JPH0236417A - ファーストインファーストアウト型半導体メモリ - Google Patents

ファーストインファーストアウト型半導体メモリ

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JPH0236417A
JPH0236417A JP63186009A JP18600988A JPH0236417A JP H0236417 A JPH0236417 A JP H0236417A JP 63186009 A JP63186009 A JP 63186009A JP 18600988 A JP18600988 A JP 18600988A JP H0236417 A JPH0236417 A JP H0236417A
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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】 [産業上の利用分野コ 本発明は1ビット単位で書込み・読み出しが自由に行え
、書き込んだデータを直ちにリードすることが可能な、
大容量ファーストインファーストアウト型(以下、単に
FIFOと称す)構成の半導体メモリに関する。
[従来の技術] 従来、ライト/リード番地が連続的に一方向に変化する
ように構成されたメモリとしてはFIFOメモリがある
。この種のメモリとしては、シフトレジスタやあるいは
バイポートメモリセルを用いた小容量のものが多かった
が、大容量のものを作るとなると、通常のダイナミック
メモリセルとデータレジスタを用いた回路が、従来考え
られてる。このことを第4図を用いて、まず構成から説
明する。1および2はダイナミックメモリセルより構成
された第1メモリセルアレイである。3および4は第1
メモリセルアレイ1,2とデータ入力端子Dinの中間
に設けられたライトデータレジスタでライトデータを一
時格納し、トランスファーイネーブル信号81によりレ
ジスタ単位で一括してメモリセルアレイタを書き込むよ
うに構成される。31.41はライトデータレジスタに
選択的にデータを書き込むためのライトスイッチであり
、32.42はライトデータレジスタの内容をメモリセ
ルへ転送するのを制御するトランスファーゲートである
。5および6は第1メモリセルアレイ1,2とデータ出
力端子Doutの中間に設けられているリードデータレ
ジスタでメモリセルから一括して転送されるリードデー
タを一時格納し、Dou を端子から外部に読み出され
る。52.62はメモリセルからのデータをレジスタ単
位で一括してリードデータレジスタへ転送するのを制御
するトランスファーゲートである。51゜61はリード
デーレジスタから選択的にデータを読み出すためのリー
ドスイッチである。3〜6のデータレジスタの容量は好
ましくは第1のメモリセルアレイ1あるいは201行分
のデータ容量に相当している。7はリフレッシュタイマ
ーでダイナミックメモリセルを定期的にリフレッシュす
るための要求信号7Iを発生する。8はアービトレーシ
ョン回路で、ライトデータレジスタ3または4のデータ
をメモリセルに書き込むために、トランスファーイネー
ブル信号81をトランスファーゲー)32.42に供給
している。またメモリセルからリートデータをリードデ
ータレジスタ5゜6に転送するためのトランスファーイ
ネーブル信号82をトランスファーゲート52,62に
供給し、さらにリフレッシュ信号83をそれぞれ選択的
に供給している。
9はライトアドレス発生回路でライトスイッチ用のカラ
ムアドレス信号91と行選択用のロウアドレス信号92
を発生している。10はリートアドレス発生回路でリー
ドスイッチ用のカラムアドレス信号101と行選択用の
ロウアドレス信号102を発生している。11はリフレ
ッシュアドレス発生回路でリフレッシュ行選択用のロウ
アドレス信号111を出力する。12はライト、リード
リフレッシュアドレスを選択的にデコードして行を1つ
のみ選択する回路である。13は読み出しデータを増幅
するセンスアンプである。
次にこの従来の大容量FIFOメモリの動作を説明する
。Din端子からのライトデータは、スイッチ31.4
1により選択的に、ライトデータレジスタ3かあるいは
4にリアルタイムに書き込まれる。例えばスイッチによ
りライトデータレジスタ3が選択されたと仮定すると、
ライトデータレジスタ3に書込みが行われる。複数回書
込みが行われるとライトデータレジスタ3は書込みデー
タで満杯となるためスイッチが切り替わり、今度はライ
トデータレジスタ4へ書込みが行われると同時にライト
レジスタ3から、ライトレジスタフル信号84がアービ
トレーション回路に転送される。ダイナミックメモリセ
ルアレイ1,2がアクセスされていないときにはアービ
トレーション回路からトランスファーゲート32にイネ
ーブル信号81が返信され、ライトデータレジスタ3の
内容が第1のメモリセルアレイ1に転送され書き込まれ
る。しばらくしてライトデータレジスタ4がライトデー
タで満杯になるとスイッチが切り替わり、再びライトデ
ータレジスタ3へ書込みが行われると同時にライトデー
タレジスタ4のデータが3の場合と同様の手順を踏んで
第1のメモリセルアレイ2へ転送され書き込まれる。以
下この動作が繰り返して行われる。この時ライトアドレ
スカウンタよりライトレジスタ内のアドレス信号91(
カラムアドレス)とメモリセル内の行の選択のためのア
ドレス信号92(ロウアドレス)が供給される。ライト
データレジスタのデータ容量はダイナミックメモリセル
アレイへの転送に必要な時間を十分確保できる大きさに
選ばれる。Dout端子への読み出しデータは、リード
スイッチ51゜61によりリードデータレジスタ5また
は6からリアルタイムに得られる。例えばスイッチによ
りリードデータレジスタ5が選択されるときには、予め
ダイナミックメモリセルアレイの選択された行のデータ
が一括して転送されている。リードデータレジスタ5か
らの読み出しが複数回行われると、リードデータレジス
タ5のリードデータは空となるため、スイッチが切り替
わり、今度はり−ドデータレジスタ6からの読出しが行
われると同時に、リードレジスタ5からリードレジスタ
エンプティ信号85がアービトレーション回路に転送さ
れろ。ダイナミックメモリセルアレイ1,2がアクセス
されていないときには、アービトレーション回路からト
ランスファーゲート52にトランスファーイネーブル信
号82が返信され、リードデータレジスタ5へ新しいデ
ータがメモリセルアレイ1からレジスタ単位で一括して
転送される。
しばらくしてリードデータレジスタ6のデータがすべて
読み出させるとスイッチが切り替わり再びリードデータ
レジスタ5からの読出しが行われると同時にメモリセル
アレイ2の選択行のデータがリードレジスタ6に5の場
合と同様の手順を踏んで転送される。以下この動作が繰
り返される。この時リードアドレスカウンタよりリード
レジスタδ、6内のアドレス信号101(カラムアドレ
ス)とメモリセル内の行の選択のためのアドレス信号1
02(ロウアドレス)が供給される。リードデータレジ
スタ5,6のデータWlkはライトデータレジスタと同
じでダイナミックメモリセルアレイからのデータ転送に
必要な時間を十分確保できる大きさに選ばれる。リフレ
ッシュはリフレッシュタイマーからの要求信号71がア
ービトレーション回路に入力し、その時第1のメモリセ
ルアレイがアクセスされていなければただちに、またア
クセスされていれば、それが終了してから行われる。
このときリフレッシュカウンタからのアドレスがリフレ
ッシュアドレスIII(r:1つ)として明月される。
以上をまとめるとライトしたデータはライトデータレジ
スタを通してメモリセルへ転送され、そこで蓄積される
と共にリードデータはメモリセルからリードデータレジ
スタを通して外部へ読み出される。この時リードアドレ
スをライトアドレスと同じ順序で発生させることにより
、ライトされたデータはライトと同じ順序で読み出され
FIFO構成となる。またメモリセルアレイはダイナミ
ック構成でよく、大容量が実現できる。
[発明が解決しようとする問題点] 上述した従来のFIFOメモリの例では、ダイナミック
セルを使用しているので大容量という点ては満足できる
が、ライト/リートデータのアクセスにはライト/リー
ドデータレジスタを経て行−)でいるので、レジスタの
容量以下のデータ蚤の扱い、例えは1〜2ビット単位の
データの取り扱いに間しては、不都合である。
すなわち、ライトデータはまずライトデータレジスタに
格納され、それか満杯になると一括してメモリセルに転
送され、さらにそのデータがり−ドデータレジスタに格
納され、読み出されるという手順のため、ライトしたデ
ータをすぐには読み出せないという欠点がある。
[発明の従来技術に対する相違点] 上述した従来のFIFOメモリに対し、本発明はリアル
タイムにメモリセルに書き込み・読み出しが行える小容
量のFIFOメモリを組み合わせ、ざらに書込・読み出
し回数を比較するコンパレータとその出力信号により制
御される読み出しデータ切り換えスイッチを付は加える
構成により、書き込んだデータをすぐに読み出すことが
可能な大容量FIFOメモリを提供できるという相違点
を有する。
[問題点を解決するための手段] 本発明はかかる問題点に鑑み、大メモリ容量でありなが
ら、ライトしたデータをすぐに読み出すことが可能なF
l、FOメモリを提供する。本発明は上述した従来の大
官jlFrFOメモリに対して、さらに書き込みデータ
をリアルタイムに第2のメモリセルに書き込み手段と、
第2のメモリセルからリアルタイムにデータを読み出す
手段と、書込回数と読み出し回数を比較するコンパレー
タと従来のリードデータレジスタからの読み出しデータ
と第2のメモリセルからの読み出しデータをスイッチン
グしてFIFOメモリの読み出しデータとするスイッチ
回路を設け、リートデータレジスタに対応したメモリセ
ルから、リードデータレジスタ5あるいは6に転送され
るべきデータがない場合、すなわち例えばFIFOメモ
リ全体でデータレジスタ長以下のデータ蓄積量しかない
ような自体か生じる場合には、コンパレータ出力により
それを前もって検出し、スイッチ回路を第2のメモリセ
ルからの読み出しデータに切り換える手段を設け、大メ
モリ容量でありながらライトしたデータをすくリードす
ることが可能なFIF○メモリを提供する。
[実施例] 次に本発明ついて実施例を通して説明する。第1図は本
発明の一実施例の構成図である。第4図に示す従来例と
同じところは同じ数字が用いられていて、動作も同しで
あるので、以下特に第1図については、第4図と異なる
所を中心にして説明する。
16は従来の第1メモリセルアレイ1,2と別に設けら
れた第2のメモリセルアレイで、15はライトアドレス
91に基づき、第2のメモリセルアレイに選択的に15
1のライトデータを書き込むためのライトスイッチであ
る。17はリードアドレス101に基づき、第2のメモ
リセルアレイから選択的にデータを読み出し、ハス17
1に出力するためのリードスイッチである。スイッチ回
路18は従来のリートデータレジスタ5または6から得
られたバス601上のデータと第2メモリセルアレイ1
6から得られたバス171上のデータをライトアドレス
カウンタ9とリードアドレスカウンタ10のライト・リ
ードアドレスを比較するアドレスコンパレータ14から
出力するバス141上の制御信号に従って切り換え、選
択的にバス131に出力するスイッチである。
以下本発明の一実施例についてその動作を説明する。こ
の実施例は第1のメモリセルアレイ1あるいは2からリ
ードデータレジスタ5または6に転送されるべきデータ
がなくなった場合、すなわちこのメモリ全体で例えばデ
ータレジスタ(ライトあるいはリード)長以下のデータ
蓄積量しかないような事態が生じる場合をアドレスコン
パレータ14により前もって検出し、その場合にはスイ
ッチ回路によりバス171とバス131を接続し、外部
からの書込み・読出し要求信号により、リアルタイムに
書き込み・読み出しが行われる第2メモリセルフレイか
らのデータをDout端子から読出すようにしたもので
ある。アドレスコンパレータ14はデータ蓄積量の検出
回路で、ライトアドレスカウンタ9の出力とリードアド
レスカウンタ10の出力を比較し、その差をとることに
よって書込み回数と読み出し回数の差、すなわちデータ
蓄積量を計算する。アドレスコンパレータ14からバス
141に出力される出力信号は計算した結果を判断し、
Dou を端子からの読み出しデータをバス601から
のデータにするか、バス171からのデータにするかを
切り換えるスィッチ回路180制御信号として用いられ
る。例えばライト回数とリード回数の差がある設定値n
 (n=1以上の規定数)より大きい場合には高レベル
信号をn未満の場合は低レベル信号をバス141に出力
し、スイッチ回路18によりバス141の信号が高レベ
ルの場合はバス601とバス131を接続し、低レベル
の場合はバス171とバス131を接続するようにする
次にリアルタイムにデータの書込み・読み出しを行う第
2メモリセルアレイ16と、ライトスイッチ15及びリ
ードスイッチ17の構成例を第2図を参照にして説明す
る。第2メモリセルアレイ16は1行、m(mは2以上
の整数)列で構成されたメモリセル部と、ビット線16
4、その負荷回路162およびワード線161て構成さ
れている。161は単位メモリセルを表し、第2図では
6素子により構成されたスタティックメモリが使われて
いる。ワード線161は電源に接続されており、メモリ
セルは常に選択レベルになっている。
ライトスイッチ15はライトアトバスデコード回路15
2とそのデコード信号154によってライトバス155
と各ビット線164を選択的に接続するライト用スイッ
チ回路153により構成されている。リードスイッチ1
7はリードアドレスデコード回路172と、そのデコー
ド信号174によってリードバス176と各ビット線1
64を選択的に接続するリード用スイッチ回路173に
より構成されている。
以下動作を簡単に説明する。まず書込みの場合はライト
アドレスカウンタ9からのアドレス信号91に基づいて
ライト用スイッチ回路153を選択的に1つだけ導通レ
ベルとし、バス155上のライトデータな選択された列
のメモリセル161に書き込む。書込みが終了すると次
の書込みデータは例えば隣の列のメモリセルに書き込ま
れるように移動し順次アドレスが移動しながら、m回書
込みが行われると最初の列に戻って新しいデータが書き
込まれるという動作を繰り返す。読み出しの場合は、リ
ードアドレスカウンタ10からのアドレス信号101に
基づいてリード用スイッチ回路173を選択的に1つだ
け導通レベルとし、選択された列のビット線164上の
リードデータをバス176に出力する。読み出しが終了
すると次の読み出しデータは書込みの場合と同じ順序で
移動し、m回読出しが行われると最初の列に戻って新し
いデータの読み出しが行われるという動作を繰り返す。
以上説明したようにバス151からの書込みデータはラ
イトアドレス91にしたがってリアルタイムにメモリセ
ル161に書き込まれ、リードアドレス101にし、た
がってメモリセル161のデータはリアルタイムにバス
171に読出される。
次に第2のメモリセルアレイ16とライトスイッチ15
及びリードスイッチ17の別の構成例を第3図を参照に
して説明する。第3図はバイポート型メモリセルを使用
した他の実施例である。第2メモリセルアレイ16はI
(行、L列(、K X Lは2上の整数)で構成された
バイポート型メモリセル部とライト用ビット線166、
その負荷回路1621、及びライト用ワード線168と
リード用ビット線167、その負荷回路1622及びリ
ード用ワード線169で構成されている。165はバイ
ポート型の単位メモリセルを表し、8素子により構成さ
れたスタティックメモリが使われている。第2図で示さ
せるメモリセルに比べてトランスファーゲートがライト
用、リード用に2組分用意されており、それにしたがっ
てライト・リード用のワード線とビット線がそれぞれ2
組分用意されている。ライト用のワード線はライトアド
レスデコード回路1522に接続されており、リードの
用のワード線はリードアドレスデコード回路1722に
接続されている。ライトスイッチ15はカラム選択用ラ
イトアドレスデコード回路1521と、そのデコード信
号154によってライトバス155と各ライト用ビット
線166を選択的に接続するライト用スイッチ回路15
3とロウ選択用ライトアドレスデコード回路1522に
より構成されている。リードスイッチ17はカラム選択
用リードアドレスデコード回路1721と、そのデコー
ド信号174によってリードバス176と各リード用ビ
ット線167を選択的に接続するリード用スイッチ回路
173とロウ選択用リードアドレスデコード回路172
2により構成されている。
以下第3図に示される他の実施例の動作を簡単に説明す
る。まず書込みの場合はライトアドレスカウンタ9から
のアドレス信号91に基づいてライト用スイッチ回路1
53を選択的に1つだけ導通レベルにし、バス155上
のライトデータを選択した列のビット線に伝えると共に
、ライト用ワード線を168のうち1本を選択レベルと
して、選択された行・列の交点に位置するメモリセル1
65にライトデータを書き込む。書込みが終了すると次
の書込みデータは例えば隣の列あるいは行のメモリセル
に書き込まれるように移動し、順次アドレスが移動しな
がらKXL回の書込みが行われると最初のアドレスに戻
って新しいデータが書き込まれるという動作を繰り返す
読出しの場合は、リードアドレスカウンタ10からのア
ドレス信号101に基づいてリード用スイッチ回路17
3とリード用ワード線169を選択的に導通レベル及び
選択レベルとし、選択された行・列の交点に位置するメ
モリセル165のデータをリード用バス176に出力す
る。読出しが終了すると次の読出しデータは書込みと同
じ順序で移動し、KXL回読出しが行われると最初のア
ドレスに戻って新しいデータの読出しが行われるという
動作を繰り返す。
以上説明したようにバス151がらの書込みデータはラ
イトアドレス91にしたがってリアルタイムにメモリセ
ル165に書き込まれ、リートアドレス101ここ従っ
てメモリセル165のデータはリアルタイムにバス17
1に読出される。第2図の実施例に比べて第3図の実施
例が異なるところは、バイポート型メモリセルを使用す
ると行の数が複数にとれることで、メモリセル数を多く
必要とする場合−こ構成が楽になるメリットがある。
以上第1図に示す実施例においては、書込み回数と読出
し回数を比較するコンパレータとしてライトアドレスカ
ウンタとリードアドレスカウンタのアドレスを比較する
アドレスコンパし一夕を用いたが、スイッチ回路の切り
替えを制御する制御信号の発生回路として、ライトデー
タレジスタ3また:ct4のデータをメモリセルアレイ
1または2に転送した回数と、メモリセルアレイ1また
は2の中のデータをリードデータレジスタ5または6に
転送した回数を比較するコンパレータなどでも応用が可
能である。また第2メモリセルアレイへのライトアドレ
スおよびリードアドレスの選択用として、第1メモリセ
ルアレイのカラム選択用アドレス91,101を用いた
が、第2メモリセルアレイ16のメモリ容量によっては
ロウ(行)選択用アドレス92,102を加えることも
可能である。また書き込みデータ読出しデータのビット
サイズ!1′1ビット構成でもJビット構成(J=2以
上の整数)でも可能である。第2メモリセルアレイのメ
モリ容量は好ましくはライトデータレジスタ3及び4あ
るいはリードデータレジスタ5及び6の合計メモリ容量
に等しく構成した方がよいがそれ以上でも、それ以下で
も構成することが可能である。
[発明の効果] 以上説明したように本発明は大容量メモリセルとライト
・リードデータレジスタを用いてFIFOメモリ構成と
小容量ながらリアルタイムにメモリセルに書込み・読出
が行えるFIFOメモリ構成を絹合せ、さらに書込み・
読出し回数を比較するコンパレータとその出力信号によ
り制御される読出しデータ切り換えスイッチを付は加え
るだけの簡単な構成でもって、従来の欠点であった書き
込んだデータをすぐに読出せないという点を改良した操
作性の優れた大容量FIFOメモリを提供できる効果が
ある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の構成を示すブロック図、第
2図は一実施例中の第2メモリセルアレイ部の構成例を
示すブロック図、第3図は他の実施例中の第2メモリセ
ルアレイ部を示すブロック図、第4図は従来の大容量F
IFOメモリを示すブロック図である。 1、2・ ・ Din  ・ ・ Dout  ・ 3、4・ ・ ・第1メモリセルアレイ、 ・データ入力端子、 ・データ出力端子、 ・ライトデータレジスタ、 31.41・・・・・ライトスイッチ、32.42・・
・・・トランスファーゲート、5.6・・・・・・・リ
ードデータレジスタ、51.81・・・・・リードスイ
ッチ、52.62・・・・・トランスファーゲート、7
・・・・・・・・・リフレッシュタイマー71・・・・
・・・・リフレッシュ要求信号、8・・・・・・・・・
・アービトレーション回路、81.82・・・・・・ト
ランスファーゲートイネーブル信号、 83・・・・・・・・・リフレッシュ信号、84・・・
・・・・・ライトデータレジスタフル信号、 85・・・・・・・・・・リードデータレジスタエンプ
ティ信号、 9・・・・・・・・・ライトアドレスカウンタ、10・
・・・・・・・リードアドレスカウンタ、11・・・・
・リフレッシュアドレスカウンタ、91・・・・・・・
ライトカラムアドレス信号、92・・・・・・・・ライ
トロウアドレス信号、101 ・ 102 ・ III  ・ 12 ・ ・ 13 ・ ・ ・・・リードカラムアドレス信号、 ・・・リードロウアドレス信号、 ・リフレッシュロウアドレス信号、 ・・・・・・行(ロウ)選択回路、 ・・・・・・・・・センスアンプ、 601゜ 171、 131 ・ ・ ・ ・ ・・・ ・ ・・
リートバス、14・・・・・・・・・・アドレスコンパ
レータ、141・・・・・・・スイッチ回路制御信号バ
ス、15・・・・・・・・・・・・ライトスイッチ、1
6・・・・・・・・・・第2メモリセルアレイ、17・
・・・・・・・・・・・・リードスイッチ、151・・
・・・・・・・・・ライトデータバス、152・・・・
・・ライトアドレスデコード回路、153・・・・・・
・・・ライト用スイッチ回路、154、 174・・・
・・・・・・デコード信号、155・・・・・・・・・
・・・・・ライトバス、161.165・・・・・・・
・・・メモリセル、162 ・ ・ 163 ・ ・ 164 ・ ・ 176 ・ ・ 172 ・ ・ 173 ・ ・ 175 ・ ・ 1521゜ 1621 ・ 1622 ・ 166 ・ ・ 167 ・ ・ 168 ・ ・ 169 ・ ・ 1721゜

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)データ入力端子からの書込みデータを複数個格納
    する第1のデータレジスタと、該第1のデータレジスタ
    のデータを一括して第1のメモリセルへ転送する手段と
    、上記第1のメモリセルからデータを第2のデータレジ
    スタに一括して転送する手段と、上記第2データレジス
    タからデータを読み出す手段とを設け、さらに上記デー
    タ入力端子からの書込みデータをリアルタイムに第2の
    メモリセルに書込み手段と、上記第2のメモリセルから
    リアルタイムにデータを読み出す手段と、データの書込
    み回数と読み出し回数を比較するコンパレータと、該コ
    ンパレータの書込み回数と読み出し回数の差がn(n=
    1以上の規定数)以上である場合は上記第2のデータレ
    ジスタからのデータをデータ出力端子から読み出しデー
    タとして出力し、該コンパレータの書込み回数と読み出
    し回数の差がn(n=1以上の規定数)未満である場合
    は、該第2のメモリセルからのデータを読み出しデータ
    として出力する切り換え手段を設けたことを特徴とする
    ファーストインファーストアウト型半導体メモリ。
  2. (2)該第1のデータレジスタは複数の第1レジスタ回
    路を有し、該複数の第1レジスタ回路中の一つの第1レ
    ジスタ回路のデータが該第1のメモリセルへ転送される
    ときには他の第1レジスタ回路に対して書込みが続けら
    れ、上記第2のデータレジスタも複数の第2レジスタ回
    路で構成され、該第2レジスタ回路のうちの一つの第2
    レジスタ回路に上記第1のメモリセルからデータが転送
    されるときには、他の第2レジスタ回路から読み出しが
    行われるような構成とした特許請求範囲第1項記載のフ
    ァーストインファーストアウト型半導体メモリ。
  3. (3)上記第1のメモリセルはダイナミックメモリセル
    により構成され、かつリフレッシュ回路を内蔵した特許
    請求の範囲第1項または第2項記載のファーストインフ
    ァーストアウト型半導体メモリ。
  4. (4)上記第2のメモリセルはスタティック型メモリセ
    ルで構成された特許請求範囲第1、2または3項記載の
    ファーストインファーストアウト型半導体メモリ。
  5. (5)上記第2のメモリセルは、バイポート型スタティ
    ックセルで構成された特許請求範囲第1、2または3項
    に記載のファーストインファーストアウト型半導体メモ
    リ。
  6. (6)上記第1のメモリセル数は該第2のメモリセル数
    より多い特許請求の範囲第1、2、3、4または5項記
    載のファーストインファーストアウト型半導体メモリ。
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