JP5204777B2 - メモリ装置及びその制御方法 - Google Patents

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Description

本発明は、メモリ装置及びその制御方法に関し、特に、データの読み出し及び書き込みが可能なメモリ装置に関する。
一般に、画像処理装置を含む情報処理装置では、膨大なデータを記憶するために、大容量かつ低コストであるDRAMが用いられる。特に、近年の画像処理装置は、MPEG2及びH.264等のHD(High Definition)画像処理に対応するため、かつ同時に複数チャンネルの処理を行うため、かつ高画質な3Dグラフィックス処理を行うため等により、大容量に加え、高いデータ転送能力(以下、メモリ帯域と記す)を有するDRAMを必要としている。
一般的に、高いメモリ帯域を実現する方法として、(1)バスの動作周波数を上げる方法、(2)メモリのバス幅を広くとる方法、又はこれらの方法(1)及び(2)を併用する方法などが知られている。
一方、一般にDRAMは、アクセスを行う際、事前にアクセスするBank・Rowを指定して、アクティベート処理を行う必要がある。また、同一Bankにおいて、アクセスするRowを変更する場合は、一旦アクセスしていたRowをプリチャージ処理し、新たにアクセスするRowに対してアクティベート処理を行う必要がある。これらのアクティベート処理を行う期間、及びプリチャージ処理を行う期間において、該当Bankに対するアクセスができない。よって、同一Bank内で、Rowを切り替える際に、アクセス不可期間が発生することで、データバスに空きが発生してしまうという欠点がある。
そこで、その欠点を補うべく、通常DRAMアクセス制御においては、バンクインタリーブ制御と呼ばれる制御が行われる。バンクインタリーブ制御は、ある特定のバンクへのデータ転送実行中に、他のバンクのアクティベート処理、及びプリチャージ処理を実行する制御である。これにより、アクセス不可期間を隠蔽し、見かけ上、データバス上で、常時データ転送が可能となる。このバンクインタリーブ制御を有効に機能させるためには、あるバンクに対するアクセス不可期間を、他バンクのデータ転送時間が上回る必要がある。
しかしながら、高いメモリ帯域を実現するために、前記(1)及び(2)のいずれの方法をとった場合においても、単位時間あたりのデータ転送量が増えるのに対し、アクセス不可期間の絶対時間が変わらない。これにより、アクセス不可期間を隠蔽するのに必要なデータ転送量が増加する。
その結果、他バンクのデータ転送量を増やさない限り、すなわち、1アクセスあたりの転送サイズを増やさない限り、バンクインタリーブ制御を行ったとしても、アクセス不可期間の隠蔽が十分に実現できない。これにより、データバスに空きが発生することとなり、アクセス効率の低下が発生するという問題がある。このことは、転送サイズが小さいアクセスが頻発するシステムにおいては、大幅なアクセス効率の低下を招くことになる。
この問題に対する従来の手法として、特許文献1に記載の手法がある。特許文献1記載の手法では、1つの論理アドレス空間を構成する複数のメモリデバイスに対してそれぞれ個別のアドレスバスを用いてアクセスする。これにより、複数のメモリデバイス全体のデータバス幅から見たアクセス効率が向上される。
特許文献1記載の手法では、メモリデバイスごとにアドレスバスを個別に制御することで、アクセスできる最小単位を単一のアドレスバスを共有して使用する場合に比べ、小さくすることが可能である。これにより、特許文献1記載の手法は、複数のメモリデバイス全体のデータバス幅に対して不要なデータを削減できる。よって、特許文献1記載の手法は、転送サイズが小さいアクセスが頻発するシステムにおいても、アクセス効率の低下を抑制できる。
特表2005−517242号公報
一般的にDRAMの最小アクセス単位は、「バス幅 × 最小バースト数」となる。SDRAMの最小バースト数が1であるのに対して、前述した高速なDRAMの最小バースト数は、DDRで2、DDR2で4、DDR3で8と規定されている。よって、バス幅を広げる対応をした場合と同様に、高速なDRAMを使用することによっても、最小アクセス単位が増加するという課題がある。
最小アクセス単位とは、1回のアクセスに対して、必ず転送される最小データ転送量を示す。あらゆるアクセス要求は、最小アクセス単位の整数倍で転送される。よって、最小アクセス単位が増大することにより、転送量の小さいアクセス、及び画像処理によく使用される任意かつ非連続なアクセスに対して、無駄な転送が多く行われる。この結果、実効転送効率が低下する。
すなわち、特許文献1記載の手法では、最小アクセス単位を小さくするためにバス幅に着目し、複数のデバイスを用いてデータバスを個別にアクセスできるようにしている。しかしながら、SDRAMより高速なDRAMを使用する場合DDRで2、DDR2で4、DDR3で8と最小バースト数が増加するため、結果的に最小アクセス単位を小さくできない。それゆえ、使用するメモリをより高速なDRAM(DDR、DDR2及びDDR3等)にした場合、最小バースト数の増加に起因して最小アクセス単位は増加する。これにより、アクセス効率が悪化するという課題がある。
また、更に多くのメモリデバイスを実装することで、最小バースト数の増加で悪化する最小アクセス単位を改善できる。しかしながら、更に複数のメモリデバイスを使用するために、コストが増加するという別の課題が生じる。
本発明は、上記課題を解決するもので、高いアクセス効率を実現でき、コストの増加を抑制するメモリ装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明に係るメモリ装置は、第1サイズのデータの読み出し及び書き込みが可能なメモリ装置であって、N(N:2以上の整数)個のアドレスを保持するアドレス保持部と、第3サイズのバス幅の部分的なバスである第1スロットを複数含む第2サイズのバス幅のリードバスN個及びライトバスN個と、アドレス毎にデータを記憶し、前記アドレス保持部に保持されるN個のアドレスによりそれぞれアドレスが指定され、前記N個のリードバス及び前記N個のライトバスに一対一に接続されるN個のメモリモジュールと、前記第3サイズのバス幅の部分的なバスである第2スロットを複数含む前記第1サイズのバス幅の出力データバス及び入力データバスと、前記N個のメモリモジュールから、前記N個のリードバスを介して読み出されたデータのうち、前記N個のリードバスに含まれる2以上の前記第1スロットのデータを選択し、選択したデータを前記出力データバスに含まれる前記第2スロットに出力するリードデータ処理部と、前記入力データバスに含まれる前記複数の第2スロットのデータを、それぞれ前記N個のライトバスに含まれる第1スロットのいずれかに出力することで、前記N個のメモリモジュールに書き込むライトデータ処理部とを備える。
この構成によれば、本発明に係るメモリ装置は、読み出しデータの転送サイズ、及び書き込みデータの転送サイズを変えることなく、1回の入出力で複数の全く異なるアドレスのデータへアクセスできる。これにより、本発明に係るメモリ装置は、データの最小アクセス単位を小さくできるので、高いアクセス効率を実現できる。また、本発明に係るメモリ装置は、従来のメモリ装置と比べて実装するメモリデバイスの数を増加させることなく、高いアクセス効率を実現できる。すなわち、本発明に係るメモリ装置は、高いアクセス効率を実現でき、かつコストの増加を抑制できる。
また、前記メモリ装置は、さらに、前記第1スロットの位置と、前記第2スロットの位置との一対一の対応関係を示すスロットアドレスを取得するスロットアドレス処理部を備え、前記リードデータ処理部は、前記N個のリードバスに含まれる前記複数の第1スロットのうち、前記スロットアドレスに示される位置の第1スロットのデータを選択し、選択したデータを当該第1スロットの位置に対応する位置の前記第2スロットに出力し、前記ライトデータ処理部は、前記入力データバスに含まれる前記第2スロットのデータを、前記スロットアドレスに示される当該第2スロットの位置に対応する位置の前記第1スロットに出力してもよい。
この構成によれば、本発明に係るメモリ装置は、スロットアドレスに従い、外部スロットと内部スロットとを任意の組み合わせで組み替えることができる。
また、前記スロットアドレスは、前記複数の第2スロットの位置をそれぞれ指定する第2スロットアドレスと、当該第2スロットアドレスのそれぞれに対応する第1スロットの位置を指定する第1スロットアドレスとを含み、前記第1スロットアドレスは、前記N個のリードバス及びライトバスのいずれかを指定する第1アドレスと、前記N個のリードバス及びライトバスのそれぞれに含まれる前記第1スロットの位置を指定する第2アドレスとを含み、前記リードデータ処理部は、前記第1アドレスで指定されるリードバスに含まれ、かつ前記第2アドレスで指定される第1スロットのデータを選択し、選択したデータを当該第1アドレス及び当該第2アドレスを含む第1スロットアドレスに対応する前記第2スロットアドレスで指定される位置の第2スロットに出力し、前記ライトデータ処理部は、前記第2スロットアドレスで指定される位置の第2スロットのデータを、当該第2スロットアドレスに対応する前記第1スロットアドレスに含まれる前記第1アドレスで指定されるライトバスにおける、当該第1スロットアドレスに含まれる前記第2アドレスで指定される位置の第1スロットに出力してもよい。
この構成によれば、本発明に係るメモリ装置は、スロットアドレスに従い、所望のメモリモジュールの所望のアドレスのデータにアクセスできる。
また、前記ライトデータ処理部は、前記第2スロットのデータを出力した第1スロット以外の第1スロットに、当該第1スロットのデータを前記メモリモジュールに書き込ませないことを指示するフラグを付与してもよい。
この構成によれば、本発明に係るメモリ装置は、変更が不要なデータが記憶されるアドレスへの書き込みを禁止できる。
また、前記ライトデータ処理部は、前記第2スロットアドレスで指定される位置の第2スロットのデータを、前記N個のライトバスの全てにおける、当該第2スロットアドレスに対応する第1スロットアドレスに含まれる前記第2アドレスで指定される位置の第1スロットに出力し、前記第1アドレスで指定されるライトバスごとに、当該第1アドレスに対応する前記第2アドレスで指定される第1スロット以外の第1スロットに、当該第1スロットのデータを前記メモリモジュールに書き込ませないことを指示するフラグを付与してもよい。
この構成によれば、本発明に係るメモリ装置は、マスクを付与するという容易な処理で、外部スロットを内部スロットに組み込める。
また、前記第1サイズと、前記第2サイズは同一であってもよい。
また、前記各リードバス及び前記各ライトバスはそれぞれ、N個の前記第1スロットを含み、前記出力データバス及び入力データバスはそれぞれ、N個の前記第2スロットを含んでもよい。
また、メモリ装置は、さらに、外部から供給される同期信号に基づく信号の1サイクル内に、複数のコマンドを受信し、受信したコマンドを、前記N個のメモリモジュールのアドレス、及び前記スロットアドレスに変換するコマンドインターフェースを備え、前記アドレス保持部は、前記コマンドインターフェースにより変換されたN個のアドレスを保持し、前記スロットアドレス処理部は、前記コマンドインターフェースにより変換されたスロットアドレスを取得してもよい。
この構成によれば、外部クロックの周波数又は外部コマンドバス幅の増加を抑制できる。
また、前記コマンドインターフェースは、前記同期信号に基づく信号の1サイクル内に、N個の前記コマンドを受信してもよい。
この構成によれば、本発明に係るメモリ装置は、同期信号に基づく信号の1サイクルで、全てのメモリモジュールに対するコマンドを受信できる。
また、前記メモリ装置は、さらに、外部データバスに供給された書き込みデータを前記外部データバスのバス幅から前記第1サイズに変換し、変換した書き込みデータを前記入力データバスに出力し、前記出力データバスの第1サイズの読み出しデータを前記外部データバスのバス幅に変換し、変換した読み出しデータを前記外部データバスに出力するデータ入出力インターフェースを備え、前記データ入出力インターフェースは、外部から供給される同期信号に基づく信号の1サイクル内に、前記外部データバスに供給された前記外部データバスのバス幅のデータを複数受信し、外部から供給される同期信号に基づく信号の1サイクル内に、前記外部データバスのバス幅に変換した複数の前記読み出しデータを前記外部データバスに出力してもよい。
この構成によれば、外部クロックの周波数又は外部データバス幅の増加を抑制できる。
また、前記メモリ装置は、前記N個のメモリモジュール、前記N個のリードバス、前記N個のライトバス、前記アドレス保持部、前記リードデータ処理部、前記ライトデータ処理部、前記出力データバス、前記入力データバス、及びスロットアドレス処理部をそれぞれ備える複数のグループメモリモジュールと、外部から供給されるコマンドを、前記複数のグループメモリモジュールのアドレス、及び前記スロットアドレスに変換するコマンドインターフェースを備え、前記各グループメモリモジュールの前記アドレス保持部は、前記コマンドインターフェースにより変換されたアドレスをそれぞれ保持し、前記各グループメモリモジュールの前記スロットアドレス処理部は、前記コマンドインターフェースにより変換されたスロットアドレスを取得してもよい。
この構成によれば、外部へのデータバス上で1つのグループメモリモジュールが有する物理的にアクセスが不可能な期間を、他のグループメモリモジュールのアクセスで置き換えることができる。これにより、本発明に係るメモリ装置は、データバスの効率を向上できる。
また、前記コマンドインターフェースは、外部から供給される同期信号に基づく信号の1サイクル内に、複数の前記コマンドを受信してもよい。
この構成によれば、外部クロックの周波数又は外部コマンドバス幅の増加を抑制できる。
また、前記コマンドインターフェースは、前記同期信号に基づく信号の1サイクル内に、前記複数のグループメモリの数の前記コマンドを受信してもよい。
この構成によれば、本発明に係るメモリ装置は、同期信号に基づく信号の1サイクルで、全てのグループメモリモジュールに対するコマンドを受信できる。
また、前記メモリ装置は、さらに、外部データバスに供給された書き込みデータを前記外部データバスのバス幅から前記第1サイズに変換し、変換した書き込みデータを前記複数のグループメモリモジュールの前記入力データバスに出力し、前記複数のグループメモリモジュールの前記出力データバスの第1サイズの読み出しデータを前記外部データバスのバス幅に変換し、変換した読み出しデータを前記外部データバスに出力するデータ入出力インターフェースを備え、前記データ入出力インターフェースは、外部から供給される同期信号に基づく信号の1サイクル内に、前記外部データバスに供給された前記外部データバスのバス幅のデータを複数受信し、外部から供給される同期信号に基づく信号の1サイクル内に、前記外部データバスのバス幅に変換した複数の前記読み出しデータを前記外部データバスに出力してもよい。
この構成によれば、外部クロックの周波数又は外部データバス幅の増加を抑制できる。
また、前記メモリ装置は、さらに、前記複数のグループメモリモジュールにそれぞれ対応し、外部データバスに供給された書き込みデータを前記外部データバスのバス幅から前記第1サイズに変換し、変換した書き込みデータを対応する前記グループメモリモジュールの前記入力データバスに出力し、対応する前記グループメモリモジュールの前記出力データバスの第1サイズの読み出しデータを前記外部データバスのバス幅に変換し、変換した読み出しデータを前記外部データバスに出力する複数のデータ入出力インターフェースを備え、前記複数のデータ入出力インターフェースは、外部から供給される同期信号に基づく信号の1サイクル内に、前記外部データバスに供給された前記外部データバスのバス幅のデータを複数受信し、外部から供給される同期信号に基づく信号の1サイクル内に、前記外部データバスのバス幅に変換した複数の前記読み出しデータを前記外部データバスに出力してもよい。
また、第1サイズのデータの読み出し及び書き込みが可能なメモリ装置の制御方法であって、前記メモリ装置は、N(N:2以上の整数)個のアドレスを保持するアドレス保持部と、第3サイズのバス幅の部分的なバスである第1スロットを複数含む第2サイズのバス幅のリードバスN個及びライトバスN個と、アドレス毎にデータを記憶し、前記アドレス保持部に保持されるN個のアドレスによりそれぞれアドレスが指定され、前記N個のリードバス及び前記N個のライトバスに一対一に接続されるN個のメモリモジュールと、前記第3サイズのバス幅の部分的なバスである第2スロットを複数含む前記第1サイズのバス幅の出力データバス及び入力データバスとを備え、前記N個のメモリモジュールから、前記N個のリードバスを介して読み出されたデータのうち、前記N個のリードバスに含まれる2以上の前記第1スロットのデータを選択し、選択したデータを前記出力データバスに含まれる前記第2スロットに出力し、前記入力データバスに含まれる前記複数の第2スロットのデータを、それぞれ前記N個のライトバスに含まれる第1スロットのいずれかに出力することで、前記N個のメモリモジュールに書き込む。
これによれば、本発明に係る制御方法は、読み出しデータの転送サイズ、及び書き込みデータの転送サイズを変えることなく、1回の入出力で複数の全く異なるアドレスのデータへアクセスできる。これにより、本発明に係る制御方法は、データの最小アクセス単位を小さくできるので、高いアクセス効率を実現できる。また、本発明に係る制御は、従来のメモリ装置と比べて実装するメモリデバイスの数を増加させることなく、高いアクセス効率を実現できる。すなわち、本発明に係る制御方法は、高いアクセス効率を実現でき、かつコストの増加を抑制できる。
なお、本発明は、このようなメモリ装置として実現できるだけでなく、メモリ装置に含まれる特徴的な手段をステップとするメモリ装置の制御方法として実現したり、そのような特徴的なステップをコンピュータに実行させるプログラムとして実現したりすることもできる。そして、そのようなプログラムは、CD−ROM等の記録媒体及びインターネット等の伝送媒体を介して流通させることができるのは言うまでもない。
以上より、本発明は、高いアクセス効率を実現でき、コストの増加を抑制するメモリ装置を提供できる。
図1は、本発明の実施の形態1に係るメモリ装置の構成を示すブロック図である。 図2は、本発明の実施の形態1に係るリードデータ処理部の動作を示す図である。 図3は、本発明の実施の形態1に係るライトデータ処理部の動作を示す図である。 図4は、本発明の実施の形態1に係るグループメモリモジュールのデータ読み出し動作を示す図である。 図5は、本発明の実施の形態1に係るグループメモリモジュールのデータ書き込み動作を示す図である。 図6は、本発明の実施の形態1に係るグループメモリモジュールの連続的なデータ読み出し動作を示す図である。 図7は、本発明の実施の形態2に係るメモリ装置の構成を示すブロック図である。 図8は、本発明の実施の形態2に係るグループメモリモジュールのデータ読み出し動作を示す図である。 図9Aは、本発明の実施の形態2に係るコマンドインターフェースによるコマンド受付動作を示す図である。 図9Bは、本発明の実施の形態2に係るコマンドインターフェースによるコマンド受付動作を示す図である。 図10Aは、本発明の実施の形態2に係るデータ入出力インターフェースによるデータ入出力動作を示す図である。 図10Bは、本発明の実施の形態2に係るデータ入出力インターフェースによるデータ入出力動作を示す図である。 図11は、本発明の実施の形態2に係るメモリ装置の最小アクセス粒度、内部クロック周波数等を示す図である。 図12は、本発明の実施の形態2に係るメモリ装置の変形例の構成を示すブロック図である。
以下、本発明に係るメモリ装置の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
(実施の形態1)
本発明の実施の形態1に係るメモリ装置は、複数のメモリモジュールを備え、当該複数のメモリモジュールに対して同時にアクセスする。さらに、本発明の実施の形態1に係るメモリ装置は、データ書き込みの際、外部から入力されたライトデータを複数のスロットに分割し、当該スロットを組み込んだデータを各メモリモジュールに書き込む。また、本発明の実施の形態1に係るメモリ装置は、データ読み出しの際、各メモリモジュールから読み出したデータを複数のスロットに分割し、分割したスロットのうち指定されたスロットを組み合わせたリードデータを出力する。これにより、本発明の実施の形態1に係るメモリ装置は、高いアクセス効率を実現でき、かつコストの増加を抑制できる。
まず、本発明の実施の形態に係るメモリ装置の構成を説明する。
図1は、本発明のメモリ装置の構成を示すブロック図である。
図1に示すメモリ装置10は、mビット単位のデータの読み出し及び書き込みが可能なメモリ装置である。メモリ装置10は、外部コマンドバス173に入力された外部コマンドに従って、外部データバス161に入力されたmビットのライトデータを記憶する。また、メモリ装置10は、外部コマンドバス173に入力された外部コマンドに従って、保持するデータをmビットのリードデータとして外部データバス161に出力する。
メモリ装置10は、グループメモリモジュール100と、データ入出力インターフェース160と、コマンドインターフェース170とを備える。例えば、メモリ装置10は、1又は複数の半導体集積回路で構成される。
グループメモリモジュール100は、アドレス処理部101と、データ入出力部102と、4個のメモリモジュール180A〜180Dと、内部メモリリードバス185A〜185Dと、内部メモリライトバス186A〜186Dと、出力データバス187と、入力データバス188とを備える。なお、メモリモジュール180A〜180Dを特に区別しない場合には、メモリモジュール180と記す。また、内部メモリリードバス185A〜185Dを特に区別しない場合は、内部メモリリードバス185と記す。また、内部メモリライトバス186A〜186Dを特に区別しない場合は、内部メモリライトバス186と記す。
コマンドインターフェース170は、コマンド受信部171と、コマンド変換発行部172とを備える。
コマンド受信部171は、外部コマンドバス173に供給された外部コマンドを受信する。外部コマンドは、メモリ装置10の動作を指示するコマンドである。具体的には、外部コマンドは、外部アドレスと、読み出し又は書き込みを指定する情報と、動作のタイミングを制御する信号とを含む。また、コマンド受信部171は、グループメモリモジュール100における1回のアクセスに対して、各メモリモジュール180に対する4つの外部コマンドを受信する。
コマンド変換発行部172は、コマンド受信部171により受信された外部コマンドに含まれる外部アドレスを、メモリ装置10の内部のアドレスである、カラムアドレス174、ロウアドレス175及びスロットアドレス176に変換する。コマンド変換発行部172は、カラムアドレス174をカラムアドレス処理部120に出力し、ロウアドレス175をロウアドレス処理部110に出力し、スロットアドレス176をスロットアドレス処理部130に出力する。カラムアドレス174、ロウアドレス175、及びスロットアドレス176は、それぞれ4個のメモリモジュール180に対応するアドレスを含む。
また、コマンドインターフェース170は、外部コマンドに含まれる読み出し又は書き込みを指定する情報、及び動作のタイミングを制御する信号等から後述する活性化信号、読み出し指示信号及び書き込み指示信号を生成する。コマンドインターフェース170は、生成した活性化信号、読み出し指示信号及び書き込み指示信号グループメモリモジュール100に出力する。
アドレス処理部101は、4個のメモリモジュール180のそれぞれに対する4個のアドレスを保持する。アドレス処理部101は、ロウアドレス処理部110と、カラムアドレス処理部120とを備える。
ロウアドレス処理部110は、コマンド変換発行部172により出力されたロウアドレス175に含まれるメモリモジュール180A〜180Dのそれぞれに対応するロウアドレス178A〜178Dを保持する。ロウアドレス処理部110は、複数のメモリモジュール180へのアクセス(読み出し又は書き込み)が完了するまで、ロウアドレス178A〜178Dを保持する。なお、ロウアドレス178A〜178Dを特に区別しない場合には、ロウアドレス178と記す。
カラムアドレス処理部120は、コマンド変換発行部172により出力されたカラムアドレス174に含まれるメモリモジュール180A〜180Dのそれぞれに対応するカラムアドレス177A〜177Dを保持する。カラムアドレス処理部120は、複数のメモリモジュール180へのアクセスが完了するまで、カラムアドレス177A〜177Dを保持する。なお、カラムアドレス177A〜177Dを特に区別しない場合には、カラムアドレス177と記す。
各メモリモジュール180は、アドレス毎にデータを記憶し、アドレス処理部101に保持される4個のアドレスによりそれぞれアドレスが指定される。4個のメモリモジュール180A〜180Dは、それぞれ4個の内部メモリリードバス185A〜185D及び4個の内部メモリライトバス186A〜186Dに一対一に接続される。メモリモジュール180は、メモリセル181と、カラムデコーダ182と、ロウデコーダ183とを備える。メモリモジュール180は、例えば、DRAMである。
メモリセル181は、行列状に配置され、それぞれmビットのデータを保持する複数のメモリ素子を含む。
カラムデコーダ182は、入力されたカラムアドレス177をデコードすることでメモリセル181の所定の列を選択する。ロウデコーダ183は、入力されたロウアドレス178をデコードすることでメモリセル181の所定の行を選択する。
メモリモジュール180は、メモリセル181において、カラムデコーダ182により選択された列、かつロウデコーダ183により選択された行のアドレスのメモリ素子に保持されるデータの読み出し、及び当該メモリ素子へのデータの書き込みを行う。
データ入出力部102は、スロットアドレス処理部130と、ライトデータ処理部140と、リードデータ処理部150とを備える。
スロットアドレス処理部130は、コマンドインターフェース170により出力されるスロットアドレス176を取得する。スロットアドレス処理部130は、各メモリモジュール180へのアクセス完了まで、スロットアドレス176を保持する。
ライトデータ処理部140は、メモリモジュール180A〜180Dに、それぞれ内部メモリライトバス186A〜186Dを介して接続される。
ライトデータ処理部140は、スロットアドレス処理部130により出力されるスロットアドレス176に従って、入力データバス188のライトデータを各内部メモリライトバス186のスロットへ組上げる。また、ライトデータ処理部140は、不要なスロット位置にはデータマスクフラッグを設定する。
リードデータ処理部150は、メモリモジュール180A〜180Dに、内部メモリリードバス185A〜186Dを介して接続される。リードデータ処理部150は、スロットアドレス処理部130により出力されるスロットアドレス176に従って、各内部メモリリードバス185のスロットを組上げてリードデータとして出力データバス187に出力する。
各内部メモリリードバス185のバス幅はmビットであり、各内部メモリライトバス186のバス幅はmビットである。また、出力データバス187及び入力データバス188のバス幅は、それぞれmビットである。
データ入出力インターフェース160は、出力データバス187を介してリードデータ処理部150に接続される。データ入出力インターフェース160は、出力データバス187のmビットのリードデータを外部データバス161のバス幅に変換する。データ入出力インターフェース160は、変換したリードデータを外部データバス161に出力する。言い換えると、データ入出力インターフェース160は、出力データバス187に出力されたリードデータを外部クロックに合わせて分割し、分割したリードデータを外部データバス161に出力する。ここで、外部クロックは、外部から供給される同期信号である。なお、データ入出力インターフェース160は、外部クロックの代わりに、外部クロックの変化のタイミングに基づくタイミングで変化するタイミング信号を用いてもよい。
データ入出力インターフェース160は、入力データバス188を介してライトデータ処理部140に接続される。データ入出力インターフェース160は、外部データバス161に供給されたライトデータを外部データバス161のバス幅から、mビットのバス幅に変換する。データ入出力インターフェース160は、変換したライトデータを入力データバス188に出力する。言い換えると、データ入出力インターフェース160は、外部データバス161に入力されたライトデータを、外部クロックに合わせて取り込み、取り込んだライトデータを入力データバス188に出力する。
次に、本発明の実施の形態1に係るメモリ装置10の動作を説明する。
図2は、データ読み出し時におけるリードデータ処理部150の動作を示す図である。図2におけるCell0〜Cell3は、それぞれメモリモジュール180A〜180Dに対応する。
データ読み出し時には、メモリモジュール180により内部メモリリードバス185A〜185Dのそれぞれに、mビットの読み出しデータが出力される。各内部メモリリードバス185は、4つの内部スロット210を含む。内部スロット210は、バス幅mビットの内部メモリリードバス185及び内部メモリライトバス186をそれぞれメモリモジュール数4で分割したデータ単位である。言い換えると、内部スロット210は、内部メモリリードバス185及び内部メモリライトバス186の部分的なバスである。
リードデータ処理部150は、スロットアドレス処理部130により出力されるスロットアドレス176に従って、内部メモリリードバス185のスロットを組上げてリードデータとして出力データバス187に出力する。
出力データバス187は、4つの外部スロット211を含む。外部スロット211は、バス幅mビットの出力データバス187及び入力データバス188をそれぞれメモリモジュール数4で分割したデータ単位である。言い換えると、外部スロット211は、出力データバス187及び入力データバス188の部分的なバスである。
リードデータ処理部150は、スロットアドレス処理部130により出力されるスロットアドレス176に従って、4個の内部メモリリードバス185を介して4個のメモリモジュール180から読み出されたデータのうち、4個の内部スロット210のデータを選択する。リードデータ処理部150は、選択したデータを出力データバス187に含まれる外部スロット211に組み込んで出力する。
スロットアドレス176は、内部スロット210の位置と、外部スロット211の位置との一対一の対応関係を示す情報である。スロットアドレス176は、4つの外部スロットアドレス201と、4つの外部スロットアドレス201にそれぞれ対応する内部スロットアドレス202とを含む。
外部スロットアドレス201は、外部スロット211の位置を指定するアドレスである。
内部スロットアドレス202は、内部スロット210の位置を指定するアドレスである。ここでは、内部スロットアドレス202は4ビットである。
内部スロットアドレス202は、2ビットの上位スロットアドレス203と、2ビットの下位スロットアドレス204とを含む。
上位スロットアドレス203は、内部スロットアドレス202の上位2ビットのアドレスである。上位スロットアドレス203は、メモリモジュール180A〜180Dのうちいずれかを指定するアドレスである。言い換えると、上位スロットアドレス203は、内部メモリリードバス185A〜185D及び内部メモリライトバス186A〜186Dのうちいずれかを指定するアドレスである。
下位スロットアドレス204は、内部スロットアドレス202の下位2ビットのアドレスである。下位スロットアドレス204は、各内部メモリリードバス185及び各内部メモリライトバス186に含まれる内部スロット210のうちいずれかを指定するアドレスである。
リードデータ処理部150は、上位スロットアドレス203で指定される内部メモリリードバス185に含まれ、かつ下位スロットアドレス204で指定される内部スロット210のデータを選択する。リードデータ処理部150は、スロットアドレス176に従い、当該上位スロットアドレス203及び当該下位スロットアドレス204を含む内部スロットアドレス202に対応する外部スロットアドレス201で指定される位置の外部スロット211に選択したデータを出力する。
リードデータ処理部150は、スロットアドレス176に含まれる4つの内部スロットアドレス202で指定される内部スロット210をそれぞれ選択する。リードデータ処理部150は、選択した4つの210をそれぞれ、対応する外部スロット211に出力する。
以上により、リードデータ処理部150は、スロットアドレス176に基づき、4つのメモリモジュール180から読み出された4×mビットのデータに含まれる4つの内部スロット210を選択し、選択した4つの内部スロット210のデータをmビットの1つのリードデータとして出力する。
図3は、データ書き込み時におけるライトデータ処理部140の動作を示す図である。なお、図3におけるCell0〜Cell3は、それぞれメモリモジュール180A〜180Dに対応する。
データ書き込み時には、データ入出力インターフェース160により、入力データバス188に、mビットのライトデータが出力される。入力データバス188は、4つの外部スロット211を含む。
ライトデータ処理部140は、スロットアドレス処理部130により出力されるスロットアドレス176に従って、入力データバス188のライトデータを各内部メモリライトバス186のスロットへ組上げる。
各内部メモリライトバス186は、それぞれ4つの内部スロット210を含む。
ライトデータ処理部140は、入力データバス188に含まれる4個の外部スロット211のデータを、それぞれ4個の内部メモリライトバス186に含まれる内部スロット210のいずれかに出力することで、4個のメモリモジュール180にライトデータを書き込む。
具体的には、ライトデータ処理部140は、外部スロットアドレス201で指定される位置の外部スロット211のデータを、当該外部スロットアドレス201に対応する上位スロットアドレス203で指定される内部メモリライトバス186における、当該外部スロットアドレス201に対応する下位スロットアドレス204で指定される位置の内部スロット210に出力する。
ライトデータ処理部140は、スロットアドレス176に含まれる4つの外部スロットアドレス201で指定される外部スロット211のデータをそれぞれ、対応する内部スロット210に出力する。
また、ライトデータ処理部140は、入力データバス188のmビットのライトデータをスロットアドレス176に従い組み替えたうえ、全ての内部メモリライトバス186にコピーし出力する。この際、ライトデータ処理部140は、書き込みが不要な内部スロット210にはデータマスクフラグを設定し、内部メモリライトバス186に出力する。データマスクフラグは、当該データマスクフラグを付与した内部スロット210のデータをメモリモジュール180に書き込ませないことを指示するフラグである。
つまり、ライトデータ処理部140は、外部スロット211のデータを出力した内部スロット210以外の内部スロット210に、データマスクフラグを付与する。
具体的には、ライトデータ処理部140は、外部スロットアドレス201で指定される位置の外部スロット211のデータを、当該外部スロットアドレス201に対応する下位スロットアドレス204で指定される位置の内部スロット210に組み込む。ライトデータ処理部140は、スロットアドレス176に従い、4つの外部スロットアドレス201のデータをそれぞれ4つの内部スロット210に組み込んだ1つのmビットのデータを生成する。
ライトデータ処理部140は、上位スロットアドレス203で指定される内部メモリライトバス186ごとに、当該上位スロットアドレス203に対応する下位スロットアドレス204で指定される内部スロット210以外の内部スロット210に、データマスクフラグを付与する。
以上により、ライトデータ処理部140は、スロットアドレス176に基づき、mビットのライトデータに含まれる4つの外部スロット211のデータを、4つのメモリモジュール180に分散して書き込むことができる。
次に、グループメモリモジュール100によるデータ読み出し動作を説明する。
図4は、グループメモリモジュール100によるデータ読み出し動作を示す図である。
内部クロックの周期T1で、ロウアドレス処理部110は、コマンドインターフェース170からロウアドレス175及び活性化信号を含むロウアドレスコマンドを受け取る。内部クロックの周期T2で、ロウアドレス処理部110は、受け取ったロウアドレスコマンドから4つのメモリモジュール180にロウアドレス178及び活性化信号(ロウACT)を同時に発行する。なお、図4に示すロウACTは、Lowレベルで活性化状態を示し、Highレベルで非活性化状態を示す信号である。
これにより、ロウアドレス178で指定された行のメモリ素子が活性化される。ロウアドレス処理部110は、ロウアドレス178及び活性化信号を、コマンドインターフェース170から非活性化のコマンドが送られるまで保持する。例えば、ロウアドレス処理部110は、周期T4が終わるまでロウアドレス178及び活性化信号を保持する。
一方、カラムアドレス処理部120は、周期T2で、コマンドインターフェース170からカラムアドレス174及び読み出し指示信号を含むカラムアドレスコマンドを受け取る。カラムアドレス処理部120は、周期T3で、周期T2で活性化された4つのメモリモジュール180の全てに対して、カラムアドレス177及び読み出し指示信号を同時に発行する。これにより、メモリモジュール180は、活性化しているロウアドレス178のメモリ素子のうちカラムアドレス177で指定される列のメモリ素子が記憶しているデータを各メモリモジュール180に接続されている内部メモリリードバス185へ出力する。
また、メモリモジュール180は、カラムアドレス177及び読み出し指示信号が供給されている間、内部メモリリードバス185へデータを出力し続ける。例えば、カラムアドレス処理部120は、周期T4が終わるまでカラムアドレス177及び読み出し指示信号を保持する。
周期T4でリードデータ処理部150は、周期T3で各内部メモリリードバス185へ出力されたリードデータをリードデータ処理部150が備えるデータ保持回路(図示せず)に取り込む。
また、スロットアドレス処理部130は、カラムアドレスコマンドの受け取りタイミングと同期して周期T2でコマンドインターフェース170からスロットアドレス176を含むスロットアドレスコマンドを受け取る。スロットアドレス処理部130は、受け取ったスロットアドレスコマンドを周期T4が終わるまで保持する。スロットアドレス処理部130は、周期T4で、リードデータ処理部150へ内部スロットアドレス202及び外部スロットアドレス201を同時に発行する。
リードデータ処理部150は、周期T4で受け取った外部スロットアドレス201に従い、外部スロット211毎に、周期T4で受け取った内部スロットアドレス202に含まれる上位スロットアドレス203に従い内部メモリリードバス185を選択し、更に内部スロットアドレス202に含まれる下位スロットアドレス204に従い内部メモリリードバス185内の内部スロット210のデータを選択する。リードデータ処理部150は、周期T5で、選択した4つの内部スロット210を4つの外部スロット211に割り当て、当該4つの外部スロットを含むリードデータをデータ入出力インターフェース160へ出力する。
例えば、スロットアドレス176に含まれる内部スロットアドレス202と外部スロットアドレス201との4つの組が、「0B−S1」、「1C−S2」、「2A−S0」及び「3D−S3」の場合、内部メモリリードバス185Bの最初の内部スロット210のデータが、リードデータの2番目の外部スロット211に組み込まれ、内部メモリリードバス185Cの2番目の内部スロット210のデータが、リードデータの3番目の外部スロット211に組み込まれ、内部メモリリードバス185Aの3番目の内部スロット210のデータが、リードデータの最初の外部スロット211に組み込まれ、内部メモリリードバス185Dの最後の内部スロット210のデータが、リードデータの最後の外部スロット211に組み込まれる。
ロウアドレス処理部110は、周期T5でコマンドインターフェース170から非活性コマンドを受け取る。ロウアドレス処理部110は、周期T2で活性化した各メモリモジュール180のロウアドレス178及び活性化信号を非活性状態へ移行させる。
このように、グループメモリモジュール100は、4つのメモリモジュール180の関連性のないロウアドレスを同時に活性化する。次に、グループメモリモジュール100は、カラムアドレス177及び読み出しコマンドを、4つのメモリモジュール180に同時に発行する。これにより、データ幅mの内部メモリリードバス185に全く独立した4つのデータが出力される。
また、リードデータ処理部150は、内部スロットアドレス202で指定される各内部メモリリードバス185毎に内部スロット210を選択し、4つの外部スロット211に独立して出力する。これにより、データ入出力インターフェース160へ出力されるリードデータは、m/4ビット単位の関連性の薄い独立したデータとなる。このようにして、本発明に係るメモリ装置10において、データ入出力インターフェース160は、バス幅mを保持しつつ有効なデータ単位(以降、最小アクセス単位)をm/4ビットにまで下げることができる。
次に、グループメモリモジュール100によるデータ書き込み動作を説明する。
図5は、グループメモリモジュール100によるデータ書き込み動作を示す図である。
なお、図4に示すデータ読み出し動作と同様の動作については説明を省略する。
読み出し動作と同様に、周期T2で、ロウアドレス178で指定されたメモリモジュール180のメモリ素子が活性化される。
周期T3でライトデータ処理部140は、データ入出力インターフェース160から入力されたライトデータを、ライトデータ処理部140が備えるデータ保持回路(図示せず)に取り込む。また、ライトデータ処理部140は、取り込んだライトデータを、ライトデータ処理部140が備える、各内部メモリライトバス186にデータを出力する出力回路(図示せず)に送る。
また、周期T3でスロットアドレス処理部130は、ライトデータ処理部140へ内部スロットアドレス202及び外部スロットアドレス201を同時に発行する。
ライトデータ処理部140は、各メモリモジュール180に書き込むデータと、書き込まないデータを分けるため、データマスクフラグを生成する。周期T4でライトデータ処理部140は、生成したデータマスクフラグを、データの出力と同時に出力する。
具体的には、ライトデータ処理部140は、周期T3でスロットアドレス処理部130から受け取った内部スロットアドレス202に含まれる上位スロットアドレス203に従い、各外部スロット211のデータが書き込まれるメモリモジュール180と接続される内部メモリライトバス186を選択する。ライトデータ処理部140は、内部スロットアドレス202に含まれる下位スロットアドレス204に従い、選択された内部メモリライトバス186の内部スロット210を有効化する。また、ライトデータ処理部140は、有効化されない内部スロット210に対してデータマスクフラッグを設定する。
周期T4でライトデータ処理部140は、周期T3で生成したデータ及びデータマスクフラッグを出力する。
一方、カラムアドレス処理部120は、周期T2で、コマンドインターフェース170からカラムアドレス174及び書き込み指示信号を含むカラムアドレスコマンドを受け取る。周期T4でカラムアドレス処理部120は、周期T2で活性化された4つのメモリモジュールの全てに対してカラムアドレス177及び書き込み指示信号を同時に発行する。これにより、メモリモジュール180は、活性化しているロウアドレス178のメモリ素子のうちカラムアドレス177で指示されるメモリ素子へ、内部メモリライトバス186から入力されるデータを記憶する。ここで、ライトデータ処理部140は、メモリモジュール180にカラムアドレス177及び書き込み指示信号が供給されている間、内部メモリライトバス186にデータを出力し続ける。例えば、ライトデータ処理部140は、周期T4が終わるまでデータを出力し続ける。
周期T5で、ロウアドレス処理部110は、周期T2で活性化した各メモリモジュール180のロウアドレス178及び活性化信号を非活性状態へ移行させる。
このように、グループメモリモジュール100は、入力されたライトデータを4つの外部スロット211毎に出力すべき内部メモリライトバス186を選択し、内部スロットアドレス202に従い書き込み不要な内部スロット210にはデータマスクフラッグを添付して出力する。これにより、グループメモリモジュール100は、データ入出力インターフェース160からバス幅mで入力されるライトデータをm/4ビットの単位で任意のメモリモジュール180上の任意のロウアドレス178及びカラムアドレス177の位置のメモリ素子に記憶させることができる。よって、グループメモリモジュール100は、データ書き込みにおいて、入力バス幅mビットを保持しつつ最小アクセス単位をm/4ビットにまで下げることができる。
次に、グループメモリモジュール100による連続的にデータを読み出す動作を説明する。
図6は、グループメモリモジュール100による連続的にデータを読み出す動作を示す図である。
なお、図4に示すデータ読み出し動作と同様の動作については説明を省略する。
図4に示す読み出し動作と同様に、周期T2で、ロウアドレス178で指定されたメモリモジュール180のメモリ素子が活性化される。
周期T2でカラムアドレス処理部120は、コマンドインターフェース170から1回目のカラムアドレスコマンドを受け取る。周期T3でカラムアドレス処理部120は、周期T2で活性化された4つのメモリモジュール180へ1回目のカラムアドレス177及び読み出し指示信号を同時に発行する。
また、周期T3でカラムアドレス処理部120は、コマンドインターフェース170から2回目のカラムアドレスコマンドを受け取る。周期T4でカラムアドレス処理部120は、周期T2で活性化された4つのメモリモジュール180へ2回目のカラムアドレス177及び読み出し指示信号を同時に発行する。
1回目のカラムアドレス177及び読み出し指示信号の発行を受けて各メモリモジュール180は、周期T3の期間で内部メモリリードバス185に1回目の読み出しデータを出力する。2回目のカラムアドレス177及び読み出し指示信号の発行を受けて各メモリモジュール180は、周期T4の期間で内部メモリリードバス185に2回目の読み出しデータを出力する。
なお、ここでは、リードコマンドを2回発行する例を説明したが、2回以上であっても同様に処理できる。また、2回以上の場合も、内部クロックのサイクル(周期)単位で、内部メモリリードバス185に出力されるデータが切り替わる。
リードデータ処理部150は、各内部メモリリードバス185へ出力された1回目の読み出しデータを、周期T4の最初の立ち上がりエッジでデータ保持回路に取り込む。リードデータ処理部150は、取り込んだ1回目の読み出しデータをデータ入出力インターフェース160に出力するための処理を行う。次に、リードデータ処理部150は、各内部メモリリードバス185へ出力された2回目の読み出しデータを、周期T5の最初の立ち上がりエッジでデータ保持回路に取り込む。リードデータ処理部150は、取り込んだ2回目の読み出しデータをデータ入出力インターフェース160に出力するための処理を行う。
一方、スロットアドレス処理部130は、カラムアドレス処理部120によるカラムアドレスコマンドの受け取りタイミングと同期して、周期T2でコマンドインターフェース170から1回目のスロットアドレスコマンドを受け取る。スロットアドレス処理部130は、受け取った1回目のスロットアドレスコマンドを周期T4の終わりまで保持する。周期T4でスロットアドレス処理部130は、リードデータ処理部150に、保持する1回目のスロットアドレスコマンドに含まれる内部スロットアドレス202及び外部スロットアドレス201を同時に発行する。
また、スロットアドレス処理部130は、周期T3でコマンドインターフェース170から2回目のスロットアドレスコマンドを受け取る。スロットアドレス処理部130は、受け取った2回目のスロットアドレスコマンドを周期T5の終わりまで保持する。周期T5でスロットアドレス処理部130は、リードデータ処理部150に、保持する2回目のスロットアドレスコマンドに含まれる内部スロットアドレス202及び外部スロットアドレス201を同時に発行する。
ここで、リードデータ処理部150が備えるデータ保持回路は、複数の段数を有してもよいし、FiFo(Fast in Fast out)バッファ等であってもよい。
リードデータ処理部150は、周期T4で受け取った1回目の外部スロットアドレス201に従い、外部スロット211毎に、周期T4で受け取った1回目の内部スロットアドレス202に含まれる上位スロットアドレス203に従い内部メモリリードバス185を選択し、更に内部スロットアドレス202に含まれる下位スロットアドレス204に従い内部メモリリードバス185内の内部スロット210のデータを選択する。リードデータ処理部150は、周期T5で、選択した4つの内部スロット210のデータを4つの外部スロット211に割り当て、当該4つの外部スロット211を含む1回目のリードデータをデータ入出力インターフェース160へ出力する。
また、リードデータ処理部150は、周期T5で受け取った2回目の外部スロットアドレス201に従い、外部スロット211毎に、周期T5で受け取った2回目の内部スロットアドレス202に含まれる上位スロットアドレス203に従い内部メモリリードバス185を選択し、更に内部スロットアドレス202に含まれる下位スロットアドレス204に従い内部メモリリードバス185内の内部スロット210のデータを選択する。リードデータ処理部150は、周期T6で、選択した4つの内部スロット210のデータを4つの外部スロット211に割り当て、当該4つの外部スロット211を含む2回目のリードデータをデータ入出力インターフェース160へ出力する。
ここで、周期T4及び周期T5で受け取る1回目の内部スロットアドレス202及び外部スロットアドレス201と、2回目の内部スロットアドレス202及び外部スロットアドレス201とは異なってもよいし、同一であってもよい。すなわち、グループメモリモジュール100は、外部から指定された1回目及び2回目のスロットアドレス176に従い、任意のスロットを選択できる。
このように、メモリ装置10は、データ入出力インターフェース160の出力においてバス幅mビットを保持しつつ有効なデータ単位をm/4ビットに下げたまま、毎サイクルリードデータを出力できる。
なお、ここでは連続の読み出し動作を説明したが、メモリ装置10は、連続の書き込み動作も同様に行うことができる。つまり、連続の書き込み動作は、1回目の書き込み動作と、2回目の書き込み動作とのライトコマンド及びライトデータの入力タイミングが1サイクルずれたパイプライン動作になる。
以上より、本発明の実施の形態1に係るメモリ装置10は、読み出しデータの転送サイズ、及び書き込みデータの転送サイズを変えることなく、1回の入出力で複数の全く異なるアドレスのデータへアクセスできる。これにより、本発明の実施の形態1に係るメモリ装置10は、データの最小アクセス単位を小さくできるので、高いアクセス効率を実現できる。また、本発明の実施の形態1に係るメモリ装置10は、従来のメモリ装置と比べて実装するメモリデバイスの数を増加させることなく、高いアクセス効率を実現できる。すなわち、本発明の実施の形態1に係るメモリ装置10は、高いアクセス効率を実現でき、かつコストの増加を抑制できる。
(実施の形態2)
本発明の実施の形態2に係るメモリ装置は、上述した実施の形態1に係るグループメモリモジュール100を2つ備える。
まず、本発明の実施の形態2に係るメモリ装置の構成を説明する。
図7は、本発明の実施の形態2に係るメモリ装置の構成を示すブロック図である。なお、図1と同様の要素には同一の符号を付しており詳細な説明は省略する。
図7に示すメモリ装置20は、グループメモリモジュール100A及び100Bと、データ入出力インターフェース260と、コマンドインターフェース270とを備える。
グループメモリモジュール100A及び100Bは、それぞれ図1に示すグループメモリモジュール100と同一の構成である。
コマンドインターフェース270は、コマンド受信部271と、コマンド変換発行部272とを備える。
コマンド受信部271は、外部コマンドバス173に入力されたグループメモリモジュール100A及び100Bに対する外部コマンドを受信する。
コマンド変換発行部272は、コマンド受信部271により受信されたグループメモリモジュール100Aに対する外部コマンドに含まれる外部アドレスを、グループメモリモジュール100Aの内部のアドレスである、カラムアドレス174A、ロウアドレス175A及びスロットアドレス176Aに変換する。コマンド変換発行部272は、カラムアドレス174A、ロウアドレス175A及びスロットアドレス176Aをそれぞれ、グループメモリモジュール100Aのカラムアドレス処理部120、ロウアドレス処理部110、及びスロットアドレス処理部130に出力する。
コマンド変換発行部272は、コマンド受信部271により受信されたグループメモリモジュール100Bに対する外部コマンドに含まれる外部アドレスを、グループメモリモジュール100Bの内部のアドレスである、カラムアドレス174B、ロウアドレス175B及びスロットアドレス176Bに変換する。コマンド変換発行部272は、カラムアドレス174B、ロウアドレス175B及びスロットアドレス176Bをそれぞれ、グループメモリモジュール100Bのカラムアドレス処理部120、ロウアドレス処理部110、及びスロットアドレス処理部130に出力する。
データ入出力インターフェース260は、出力データバス187Aに出力されたグループメモリモジュール100Aからのリードデータを外部データバス161のバス幅に変換し、変換したリードデータを外部データバス161に出力する。
データ入出力インターフェース260は、出力データバス187Bに出力されたグループメモリモジュール100Bからのリードデータを外部データバス161のバス幅に変換し、変換したリードデータを外部データバス161に出力する。
データ入出力インターフェース260は、外部データバス161に入力されたライトデータを、外部データバス161のバス幅から、mビットのバス幅に変換し、変換したライトデータを入力データバス188A及び188Bに出力する。
出力データバス187A、187B、入力データバス188A及び188Bのバス幅は、それぞれmビットである。
次に、メモリ装置20の動作を説明する。
図8は、メモリ装置20によるデータ読み出し動作を示す図である。
2つのグループメモリモジュールからデータを読み出す動作を以下に示す。
周期T1でグループメモリモジュール100Aは、ロウアドレス175A及び活性化信号をコマンドインターフェース270から受け取る。周期T2でグループメモリモジュール100Aは、4つのメモリモジュール180を同時に活性化する。
一方、周期T2でグループメモリモジュール100Bは、ロウアドレス175B及び活性化信号をコマンドインターフェース270から受け取る。周期T3でグループメモリモジュール100Bは、4つのメモリモジュール180を同時に活性化する。
周期T2でグループメモリモジュール100Aは、コマンドインターフェース270からカラムアドレス174A及びスロットアドレス176Aを受け取る。周期T3でグループメモリモジュール100Aは、メモリモジュール180に対してカラムアドレス177を発行する。周期T4でグループメモリモジュール100Aのリードデータ処理部150は、内部メモリリードバス185に出力されたデータをデータ保持回路に取り込む。
周期T3でグループメモリモジュール100Bは、コマンドインターフェース270からカラムアドレス174B及びスロットアドレス176Bを受け取る。周期T4でグループメモリモジュール100Bは、メモリモジュール180に対してカラムアドレス177を発行する。周期T5でグループメモリモジュール100Bのリードデータ処理部150は、内部メモリリードバス185に出力されたデータをデータ保持回路に取り込む。
周期T5でグループメモリモジュール100Aは、スロットアドレス176Aに従い、内部スロット210を外部スロット211に組み込み、組み込んだリードデータをデータ入出力インターフェース260へ出力する。
周期T6でグループメモリモジュール100Bは、スロットアドレス176Bに従い、内部スロット210を外部スロット211に組み込み、組み込んだリードデータをデータ入出力インターフェース260へ出力する。
以上のように、メモリ装置20は、各グループメモリモジュール100A及び100Bを実施の形態1のグループメモリモジュール100と同様に制御する。メモリ装置20は、コマンドインターフェース270から各グループメモリモジュール100A及び100Bに送るコマンドを1周期ずらす。これにより、各グループメモリモジュール100A及び100Bで発生するアクセス不可期間を、他のグループメモリモジュール100A及び100Bのアクセス期間として利用できる。よって、メモリ装置20は、外部データバス161の効率を向上できる。
なお、ここでは、メモリ装置20は、2個のグループメモリモジュール100A及び100Bを備えるとしたが、2個以上のグループメモリモジュールを備えてもよい。
また、コマンドインターフェース270及びデータ入出力インターフェース260は、以下に示す方式を用いて、コマンドの受信及びリードデータの出力を行える。
図9A及び図9Bは、コマンドインターフェース270によるコマンド受付動作を示す図である。
コマンドインターフェース270は、図9Aに示すコマンド受付方式(以下「方式X」)と、図9Bに示すコマンド受付方式(以下「方式Y」)のうちいずれかを用いればよい。
方式Xは、コマンドインターフェース270が、外部クロック信号273の1アクセスサイクル内に2個の外部コマンド301及び302を受信する方式である。外部クロック信号273は、メモリ装置20の外部から供給される同期信号である。方式Xでは、コマンドインターフェース270は、M個のグループメモリモジュールに対する外部コマンドをM/2サイクルで受信する。なお、コマンドインターフェース270は、外部クロック信号273の代わりに、外部クロック信号273の変化のタイミングに基づくタイミングで変化するタイミング信号を用いてもよい。
方式Yは、コマンドインターフェース270が、外部クロック信号273の1アクセスサイクル内にM個の外部コマンド301〜30Mを受信する方式である。方式Yでは、コマンドインターフェース270は、M個のグループメモリモジュールに対する外部コマンドを1サイクルで受信する。
図10A及び図10Bは、データ入出力インターフェースによるデータ入出力動作を示す図である。
データ入出力インターフェース260は、図10Aに示すデータ入出力方式(以下「方式P」)と、図10Bに示すデータ入出力方式(以下「方式Q」)のうちいずれかを用いればよい。
方式Pは、データ入出力インターフェース260が、データストローブ信号261の1アクセスサイクル内に外部データバス幅の2つ分のデータを入出力する方式である。つまり、データ入出力インターフェース260は、データストローブ信号261の1サイクル内に、外部データバス161に供給された当該外部データバス161のバス幅のデータを2つ分受信する。データ入出力インターフェース260は、データストローブ信号261の1サイクル内に、外部データバス161のバス幅に変換した2つ分のリードデータを外部データバス161に出力する。
データストローブ信号261は、メモリ装置20の外部から供給される同期信号である。なお、データ入出力インターフェース260は、データストローブ信号261の代わりに、データストローブ信号261の変化のタイミングに基づくタイミングで変化するタイミング信号を用いてもよい。
方式Pでは、データ入出力インターフェース260は、外部データバス161との間でM個のリードデータ又はM個のライトデータを、M/2サイクルで受信又は送信する。
方式Qは、データ入出力インターフェース260が、データストローブ信号261の1アクセスサイクル内に外部データバス幅の1つ分のデータを入出力する方式である。方式Qでは、データ入出力インターフェース260は、外部データバス161との間でM個のリードデータ又はM個のライトデータを、Mサイクルで受信又は送信する。
図11は、従来手法と、上記方式X、方式Y、方式P及び方式Qを組み合わせた本願手法とにおけるバンド幅、最小アクセス粒度(最小アクセス単位)、外部クロック周波数、内部クロック周波数、外部データバス周波数、及び外部データバス幅を示す図である。
従来手法は、データバス幅が4ByteのDDR2−800である。また、外部クロック周波数は、外部クロック信号273の周波数であり、外部データバス周波数は、データストローブ信号261の周波数である。
図11に示すように、従来手法及び本願手法では、バンド幅及び外部クロック周波数がそれぞれ3200MByte/s及び400MHzであり、同一である。
方式Xと方式Pとを組み合わせた場合、内部クロック周波数及び外部クロック周波数を変えることなく、かつデータバス幅を狭めることなく、最小アクセス単位を小さくできる。
方式Xと方式Qとを組み合わせた場合、外部データバス幅を広げメモリ帯域を確保するとともに内部クロック周波数を下げることができる。これにより、メモリ装置20の消費電力を低減できる。
方式Yと方式Pを組み合わせた場合、内部クロック周波数及び外部クロック周波数を変えることなく、かつデータバス幅を狭めることなく、最小アクセス単位を小さくできる。さらに、方式Yと方式Pを組み合わせた場合、外部データバス161の無効期間の発生によるデータ転送効率の悪化を軽減できる。この無効期間は、各グループメモリモジュール100A及び100Bに対して発行するコマンドが同一サイクルで2つ以上ある場合にどちらかを優先する事で他方のコマンドの発行が遅れることにより発生する。
方式Yと方式Qを組み合わせた場合、データメモリ帯域を減らすことなく、内部クロック周波数及び外部データクロック周波数を下げることができる。これにより、メモリ装置20の消費電力を低減できる。さらに、方式Yと方式Qを組み合わせた場合、外部データバス161の無効期間の発生によるデータ転送効率の悪化を軽減できる。
以上、本発明の実施の形態に係るメモリ装置10及び20について説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。
例えば、上記実施の形態2の説明では、メモリ装置20は、1つのデータ入出力インターフェース260を備えるとしたが、以下に示す構成であってもよい。
図12は、本発明の実施の形態2に係るメモリ装置の変形例の構成を示す図である。
図12に示すメモリ装置30は、図7に示すメモリ装置20に対して、2つのデータ入出力インターフェース160A及び160Bを備える点が異なる。
データ入出力インターフェース160Aは、出力データバス187Aのmビットのリードデータを外部データバス161のバス幅に変換し、変換したリードデータを外部データバス161に出力する。データ入出力インターフェース160Aは、外部データバス161に供給されたライトデータを外部データバス161のバス幅から、mビットのバス幅に変換し、変換したライトデータを入力データバス188Aに出力する。
データ入出力インターフェース160Bは、出力データバス187Bのmビットのリードデータを外部データバス162のバス幅に変換し、変換したリードデータを外部データバス162に出力する。データ入出力インターフェース160Aは、外部データバス162に供給されたライトデータを外部データバス162のバス幅から、mビットのバス幅に変換し、変換したライトデータを入力データバス188Bに出力する。
また、図9A、図9Bに示すコマンドインターフェース270の受信方式を、上述した実施の形態1に係るコマンドインターフェース170に適用してもよい。この場合、コマンドインターフェース170は、外部クロック信号273の1サイクルの間に、各メモリモジュール180に対する複数の外部コマンドを受け付けてもよい。つまり、コマンドインターフェース170は、外部クロック信号273の1サイクルの間に、2以上の外部コマンドを受け付けてもよいし、メモリモジュール180の数と同数のコマンドを受け付けてもよい。
また、コマンドインターフェース270は、外部クロック信号273の1サイクルの間に、グループメモリモジュール100A及び100Bの数と同数のコマンドを受け付けてもよし、複数のグループメモリモジュール100A及び100Bに含まれるメモリモジュール180の総数と等しい数のコマンドを受け付けてもよい。
また、コマンドインターフェース270は、各グループメモリモジュール100A及び100B、又は各グループメモリモジュール100A及び100B内の複数のメモリモジュール180に対して同時にコマンドが発行する機能を有し、1アクセスサイクル内にグループメモリモジュールの数、又は複数のグループメモリモジュールに含まれるメモリモジュール180の総数と等しい数以上の外部コマンドを受信してよい。
また、上記説明では、コマンドインターフェース270が、時分割で複数の外部コマンドを受信しているが、外部コマンドバス173をバス幅分割して転送する方式であってもよい。
また、上記説明では、データ入出力インターフェース260は、外部データバス161との間で、時分割でデータを送受信しているが、外部データバス161をバス幅分割して転送する方式であってもよい。
また、上記ロウアドレス178は、メモリセル181のページアドレスであってもよい。
また、内部スロットアドレス202に含まれる、メモリモジュール180を指定するビットと、スロットを指定するビットとは、任意の位置でよい。例えば、下位2ビットでメモリモジュールを指定し、上位2ビットでスロットを指定してもよい。
また、グループメモリモジュール100、100A及び100Bが備えるメモリモジュール180の数は4個に限定されるものではなく、2以上であればよい。
また、上記説明では、各内部メモリリードバス185及び各内部メモリライトバス186に含まれる4つの内部スロット210のうちそれぞれ1つが選択される例を述べたが、ある内部メモリリードバス185又は内部メモリライトバス186に含まれる4つの内部スロットのうち2以上が選択され、他の内部メモリリードバス185又は内部メモリライトバス186に含まれる4つの内部スロットがいずれも選択されなくてもよい。
また、上記説明では、内部メモリリードバス185及び内部メモリライトバス186のバス幅と、出力データバス187及び入力データバス188のバス幅とが等しいとしたが、異なってもよい。つまり、内部メモリリードバス185及び内部メモリライトバス186に含まれる内部スロット210の数と、出力データバス187及び入力データバス188に含まれる外部スロット211の数とが異なってもよい。
さらに、上記説明では、内部メモリリードバス185及び内部メモリライトバス186に含まれる内部スロット210の数と、出力データバス187及び入力データバス188に含まれる外部スロット211の数とは、メモリモジュール180の数と等しいとしたが、異なってもよい。
なお、上述したように、内部メモリリードバス185及び内部メモリライトバス186のバス幅と、出力データバス187及び入力データバス188のバス幅とを等しくし、かつ内部メモリリードバス185及び内部メモリライトバス186に含まれる内部スロット210の数と、出力データバス187及び入力データバス188に含まれる外部スロット211の数とを、メモリモジュール180の数と等しくすることが好ましい。これにより、比較的単純な構成により上述したメモリ装置10を実現できるとともに、効率的に最小アクセス単位を小さくできる。
本発明は、メモリ装置及びメモリ制御方法に適用でき、特に、複数のDRAM等を備えるメモリ装置に適用できる。
10、20、30 メモリ装置
100、100A、100B グループメモリモジュール
101 アドレス処理部
102 データ入出力部
110 ロウアドレス処理部
120 カラムアドレス処理部
130 スロットアドレス処理部
140 ライトデータ処理部
150 リードデータ処理部
160、160A、160B、260 データ入出力インターフェース
161、162 外部データバス
170、270 コマンドインターフェース
171、271 コマンド受信部
172、272 コマンド変換発行部
173 外部コマンドバス
174、174A、174B、177、177A、177B、177C、177D カラムアドレス
175、175A、175B、178、178A、178B、178C、178D ロウアドレス
176、176A、176B スロットアドレス
180、180A、180B、180C、180D メモリモジュール
181 メモリセル
182 カラムデコーダ
183 ロウデコーダ
185、185A、185B、185C、185D 内部メモリリードバス
186、186A、186B、186C、186D 内部メモリライトバス
187、187A、187B 出力データバス
188、188A、188B 入力データバス
201 外部スロットアドレス
202 内部スロットアドレス
203 上位スロットアドレス
204 下位スロットアドレス
210 内部スロット
211 外部スロット
261 データストローブ信号
273 外部クロック信号

Claims (16)

  1. 第1サイズのデータの読み出し及び書き込みが可能なメモリ装置であって、
    N(N:2以上の整数)個のアドレスを保持するアドレス保持部と、
    第3サイズのバス幅の部分的なバスである第1スロットを複数含む第2サイズのバス幅のリードバスN個及びライトバスN個と、
    アドレス毎にデータを記憶し、前記アドレス保持部に保持されるN個のアドレスによりそれぞれアドレスが指定され、前記N個のリードバス及び前記N個のライトバスに一対一に接続されるN個のメモリモジュールと、
    前記第3サイズのバス幅の部分的なバスである第2スロットを複数含む前記第1サイズのバス幅の出力データバス及び入力データバスと、
    前記N個のメモリモジュールから、前記N個のリードバスを介して読み出されたデータのうち、前記N個のリードバスに含まれる2以上の前記第1スロットのデータを選択し、選択したデータを前記出力データバスに含まれる前記第2スロットに出力するリードデータ処理部と、
    前記入力データバスに含まれる前記複数の第2スロットのデータを、それぞれ前記N個のライトバスに含まれる第1スロットのいずれかに出力することで、前記N個のメモリモジュールに書き込むライトデータ処理部とを備える
    ことを特徴とするメモリ装置。
  2. 前記メモリ装置は、さらに、
    前記第1スロットの位置と、前記第2スロットの位置との一対一の対応関係を示すスロットアドレスを取得するスロットアドレス処理部を備え、
    前記リードデータ処理部は、前記N個のリードバスに含まれる前記複数の第1スロットのうち、前記スロットアドレスに示される位置の第1スロットのデータを選択し、選択したデータを当該第1スロットの位置に対応する位置の前記第2スロットに出力し、
    前記ライトデータ処理部は、前記入力データバスに含まれる前記第2スロットのデータを、前記スロットアドレスに示される当該第2スロットの位置に対応する位置の前記第1スロットに出力する
    ことを特徴とする請求項1記載のメモリ装置。
  3. 前記スロットアドレスは、前記複数の第2スロットの位置をそれぞれ指定する第2スロットアドレスと、当該第2スロットアドレスのそれぞれに対応する第1スロットの位置を指定する第1スロットアドレスとを含み、
    前記第1スロットアドレスは、前記N個のリードバス及びライトバスのいずれかを指定する第1アドレスと、前記N個のリードバス及びライトバスのそれぞれに含まれる前記第1スロットの位置を指定する第2アドレスとを含み、
    前記リードデータ処理部は、前記第1アドレスで指定されるリードバスに含まれ、かつ前記第2アドレスで指定される第1スロットのデータを選択し、選択したデータを当該第1アドレス及び当該第2アドレスを含む第1スロットアドレスに対応する前記第2スロットアドレスで指定される位置の第2スロットに出力し、
    前記ライトデータ処理部は、前記第2スロットアドレスで指定される位置の第2スロットのデータを、当該第2スロットアドレスに対応する前記第1スロットアドレスに含まれる前記第1アドレスで指定されるライトバスにおける、当該第1スロットアドレスに含まれる前記第2アドレスで指定される位置の第1スロットに出力する
    ことを特徴とする請求項2記載のメモリ装置。
  4. 前記ライトデータ処理部は、前記第2スロットのデータを出力した第1スロット以外の第1スロットに、当該第1スロットのデータを前記メモリモジュールに書き込ませないことを指示するフラグを付与する
    ことを特徴とする請求項1記載のメモリ装置。
  5. 前記ライトデータ処理部は、前記第2スロットアドレスで指定される位置の第2スロットのデータを、前記N個のライトバスの全てにおける、当該第2スロットアドレスに対応する第1スロットアドレスに含まれる前記第2アドレスで指定される位置の第1スロットに出力し、前記第1アドレスで指定されるライトバスごとに、当該第1アドレスに対応する前記第2アドレスで指定される第1スロット以外の第1スロットに、当該第1スロットのデータを前記メモリモジュールに書き込ませないことを指示するフラグを付与する
    ことを特徴とする請求項3記載のメモリ装置。
  6. 前記第1サイズと、前記第2サイズは同一である
    ことを特徴とする請求項1記載のメモリ装置。
  7. 前記各リードバス及び前記各ライトバスはそれぞれ、N個の前記第1スロットを含み、
    前記出力データバス及び入力データバスはそれぞれ、N個の前記第2スロットを含む
    ことを特徴とする請求項6記載のメモリ装置。
  8. 前記メモリ装置は、さらに、
    外部から供給される同期信号に基づく信号の1サイクル内に、複数のコマンドを受信し、受信したコマンドを、前記N個のメモリモジュールのアドレス、及び前記スロットアドレスに変換するコマンドインターフェースを備え、
    前記アドレス保持部は、前記コマンドインターフェースにより変換されたN個のアドレスを保持し、
    前記スロットアドレス処理部は、前記コマンドインターフェースにより変換されたスロットアドレスを取得する
    ことを特徴とする請求項2記載のメモリ装置。
  9. 前記コマンドインターフェースは、前記同期信号に基づく信号の1サイクル内に、N個の前記コマンドを受信する
    ことを特徴とする請求項8記載のメモリ装置。
  10. 前記メモリ装置は、さらに、
    外部データバスに供給された書き込みデータを前記外部データバスのバス幅から前記第1サイズに変換し、変換した書き込みデータを前記入力データバスに出力し、前記出力データバスの第1サイズの読み出しデータを前記外部データバスのバス幅に変換し、変換した読み出しデータを前記外部データバスに出力するデータ入出力インターフェースを備え、
    前記データ入出力インターフェースは、外部から供給される同期信号に基づく信号の1サイクル内に、前記外部データバスに供給された前記外部データバスのバス幅のデータを複数受信し、外部から供給される同期信号に基づく信号の1サイクル内に、前記外部データバスのバス幅に変換した複数の前記読み出しデータを前記外部データバスに出力する
    ことを特徴とする請求項1記載のメモリ装置。
  11. 前記メモリ装置は、
    前記N個のメモリモジュール、前記N個のリードバス、前記N個のライトバス、前記アドレス保持部、前記リードデータ処理部、前記ライトデータ処理部、前記出力データバス、前記入力データバス、及びスロットアドレス処理部をそれぞれ備える複数のグループメモリモジュールと、
    外部から供給されるコマンドを、前記複数のグループメモリモジュールのアドレス、及び前記スロットアドレスに変換するコマンドインターフェースを備え、
    前記各グループメモリモジュールの前記アドレス保持部は、前記コマンドインターフェースにより変換されたアドレスをそれぞれ保持し、
    前記各グループメモリモジュールの前記スロットアドレス処理部は、前記コマンドインターフェースにより変換されたスロットアドレスを取得する
    ことを特徴とする請求項2記載のメモリ装置。
  12. 前記コマンドインターフェースは、外部から供給される同期信号に基づく信号の1サイクル内に、複数の前記コマンドを受信する
    ことを特徴とする請求項11記載のメモリ装置。
  13. 前記コマンドインターフェースは、前記同期信号に基づく信号の1サイクル内に、前記複数のグループメモリの数の前記コマンドを受信する
    ことを特徴とする請求項12記載のメモリ装置。
  14. 前記メモリ装置は、さらに、
    外部データバスに供給された書き込みデータを前記外部データバスのバス幅から前記第1サイズに変換し、変換した書き込みデータを前記複数のグループメモリモジュールの前記入力データバスに出力し、前記複数のグループメモリモジュールの前記出力データバスの第1サイズの読み出しデータを前記外部データバスのバス幅に変換し、変換した読み出しデータを前記外部データバスに出力するデータ入出力インターフェースを備え、
    前記データ入出力インターフェースは、外部から供給される同期信号に基づく信号の1サイクル内に、前記外部データバスに供給された前記外部データバスのバス幅のデータを複数受信し、外部から供給される同期信号に基づく信号の1サイクル内に、前記外部データバスのバス幅に変換した複数の前記読み出しデータを前記外部データバスに出力する
    ことを特徴とする請求項11記載のメモリ装置。
  15. 前記メモリ装置は、さらに、
    前記複数のグループメモリモジュールにそれぞれ対応し、外部データバスに供給された書き込みデータを前記外部データバスのバス幅から前記第1サイズに変換し、変換した書き込みデータを対応する前記グループメモリモジュールの前記入力データバスに出力し、対応する前記グループメモリモジュールの前記出力データバスの第1サイズの読み出しデータを前記外部データバスのバス幅に変換し、変換した読み出しデータを前記外部データバスに出力する複数のデータ入出力インターフェースを備え、
    前記複数のデータ入出力インターフェースは、外部から供給される同期信号に基づく信号の1サイクル内に、前記外部データバスに供給された前記外部データバスのバス幅のデータを複数受信し、外部から供給される同期信号に基づく信号の1サイクル内に、前記外部データバスのバス幅に変換した複数の前記読み出しデータを前記外部データバスに出力する
    ことを特徴とする請求項11記載のメモリ装置。
  16. 第1サイズのデータの読み出し及び書き込みが可能なメモリ装置の制御方法であって、
    前記メモリ装置は、
    N(N:2以上の整数)個のアドレスを保持するアドレス保持部と、
    第3サイズのバス幅の部分的なバスである第1スロットを複数含む第2サイズのバス幅のリードバスN個及びライトバスN個と、
    アドレス毎にデータを記憶し、前記アドレス保持部に保持されるN個のアドレスによりそれぞれアドレスが指定され、前記N個のリードバス及び前記N個のライトバスに一対一に接続されるN個のメモリモジュールと、
    前記第3サイズのバス幅の部分的なバスである第2スロットを複数含む前記第1サイズのバス幅の出力データバス及び入力データバスとを備え、
    前記N個のメモリモジュールから、前記N個のリードバスを介して読み出されたデータのうち、前記N個のリードバスに含まれる2以上の前記第1スロットのデータを選択し、選択したデータを前記出力データバスに含まれる前記第2スロットに出力し、
    前記入力データバスに含まれる前記複数の第2スロットのデータを、それぞれ前記N個のライトバスに含まれる第1スロットのいずれかに出力することで、前記N個のメモリモジュールに書き込む
    ことを特徴とする制御方法。
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