JP5393270B2 - メモリ制御回路、メモリシステム及び制御方法 - Google Patents
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Description
このようなシステム、特にバッテリー駆動を前提とするシステムにおいては、システム全体での消費電力が無視できなくなってきており、特にDRAMを多数使用することからDRAMの消費電力削減は重要な課題となってきている。
この解決方法として、特許文献1が既に公知となっている。
特許文献1では、メモリデバイスのアイドル状態時間を計測し、所定時間アイドル状態が継続した場合にメモリデバイスを省電力状態に移行させる。
一方、一度省電力状態となった場合は通常の動作状態となるために要する時間が多く必要であり、高速メモリアクセスが必要なデバイスに対しては不向きであった。
また、システム内で複数のメモリデバイスが複数のチップ選択信号で時分割に制御されるシステムでは、チップ選択信号毎にアイドル時間を検出していたとしてもメモリアクセスが一部のチップ選択信号に集中することは稀である。よって、結果的に省電力状態となりえないことがあった。
図1は、メモリ制御回路の一例を示す図である。図1において、1は、チップ内部のメモリアクセスを要求するマスターモジュールとのインターフェースを行うバスインターフェースモジュールである。図1では3つの同一或いは異なる種類のバスに接続可能な構成を図示してある。2は、バスインターフェース1が受け取ったメモリデバイスへのアクセスコマンドを調停、順序化するアービターである。3は、アービター2で順序化されたメモリアクセスコマンドを一時的に保持するキューバッファである。4は、データ制御部であり、アービター2が選択したメモリアクセスコマンドがメモリデバイスへのデータ書き込みであった場合にバスインターフェース1から書き込みデータを取り込む。また、データ制御部4は、実際のデータ書き込みタイミングまで保存、或いはコマンドが読み出しであった場合にはメモリデバイスから読み出されたデータを読み出しコマンドを発行したバスインターフェースに出力する。5は、キューバッファ3に保存されたメモリアクセスコマンドを順に取り出すコマンド選択部である。6は、各チップセレクトに接続されたデバイス状況を管理するアクセス管理部である。アクセス管理部6は、チップセレクトに接続されたメモリデバイスの各バンクの状態を記憶、管理、またクロックイネーブルに関する制御、状態保持を行う。7は、コマンド選択部が選択したメモリアクセスコマンドを実際のメモリデバイスにコマンドとして発行するコマンド生成部である。8は、コマンド生成部7が発行したアクセスコマンドに応じてメモリデバイスに対してデータを出力或いはデータを取り込むデータインターフェースである。9は、各チップセレクトに接続されたメモリデバイスのクロックイネーブル(CKE)をアクセス管理部6の指示に基づき駆動するCKE駆動部である。
図3は、図2の接続を行ったときのチップ内部からメモリデバイスを識別するためのメモリマップの一例を示す図である。
これらの図を用いて本実施形態の動作の説明を行う。
アクセス管理部6は、コマンド生成部7が参照する、各チップセレクト信号に接続されたメモリデバイスの各々のバンクの状態を保持する。そして、アクセス管理部6は、コマンド生成部7が発行するコマンド内容によって保持している内容の更新を行う。同時に、アクセス管理部6は、キューバッファ3に保持されているアクセス対象のチップセレクト、コマンド生成部7がコマンドを発行しようとしているチップセレクトとその状態、データインターフェース8がデータの転送を行っているチップセレクトを把握する。アクセス管理部6は、これらに基づき、該当するチップセレクトに接続されたメモリデバイスに対するアクセスがあるかないかを示す信号を生成する。アクセス管理部6の内部で行われる該当するチップセレクトに対するアクセスがあるかないかの判断処理の一例を図4に示す。
図7において、t0でコマンドキュー0にはCS0への1回目及び2回目の書き込みコマンドが保持されており、コマンド選択回路は、キュー0の内容を選択している。t1にてコマンド発行回路は1つ目のCSへの書き込みコマンドを発行している、このコマンド発行に対応するCS0への書き込みに対応するデータ出力は、t3からデバイスに対して出力されている。一方、コマンドが1つ発行されたのでキューの内容がシフトされ、キュー0にはCS0への2回目の書き込みコマンドが移動し、キュー1は、空となる。t2にて、t1で空となったキュー1に、新たにCS1への1回目の書き込みコマンドが入力される。
t3にてCS0への2回目の書き込みコマンドが発行され、このコマンド発行に対応するCS0への書き込みに対応するデータ出力は、t5からデバイスに対して出力されている。t1と同様に、コマンドが1つ発行されたのでキューの内容がシフトされ、キュー0にはCS1への1回目の書き込みコマンドが移動し、キュー1は、空となる。CS1への書き込みアクセスはヒットであると仮定しているので、この時点でCS1への省電力状態からの復帰が開始される。t4にてt3で空となったキュー1に新たにCS1への2回目の書き込みコマンドが入力される。
t6にてCS1への1回目の書き込みコマンドが発行され、このコマンド発行に対応するCS1への書き込みに対応するデータ出力は、t8からデバイスに対して出力されている。t1と同様に、コマンドが1つ発行されたのでキューの内容がシフトされ、キュー0にはCS1への2回目の書き込みコマンドが移動し、キュー1は、空となる。t7にて、t6で空となったキュー1に新たにCS2への1回目の書き込みコマンドが入力される。
t8にてCS1への2回目の書き込みコマンドが発行され、このコマンド発行に対応するCS1への書き込みに対応するデータ出力は、t10からデバイスに対して出力されている。t1と同様に、コマンドが1つ発行されたのでキューの内容がシフトされ、キュー0にはCS2への1回目の書き込みコマンドが移動し、キュー1は、空となる。CS2への書き込みアクセスはヒットであると仮定しているので、この時点でCS2への省電力状態からの復帰が開始される。t9にてt8で空となったキュー1に新たにCS2への2回目の書き込みコマンドが入力される。
t11にてCS2への1回目の書き込みコマンドが発行され、このコマンド発行に対応するCS2への書き込みに対応するデータ出力は、t13からデバイスに対して出力されている。t1と同様に、コマンドが1つ発行されたのでキューの内容がシフトされ、キュー0にはCS1への2回目の書き込みコマンドが移動し、キュー1は、空となる。一方、CS0に対するアクセスコマンドが存在せず、かつ、デバイスが必要とするサイクル期間を経過したので、この時点でCS0に対して省電力状態への移行指示が発行される。t12にてt11で空となったキュー1に新たにCS3への1回目の書き込みコマンドが入力される。
t13にてCS2への2回目の書き込みコマンドが発行され、このコマンド発行に対応するCS2への書き込みに対応するデータ出力は、t15からデバイスに対して出力されている。t1と同様に、コマンドが1つ発行されたのでキューの内容がシフトされ、キュー0にはCS3への1回目の書き込みコマンドが移動し、キュー1は、空となる。CS3への書き込みアクセスはヒットであると仮定しているので、この時点でCS3への省電力状態からの復帰が開始される。t14にてt13で空となったキュー1に新たにCS3への2回目の書き込みコマンドが入力される。
図8のフローチャートは図5のフローチャートをクローズページモードに適するように操作タイミングを修正しただけである。
図9にて、t0時点で既にCS0に対する書き込みのアクティベートコマンドが完了していて、かつ、CS0に対する書き込みコマンドの発行タイミング待ちであり、また、コマンドキューにはCS1に対する書き込みコマンドのみが存在するとする。
t1にてCS0に対する書き込みコマンドが発行され、この書き込みコマンドに対応する出力データは、t3からt7付近まで出力される。
t2にて新たな書き込みコマンドとしてCS2に対する書き込みコマンドがコマンドキューに入力される。
t3にてCS1への書き込みコマンドのためのアクティベートコマンドが発行され、これに伴いコマンド選択回路からコマンドが選択されたためキューの中身が一つ減少し、コマンドキュー内にはCS2への書き込みコマンドのみとなる。一方、t2でCS2への書き込みコマンドがコマンドキューに入力されたのでt3のタイミングでCS2への省電力状態からの復帰が開始される。
t4にてt3時点でコマンドキューに空きができたため、新たな書き込みコマンドとしてCS3に対する書き込みコマンドがコマンドキューに入力される。
t5にて先にコマンドキューに入力されたCS3に対する書き込みコマンドに対する省電力状態からの復帰が開始される。
t6にてCS1への書き込みコマンドが発行される。このコマンドに対応する出力データはt8からt12付近まで出力される。
t7にて最初に発行されたCS0への書き込みコマンドのデータ出力が完了する。この時点でCS0へのアクセスはコマンドキュー内に存在しないので、図8の処理に従い、デバイス固有待ち時間が経過するt11時点でCS0は省電力状態に移行するための準備を開始する。
t8にてCS2への書き込みコマンドのためのアクティベートコマンドが発行され、これに伴いコマンド選択回路からコマンドが選択されたためキューの中身が一つ減少し、コマンドキュー内にはCS3への書き込みコマンドのみとなる。
t9にてt83時点でコマンドキューに空きができたため、新たな書き込みコマンドとしてCS0に対する書き込みコマンドがコマンドキューに入力される。この新たな書き込みコマンドに対応するCS0の省電力状態からの復帰が開始されるのは図8の処理に従い省電力状態となるt11から更にtCKEが経過したt15となる。
t11にてCS2への書き込みコマンドが発行される。このコマンドに対応する出力データはt13からt17付近まで出力される。また、先に予定されたCS0の省電力状態への移行CKE0の'0'レベルへの遷移がこのタイミングで開始される。
t12にてCS1への書き込みコマンドのデータ出力が完了する。この時点でCS1へのアクセスはコマンドキュー内に存在しないので、図8の処理に従い、デバイス固有待ち時間が経過するt16時点でCS1は省電力状態に移行するための準備を開始する。
t13にてCS3への書き込みコマンドのためのアクティベートコマンドが発行され、これに伴いコマンド選択回路からコマンドが選択されたためキューの中身が一つ減少し、コマンドキュー内にはCS0への書き込みコマンドのみとなる。
t14にてt13で空きのできたコマンドキューにCS1に対する新たな書き込みコマンドが入力される。この新たな書き込みコマンドに対応するCS1の省電力状態からの復帰が開始されるのは図8の処理に従い省電力状態となるt16から更にtCKEが経過したt20となる。また、CS0のCKE信号の制御に必要な最小時間が経過したのでこの時点でCKE制御フローはアクセス判断回路出力を参照し、新たなアクセスがあるためCS0のメモリデバイスを省電力状態から解除する準備を開始する。
t15にて実際にCS0に対するCKE信号CSE0が'1'にアサートされ、CS0のメモリデバイスは省電力状態から復帰する。
t16にて、CS3への書き込みコマンドが発行される。このコマンドに対応する出力データはt18からt22付近まで出力される。また、先に予定されたCS1の省電力状態への移行CKE1の'0'レベルへの遷移がこのタイミングで開始される。
Claims (8)
- 複数のメモリアクセスコマンドを保持するコマンドキューと、複数のメモリデバイス毎の複数のチップセレクト接続と、を有するメモリ制御回路であって、
前記チップセレクト接続の接続先のメモリデバイス毎に省電力モードに移行させる省電力制御手段を有し、
前記省電力制御手段は、前記コマンドキューに対象となるメモリデバイスに対するメモリアクセスコマンドが入力された場合に前記メモリデバイスを省電力モードから復帰させる処理を開始するメモリ制御回路。 - 前記省電力制御手段は、対象であるメモリデバイスでのアクセスが完了した時点で前記メモリデバイスに対するメモリアクセスコマンドが前記コマンドキューに存在しない場合は、前記メモリデバイスを省電力モードに移行させる請求項1に記載のメモリ制御回路。
- 前記コマンドキューの保持されているメモリアクセスコマンドの1つを取り出す選択手段と、
前記選択手段により取り出されたメモリアクセスコマンドに基づいてメモリデバイスへコマンドを発行するコマンド生成手段と、
を更に有する請求項1に記載のメモリ制御回路。 - 前記省電力制御手段は、対象であるメモリデバイスでのアクセスが完了した時点で前記メモリデバイスに対するメモリアクセスコマンドが前記コマンドキューに存在しない場合は、前記メモリデバイスを省電力モードに移行させる請求項3に記載のメモリ制御回路。
- 前記コマンド生成手段は、前記選択手段により取り出されたメモリアクセスコマンドと、各メモリデバイスのバンク状態と、に基づいて、必要なコマンドをメモリデバイスへ発行する請求項3に記載のメモリ制御回路。
- メモリデバイス毎に設けられたクロック制御手段を更に有し、
前記クロック制御手段は、省電力モードのメモリデバイスについてはクロックイネーブルを無効にし、復帰させる際にクロックイネーブルを有効にする請求項1乃至5何れか1項に記載のメモリ制御回路。 - 複数のメモリデバイスを備えるDRAMと、前記DRAMを制御するメモリ制御回路と、を有するメモリシステムであって、
前記メモリ制御回路は、
前記DRAMに対する複数のメモリアクセスコマンドを保持することができるコマンドキューと、
前記複数のメモリデバイス毎の複数のチップセレクト接続と、
前記チップセレクト接続の接続先のメモリデバイス毎に省電力モードに移行させる省電力制御手段と、
前記コマンドキューの保持しているメモリアクセスコマンドの1つを取り出す選択手段と、
前記選択手段により取り出されたメモリアクセスコマンドに基づいてメモリデバイスへコマンドを発行するコマンド生成手段と、
を有し
前記省電力制御手段は、前記コマンドキューに対象となるメモリデバイスに対するメモリアクセスコマンドが入力された場合に前記メモリデバイスを省電力モードから復帰させる処理を開始するメモリシステム。 - 複数のメモリアクセスコマンドを保持するコマンドキューと、複数のメモリデバイス毎の複数のチップセレクト接続と、前記チップセレクト接続の接続先のメモリデバイス毎に省電力モードに移行させる省電力制御手段と、を有するメモリ制御回路の制御方法であって、
前記コマンドキューに対象となるメモリデバイスに対するメモリアクセスコマンドが入力された場合に前記メモリデバイスを省電力モードから復帰させる処理を開始する制御方法。
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