、SDRAM806に対してコマンドを発行する。CPU801とメモリコントローラ802の間、メモリコントローラ802とROM803の間、及びメモリコントローラ802とRAM804の間にも、制御信号やアドレス信号、データ信号などが存在するが、図8では略式表記している。
【0005】
メモリモジュール805上のSDRAM806の詳細な構成については図9に示す。図9は8bitのデータバス幅を備えたSDRAMを4個使用して32ビット幅のシステムを構成した例である。
【0006】
上記のような構成を備えた情報処理システムにおいて、CPU801からSDRAM806に対して8beatの連続したデータ・ライト要求が発行された場合の、メモリコントローラ802とSDRAM806間のI/Fタイミングを図10に示す。メモリコントローラ802は、T0サイクルでSDRAM806の書き込みバンクを指定し、続くT2サイクル以降でデータのライトを行う。そして、T11サイクルでプリチャージコマンドを発行し、8beatのライトサイクルを終了させている。
【0007】
次に、CPU801からSDRAM806に対して8beatの連続したデータ・リード要求が発行された場合の、メモリコントローラ802とSDRAM806間のI/Fタイミングを図11に示す。メモリコントローラ802は、T0サイクルでSDRAM806の読み出しバンクを指定し、続くT4サイクル以降でリードデータの取り込みを行う。そして、T10サイクルでプリチャージコマンドを発行し、8beatのリードサイクルを終了させている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来技術においては下記のような問題点があった。
【0009】
(1)第一の問題点
上記図8に示したような従来の構成例では、同期CLKAのサイクルタイムが短い場合(周波数が高い場合)や、メモリコントローラと同期式メモリの間の距離が物理的に長い場合は、信号の遅延が大きな問題となってくる。特に、アドレス信号や、コマンドを形成するCSn、RASn、CASn、WEn等の制御信号は、上記図9、図3に示すように複数のSDRAMに接続されることが多い。
【0010】
その場合、それぞれ1個のSDRAMにしか接続されないデータ信号に比べて負荷が重くなる。この負荷は、主として接続先のデバイス入力端子がもつ入力インピーダンスに起因し、SDRAMの構成が8個や16個に増えれば更に負荷は増大する。また、SDRAMの数が増えることによって配線の分岐が増えたり、メモリコントローラ802とSDRAM806の物理的な距離が広がると、総配線長が長くなって、配線そのものが持つインピーダンスに起因する配線負荷も増大する。
【0011】
上述したように、アドレス信号やコマンド信号は、(i)接続先デバイスの入力インピーダンスと、(ii)配線の持つインピーダンスによって、データ信号以上に負荷が重く、信号遅延が生じ易い。このような理由により、メモリコントローラから出力されたアドレス信号や制御信号は、SDRAM側の入力セットアップ・タイムの確保が困難である場合が多かった。
【0012】
そこで、上記図8においてSDRAM806に入力されるCLK信号の位相を調整し、CLKAよりもSDRAM806に入力されるCLKの位相を後ろにずらして、アドレス信号や制御信号のセットアップタイム・マージンを拡大することが考えられる。
【0013】
しかし、アドレス信号や制御信号のセットアップタイム・マージンを拡大すると、今度はSDRAM806が出力するデータをメモリコントローラ802が取り込む際の、メモリコントローラ側のデータのセットアップタイム・マージンが厳しくなってしまい、やはりSDRAM側の入力信号のセットアップタイム・マージンの拡大と、メモリコントローラ側のデータ信号のセットアップタイム・マージンの拡大を両立させることができないという問題があった。
【0014】
(2)第二の問題点
上記図8に示したような従来の構成例では、同期CLKAのサイクルタイムが短い場合(周波数が高い場合)や、メモリコントローラと同期式メモリの間の距離が物理的に長い場合は、SDRAMが出力するリードデータのタイミングが重要となる。上記図11において、SDRAMがT4サイクルで出力したリードデータは、T4サイクルの終わりのCLKAの立ち上がりエッジでメモリコントローラに取り込まれなければならない。
【0015】
しかし、SDRAMから実際にリードデータが出力されるまでの遅延や、SDRAMから出力されたリードデータがメモリコントローラの端子に到達するまでの遅延によって、実際にはT4サイクルの終わりのCLKAの立ち上がりエッジまでに、リードデータがメモリコントローラの端子に到達しない場合があった。
【0016】
そこで、上記図8においてSDRAM806に入力されるCLK信号の位相を調整し、CLKAよりもSDRAM806に入力されるCLKの位相を前にずらして、SDRAM806が出力するデータをメモリコントローラ802が取り込む際の、メモリコントローラ側のデータのセットアップタイム・マージンを拡大することが考えられる。
【0017】
しかし、メモリコントローラ側のデータのセットアップタイム・マージンを拡大すると、今度はSDRAM側のアドレス信号や制御信号のセットアップタイム・マージンが厳しくなってしまい、やはりSDRAM側の入力信号のセットアップタイム・マージンの拡大と、メモリコントローラ側のデータ信号のセットアップタイム・マージンの拡大を両立させることができないという問題があった。
【0018】
本発明は、上述した点に鑑みなされたものであり、メモリを制御する制御手段とメモリの間の距離が物理的に長い場合でも制御手段からメモリに対して確実に信号の伝達を行うことを可能としたメモリ制御装置を提供することを目的とする。
【0019】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、発明は、データを記憶するメモリと、複数の信号線を有し、前記複数の信号線を介して伝達されるデータ信号、アドレス信号及び制御信号を用いて前記メモリに対するデータの書き込み及び読み出しを制御する制御手段、前記制御手段から出力される前記アドレス信号及び前記制御信号を保し、前記保持された信号を前記メモリへ出力する信号保持手段と、クロック信号を発生させる発生手段と、前記メモリに入力される第一のクロック信号より前記信号保持手段に入力される第二のクロック信号の位相が遅れるよう前記発生手段により発生されたクロック信号を調整する調整手段とを有し、前記メモリは前記第一のクロック信号に同期して前記データ信号、前記アドレス信号及び前記制御信号の入出力を行い、前記信号保持手段前記第二のクロック信号に同期して前記アドレス信号及び前記制御信号の入出力を行い、前記制御手段は前記調整手段による調整に応じて遅延させたタイミングで前記データ信号が伝達される信号線を介したデータの入出力を行うことを特徴とする。
【0039】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第1の実施の形態並びに第2の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。本発明の第1の実施の形態は、上記従来例の第一の問題点を解決するための構成を備えたものであり、本発明の第2の実施の形態は、上記従来例の第二の問題点を解決するための構成を備えたものである。
【0040】
[第1の実施の形態]
図1は本発明の第1の実施の形態に係るメモリ制御システムの構成を備えた情報処理システムの概略構成を示すブロック図である。本発明の第1の実施の形態に係る情報処理システムは、CPU201と、メモリコントローラ202と、ROM203と、RAM204と、信号ラッチ部100・CLK位相調整部101・SDRAM206を有するメモリモジュール205と、水晶発振器207とを備えている。図中208はCLKA、102はCLKBである。
【0041】
本発明の第1の実施の形態が上記従来例と相異する点は、メモリモジュール205が、SDRAM206の他に、信号ラッチ部100とCLK位相調整部101を備えた点である。信号ラッチ部100は、メモリコントローラ202が出力する信号をラッチする。CLK位相調整部101は、CLKA208に対して位相が後ろにずれた(位相が遅れた)CLKB102を発生させる。この場合、CLK位相調整部101の出力側が信号ラッチ部100に接続されている。これ以外の構成は上記従来例と同様であり、説明を省略する。
【0042】
次に、上記の如く構成された本発明の第1の実施の形態に係る情報処理システムの動作を図1、図2、図3に基づき詳細に説明する。
【0043】
情報処理システムにおいて、図1のCPU201からSDRAM206に対して連続した8beatのデータ・ライト要求が発行された場合のメモリコントローラとSDRAM206間のI/Fタイミングを図2に示す。図2中、601、602はライトサイクル時のタイミングである。
【0044】
図2のT0サイクルでメモリコントローラ202から出力されたコマンドは、T0サイクルの終わりのCLKAの立ち上がりエッジでSDRAM206に取り込まれることが理想的だが、上記従来例の項で説明した通り、アドレスやコマンド信号の遅延によってSDRAM側の入力セットアップの確保が困難である場合が多い。
【0045】
そこで、本発明の第1の実施の形態では、図1に示すように、メモリコントローラ202とSDRAM206の間に、信号を一旦ラッチする信号ラッチ部100を設け、この信号ラッチ部100で、CLKA208よりも多少位相が後ろにずれた(位相が遅れた)CLKB102によって一旦アドレスやコマンドをラッチしている(図2の601参照)。また、この場合、複数のSDRAMに直接信号が接続される場合に比べて、信号の接続先が信号ラッチ部100だけになるため、接続先デバイスの入力インピーダンスによる遅延が減少し、信号ラッチ部100における入力信号のセットアップ・マージンを拡大することができる。
【0046】
信号ラッチ部100で一旦ラッチされた信号は、CLKA208よりも位相が遅れたCLKB102に同期して出力されるため、CLKA208に同期して信号を取り込むSDRAM206にとっては、入力信号のセットアップ・タイムのマージンが厳しくなる方向である。しかし、同一メモリモジュール205上に実装された信号ラッチ部100とSDRAM206は、通常、図3に示すように物理的に近接して配置されるので、結果的に配線遅延が少なくなり、SDRAM206が要求する入力信号セットアップ・タイムを確保することが可能である(図2の602参照)。
【0047】
ここで、信号ラッチ部100によりアドレスや制御信号が一旦ラッチされるため、信号ラッチ部100からSDRAM206にこれらの信号が到達するのが1CLK分だけ遅れる。従って、メモリコントローラ202は、そのタイミングに合わせてSDRAM206に対するライトデータを、本来のタイミングよりも1CLK後ろにずらして出力する必要があるのは言うまでもない。
【0048】
以上説明したように、本発明の第1の実施の形態に係る情報処理システムによれば、CLKA208よりも位相が遅れたCLKB102を発生するCLK位相調整部101と、メモリコントローラ202から出力されSDRAM206へ入力される信号の一部または全部をCLKB102に同期して保持する信号ラッチ部100とを備え、メモリコントローラ202が、CLKA208に同期して信号の入出力を行い、信号ラッチ部100が、CLKB102に同期して信号の入出力を行い、SDRAM206が、CLKA208に同期して信号の入出力を行うため、下記の効果を奏する。
【0049】
同期CLKAのサイクルタイムが短い場合(周波数が高い場合)や、メモリコントローラと同期式メモリの間の距離が物理的に長い場合でも、メモリコントローラから同期式メモリに対し確実に信号の伝達を行うことができるという効果を奏する。
【0050】
[第2の実施の形態]
図4は本発明の第2の実施の形態に係るメモリ制御システムの構成を備えた情報処理システムの概略構成を示すブロック図である。本発明の第2の実施の形態に係る情報処理システムは、CPU201と、メモリコントローラ202と、ROM203と、RAM204と、信号ラッチ部400・CLK位相調整部401・SDRAM206を有するメモリモジュール405と、水晶発振器207とを備えている。図中208はCLKA、402はCLKBである。
【0051】
本発明の第2の実施の形態が上記従来例と相異する点は、メモリモジュール405が、SDRAM206の他に、信号ラッチ部400とCLK位相調整部401を備えた点である。信号ラッチ部400は、メモリコントローラ202が出力する信号をラッチする。CLK位相調整部401は、CLKA208に対して位相が前にずれた(位相が進んだ)CLKB402を発生させる。この場合、CLK位相調整部401の出力側がSDRAM206に接続されている。これ以外の構成は上記従来例及び上記第1の実施の形態と同様であり、説明を省略する。
【0052】
次に、上記の如く構成された本発明の第2の実施の形態に係る情報処理システムの動作を図3、図4、図5に基づき詳細に説明する。
【0053】
情報処理システムにおいて、図4のCPU201からSDRAM206に対して連続した8beatのデータ・リード要求が発行された場合の、メモリコントローラ202とSDRAM206間のI/Fタイミングを図5に示す。図5中、701、702はライトサイクル時のタイミングである。
【0054】
上述したように、データ・リード時のメモリコントローラ202側のデータセットアップタイムのマージンを拡大するためには、SDRAM206の同期CLKの位相を前に出すことが有効だが、それだけでは、SDRAM206側の入力信号のセットアップ・タイム・マージンが厳しくなってしまう。
【0055】
そこで、本発明の第2の実施の形態では、図4に示すように、メモリコントローラ202とSDRAM206の間に、信号を一旦ラッチする信号ラッチ部400を設け、この信号ラッチ部400で、メモリコントローラ202と同位相のCLKA208に同期して一旦アドレスやコマンドをラッチしている。また、この場合、複数のSDRAMに直接信号が接続される場合に比べて、信号の接続先が信号ラッチ部400だけになるため、接続先デバイスの入力インピーダンスによる遅延が減少し、信号ラッチ部400における入力信号のセットアップ・マージンを拡大することができる。
【0056】
信号ラッチ部400で一旦ラッチされた信号は、CLKA208よりも位相が進んだCLKB402に同期して信号を取り込むSDRAM206にとっては、入力信号のセットアップ・タイムのマージンが厳しくなる方向である。しかし、同一メモリモジュール405上に実装された信号ラッチ部400とSDRAM206は、通常、図3に示すように物理的に近接して配置されるので、結果的に配線遅延が少なくなり、SDRAM206が要求する入力信号セットアップ・タイムを確保することが可能である。
【0057】
そして、信号ラッチ部400が出力するアドレスや制御信号(コマンド)に従って、SDRAM206はデータを出力する。このとき、SDRAM206は、CLKA208よりも位相が前にずれたCLKB402に同期してデータを出力するので、メモリコントローラ202側のリードデータ・セットアップ・タイムのマージンは拡大する。
【0058】
ここで、信号ラッチ部400によりアドレスや制御信号が一旦ラッチされるため、信号ラッチ部400からSDRAM206にこれらの信号が到達するのが1CLK分だけ遅れる。従って、メモリコントローラ202は、そのタイミングに合わせてSDRAM206からのリードデータを、本来のタイミングよりも1CLK後ろで取り込む必要があるのは言うまでもない。
【0059】
以上説明したように、本発明の第2の実施の形態に係る情報処理システムによれば、CLKA208よりも位相が進んだCLKB402を発生するCLK位相調整部401と、メモリコントローラ202から出力されSDRAM206へ入力される信号の一部または全部をCLKA208に同期して保持する信号ラッチ部400とを備え、メモリコントローラ202が、CLKA208に同期して信号の入出力を行い、信号ラッチ部100が、CLKA208に同期して信号の入出力を行い、SDRAM206が、CLKB402に同期して信号の入出力を行うため、下記の効果を奏する。
【0060】
同期CLKAのサイクルタイムが短い場合(周波数が高い場合)や、メモリコントローラと同期式メモリの間の距離が物理的に長い場合でも、メモリコントローラから同期式メモリに対し確実に信号の伝達を行うことができるという効果を奏する。
【0061】
[他の実施の形態]
上述した本発明の第1〜第2の実施の形態においては、本発明のメモリ制御システムを備えた情報処理システムの種類については言及しなかったが、本発明は、デスクトップ型パーソナルコンピュータ、ノート型パーソナルコンピュータ、ワークステーション、携帯情報端末など各種情報処理システムに適用することが可能である。
【0062】
また、上述した本発明の第1〜第2の実施の形態においては、本発明のメモリ制御システムを備えた情報処理システム単体の場合を例に挙げたが、本発明は、情報処理システムと周辺装置(プリンタ・複写機等の画像形成装置、スキャナ等の画像読取装置、デジタルカメラ等の撮像装置等)を接続したシステムに適用することも可能である。
【0063】
尚、本発明は、複数の機器から構成されるシステムに適用しても、1つの機器からなる装置に適用してもよい。上述した実施形態の機能を実現するソフトウエアのプログラムコードを記憶した記憶媒体等の媒体をシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ(またはCPUやMPU)が記憶媒体等の媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行することによっても、達成されることは言うまでもない。
【0064】
この場合、記憶媒体等の媒体から読み出されたプログラムコード自体が上述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体等の媒体は本発明を構成することになる。プログラムコードを供給するための記憶媒体等の媒体としては、例えば、フロッピーディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、CD−ROM、CD−R、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ROM、或いはネットワークを介したダウンロードなどを用いることができる。
【0065】
また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、上述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているOSなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって上述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【0066】
更に、記憶媒体等の媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるCPUなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって上述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【0067】
図7は本発明のメモリ制御方法を実行するプログラム及び関連データが記憶媒体からコンピュータ等の装置に供給される概念例を示す説明図である。本発明のメモリ制御方法を実行するプログラム及び関連データは、フロッピーディスクやCD−ROM等の記憶媒体71をコンピュータ等の装置72に装備された記憶媒体ドライブの挿入口73に挿入することで供給される。その後、本発明のメモリ制御方法を実行するプログラム及び関連データを、記憶媒体71から一旦ハードディスクにインストールしハードディスクからRAMにロードするか、或いはハードディスクにインストールせずに直接RAMにロードすることで、当該プログラム及び関連データを実行することが可能となる。
【0068】
この場合、本発明の第1〜第2の実施の形態に係る情報処理システムにおいて、本発明のメモリ制御方法を実行するプログラムを実行させる場合は、例えば上記図7を参照して説明したような手順で情報処理システムに当該プログラム及び関連データを供給するか、或いは情報処理システムに予め当該プログラム及び関連データを格納しておくことで、プログラム実行が可能となる。
【0069】
図6は本発明のメモリ制御方法を実行するプログラム及び関連データを記憶した記憶媒体の記憶内容の構成例を示す説明図である。記憶媒体は、例えばボリューム情報61、ディレクトリ情報62、プログラム実行ファイル63、プログラム関連データファイル64等の記憶内容で構成される。本発明のメモリ制御方法を実行するプログラムは、上記第1〜第2の実施の形態で説明した制御手順に基づきプログラムコード化されたものである。
【0071】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のメモリ制御装置によれば、メモリを制御する制御手段とメモリの間の距離が物理的に長い場合でも、制御手段からメモリに対して確実に信号の伝達を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係るメモリ制御システムの構成を備えた情報処理システムの概略構成を示すブロック図である。
【図2】本発明の第1の実施の形態に係るライトサイクル時の信号遅延を説明するためのI/Fタイミング図である。
【図3】本発明の第1の実施の形態に係るメモリコントローラとSDRAM間の物理的配置の例を示す概念図である。
【図4】本発明の第2の実施の形態に係るメモリ制御システムの構成を備えた情報処理システムの概略構成を示すブロック図である。
【図5】本発明の第2の実施の形態に係るリードサイクル時の信号遅延を説明するためのI/Fタイミング図である。
【図6】本発明のメモリ制御方法を実行するプログラム及び関連データを記憶した記憶媒体の記憶内容の構成例を示す説明図である。
【図7】本発明のメモリ制御方法を実行するプログラム及び関連データが記憶媒体からコンピュータ等の装置に供給される概念例を示す説明図である。
【図8】従来例に係るメモリ制御システムの構成を備えた情報処理システムの概略構成を示すブロック図である。
【図9】SDRAMの詳細構成を示す説明図である。
【図10】ライト時のメモリコントローラとSDRAM間のI/Fタイミング図である。
【図11】リード時のメモリコントローラとSDRAM間のI/Fタイミング図である。
【符号の説明】
100、400 信号ラッチ部(信号保持手段)
101、401 CLK位相調整部(調整手段)
102、402 CLKB(第二のクロック信号)
202 メモリコントローラ(制御手段)
205、405 メモリモジュール
206 SDRAM(メモリ)
207 水晶発振器(発生手段)
208 CLKA(第一のクロック信号)

Claims (5)

  1. データを記憶するメモリと、
    複数の信号線を有し、前記複数の信号線を介して伝達されるデータ信号、アドレス信号及び制御信号を用いて前記メモリに対するデータの書き込み及び読み出しを制御する制御手段
    前記制御手段から出力される前記アドレス信号及び前記制御信号を保し、前記保持された信号を前記メモリへ出力する信号保持手段と、
    クロック信号を発生させる発生手段と、
    前記メモリに入力される第一のクロック信号より前記信号保持手段に入力される第二のクロック信号の位相が遅れるよう前記発生手段により発生されたクロック信号を調整する調整手段とを有し、
    前記メモリは前記第一のクロック信号に同期して前記データ信号、前記アドレス信号及び前記制御信号の入出力を行い、前記信号保持手段前記第二のクロック信号に同期して前記アドレス信号及び前記制御信号の入出力を行い、前記制御手段は前記調整手段による調整に応じて遅延させたタイミングで前記データ信号が伝達される信号線を介したデータの入出力を行うことを特徴とするメモリ制御装置。
  2. 前記調整手段は、前記発生手段により発生されたクロック信号の位相を遅らせることで前記第二のクロック信号を発生させ、
    前記発生手段により発生されたクロック信号は前記第一のクロック信号として前記メモリに入力されることを特徴とする請求項1に記載のメモリ制御装置。
  3. 前記制御手段は、前記第一のクロック信号に同期して前記データ信号、前記アドレス信号及び前記制御信号の伝達を行うことを特徴とする請求項2に記載のメモリ制御装置。
  4. 前記調整手段は、前記発生手段により発生されたクロック信号の位相を進めることで前記第一のクロック信号を発生させ、
    前記発生手段により発生されたクロック信号は前記第二のクロック信号として前記信号保持手段に入力されることを特徴とする請求項1に記載のメモリ制御装置。
  5. 前記制御手段は、前記第二のクロック信号に同期して前記データ信号、前記アドレス信号及び前記制御信号の伝達を行うことを特徴とする請求項4に記載のメモリ制御装置。
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