JPH01134785A - 半導体記憶装置 - Google Patents

半導体記憶装置

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JPH01134785A
JPH01134785A JP62293629A JP29362987A JPH01134785A JP H01134785 A JPH01134785 A JP H01134785A JP 62293629 A JP62293629 A JP 62293629A JP 29362987 A JP29362987 A JP 29362987A JP H01134785 A JPH01134785 A JP H01134785A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕 この発明は、半導体記憶装置に関するもので、例えば、
コンピュータ等の一時記憶装置として用いられる多ポー
トメモリ等に利用して有効な技術に関するものである。 〔従来の技術〕 複数の入出力ポートを有する多ポートメモリがある。ま
た、これらの多ポートメモリを、例えばレジスタファイ
ルのような一時記憶装置として用いるコンピュータ等の
ディジタル処理装置がある。 このようなディジタル処理装置において、例えば演算に
必要な複数のデータは、上記多ポートメモリから同時に
読み出され、論理演算ユニットに供給される。これによ
り、ディジタル処理装置の演算速度が高速化され、その
処理能力の向上が図られる。 多ポートメモリについては、例えば、「アイ・イー・イ
ー・イー(IEEE)1987、シー・アイ・シー・シ
ー(Cr CC; Custom  I ntegra
−ted C1rcuits Conference 
)資料」第195頁〜第198頁に記載されている。 〔発明が解決しようとする問題点〕 上記に記載されるような多ポートメモリは、例えばスタ
ティック型メモリセルが格子状に配置されてなるメモリ
アレイを基本構成とする。メモリアレイには、さらに各
入出力ポートに対応して、複数組のワード線及びデータ
線が設けられる。各メモリセルの入出力ノードは、対応
する伝送ゲートMO3FETを介して、各ポートのワー
ド線及びデータ線にそれぞれ結合される。 このため、上記のような多ポートメモリでは、単一ポー
トのメモリに比較して、メモリセル自体のMOSFET
数はポートごとに設けられる伝送ゲートMO3FETの
増加分多くなるだけで済むが、ワード線及びデータ線が
ポートごとに設けられることでメモリアレイのレイアウ
ト所要面積が約2倍程度に増大する。このことは、多ポ
ートメモリのコスト上昇を招(とともに、多ポートメモ
リを含むディジタル処理装置の低コスト化を妨げる。言
い換えると、低コストのディジクル処理装置では、多ポ
ートメモリの効果が予測できたとしてでも、コストの面
で採用しにくくなり、多ポートメモリの普及が制限され
る。 この発明の目的は、低コスト化を図った多ポートメモリ
を提供することにある。この発明の他の目的は、低コス
トシステムに対する多ポートメモリの普及を促進し、そ
の処理能力の向上を図ることにある。 この発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、
この明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろ
う。 〔問題点を解決するための手段〕 本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、下記の通りである。 すなわち、多ポートメモリのメモリアレイを単一ポート
メモリ用のメモリアレイで構成し、複数の入出力ポート
に対応してアドレスデコーダと入出力データを保持する
ためのデータラッチとを設け、また上記複数のアドレス
デコーダの出力信号を上記メモリアレイに選択的に伝達
する選択信号切り換え回路を設けるものである。 (作  用〕 上記した手段によれば、単一ポートメモリ用のメモリア
レイを複数のポートによって時系列的にアクセスするこ
とができ、等価的に多ポートメモリを実現できる。これ
により、低コスト化を図った多ポートメモリを提供でき
、多ポートメモリを含むディジタル処理装置等の低コス
ト化を図ることができる。言い換えると、低コストシス
テムに対する多ポートメモリの普及を図り、その処理能
力を高めることができる。 〔実施例〕 第3図には、この発明が適用された多ポートメモリの一
実施例を示すブロック図が示されている。 また、第1・回及び第2図には、第3図の多ポートメモ
リのメモリアレイとライト・リードアンプ及びデータラ
ッチならびにアドレスデコーダの一実施例の回路図が示
されている。この実施例の多ポートメモリは、特に制限
されないが、1チツプ型のマイクロコンピュータに内蔵
され、演算データ等を一時的に格納するためのレジスタ
ファイルとして用いられる。なお、、第1図ないし第3
図の各ブロックを構成する回路素子は、マイクロコンピ
ュータの図示されない他の回路素子とともに、特に制限
されないが、単結晶シリコンのような1f固の半導体基
板上に形成される。 この実施例の多ポートメモリは、アドレスバスAAO〜
AAiとデータバスD A O〜D A nならびにイ
ネーブル信号線ENA及びリードライト信号線R/Wを
介して、マイクロコンピュータの図示されない第1のメ
モリ制御回路に結合され、また、アドレスバスABO〜
ABiとデータバスDBO〜DBn及びイネーブル信号
線ENBを介して、マイクロコンピュータの図示されな
い第2のメモリ制御回路に結合される。これにより、こ
の実施例の多ポートメモリは、上記第1及び第2のメモ
リ制御回路を介してそれぞれ独立にアクセス可能なデュ
アルポートメモリとして機能する。このうち、第1のメ
モリ制御回路に結合されるポートAは、特に制限されな
いが、書き込み動作及び読み出し動作が可能な入出力両
用ポートとされ、第2のメモリ制御回路に結合されるポ
ートBは、読み出し専用ポートとされる。ポートAの動
作モードは、リードライト信号R/Wによって指定され
る。マイクロコンピュータが所定の演算モードとされる
とき、ポートA及びポートBはともに読み出しモードと
され、両ポートの読み出しデータは、対応するデータバ
スを介して、マイクロコンピュータの図示されない論理
演算ユニットに供給される。これにより、1回のメモリ
アクセスで、演算に必要な二つのデータが同時に論理演
算ユニットに読み出され、マイクロコンピュータの演算
速度の高速化が図られる。 さらに、この実施例の多ポートメモリは、後述するよう
に、単一ポートメモリ用のメモリアレイMARYO及び
MARYIを基本構成とする。多ポートメモリには、ポ
ートA及びポートBに対応して、アドレスバッファAB
A及びABBが設けられ、アドレスデコーダADは、各
ポートに対応して設けられる単位デコーダゲートと選択
信号切り換え回路とを含む。多ポートメモリは、特に制
限されないが、マイクロコンピュータの図示されないク
ロック発生回路から供給されるクロック信号CPI及び
CF2に従って、同期動作される。 アドレスデコーダADは、各クロック周期の前半におい
てポートAにより指定されるアドレスを選択し、その後
半においてポートBにより指定されるアドレスを選択す
る。メモリアレイMARYO及びMARYIから出力さ
れる読み出しデータは、各ポートに対応して設けられる
データラッチDLOA、DLOB、DLIA及びDLI
Bに保持され、対応するデータ出カバソファDOBA及
びDOBBを介してそれぞれ送出される。これにより、
メモリアレイMARYO及びMARYIは、両ポートに
よって時系列的にアクセスされ、等価的に多ポートメモ
リが実現される。 第3図において、多ポートメモリは、特に制限されない
が、スタティック型メモリセルが格子状に配置されてな
るメモリアレイM A RY O及びMARYIを基本
構成とする。 メモリアレイMARYO及びMARYIは、第1図に例
示的に示されるように、水平方向に平行して配置される
ワード線W O−W mと、垂直方向に平行して配置さ
れる相補データ線DO−Do〜Dn −Dn及びこれら
のワード線と相補データ線の交点に格子状に配置される
(m+1)X (n+1)個のメモリセルMCとをそれ
ぞれ含む。 メモリアレイMARYO及びMARYIの各メモリセル
MCは、第1図に例示的に示されるように、その入力端
子及び出力端子が互いに交差接続される2個のCMOS
インバータ回路N1及びN2をそれぞれ含む。これらの
インバータ回路は、メモリセルMCの記憶素子となるラ
ッチを構成する。各メモリアレイの同一の列に配置され
るm+1個のメモリセルMCのラッチの入出力ノードは
、Nチャンネル型の伝送ゲー)MO3FETQI及びQ
2を介して、対応する相補データ線DO−DO=Dn−
Dnの非反転信号線及び反転信号線にそれぞれ共通結合
される。一方、各メモリアレイの同一の行に配置される
n + I 11のメモリセルMCの上記伝送ゲートM
O3FETQI及びQ2のゲートは、対応するワード線
WO〜Wmにそれぞれ共通結合される。 メモリアレイMARYO及びMARYIのワード線WO
〜Wmは、アドレスデコーダADに結合され、択一的に
選択状態とされる。 アドレスデコーダADには、後述するアドレスバッファ
ABA及びABBから、それぞれi+1ビットのアドレ
ス信qa a O−a a i及ヒa b O〜abi
が供給される。また、後述するタイミング発生回路TG
から、タイミング信号φaa及びφabが供給される。 アドレスデコーダADは、第2図に示されるように、メ
モリアレイMARYO及びMARYIのワード線WO=
Wmに対応して設けられm+1個の単位アドレスデコー
ダUADを含む。これらの単位アドレスデコーダUAD
は、特に制限されないが、2個のi入力のノアゲート回
路N0G1及びN0G2をそれぞれ含む、このうち、ノ
アゲート回路N0G1の入力端子には、アドレスバッフ
ァABAから供給されるアドレス信号aaQ〜aa i
−1の非反転信号又は反転信号が所定の組み合わせをも
ってそれぞれ供給される。同様に、ノアゲート回路N 
OG 20入力端子には、アドレスバッファABBから
供給されるアドレス信号ab。 〜abi−1の非反転信号又は反転信号が所定の組み合
わせをもうてそれぞれ供給される。 各単位アドレスデコーダUADのノアゲート回路N0G
1の出力信号は、対応するクロックドインバータ回路C
NIの入力端子にそれぞれ供給される。同様に、各単位
アドレスデコーダUADのノアゲート回路N0G2の出
力信号は、対応するクロックドインバータ回路CN2の
入力端子にそれぞれ供給される。各単位アドレスデコー
ダUADのクロックドインバータ回路CNI及びCN2
の出力端子は、それぞれ共通結合され、さらに対応する
ワード線駆動回路WDI及びWD2の入力端子に共通結
合される。これらのワード線駆動回路WDI及びWD2
の出力端子は、メモリアレイMARYO及びMARYI
の対応するワード線WO〜Wmにそれぞれ結合される。 アドレスデコーダADのすべての単位アドレスデコーダ
UADのクロックドインバータ回路CNI及びCN2の
クロック入力端子はそれぞれ共通結合され、上記タイミ
ング信号φaa及びφabがそれぞれ供給される。ここ
で、タイミング信号φaa及びφabは、ポートA及び
ポートBがともに読み出しモードで同時に選択状態とさ
れるとき、後述するように、クロッ、り周期の前半及び
後半においてそれぞれ一時的にハイレベルとされる。 これらのことから、アドレスデコーダADの各単位アド
レスデコーダUADのノアゲート回路N0CIの出力信
号は、対応するアドレス信号aaO〜aai−1の非反
転信号又は反転信号がすべてロウレベルLされるとき、
選択的にハイレベルとされる。これらの出力信号は、タ
イミング信号φaaがハイレベルとされることで選択的
にクロックドインバータ回路CNIによって伝達され、
メモリアレイMARYO及びMARYIの対応するワー
ド線WO=Wmを択一的にハイレベルの選択状態とする
。同様に、アドレスデコーダADの各単位アドレスデコ
ーダUADのノアゲート回路N0G2の出力信号は、対
応するアドレス信号abO=abi−1の非反転信号又
は反転信号がすべてロウレベルとされるとき、選択的に
ハイレベルとされる。これらの出力信号は、タイミング
信号φabがハイレベルとされることで選択的にクロッ
クドインバータ回路CN2によって伝達され、メモリア
レイMARYO及びMARYIの対応するワード線WO
〜Wmを択一的にハイレベルの選択状態とする。つまり
、アドレスデコーダADにおいて、クロックドインバー
タ回路CNI及びCN2は選択信号切り換え回路として
機能し、ノアゲート回路N0G1及びN0G2は、単位
デコーダゲート言い換えるとポー1−A及びポートBに
対応して設けられる2個のアドレスデコーダとして機能
する。したがって、メモリアレイM A RY O及び
MARYIでは、クロック周)勇の前半においてポート
Aすなわちアドレスバス号aaQ〜aai−1により指
定されるワード線が選択され、またクロック周期の後半
においてポートBすなわちアドレス信号abOxabi
−1により指定されるワード線が選択される。 アドレスバッファABAは、マイクロコンピュータの図
示されない第1のメモリ制御回路からアドレスバスAA
O−AAiを介して供給されるアドレス信号aaO”a
aiを取り込み、保持する。 このうち、最上位ビットを除くアドレス信号aaO〜a
ai−1は、上記アドレスデコーダADに供給され、最
上位ビットのアドレス信号aatは、タイミング発生回
路TGに供給される。同様に、アドレスバッファABB
は、マイクロコンピュータの図示されない第2のメモリ
制御回路からアドレスバスABO〜ABiを介して供給
されるアドレス信号abo〜abiを取り込み、保持す
る。 このうち、最上位ビットを除くアドレス信号abO〜a
bt−1は、上記アドレスデコーダADに供給され、最
上位ビットのアト
【・ス信号abiは、タイミング発生
回路TGに供給される。 一方、第3図において、メモリアレイMARYO及びM
ARYIの相補データ線DO・DO〜Dn−Drzは2
.その一方において、対応するプリチャージ回路PCO
及びPCIにそれぞれ結合され、またその他方において
、対応するライト・リードアンプWAO/RAO及びW
AI/RAIの対応する単位回路にそれぞれ結合される
。 プリチャージ回路PCO及びPCIは、特に制限されな
いが、メモリアレイMARYO及びMARYIの相補デ
ータ線DO−DO〜Dn−Dnに対応して設けられるf
i+l対のスイッチMO3FETを含む。これらのスイ
ッチMO3FET対の他方は、共通結合され、所定のプ
リチャージ電圧が供給される。これらのスイッチMOS
 F ET対のゲートには、タイミング発生回路TGか
らタイミング信号φpcが共通に供給される。 プリチャージ回路PCO及びPctの各スインチMO5
FET対は、タイミング信号φpcがハイレベルとされ
ることで選択的にオン状態とされ、メモリアレイMAR
YO及びMARYIの対応する相補データ線Do−π1
〜Dn−Dnを、所定のプリチャージ電圧とする。これ
により、相補データ線DO・■「〜Dn−Dnの読み出
し動作時における中心レベルが設定される。 ライト・リードアンプWAO/RAO及びWA1/RA
Iは、第1図に例示的に示されるように、それぞれn 
+ 11Wの単位ライトアンプUWA及び単位リードア
ンプURAを含む。 このうち、各単位ライトアンプ[JWAの入力端子は、
データ入力バッファDIBAの対応するビットに結合さ
れ、対応する書き込みデータwdO〜wdnがそれぞれ
供給される。また、各単位ライトアンプUWAの出力端
子は、メモリアレイMARYO又はMARYIの対応す
る相補データ線DO−DO”Dn−Dnにそれぞれ結合
される。 ライト・リードアンプWAO/RAOのn+4個の単位
ライトアンプUWAの制御端子には、タイミング発生回
路TGからタイミング信号φWOが共通に供給される。 同様に、ライト・リードアンプWAI/RAIのn +
 1 (IIの単位ライトアンプUWAの制御端子には
、タイミング発生回路TGからタイミング信号φW1が
共通に供給される。 ここで、タイミング信号φWO及びφwlは、最上位ビ
ットのアドレス信号aaiに従って、選択的に形成され
る。 これらのことから、ライト・リードアンプWAO/RA
Oの単位ライトアンプUWAは、上記タイミング信号φ
wQがハイレベルとされることで、−斉に動作状態とさ
れる。この動作状態において、ライト・リートアンプW
AO/RAOの各単位ライトアンプUWAは、データ入
力バッファDIBAから供給される書き込みデー・夕w
dO〜w d nに従った相補書き込み信号を形成し、
メモリアレイMARYOの対応する相補データ線DO・
DO〜Dn・五1にそれぞれ供給する。同様に、ライト
・リードアンプWAI/RAIの単位ライトアンプLI
WAは、上記タイミング信号φW1がハイレベルとされ
ることで一斉に動作状態とされ、データ入力バッファD
IBAから供給される書き込みデータwdO〜wdnに
従った相補署き込み信号を形成して、メモリアレイMA
RYIの対応する相補データ線Do−Do〜Dn −D
nにそれぞれ供給する。つまり、多ポートメモリの書き
込みモードにおいて、データ入力バッファDIBAを介
して供給される書き込みデータwdoxwdnは、最上
位ビットのアドレス信号aaiにより選択的に形成され
るタイミング信号φwO及びφW1に従って、選択的に
メモリアレイMARYO又はMARYIの選択されたメ
モリセルMCに伝達されるものとなる。 データ人カバフフ7DIBAは、n + 1 ([!a
の単位回路を含む。これらの単位回路は、データバスD
 A O−D A nを介して供給されるn+lビット
の書き込みデータwdO〜wdnを保持するとともに、
ライト・リードアンプWAO/RAO及びWAI/RA
Iの対応する単位ライトアンプUWAにそれぞれ伝達す
る。 一方、ライト・リードアンプWAO/RAO及びWAI
/RAIの単位リードアンプURAの入力端子は、対応
するメモリアレイMARYO及びMARYIの対応する
相補データ線DO−石τ〜Dn−Dnにそれぞれ結合さ
れる。また、これらの単位リードアンプU RAの出力
端子は、後述するデータラッチDLOA、DLOB又は
DLIA。 DLIBの対応する単位回路にそれぞれ結合される。ラ
イト・リードアンプWAO/RAO及びWAl、’RA
、1の単位リードアンプU R、Aの制御端子はすべて
共通結合され、タイミング発生回路TOからタイミング
信号φsaが供給される。 ライト・リード7ンプWAO/RAO及びWA1/RA
Iの単位リードアンプURAは、上記タイミング信号φ
saがハイレベルとされることで、−斉に動作状態とさ
れる。この動作状態において、各単位リードアンプUR
Aは、対応するメモリアレイMARYO又はMARYI
の選択されたメモリセルMCから対応する相補データ線
DO・π1〜Dn−Dnを介して出力される読み出し信
号を増幅する。これらの読み出し信号は、ざらに読み出
しデータr OO〜r On又はrlo 〜rlnとし
て、データラッチDLOA、DLOB又はDLIA、D
i、IBの対応する単位回路にそれぞれ共通に供給され
る。 データラッチL3LOA、DLOB及びDLIA。 DLIBは、第1図に例示的に示されるように、n +
 1 ([Jの単位データラッチUDLをそれぞれ含む
。これらの単位データラフチUDLは、特に制限されな
いが、その入力端子と出力端子が互いに交差接続される
ことによってラッチ形態とされる2(ツのCMOSイン
バータ回路N3及びN4を基本構成とする。各ランチの
入力端子は、対応するクロフクド・fンバーク回路CN
3を介して、対応するライト・リードアンプWAO/R
AO又はWAI/RAIの対応する単位リードアンプU
RAの出力端子にそれぞれ結合される。データラッチD
LOA及びDLrA;1ctR成するすべてのり0.7
クドインバ一タ回路CN3のクロック入力端子には、タ
イミング発生回路TGからタイミング信号φdaが共通
に供給される。同様に、データラッチDLOB及びDL
IBを構成するすべてのクロックドインバータ回路CN
3のクロック入力端子には、タイミング発生回路TOか
らタイミング信号φdbが共通に供給される。 これらのことから、メモリアレイMARYO及びMAR
YIの選択されたメモリセルMCから出力され、ライト
・リードアンプWAO/RAO及びWAI/RAIの対
応する単位リードアンプURAによって増幅されたfi
+lビットの読み出しデータroo−ron及びrlo
 〜rlnは、上記タイミング信号φdaがハイレベル
とされることで、データラッチDLOA及びDLIAの
対応する単位データラッチUDLに取り込まれ、保持さ
れる。また、上記タイミング信号φdbがハイレベルと
されることで、データラッチDLOB及びDLIBの対
応する単位データラッチUDLに取り込まれ、保持され
る。 データラッチDLOA、DLOB及びDLIA。 DLIBの各単位データラッチUDLの出力端子は、デ
ータ選択回路DSOA、DSOB及びDSIA、DSI
Bの対応する相補伝送ゲートを介して、データ出カバソ
ファDOBA又はDOBBの対応する単位回路にそれぞ
れ結合される。 データ選択回路DSOA、DSOB及びDSIA、DS
IBは、第1図に例示的に示されるように、Nチャンネ
ルMO3FETQ3及びPチャンネルMO3FETQI
 1からなるn+1対の相補伝送ゲートをそれぞれ含む
。このうち、データ選択回路DSOA及びDSOBの各
相補伝送ゲートを構成するNチャンネルMOS F E
Tのゲートには、タイミング発生回路TGからタイミン
グ信号φrQa又はφrobがそれぞれ共通に供給され
る。また、これらの伝送ゲートを構成するPチャンネル
MO3FETのゲートには、上記タイミング信号φrO
のインバータ回路N5又はN6による反転信号すなわち
反転タイミング信号φrQa又はφribがそれぞれ共
通に供給される。同様に、データ選択回路DSIA及び
DSIBの各相補伝送ゲートを構成するNチャンネルM
O3FETのゲートには、タイミング発生回路TOから
タイミング信号φrla又はφ「1′oがそれぞれ共通
に供給される。また、これらの伝送ゲートを構成するP
チャンネルM OS F’ E Tのゲートには、上記
タイミング信号φrla又はφribの反転信号すなイ
〕5反転夕・fミング信号φrla又はφrlbがぞれ
ぐれ共通に供給される。上記タイミング信号φrQa、
  φrob及びφ「1a、φrillは、特に制限さ
れないが、最上位ビットのアドレス信号aai又はab
iに従って選択的に形成される。 これらのことから、上記タイミング信号φrOa又はψ
ribがバーfレベルとされるとき、データラッチDL
OA又はDLOBに保持されるデータが、読み出しデー
タraQ〜ran又はrb0〜rbnとして、データ出
力バッファDOBA又はDOBBの対応する単位回路に
伝達される。同様に、上記タイミング信号φrla又は
φrlbがハイレベルとされるとき、データラッチDL
IA又はDLIBに保持されるデータが、読み出しデー
タr a Q 〜r a n又はrbo−rbnとして
、データ出力バッファDOBA又はDOBBの対応する
単位回路に伝達される。つまり、メモリアレイMARY
O及びMARYIから出力された読み出しデータは、最
上位ビットのアドレス信号aai又はabtにより選択
的に形成されるタイミング信号φroa、  φrib
及びψr″L 1k +  φ1゛】bに従って、選択
的にデータ出力バッファDOBA及びDOBBに伝達さ
れるものとなる。 データ出力バッファDOBA及びDOBBは、n + 
1 (fiの出力回路をそれぞれ含む。これらの出力回
路は、特に制限されないが、出力データを保持するため
のラッチをそれぞれ含む。データ出力バッファDOBA
の各出力回路には、タイミング発生回路TGからタイミ
ング信号ψOaが制御信号として共通に供給される。同
様に、データ出力バッファDOBBの各出力回路には、
タイミング発生回路TGからタイミング信号φobが制
御信号として共通に供給される。 データ出力バッファDOBAの各出力回路は、上記タイ
ミング信号φOaかハイレベルとされることで、選択的
に動作状態とされる。この動作状態において、データ出
力バッファDOBAの各出力回路は、データ選択回路D
 S O−A又番よりLIAの対応する伝送ゲートを介
して伝達される読み出しデ・−夕「aワ〜ranを取り
込む。これらの読み出しデータは、特に制限されないが
、クロック信号CPIの1周期間だけ、対応するデータ
ノ<スDAO〜D A nに送出される。同様に、デー
タ出力バッファDOBBの各出力回路は、上記タイミン
グ信号φObがハイレベルとされることで、選択的に動
作状態とされる。この動作状態において、データ出力バ
ッファDOBBの各出力回路は、データ選択回路DSO
B又はDLIBの対応する伝送ゲートを介して伝達され
る読み出しデータrb0〜rbnを取り込む。これらの
読み出しデータは、特に制限されないが、ポートBが単
独に読み出しモードで選択状態とされるとき、クロック
信号CPIの1周期間だけ、対応するデータバスDBO
〜DBnに送出される。特に制限されないが、ポートB
がポートAとともに同時に読み出しモードで選択状態と
されるとき、データ出力バッファDOBBは、上記読み
出しデータを、クロック信号CP2の1周期間だけ、対
応するデータバスD80−DBnに送出する。 タイミング発生回路TOには、マイクロコンピュータの
図示されない第1のメモリ制御回路からイネーブル16
号ENA及びリードライト信号R/Wが供給され、同様
に図示されない第2のメモリ制御回路からイネーブル信
号ENBが供給される。 また、”フィクロコンピュータの図示されないクロック
発生回路から、クロック信号CPI及びCF2が供給さ
れる。タイミンク発生口gITGには、さらに上述のア
ドレスバッファABA及びABBから、最上位ビットの
アドレス信号aai及びabiが供給される。タイミン
グ発生回路TGは、これらの制御信号やアドレス信号を
もとに、上記各種のタイミング信号を形成し、多ポート
メモリの各回路に供給する。 第4図には、第3図の多ポートメモリの一実施例のタイ
ミング図が示されている。この実施例において、多ポー
トメモリのポートA及びポートBはともに読み出しモー
ドとされ、マイクロコンピュータの図示されない論理演
算ユニットでは、両ポートから出力される二つの読み出
しデータに対する所定の演算処理が行われる。この実施
例において、ポートA及びポー1−Bを介して供給され
る最上位ビットのアドレス信号aai及びabiはとも
に論理“0”とされ、いずれもメモリアレイMARYO
が指定される。以下、第4図により、この実施例の多ポ
ートメモリの同時読み出し動作の概要を説明する。 第4図において、多ポートメモリのポートA及びポート
Bは、イネーブル信号ENA及びENBがロウレベルと
されることで非選択状態とされる。 このとき、多ポートメモリでは、タイミング信号φpc
がハイレベルとされ、メモリアレイMARYO及びMA
R’r’lの相補データ線DO・DO〜Dn−Dτのプ
リチャージ動作が行われる。これにより、各相補データ
線は、所定のプリチャージ電圧とされ、読み出し動作時
における相補データ線の中心レベルが設定される。 多ポートメモリのポートA及びポートBは、特に制限さ
れないが、クロック信号CPIの立ち上がりエツジにお
いてイネーブル信号ENA及びENBがハイレベルとさ
れることで、それぞれ選択状態とされる。ポートAでは
、イネーブル信号ENAがハイレベルに変化されると同
時に、リードライト信号R/Wがハイレベルとされ、ア
ドレス信号AAO”AAiがアドレスaaa′″を指定
する組み合わせで供給される。クロック信号CPIの立
ち上がりエツジにおいてリードライト信号R/Wがハイ
レベルとされることで、ポートAの動作モードは読み出
しモードとされる。ポートBでは、イネーブル信号EN
Bがハイレベルとされると同時に、アドレス信号ABO
〜ABiがアドレス“ab”を指定する組み合わせで供
給される。 ポートBの動作モードは、前述のように、常に読み出し
モードとされ名。 クロック信号CPl及びCF2は、特に制限されないが
、同時にハイレベルとなることのない2相のクロック信
号とされる。 ボー1− A及びポートBがともに読み出しモードで選
択状態とされることで、多ポートメモリでは、まずアド
レス信号aaQ〜aai及びabQxabiがアドレス
バッファA B A及びABBに取り込まれる。このう
ち、最上位ビットのアドレス信号aai及びabiはタ
イミング発生回路TGに供給され、後刻これらのアドレ
ス信号に従ってタイミング名号φWO2ψW1ならびに
φrQa。 φrob及びφrla、  φrlbが選択的に形成さ
れる。最上位ビットを除くアドレス信号aaQ〜aai
4及びabQ・wabi−1は、アドレスデコーダAD
に供給され、デコード処理が開始される。夕・Cミング
発生回路TGでは、まずタイミング信号φpcがロウレ
ベルとされ、続いてタイミング信号φaa及びφsaが
少しずつ遅れてハイレベルとされる。また、タイミング
信号φda及びφoaが少しずつ遅れて一時的にハイレ
ベルとされる。さらに、上記アドレスバッファABAか
ら最上位ビットのアドレス信号aaiが伝達された時点
で、タイミング信号φroa又はφrQbがハイレベル
とされる。 多ポートメモリのプリチャージ回路PCO及びPCIで
は、上記タイミング信号φpcがロウレベルとされるこ
とで、すべてのスイッチMO3FET対が゛オフ状態と
なり、メモリアレイMARYO及びMARYIの相補デ
ータ線DO・DO〜Dn−Dnのプリチャージ動作が停
止される。 アドレスデコーダADでは、タイミング信号φaaがハ
イレベルとされることで、ポートAにより指定されるア
ドレス″aa″が有効とされ、メモリアレイMARYO
及びMARYIの対応するワード線WO〜Wmが択一的
にハイレベルの選択状態とされる。これにより、各メモ
リアレイの選択されたワード線に結合されるfi+1個
のメモリセルMCの記憶データに従った読み出し信号が
、対応する相補データ線DO・百了χDn−下下を介し
て、ライト・リードアンプWAO/RAO及びWA 1
 /RA Lの対応する単位リードアンプURAに供給
される。 ライト・リードアンプWAO/RAO及びWA1/RA
Iでは、タイミング信号φsaがハイレベルとされるこ
とで、すべての単位リードアンプURAが一斉に動作状
態とされる。これにより、各メモリアレイの選択された
メモリセルMCから相補データ線DO−百下〜Dn−D
マを介して伝達される微小な読み出し信号が、対応する
単位リードアンプURAによって増幅され、各データラ
ッチに伝達される。 タイミング信号φdaが一時的にハイレベルとされると
、ライト・リードアンプWAO/RAO及びWAI/R
AIの各単位リードアンプURAから出力された読み出
しデータrho〜ran及び「10〜rlnが、データ
ラッチDLOA及びDLIAの対応する単位データラッ
チUDLに取り込まれる。前述のように、タイミング信
号φrOaがすでにハイレベルとされているため、デー
タラッチDLOAに保持される読み出しデータr00〜
r Onは、読み出しデータraQ 〜ranとして、
データ出力バッファDOBAに伝達される。これらの読
み出しデータは、タイミング信号φoaが一時的にハイ
レベルとされることで、データ出力バッファDOBAの
対応する単位回路に取り込まれ、特に制限されないが、
クロック信号CPIの1周期間だけ、対応するデータバ
スDAO−D A nに送出される。 タイミング信号φdaが一時的にハイレベルとされ、デ
ータラッチDLOAの対応する各単位データラッチUD
Lに対する転送動作が終了してから所定の時間が経過す
ると、上記タイミング信号φaa及びφaaがロウレベ
ルとされ、代わってタイミング信号φpcがノ\イレベ
ルとされる。これにより、プリチャージ回路PCO及び
PCIでは、再び相補データ線のプリチャージ動作が開
始される。ここで、プリチャージ動作の直前に行われた
多ポートメモリの動作は読み出し動作であるため、各メ
モリアレイの相補データ線のプリチャージ動作は短時間
で終了できる。 次にクロック信号CP2の立ち上がりエツジにおいてイ
ネーブル信号ENBがハイレベルであることから、多ポ
ートメモリのポートBによる読み出し動作が開始される
。多ポートメモリのタイミング発生回路TGでは、まず
タイミング信号φpCがロウレベルとされ、続いてタイ
ミング信号φab及びφsaが少しずつ遅れてハイレベ
ルとされる。また、タイミング信号φdb及びφObが
、少しずつ遅れて一時的にハイレベルとされる。前述の
ように、アドレスバッファABBから供給される最上位
ビットのアドレス信号abQは論理“0′″とされるた
め、タイミング信号φribは引き続きハイレベルとな
っている。 多ポートメモリのポートBでは、以下上記ポートAと同
様な読み出し動作が行われ、メモリアレイMARYOの
アドレス″ab“に対応するワード線に結合されるn+
1個のメモリセルMCから出力された読み出し信号が、
ライト・リードアンプWAO/RAOの対応する単位リ
ードアンプURAによって増幅され、タイミング信号φ
dbに従ってデータラッチDLOBの対応する単位デー
タラッチUDLに取り込まれる。これらの読み出しデー
タは、タイミング信号φrobがすでにハイレベルであ
ることから、データ出力バッファDOBBの対応する単
位回路に伝達され、さらにタイミング信号φObが一時
的にハイレベルとされることで、クロック信号CP2の
1周期間だけ、データバスDBO=DBnに送出される
。 タイミング信号φclbが一時的にハイレベルとされデ
ータラッチDLOBの各単位データラッチUDLに対す
る転送動作が終了してから所定の時間が経過すると、上
記タイミング信号φab及びφsaがロウレベルとされ
、代わってタイミング信号φpcがハイレベルとされる
。これにより、プリチャージ回路PCO及びPCIによ
る相補データ線のプリチャージ動作が再開され、多ポー
トメモリは次のメモリアクセスに備える。 以上のように、この実施例の多ポートメモリは、ワード
線及びデータ線がそれぞれ1組ずつしか設けられないい
わゆる単一ポートメモリ用のメモリアレイMARYO及
びMARYIを基本構成とする。多ポートメモリには、
メモリアレイMARYO及びMARYIの任意のアドレ
スをそれぞれアクセス可能な二つのポートA及びポート
Bが設けられ、これらのポートに対応してアドレスバッ
ファとデータラッチ及びデータ出力バッファがそれぞれ
設けられる。アドレスデコーダADには、各ポートに対
応して単位デコーダゲートが設けられ、タイミング信号
φaa及びφabに従って各単位デコーダゲートの出力
信号を選択的に伝達する選択信号切り換え回路が設けら
れる。ポートA及びポートBが読み出しモードで同時に
選択状態とされるとき、メモリアレイM A RY O
及びMARYlは、クロック信号CPIに同期し°ζζ
ポートからアクセスされ、またクロック信号CP2に同
期してポートBからアクセスされる。つまり、この実施
例の多ポートメモリにおいて、各メモリアレイのワード
線及びデータ線は両ポートによって共有され、時系列的
にアクセスされることで、等価的に多ポートメモリが実
現される。ここで、ポートA又はポートBが独立してア
クセスされる場合、それぞれのサイクルタイムΔta及
びΔtbはほぼ同じである。ところが、上記実施例に示
されるように、ポートA及びポートBの両方が同時にア
クセスされる場合、両ポートによるパイプライン動作が
行われるにのため、総合的なサイクルタイムは、両ポー
トをそれぞれ単独でアクセスする場合のサイクルタイム
(Δta+Δtb)に比較して、著しく短いものとなる
。さらに、この実施例の多ポートメモリは、メモリアレ
イMARYに設けられるワード線及びデータ線がそれぞ
れ1組ずつでよく、また周辺回路としてデータラッチや
読み出しデータの選択回路等を設けるだけでよい。 このため、そのレイアウト所要面積は、単一ポートメモ
リに比較してやや大きい程度で済む、これにより、低コ
スト化を図った多ポートメモリを実現できるとともに、
多ポートメモリを含むマイクロコンピュータ等の低コス
ト化とその処理能力の向上を図ることができる。 以上の本実施例に示されるように、この発明をマイクロ
コンピュータに内蔵される多ポートメモリ等の半導体記
憶装置に通用した場合、次のような効果が得られる。す
なわち、 (11多ポートメモリのメモリアレイを華−ポートメモ
リ用のメモリアレイで構成し、複数の入出力ポートに対
応してアドレスデコーダ及び入出力データを保持するた
めのデータラッチとを設け、また上記複数のアドレスデ
コーダの出力信号を上記メモリアレイに選択的に伝達す
るための選択信号切り換え回路を設けることで、上記単
一ポートメモリ用のメモリアレイを複数のポートによっ
て時系列的にアクセスし、等価的に多ポートメモリを実
現できるという効果が得られる。 (2)上記fi1項により、多ポートメモリのレイアウ
ト所要面積を縮小し、その低コスト化を図ることができ
るという効果が得られる。 (3)上記<1)項及び(2ン項により、多ポートメモ
リを含むマイクロコンピュータ等の低コスト化を図るこ
とができる。言い換えるならば、低コストシステムに対
する多ポートメモリの普及を図り、その処理能力を向上
できるという効果が得られる。 以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、この発明は上記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸説しない範囲で種々変更可
能であることはいうまでもない。例えば、第3図のブロ
ック図において、ポートA及びポー)Bはともに入出力
両用ポートとしてもよいし、ともに読み出し専用ポート
としてもよい。また、多ポートメモリは、3個以上のポ
ートを持つものであってもよい。この実施例では、ワー
ド線のみを選択できるようにしているが、カラムアドレ
ス系選択回路を設けることで、各メモリアレイの相補デ
ータ線を選択できるようにしてもよい。メモリアレイM
ARYO及びMARYIは、複数のメモリマットによっ
て構成されるものであってもよいし、第2図に示される
メモリセルMCの具体的な構成は、この実施例によって
制限されない。また、この実施例において、データラッ
チDLOA、DLOB及びDLIA、DLIBとして設
けられる読み出しデータ保持用のラッチは、データ出力
バッファDOBA及びDOBB内に設けてることもよい
。第1図において、アドレスデコーダADは、プリデコ
ーダ方式を採るものであってもよいし、その選択信号切
り換え回路は特にクロックドインバータ回路を用いるも
のでな゛くてもよい。さらに、第1図及び第2FI!J
に示されるメモリアレイ及び周辺回路の具体的な回路構
成や、第3図に示される多ポートメモリのブロック構成
ならびにアドレス信号及び制御信号等の組み合わせ等、
種々の実施形態を採りうる。 以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野であるマイクロコンピュー
タに内蔵される多ポートメモリに通用した場合について
説明したが、それに限定されるものではなく、例えば、
多ポートメモリとして単独で形成されるものや他の各種
のディジタル集積回路に内蔵される同様な多ポートメモ
リにも通用できる。本発明は、少なくとも任意に独立し
てアクセス可能な複数のポートを持つ半導体記憶装置又
はこのような半導体記憶装置を内蔵するディジタル装置
に広く通用できる。 〔発明の効果〕 本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりであ
る。すなわち、多ポートメモリのメモリアレイを単一ポ
ートメモリ用のメモリアレイで構成し、複数の入出力ポ
ートに対応してアドレスデコーダと入出力データを保持
するためのデータラッチとを設け、またこれらのアドレ
スデコーダの出力信号をメモリアレイに選択的に伝達す
る選択信号切り換え回路を設けることで、単一ポートメ
モリ用のメモリアレイを複数のポートによって時系列的
にアクセスし、等価的に多ポートメモリを実現できる。 これにより、多ポートメモリのレイアウト所要面積を縮
小し、その低コスト化を図ることができるため、多ポー
トメモリを含むマイクロコンピュータ等の低コスト化と
、処理能力の向上を図ることができるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は、この発明が適用された多ポートメモリのメモ
リアレイ及びその周辺回路の一実施例を示す回路図、 第2図は、この発明が通用された多ポートメモリのアド
レスデコーダの一実施例を示す回路図、第3図は、第1
図及び第2図のメモリアレイとその周辺回路及びアドレ
スデコーダを含む多ポートメモリの一実施例を示すブロ
ック図、第4図は、第3図の多ポートメモリの一実施例
を示すタイミング図である。 MARYO,MARYI・・・メモリアレイ、MC・・
・メモリセル、WAO/RAO,WAI/RAI・・・
ライト・リードアンプ、UWA・・・単位ライトアンプ
、URA・・・単位リードアンプ、DLOA、DLOB
、DLIA、DLIB・・・データラッチ、UDL・・
・単位データラッチ、DSOA、DSOB、DSIA、
DSLB・・・データ選択回路。 AD・・・アドレスデコーダ、UAD・・・単位アドレ
スデコーダ。 PCO,PCI・・・プリチャージ回路、ABA、AB
B・・・アドレスハ゛ツファ、DIBA。 ・・・データ人カバフファ、DOBA、DOBB・・・
データ出カバ7フア、TG・−・タイミング発生回路。 N1〜N5・・・CMOSインバータ回路、CN1〜C
N3・・・クロックドインバータ回路、EXI〜EX3
・・・排他的論理和回路、N0G1、N0G2・・・ノ
アゲート回路、Q1〜Q3・・・NチャンネルMO3F
ET、、Ql 1・・・PチャンネルMO3FET。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、指定されるアドレスを択一的に選択しうるメモリア
    レイと、上記メモリアレイの任意のアドレスをそれぞれ
    独立に指定しうる複数のポートとを含み、上記複数のポ
    ートにより指定される上記メモリアレイの複数のアドレ
    スを時系列的にアクセスすることで、等価的に多ポート
    メモリとして機能することを特徴とする半導体記憶装置
    。 2、上記半導体記憶装置は、さらに上記ポートに対応し
    て設けられる複数のアドレスデコーダと、上記アドレス
    デコーダの出力信号を上記メモリアレイに選択的に伝達
    する選択信号切り換え回路とを含むものであることを特
    徴とする特許請求の範囲第1項記載の半導体記憶装置。 3、上記半導体記憶装置は、さらに上記ポートに対応し
    て設けられ上記メモリアレイから時系列的に読み出され
    る出力データを保持する複数の出力データラッチを含む
    ものであることを特徴とする特許請求の範囲第1項又は
    第2項記載の半導体記憶装置。 4、上記半導体記憶装置は、ディジタル処理装置の一時
    記憶装置として用いられるものであることを特徴とする
    特許請求の範囲第1項、第2項又は第3項記載の半導体
    記憶装置。
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