JPH04318389A - Data transfer device in semiconductor storage device - Google Patents

Data transfer device in semiconductor storage device

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JPH04318389A
JPH04318389A JP3084248A JP8424891A JPH04318389A JP H04318389 A JPH04318389 A JP H04318389A JP 3084248 A JP3084248 A JP 3084248A JP 8424891 A JP8424891 A JP 8424891A JP H04318389 A JPH04318389 A JP H04318389A
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dram
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勝己 堂阪
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彰 山崎
Hisashi Iwamoto
久 岩本
Koji Hayano
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    • G11C7/1006Data managing, e.g. manipulating data before writing or reading out, data bus switches or control circuits therefor

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Abstract

PURPOSE:To provide the data transfer device which can execute a data transfer at a high speed between a large capacity memory and a high speed memory. CONSTITUTION:The data transfer device contains a latch circuit 1811 for latching data from an SRAM 2 being a high speed memory, an amplifying circuit 1814 and a gate circuit 1815 for amplifying the data from a DRAM 1 being a large capacity memory and transferring to the SRAM, and a gate circuit 1813 for transferring write data to the corresponding memory cell of the DRAM in response to a DRAM write enable signal AWDE. After the data of the SRAM is latched to the latch circuit 1811, the write data is transformed to the DRAM from the gate circuit 1813, and this write data is transferred to the SRAM through the amplifying circuit 1814 and the gate circuit 1815. At the time of cache miswrite, this transfer data is rewritten to the write data, therefore, after the data transfer to the SRAM from the DRAM is completed, an access to the SRAM can be executed, and write and readout of the data can be executed at a high speed even at the time of cache miss.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】この発明は高速メモリセルと大容
量メモリとが同一半導体チップ上に形成された半導体記
憶装置におけるデータ転送装置に関する。特に、主メモ
リとしての大容量のダイナミック・ランダム・アクセス
・メモリ(DRAM)とキャッシュメモリとしての小容
量のスタティック・ランダム・アクセス・メモリ(SR
AM)を備えるキャッシュ内蔵半導体記憶装置における
DRAMとSRAMとの間のデータ転送を行なうための
データ転送装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a data transfer device in a semiconductor memory device in which a high-speed memory cell and a large-capacity memory are formed on the same semiconductor chip. In particular, large capacity dynamic random access memory (DRAM) as main memory and small capacity static random access memory (SR) as cache memory.
The present invention relates to a data transfer device for transferring data between DRAM and SRAM in a semiconductor memory device with a built-in cache.

【0002】0002

【従来の技術】最近の16ビットまたは32ビットのマ
イクロプロセシングユニット(MPU)は、動作クロッ
ク周波数が25MHzまたはそれ以上と非常に高速にな
ってきている。データ処理システムにおいては、標準D
RAM(ダイナミック・ランダム・アクセス・メモリ)
はビット単価が安いため、大記憶容量の主メモリとして
用いられることが多い。この標準DRAMは、アクセス
時間が短縮化されてきてはいるものの、MPUの高速化
は標準DRAMのそれを上回っている。このため、標準
DRAMを主メモリとして用いるデータ処理システムは
、ウェイトステート(待ち状態)の増加などの犠牲を払
う必要がある。このMPUと標準DRAMの動作速度の
ギャップという問題は、標準DRAMが次のような特徴
を有しているために本質的なものである。
2. Description of the Related Art Recent 16-bit or 32-bit microprocessing units (MPUs) have become extremely fast with operating clock frequencies of 25 MHz or higher. In data processing systems, standard D
RAM (dynamic random access memory)
Because of its low cost per bit, it is often used as main memory with large storage capacity. Although the access time of this standard DRAM has been shortened, the MPU speed has exceeded that of the standard DRAM. For this reason, data processing systems that use standard DRAM as main memory must make sacrifices such as an increase in wait states. This problem of the gap in operating speed between the MPU and the standard DRAM is essential because the standard DRAM has the following characteristics.

【0003】(1)  行アドレスと列アドレスとが時
分割的に多重化されて同じアドレスピン端子へ与えられ
る。行アドレスはローアドレスストローブ信号/RAS
の降下エッジで装置内部へ取込まれる。列アドレスはコ
ラムアドレスストローブ信号/CASの降下エッジで装
置内部へ取込まれる。ローアドレスストローブ信号/R
ASはメモリサイクルの開始を規定しかつ行選択系を活
性化する。コラムアドレスストローブ信号/CASは列
選択系を活性化する。信号/RASが活性状態となって
から信号/CASが活性状態となるまで“RAS−CA
S遅延時間(tRCD)”と呼ばれる所定の時間が必要
とされるため、アクセス時間の短縮化にも限度があると
いうアドレス多重化による制約が存在する。
(1) Row addresses and column addresses are time-division multiplexed and applied to the same address pin terminal. Row address is row address strobe signal/RAS
It is taken into the device at the falling edge of. The column address is taken into the device at the falling edge of the column address strobe signal /CAS. Row address strobe signal/R
AS defines the start of a memory cycle and activates the row selection system. Column address strobe signal /CAS activates a column selection system. “RAS-CA” is maintained from when the signal /RAS becomes active until when the signal /CAS becomes active.
Since a predetermined time called "S delay time (tRCD)" is required, there is a restriction due to address multiplexing that there is a limit to the reduction of access time.

【0004】(2)  ローアドレスストローブ信号/
RASを一旦立上げてDRAMをスタンバイ状態に設定
した場合、このローアドレスストローブ信号/RASは
RASプリチャージ時間(tRP)と呼ばれる時間が経
過した後でなければ再び“L”へ立下げることはできな
い。このRASプリチャージ時間はDRAMの様々な信
号線を確実に所定電位にプリチャージするために必要と
される。このため、RASプリチャージ時間tRPによ
りDRAMのサイクル時間を短くすることはできない。 また、DRAMのサイクル時間を短くすることは、DR
AMにおいて信号線の充放電の回数が多くなるため、消
費電流の増加にもつながる。
(2) Row address strobe signal/
Once RAS is turned on and the DRAM is set to standby, the row address strobe signal /RAS cannot be brought down to "L" again until a time called the RAS precharge time (tRP) has elapsed. . This RAS precharge time is required to reliably precharge various signal lines of the DRAM to predetermined potentials. Therefore, the DRAM cycle time cannot be shortened by the RAS precharge time tRP. In addition, shortening the cycle time of DRAM
In AM, the number of times the signal line is charged and discharged increases, which also leads to an increase in current consumption.

【0005】(3)  回路の高集積化およびレイアウ
トの改良などの回路技術およびプロセス技術の向上また
駆動方法の改良などの応用上の工夫・改良によりDRA
Mの高速化を図ることができる。しかし、MPUの高速
化の進展はDRAMのそれを大きく上回っている。EC
LRAM(エミッタ・カップルドRAM)およびスタテ
ィックRAMなどのバイポーラトランジスタを用いた高
速のバイポーラRAMおよびMOSトランジスタ(絶縁
ゲート型電界効果トランジスタ)を用いた比較的低速の
DRAMというように半導体メモリの動作スピードには
階層構造がある。MOSトランジスタを構成要素とする
標準DRAMでは数十nS(ナノ秒)のスピード(サイ
クル時間)を期待するのは非常に困難である。
(3) Improvements in circuit technology and process technology, such as higher circuit integration and improved layout, as well as application innovations and improvements, such as improved driving methods, have made it possible to improve DRA.
It is possible to increase the speed of M. However, the progress in increasing the speed of MPUs has far exceeded that of DRAMs. EC
The operating speed of semiconductor memory has increased, such as high-speed bipolar RAM using bipolar transistors such as LRAM (emitter-coupled RAM) and static RAM, and relatively low-speed DRAM using MOS transistors (insulated gate field effect transistors). has a hierarchical structure. It is extremely difficult to expect a speed (cycle time) of several tens of nanoseconds in a standard DRAM that includes MOS transistors.

【0006】MPUと標準DRAMのスピードギャップ
(動作速度の差)を埋めるため応用面から種々の改善が
行なわれている。このような改善の主なものとしては、
(1)  DRAMの高速モードとインタリーブ方式と
を用いる、(2)  高速のキャッシュメモリ(SRA
M)を外部に設ける、がある。
Various improvements have been made from an application standpoint to fill the speed gap (difference in operating speed) between MPUs and standard DRAMs. The main improvements include:
(1) Using DRAM high-speed mode and interleaving method; (2) High-speed cache memory (SRA)
M) is provided externally.

【0007】上記方法(1)の場合、スタティックコラ
ムモードまたはページモードなどの高速モードを用いる
方法と、この高速モードとインタリーブ方式とを組合わ
せる方法とがある。スタティックモードとは、1本のワ
ード線(1行)を選択した後、列アドレスのみを順次変
化させることによりこの1行のメモリセルを順次アクセ
スする方法である。ページモードとは、1本のワード線
を選択した後、信号/CASをトグルして列アドレスを
順次取込み、この1本のワード線に接続されるメモリセ
ルへ順次アクセスする方法である。これらのいずれのモ
ードも信号/RASのトグルを含まずにメモリセルへア
クセスすることができ、通常の、信号/RASおよび/
CASを用いたアクセスよりも高速となる。
In the case of the above method (1), there are two methods: a method that uses a high-speed mode such as a static column mode or a page mode, and a method that combines this high-speed mode and an interleaving method. The static mode is a method in which one word line (one row) is selected and then the memory cells of this one row are sequentially accessed by sequentially changing only the column address. The page mode is a method in which, after selecting one word line, the signal /CAS is toggled to sequentially take in column addresses, and the memory cells connected to this one word line are sequentially accessed. Either of these modes allows access to memory cells without toggling the signal /RAS, and the normal signals /RAS and
This is faster than access using CAS.

【0008】インタリーブ方式とは、複数のメモリをデ
ータバスに並列に設け、この複数のメモリへのアクセス
を交互または順次行なうことにより、実効的にアクセス
時間の短縮を図る方式である。このDRAMの高速モー
ドを用いた方法および高速モードとインタリーブ方式と
を組合わせる方法は、簡単にしかも比較的効率よく標準
DRAMを高速DRAMとして使用する方法として従来
から知られている。
The interleaving method is a method for effectively shortening the access time by providing a plurality of memories in parallel on a data bus and accessing the plurality of memories alternately or sequentially. The method using the high-speed mode of DRAM and the method of combining the high-speed mode and the interleaving method are conventionally known as methods for easily and relatively efficiently using a standard DRAM as a high-speed DRAM.

【0009】上記方法(2)は、メインフレームでは昔
から幅広く使われている方法である。この高速キャッシ
ュメモリは高価である。しかしながら、低価格ながらも
高性能も要求されるパーソナルコンピュータの分野にお
いては、その動作速度を改善するために、ある程度高価
になるのを犠牲にしてやむなく一部で使われている。高
速キャッシュメモリをどこに設けるかについては次の3
種類の可能性がある。
The above method (2) has been widely used in mainframes for a long time. This high speed cache memory is expensive. However, in the field of personal computers, which require high performance while being low in price, in order to improve the operating speed, some of them have no choice but to sacrifice some increase in price. Regarding where to install high-speed cache memory, see the following 3.
There are several possible types.

【0010】(a)  MPUそのものに内蔵する。(a) Built into the MPU itself.

【0011】(b)  MPU外部に設ける。(b) Provided outside the MPU.

【0012】(c)  また高速キャッシュメモリを別
に設けるのではなく、標準DRAMに内蔵されている高
速モードをキャッシュのように用いる(高速モードの擬
似的キャッシュメモリ化)。すなわちキャッシュヒット
時には高速モードで標準DRAMへアクセスし、キャッ
シュミス時には通常モードで標準DRAMにアクセスす
る。これらの3つの方法(a)ないし(c)は何らかの
形で既にデータ処理システムにおいて採用されている。
(c) Also, instead of providing a separate high-speed cache memory, the high-speed mode built into the standard DRAM is used like a cache (the high-speed mode becomes a pseudo-cache memory). That is, when a cache hit occurs, the standard DRAM is accessed in high-speed mode, and when a cache miss occurs, the standard DRAM is accessed in normal mode. These three methods (a) to (c) have already been employed in some form in data processing systems.

【0013】しかしながら、価格の観点から、多くのM
PUシステムにおいては、DRAMに不可避のRASプ
リチャージ時間(tRP)を実効的に表に出ないように
するために、メモリをバンク構成とし、このメモリバン
クごとにインタリーブする方法が用いられている。この
方法に従えば、実質的にDRAMのサイクル時間をスペ
ック値(仕様値)のほぼ半分にすることができる。イン
タリーブの方法では、メモリへのアクセスがシーケンシ
ャルになされる場合にしか効果的ではない。すなわち、
同一のメモリバンクへ連続してアクセスする場合には効
果は得られない。またこの方法ではDRAM自身のアク
セス時間の実質的向上は図ることはできない。また、メ
モリの最小単位を少なくとも2バンクとする必要がある
However, from the viewpoint of price, many M
In the PU system, in order to effectively hide the inevitable RAS precharge time (tRP) of DRAM, a method is used in which the memory is arranged in banks and each memory bank is interleaved. According to this method, the cycle time of the DRAM can be substantially reduced to approximately half of the specification value. Interleaving methods are effective only when memory accesses are sequential. That is,
No effect can be obtained when accessing the same memory bank consecutively. Furthermore, this method cannot substantially improve the access time of the DRAM itself. Furthermore, the minimum unit of memory must be at least two banks.

【0014】ページモードまたはスタティックコラムモ
ードなどの高速モードを用いる場合、MPUがあるペー
ジ(ある指定された1行のデータ)を連続してアクセス
する場合に限り実効的にアクセス時間を短縮することが
できる。この方法は、バンク数が2ないし4と比較的大
きい場合には各バンクごとに異なる行をアクセスするこ
とができるためある程度効果が得られる。与えられたペ
ージ内にMPUが要求するメモリのデータがない場合を
“ミスヒット”と呼ぶ。通常、データの1塊りは近接し
たアドレスまたは逐次的アドレスに格納される。高速モ
ードにおいては、アドレスの半分である行アドレスが既
に指定されているため“ミスヒット”が起こる確率は高
い。しかしながら、バンクの数が30ないし40と大き
くなると、各バンクごとに異なるページのデータを格納
できるため“ミスヒット”率は激減する。しかしながら
、データ処理システムにおいて30ないし40のバンク
を想定することは現実的ではない。また、“ミスヒット
”が発生した場合には、新たに行アドレスを選択し直す
ために信号/RASを立上げDRAMのプリチャージサ
イクルに戻る必要があり、バンク構成の性能を犠牲にす
ることになる。
[0014] When using a high-speed mode such as page mode or static column mode, the access time can only be effectively shortened when the MPU continuously accesses a certain page (one specified row of data). can. This method is effective to some extent when the number of banks is relatively large, such as 2 to 4, because different rows can be accessed for each bank. A case where there is no memory data requested by the MPU within a given page is called a "mishit." Typically, chunks of data are stored at adjacent or sequential addresses. In high-speed mode, the probability of a "mishit" occurring is high because the row address, which is half of the address, has already been specified. However, when the number of banks increases to 30 to 40, the "mishit" rate decreases dramatically because each bank can store data of a different page. However, it is not realistic to envisage 30 to 40 banks in a data processing system. Furthermore, if a "mishit" occurs, it is necessary to raise the signal /RAS and return to the DRAM precharge cycle in order to select a new row address, which may result in sacrificing the performance of the bank configuration. Become.

【0015】上記方法(2)の場合、MPUと標準DR
AMとの間に高速キャッシュメモリが設けられる。この
場合標準DRAMは比較的低速であっても構わない。一
方において、標準DRAMは4M(メガ)ビット、16
Mビットと大記憶容量のものが出現している。パーソナ
ルコンピュータなどの小規模システムにおいては、その
メインメモリを1チップないし数チップの標準DRAM
により構成することができる。外部に高速キャッシュメ
モリを設けた場合、メインメモリがたとえば1個の標準
DRAMにより構成できるような小規模システムでは有
効ではない。標準DRAMをメインメモリとする場合、
高速キャッシュメモリとメインメモリとの間のデータ転
送速度がこの標準DRAMのデータ入出力端子数で制限
され、システムの速度に対するネックになるからである
In the case of method (2) above, MPU and standard DR
A high speed cache memory is provided between the AM and the AM. In this case, the standard DRAM may be relatively slow. On the other hand, standard DRAM is 4M (mega) bits, 16
Devices with M bits and large storage capacity are emerging. In small-scale systems such as personal computers, the main memory is one or several chips of standard DRAM.
It can be configured by Providing an external high-speed cache memory is not effective in small-scale systems where the main memory can be constructed from, for example, one standard DRAM. When using standard DRAM as main memory,
This is because the data transfer speed between the high-speed cache memory and the main memory is limited by the number of data input/output terminals of this standard DRAM, which becomes a bottleneck to the speed of the system.

【0016】また高速モードの擬似的キャッシュメモリ
化の場合、その動作速度は高速のキャッシュメモリより
も遅く、所望のシステムの性能を実現することは困難で
ある。
Furthermore, in the case of a high-speed mode pseudo cache memory, its operating speed is slower than that of a high-speed cache memory, making it difficult to achieve desired system performance.

【0017】上述のようなインタリーブ方式または高速
動作モードを使用した場合に生じるシステム性能の犠牲
を解消し、比較的安価で小規模なシステムを構築する方
法としては、高速キャッシュメモリ(SRAM)をDR
AMに内蔵することが考えられる。すなわち、DRAM
をメインメモリとし、かつSRAMをキャッシュメモリ
として備える階層的な構造の1チップメモリを考えるこ
とができる。このような階層的な構造の1チップメモリ
をキャッシュDRAM(CDRAM)と称す。このCD
RAMについて以下に説明する。
[0017] As a method of eliminating the sacrifice in system performance that occurs when using the interleaving method or high-speed operation mode as described above and constructing a relatively inexpensive and small-scale system, it is possible to use high-speed cache memory (SRAM) with DR.
It is possible to incorporate it into AM. That is, DRAM
It is possible to consider a one-chip memory with a hierarchical structure, in which the main memory is the main memory, and the SRAM is the cache memory. A one-chip memory having such a hierarchical structure is called a cache DRAM (CDRAM). This CD
The RAM will be explained below.

【0018】図88は従来の標準的な1メガビットDR
AMの要部の構成を示す図である。図88において、D
RAMは、行および列からなるマトリクス状に配列され
た複数のメモリセルMCからなるメモリセルアレイ50
0を含む。1本のワード線WLに1行のメモリセルが接
続される。1本の列線CLに1列のメモリセルMCが接
続される。通常この列線CLは1対のビット線から構成
される。1本のワード線WLはこの1対のビット線のう
ちの一方のビット線との交点に位置するメモリセルを選
択状態とする。1M(メガ)DRAMにおいてはメモリ
セルMCは1024×1024列のマトリクス状に配列
される。すなわち、このメモリセルアレイ500は10
24本のワード線WLと1024本の列線CL(102
4対のビット線)を含む。
FIG. 88 shows a conventional standard 1 megabit DR.
It is a figure showing the composition of the main part of AM. In FIG. 88, D
The RAM includes a memory cell array 50 consisting of a plurality of memory cells MC arranged in a matrix of rows and columns.
Contains 0. One row of memory cells is connected to one word line WL. One column of memory cells MC is connected to one column line CL. This column line CL usually consists of a pair of bit lines. One word line WL selects a memory cell located at the intersection with one of the pair of bit lines. In a 1M (mega) DRAM, memory cells MC are arranged in a matrix of 1024×1024 columns. That is, this memory cell array 500 has 10
24 word lines WL and 1024 column lines CL (102
4 pairs of bit lines).

【0019】DRAMはさらに、外部から与えられる行
アドレス(図示せず)をデコードし、メモリセルアレイ
500の対応の行を選択するロウデコーダ502と、こ
のロウデコーダ502により選択されたワード線に接続
されるメモリセルのデータを検知し増幅するセンスアン
プと、外部から与えられる列アドレス(図示せず)をデ
コードし、このメモリセルアレイ500の対応の列を選
択するコラムデコーダを含む。図88においてはセンス
アンプとコラムデコーダとが1つのブロック504で示
される。このDRAMがデータの入出力を1ビット単位
で行なう×1ビット構成の場合、コラムデコーダにより
1本の列線CL(ビット線対)が選択される。DRAM
が4ビット単位でデータの入出力を行なう×4ビット構
成の場合、コラムデコーダにより4本の列線CLが選択
される。ブロック504のセンスアンプは各列線(ビッ
ト線対)CLに対して1個ずつ設けられる。
The DRAM further includes a row decoder 502 that decodes an externally applied row address (not shown) and selects a corresponding row of the memory cell array 500, and a word line connected to the row decoder 502. The memory cell array 500 includes a sense amplifier that detects and amplifies data in a memory cell, and a column decoder that decodes an externally applied column address (not shown) and selects a corresponding column of this memory cell array 500. In FIG. 88, a sense amplifier and a column decoder are shown as one block 504. If this DRAM has a ×1 bit configuration in which data input/output is performed in units of 1 bit, one column line CL (bit line pair) is selected by a column decoder. DRAM
In the case of a ×4 bit configuration in which data is input/output in units of 4 bits, four column lines CL are selected by a column decoder. One sense amplifier in block 504 is provided for each column line (bit line pair) CL.

【0020】このDRAM内のメモリセルMCへデータ
を書込むかまたはこのメモリセルMCからデータを読出
すメモリアクセス時においては、以下の動作が行なわれ
る。まずロウデコーダ502へ行アドレスが与えられる
。ロウデコーダ502はこの行アドレスをデコードし、
メモリセルアレイ500内の1本のワード線WLの電位
を“H”に立上げる。この選択されたワード線WLに接
続される1024ビットのメモリセルMCのデータが対
応の列線CL上へ伝達される。この列線CL上のデータ
はブロック504に含まれるセンスアンプにより増幅さ
れる。この選択されたワード線WLに接続されるメモリ
セルのうちデータの書込みまたは読出しを受けるメモリ
セルの選択はブロック504に含まれるコラムデコーダ
からの列選択信号により行なわれる。
During memory access to write data to or read data from memory cell MC in this DRAM, the following operations are performed. First, a row address is given to row decoder 502. The row decoder 502 decodes this row address,
The potential of one word line WL in memory cell array 500 is raised to "H". Data in the 1024-bit memory cell MC connected to the selected word line WL is transmitted onto the corresponding column line CL. Data on this column line CL is amplified by a sense amplifier included in block 504. Among the memory cells connected to the selected word line WL, a memory cell to which data is to be written or read is selected by a column selection signal from a column decoder included in block 504.

【0021】前述の高速モード時においては、ブロック
504に含まれるコラムデコーダに対し列アドレスが順
次与えられる。スタティックコラムモード動作時におい
ては、所定時間ごとに与えられる列アドレスを新たな列
アドレスとしてコラムデコーダがデコードし、この選択
されたワード線WLに接続されるメモリセルを列線CL
を介して選択する。ページモード時においては、コラム
デコーダへは、信号/CASの各トグルごとに新たな列
アドレスが与えられ、コラムデコーダはこの列アドレス
をデコードして対応の列線を選択する。このように1本
のワード線WLを選択状態とし列アドレスのみを変える
ことによりこの選択されたワード線WLに接続される1
行のメモリセルMCへ高速でアクセスすることができる
In the aforementioned high speed mode, column addresses are sequentially given to the column decoders included in block 504. During static column mode operation, the column decoder decodes the column address given at predetermined intervals as a new column address, and connects the memory cell connected to the selected word line WL to the column line CL.
Select via. In the page mode, a new column address is given to the column decoder for each toggle of the signal /CAS, and the column decoder decodes this column address to select the corresponding column line. In this way, by setting one word line WL in the selected state and changing only the column address, the 1 word line WL connected to this selected word line WL is
Memory cells MC in a row can be accessed at high speed.

【0022】図89は従来の1MビットCDRAMの一
般的構成を示す図である。図89において従来のCDR
AMは、図88に示す標準DRAMの構成に加えて、S
RAM506と、DRAMのメモリセルアレイ500の
1行とSRAM506との間でのデータ転送を行なうた
めのトランスファーゲート508を含む。SRAM50
6は、DRAMメモリセルアレイ500の1行のデータ
を同時に格納することができるように、このメモリセル
アレイ500の各列線CLに対応して設けられるキャッ
シュレジスタを含む。このキャッシュレジスタは、した
がって1024個設けられる。またこのキャッシュレジ
スタはSRAMセルにより構成される。この図89に示
すCDRAMの構成の場合、外部からキャッシュヒット
を示す信号が与えられた場合、このSRAM506への
アクセスが行なわれ、高速でメモリへアクセスすること
ができる。キャッシュミス(ミスヒット)時においては
、DRAM部へアクセスが行なわれる。
FIG. 89 is a diagram showing the general configuration of a conventional 1M bit CDRAM. In Figure 89, conventional CDR
In addition to the standard DRAM configuration shown in FIG.
It includes a RAM 506 and a transfer gate 508 for transferring data between one row of the DRAM memory cell array 500 and the SRAM 506. SRAM50
Reference numeral 6 includes a cache register provided corresponding to each column line CL of the DRAM memory cell array 500 so that data of one row of the DRAM memory cell array 500 can be stored at the same time. Therefore, 1024 cash registers are provided. Further, this cache register is composed of SRAM cells. In the case of the CDRAM configuration shown in FIG. 89, when a signal indicating a cache hit is applied from the outside, this SRAM 506 is accessed, and the memory can be accessed at high speed. At the time of a cache miss (mishit), the DRAM section is accessed.

【0023】上述のような大容量のDRAMと高速のS
RAMとを同一チップ上に集積したCDRAMは、たと
えば特開昭60−7690号公報および特開昭62−3
8590号公報などに開示されている。
[0023] As mentioned above, large capacity DRAM and high speed S
CDRAM, which is integrated with RAM on the same chip, is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 60-7690 and Japanese Patent Laid-open No. 62-3.
This is disclosed in Publication No. 8590 and the like.

【0024】[0024]

【発明が解決しようとする課題】上述のような従来のC
DRAMの構成においては、DRAMメモリセルアレイ
500の列線(ビット線対)CLとSRAM(キャッシ
ュメモリ)506の列線(ビット線対)が1対1対応の
関係でトランスファーゲート508を介して接続される
。すなわち、この上述の従来のCDRAMの構成におい
ては、DRAMメモリセルアレイ500におけるワード
線WL1本に接続されるメモリセルのデータと、このメ
モリセルアレイ500の1行と同数個のSRAMセルの
データとをトランスファーゲート508を介して双方向
一括転送する構成がとられる。この構成においては、S
RAM506がキャッシュメモリとして用いられ、DR
AMがメインメモリとして用いられる。
[Problem to be solved by the invention] The conventional C
In the DRAM configuration, the column lines (bit line pairs) CL of the DRAM memory cell array 500 and the column lines (bit line pairs) of the SRAM (cache memory) 506 are connected via transfer gates 508 in a one-to-one correspondence. Ru. That is, in the conventional CDRAM configuration described above, the data of the memory cells connected to one word line WL in the DRAM memory cell array 500 and the data of the same number of SRAM cells as one row of the memory cell array 500 are transferred. A configuration is adopted in which bidirectional batch transfer is performed via gate 508. In this configuration, S
RAM 506 is used as cache memory and DR
AM is used as main memory.

【0025】この場合、キャッシュのいわゆるブロック
サイズは、SRAM506において、1回のデータ転送
でその内容が書換えられるビットの数と考えられる。し
たがって、このブロックサイズはDRAMメモリセルア
レイ500の1本のワード線WLに物理的に結合される
メモリセルの数と同数になる。図88および図89に示
すように1本のワード線WLに1024個のメモリセル
が物理的に接続されている場合には、ブロックサイズは
1024となる。
In this case, the so-called block size of the cache is considered to be the number of bits whose contents can be rewritten in one data transfer in the SRAM 506. Therefore, this block size is the same as the number of memory cells physically coupled to one word line WL of the DRAM memory cell array 500. When 1024 memory cells are physically connected to one word line WL as shown in FIGS. 88 and 89, the block size is 1024.

【0026】一般的に、ブロックサイズが大きいとヒッ
ト率が上昇する。しかしながら、同一のキャッシュメモ
リサイズの場合、ブロックサイズに反比例してセット数
が減少するため逆にヒット率は減少する。たとえば、キ
ャッシュサイズが4Kビットの場合、ブロックサイズが
1024であればセット数は4となるが、ブロックサイ
ズが32であればセット数は128となる。したがって
、従来のCDRAMの構成の場合、ブロックサイズが必
要以上に大きくなり、キャッシュヒット率をそれほど改
善することができないという問題が生じる。
Generally, the hit rate increases as the block size increases. However, when the cache memory size is the same, the number of sets decreases in inverse proportion to the block size, so the hit rate decreases. For example, when the cache size is 4K bits, if the block size is 1024, the number of sets is 4, but if the block size is 32, the number of sets is 128. Therefore, in the case of the conventional CDRAM configuration, a problem arises in that the block size becomes larger than necessary and the cache hit rate cannot be improved much.

【0027】ブロックサイズを小さくする構成はたとえ
ば特開平1−146187号公報に示されている。この
先行技術においては、DRAMアレイおよびSRAMア
レイは列線(ビット線対)が1対1対応に配置されるが
、それぞれ列方向に複数のブロックに分割される。ブロ
ックの選択はブロックデコーダにより行なわれる。キャ
ッシュミス(ミスヒット)時にはブロックデコーダによ
り1つのブロックが選択される。選択されたDRAMブ
ロックとSRAMブロックとの間でのみデータの転送が
行なわれる。この構成に従えばキャッシュメモリのブロ
ックサイズを適当な大きさに低減することができるが、
以下のような問題点が未解決として残る。
A configuration for reducing the block size is shown in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 1-146187. In this prior art, the DRAM array and the SRAM array have column lines (bit line pairs) arranged in one-to-one correspondence, but each is divided into a plurality of blocks in the column direction. Block selection is performed by a block decoder. At the time of cache miss (mishit), one block is selected by the block decoder. Data is transferred only between the selected DRAM block and SRAM block. If this configuration is followed, the block size of the cache memory can be reduced to an appropriate size, but
The following issues remain unresolved.

【0028】図90は1MビットDRAMアレイの標準
的なアレイ構成を示す図である。図90において、DR
AMアレイは8つのメモリブロックDMB1〜DMB8
に分割される。メモリブロックDMB1〜DMB8に対
し共通にロウデコーダ502がメモリアレイの長辺方向
の一方側に設けられる。メモリブロックDMB1〜DM
B8の各々に対して(センスアンプ+コラムデコーダ)
ブロック504−1〜504−8が設けられる。
FIG. 90 is a diagram showing a standard array configuration of a 1M bit DRAM array. In FIG. 90, DR
The AM array has eight memory blocks DMB1 to DMB8.
divided into. A row decoder 502 is provided in common to memory blocks DMB1 to DMB8 on one side in the long side direction of the memory array. Memory block DMB1~DM
For each of B8 (sense amplifier + column decoder)
Blocks 504-1 to 504-8 are provided.

【0029】メモリブロックDMB1〜DMB8はそれ
ぞれ128Kビットの容量を備える。この図90におい
ては、1つのメモリブロックDMBが128行・102
4列に配置されている場合が一例として示される。1本
の列線CLは、1対のビット線BL,/BLにより構成
される。
Memory blocks DMB1 to DMB8 each have a capacity of 128 Kbits. In FIG. 90, one memory block DMB has 128 rows and 102 rows.
An example is shown in which they are arranged in four columns. One column line CL is composed of a pair of bit lines BL and /BL.

【0030】この図90に示すように、DRAMメモリ
セルアレイを複数のブロックに分割すれば1本のビット
線BL(および/BL)の長さは短くなる。データ読出
し時には、メモリセル内のキャパシタ(メモリセルキャ
パシタ)に蓄積された電荷が対応のビット線BL(また
は/BL)に伝達される。このときビット線BL(また
は/BL)に生じる電位変化量はメモリセルキャパシタ
の容量Csとビット線BL(または/BL)の容量Cb
の比,Cs/Cb,に比例する。ビット線BL(または
/BL)の長さが短くなればビット線容量Cbが小さく
なる。これにより、ビット線に生じる電位変化量を大き
くすることができる。
As shown in FIG. 90, if the DRAM memory cell array is divided into a plurality of blocks, the length of one bit line BL (and /BL) can be shortened. When reading data, charges accumulated in a capacitor within a memory cell (memory cell capacitor) are transmitted to a corresponding bit line BL (or /BL). At this time, the amount of potential change occurring on the bit line BL (or /BL) is the capacitance Cs of the memory cell capacitor and the capacitance Cb of the bit line BL (or /BL).
It is proportional to the ratio of Cs/Cb. As the length of the bit line BL (or /BL) becomes shorter, the bit line capacitance Cb becomes smaller. This makes it possible to increase the amount of potential change that occurs on the bit line.

【0031】また動作時においてはロウデコーダ502
により選択されたワード線WLを含むメモリブロック(
図90においてメモリブロックDMB2)に対するセン
ス動作のみが行なわれ、残りのブロックにおいてはスタ
ンバイ状態が維持される。これにより、センス動作時に
おけるビット線充放電に伴う消費電力を低減することが
できる。
Furthermore, during operation, the row decoder 502
A memory block (
In FIG. 90, only a sensing operation is performed on memory block DMB2), and the remaining blocks are maintained in a standby state. This makes it possible to reduce power consumption associated with bit line charging and discharging during sensing operation.

【0032】この図90に示すようなDRAMにおいて
、上述のブロック分割方式のCDRAMを適用した場合
、各メモリブロックDMB1〜DMB8に対しSRAM
レジスタおよびブロックデコーダを設ける必要がある。 このためチップ面積が著しく増大するという問題が生じ
る。
In a DRAM as shown in FIG. 90, when the above-described block division method CDRAM is applied, an SRAM is assigned to each memory block DMB1 to DMB8.
Registers and block decoders need to be provided. This causes a problem in that the chip area increases significantly.

【0033】また、上述のごとくDRAMアレイとSR
AMアレイとはビット線が1対1に対応している。メイ
ンメモリとキャッシュメモリとの間のメモリのマッピン
グ方式としてダイレクトマッピング方式を採用した場合
、図89に示すように、SRAM506は1行に配列さ
れた1024個のキャッシュレジスタで構成される。 この場合SRAMキャッシュの容量は1Kビットとなる
Furthermore, as mentioned above, the DRAM array and SR
Bit lines correspond to each other on a one-to-one basis with the AM array. When a direct mapping method is adopted as a memory mapping method between the main memory and the cache memory, as shown in FIG. 89, the SRAM 506 is composed of 1024 cache registers arranged in one row. In this case, the capacity of the SRAM cache is 1K bits.

【0034】またマッピング方式として4ウェイセット
アソシアティブ方式を採用した場合、図91に示すよう
にSRAMアレイ506は4行のキャッシュレジスタ5
06a〜506dを含む。この4行のキャッシュレジス
タ506a〜506dのうちの1行がウェイアドレスに
従ってセレクタ510により選択される。この場合SR
AMキャッシュの容量は4Kビットとなる。
Further, when a 4-way set associative method is adopted as the mapping method, the SRAM array 506 has four rows of cache registers 5 as shown in FIG.
06a to 506d. One of these four lines of cache registers 506a-506d is selected by selector 510 according to the way address. In this case S.R.
The capacity of the AM cache is 4K bits.

【0035】上述のようにDRAMアレイとキャッシュ
メモリとの間のメモリセルのマッピング方式はそのチッ
プ内部の構成により決定される。マッピング方式を変化
させると上述のようにキャッシュサイズも変更する必要
がある。
As described above, the mapping method of memory cells between the DRAM array and the cache memory is determined by the internal configuration of the chip. Changing the mapping method requires changing the cache size as described above.

【0036】また上述のいずれのCDRAMの構成にお
いても、DRAMアレイとSRAMアレイとはビット線
が1対1に対応しているため、このDRAMアレイの列
アドレスとSRAMアレイの列アドレスとは必然的に同
一となり、DRAMアレイのメモリセルをSRAMアレ
イの任意の位置へマッピングするフルアソシアティブ方
式を実現することは原理的に不可能である。
Furthermore, in any of the above-mentioned CDRAM configurations, since the bit lines of the DRAM array and the SRAM array have a one-to-one correspondence, the column address of the DRAM array and the column address of the SRAM array are necessarily the same. Therefore, it is theoretically impossible to implement a fully associative method in which a memory cell in a DRAM array is mapped to an arbitrary position in an SRAM array.

【0037】DRAMとSRAMとを同一チップ上に集
積した半導体記憶装置の他の構成はまた特開平2−87
392号公報に開示されている。この先行技術において
は、DRAMアレイとSRAMアレイとが内部共通デー
タバスを介して接続される。この内部共通データバスは
装置外部とデータの入出力を行なうための入出力バッフ
ァに接続される。このDRAMアレイとSRAMアレイ
とはそれぞれ別々のアドレスにより選択位置を指定する
ことができる。しかしこの先行技術の構成においてはD
RAMアレイとSRAMアレイとの間のデータ転送は内
部の共通データバスを介して行なわれているため、一度
に転送することのできるビット数はこの内部データバス
線数により制限を受け、高速でキャッシュメモリの内容
を書換えることはできない。したがって、前述のように
SRAMキャッシュを標準DRAMの外部に設ける構成
の場合と同様、このDRAMアレイとSRAMアレイと
の間のデータ転送速度がネックとなり高速キャッシュメ
モリシステムを構築することはできない。
Another structure of a semiconductor memory device in which DRAM and SRAM are integrated on the same chip is also disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2-87.
It is disclosed in Publication No. 392. In this prior art, a DRAM array and an SRAM array are connected via an internal common data bus. This internal common data bus is connected to an input/output buffer for inputting and outputting data to and from the outside of the device. The selected positions of the DRAM array and the SRAM array can be designated by separate addresses. However, in the configuration of this prior art, D
Data transfer between the RAM array and the SRAM array is performed via an internal common data bus, so the number of bits that can be transferred at one time is limited by the number of internal data bus lines, and the data can be cached at high speed. The contents of memory cannot be rewritten. Therefore, as in the case of the configuration in which the SRAM cache is provided outside the standard DRAM as described above, the data transfer speed between this DRAM array and the SRAM array becomes a bottleneck, making it impossible to construct a high-speed cache memory system.

【0038】また、この先行技術においては、内部共通
データバスを介してDRAMアレイとSRAMアレイと
のデータの転送が行なわれる。したがって、「コピーバ
ックモード」と一般に呼ばれる動作を高速で行なうこと
ができないという問題が生じる。すなわち、「コピーバ
ックモード」は、キャッシュミス時にSRAMアレイの
対応のメモリセルのデータをDRAMアレイの元のメモ
リセル位置へ転送するステップと、アクセス要求された
DRAMメモリセルのデータをSRAMアレイの対応の
メモリセルへ転送するステップとを含む。内部共通デー
タバスは双方向バスではあるが、一度に行なわれるデー
タ転送の方向は、SRAMからDRAM、およびDRA
MからSRAMと一方方向である。したがって、この先
行技術の構成においては、DRAMアレイにおけるワー
ド線の選択、SRAMアレイからDRAMアレイへのデ
ータの転送、DRAMアレイのプリチャージ(スタンバ
イ状態への設定)、DRAMアレイの別のワード線の選
択、この選択されたワード線のうちの対応のメモリセル
のデータをSRAMへ転送するという数多くのステップ
を必要とし、高速で「コピーバック」を行なうことがで
きないという問題が生じる。
Furthermore, in this prior art, data is transferred between the DRAM array and the SRAM array via an internal common data bus. Therefore, a problem arises in that an operation commonly called "copyback mode" cannot be performed at high speed. In other words, the "copy back mode" involves the steps of transferring the data of the corresponding memory cell in the SRAM array to the original memory cell location of the DRAM array in the event of a cache miss, and transferring the data of the DRAM memory cell requested for access to the corresponding memory cell location of the SRAM array. and transferring the data to the memory cells of the memory cell. Although the internal common data bus is a bidirectional bus, the direction of data transfer that occurs at one time is from SRAM to DRAM, and
One direction is from M to SRAM. Therefore, this prior art configuration involves selecting a word line in the DRAM array, transferring data from the SRAM array to the DRAM array, precharging the DRAM array (setting it to standby state), and selecting another word line in the DRAM array. This requires many steps of selecting and transferring the data of the corresponding memory cell of the selected word line to the SRAM, resulting in the problem that "copying back" cannot be performed at high speed.

【0039】また、この先行技術においては、内部共通
データバスを介してDRAMアレイとSRAMアレイと
のデータ転送が行なわれているため、キャッシュミス時
においては、DRAMアレイからSRAMアレイへのデ
ータ転送が完了しかつDRAMアレイがスタンバイ状態
に設定されてからでないと、SRAMアレイへアクセス
してこのSRAMアレイからデータを読出すことはでき
ない。したがって、また、キャッシュミス時等において
データ読出しを高速で行なうことができないという問題
が生じる。
Furthermore, in this prior art, since data is transferred between the DRAM array and the SRAM array via an internal common data bus, in the event of a cache miss, the data transfer from the DRAM array to the SRAM array is delayed. The SRAM array cannot be accessed and data read from the SRAM array until this is completed and the DRAM array is set to standby. Therefore, another problem arises in that data reading cannot be performed at high speed in the event of a cache miss or the like.

【0040】それゆえに、この発明の目的は、DRAM
アレイとSRAMアレイとの間で高速かつ効率的にデー
タ転送を行なうことのできるデータ転送装置を提供する
ことである。
[0040] Therefore, the object of the present invention is to
It is an object of the present invention to provide a data transfer device capable of transferring data between an array and an SRAM array at high speed and efficiently.

【0041】この発明の他の目的は、キャッシュミス時
においても高速でデータの書込および読出を行なうこと
のできる半導体記憶装置におけるデータ転送装置を提供
することである。
Another object of the present invention is to provide a data transfer device for a semiconductor memory device that can write and read data at high speed even in the event of a cache miss.

【0042】この発明のさらに他の目的は、高速でコピ
ーバック動作を行なうことのできる半導体記憶装置にお
けるデータ転送装置を提供することである。
Still another object of the present invention is to provide a data transfer device in a semiconductor memory device that is capable of performing copyback operations at high speed.

【0043】[0043]

【課題を解決するための手段】第1の発明に係るデータ
転送装置は、キャッシュミス時には、外部アドレスに従
って選択された高速メモリのメモリセルのデータを大容
量のメモリの対応のメモリセルへ転送するための第1の
転送手段と、キャッシュミス時に外部アドレスにより指
定された大容量メモリのメモリセルのデータを前記高速
メモリの前記選択されたメモリセルへ転送するための第
2の転送手段を含む。第2の転送手段は第1の転送手段
とは別に設けられ、第1の転送手段のデータ転送経路と
別の経路を介してデータを転送する。
[Means for Solving the Problems] A data transfer device according to a first aspect of the invention transfers data in a memory cell of a high-speed memory selected according to an external address to a corresponding memory cell of a large-capacity memory when a cache miss occurs. and a second transfer means for transferring data in a memory cell of a large capacity memory specified by an external address to the selected memory cell of the high speed memory at the time of a cache miss. The second transfer means is provided separately from the first transfer means, and transfers data via a route different from the data transfer route of the first transfer means.

【0044】第1の発明のデータ転送装置はさらに、大
容量メモリへのデータ書込指示信号に応答して、前記第
1の転送手段のデータ転送動作を禁止し、上記大容量メ
モリの前記選択された指定されたメモリセルへ書込デー
タを転送するとともに上記第2の転送手段を介して前記
書込データを前記高速メモリの前記選択されたメモリセ
ルへ転送する第3の転送手段を含む。
The data transfer device of the first invention further inhibits the data transfer operation of the first transfer means in response to the data write instruction signal to the large capacity memory, and controls the selection of the large capacity memory. and a third transfer means for transferring the write data to the selected memory cell and transferring the write data to the selected memory cell of the high speed memory via the second transfer means.

【0045】第2の発明に係るデータ転送装置はキャッ
シュミス時に、この外部アドレスに従って選択された高
速メモリのメモリセルのデータを大容量メモリの対応の
メモリセルへ転送するための第1の転送手段と、キャッ
シュミス時にこの外部アドレスに従って選択された大容
量メモリのメモリセルのデータを高速メモリの選択され
たメモリセルへ転送するための第2の転送手段を含む。 第1の転送手段は高速メモリの選択されたメモリセルか
ら転送されたデータを一時的に格納するラッチ手段を含
む。
The data transfer device according to the second invention includes a first transfer means for transferring data of a memory cell of a high-speed memory selected according to the external address to a corresponding memory cell of a large-capacity memory at the time of a cache miss. and a second transfer means for transferring the data of the memory cell of the large capacity memory selected according to the external address to the selected memory cell of the high speed memory at the time of a cache miss. The first transfer means includes latch means for temporarily storing data transferred from a selected memory cell of the high speed memory.

【0046】第2の転送手段は、第1の転送手段のデー
タ転送経路とは別の経路を介して大容量メモリのメモリ
セルデータを高速メモリの選択されたメモリセルへ転送
する。
The second transfer means transfers the memory cell data of the large capacity memory to the selected memory cell of the high speed memory via a path different from the data transfer path of the first transfer means.

【0047】この第2の発明に係るデータ転送装置はさ
らに、大容量メモリへのデータ書込指示信号に応答して
、上記前記大容量メモリの前記選択されたメモリセルへ
、書込データを転送し、かつ前記第1の転送手段の転送
動作を禁止する第3の転送手段と、前記高速メモリへの
データ書込指示信号に応答して、前記書込データを前記
高速メモリの前記選択されたメモリセルへ前記第2の転
送手段をバイパスして転送する第4の転送手段を備える
The data transfer device according to the second invention further transfers write data to the selected memory cell of the large capacity memory in response to a data write instruction signal to the large capacity memory. and a third transfer means for prohibiting the transfer operation of the first transfer means; and in response to a data write instruction signal to the high speed memory, the write data is transferred to the selected one of the high speed memory. A fourth transfer means for transferring data to the memory cell bypassing the second transfer means is provided.

【0048】第2の転送手段は第3の転送手段による前
記大容量メモリの前記選択されたメモリセルへの前記書
込データ転送開始後に活性化され、かつ前記第1の転送
手段のラッチ手段による前記高速メモリの前記選択され
たメモリセルのデータラッチ後に活性化される。
The second transfer means is activated after the third transfer means starts transferring the write data to the selected memory cell of the large capacity memory, and is activated by the latch means of the first transfer means. It is activated after data latching of the selected memory cell of the high speed memory.

【0049】[0049]

【作用】第1の発明に係るデータ転送装置によれば、第
3の転送手段が書込データを大容量メモリの外部アドレ
スが指定するメモリセルへ書込データを転送しかつ第2
の転送手段を介して書込データを高速メモリの選択され
たメモリセルへ伝達する。したがって、キャッシュミス
時において大容量メモリから高速メモリへ転送されるデ
ータは書込データで置換えられている。したがって、高
速メモリへのデータ転送完了時点においてデータ書込動
作は完了しているため、キャッシュミス時においても高
速でデータの書込が行なわれる。
[Operation] According to the data transfer device according to the first invention, the third transfer means transfers the write data to the memory cell designated by the external address of the large capacity memory, and the second
The write data is transmitted to the selected memory cell of the high speed memory via the transfer means of the high speed memory. Therefore, the data transferred from the large-capacity memory to the high-speed memory at the time of a cache miss is replaced with write data. Therefore, since the data write operation is completed at the time when data transfer to the high speed memory is completed, data is written at high speed even in the event of a cache miss.

【0050】第2の発明によれば、キャッシュミス時に
おいては第4の転送手段が高速メモリの選択メモリセル
へ書込データを直接転送する。したがって、大容量メモ
リのアクセス時間が短くなって第2および第3の転送手
段を介しての書込データ転送に対する時間的余裕が少な
くなった場合においても確実に第4の転送手段が書込デ
ータを高速メモリの選択されたメモリセルへ伝達するた
め、キャッシュミス時においても高速でデータの書込が
行なわれる。
According to the second invention, at the time of a cache miss, the fourth transfer means directly transfers the write data to the selected memory cell of the high speed memory. Therefore, even if the access time of the large-capacity memory becomes shorter and there is less time to transfer write data via the second and third transfer means, the fourth transfer means can reliably transfer the write data. is transmitted to the selected memory cell of the high-speed memory, data is written at high speed even in the event of a cache miss.

【0051】[0051]

【実施例】半導体記憶装置の全体の構成について説明す
る。
Embodiment The overall structure of a semiconductor memory device will be explained.

【0052】図2はこの発明が適用される半導体記憶装
置のメモリアレイ部の構成の一例を概略的に示す図であ
る。図2において、半導体記憶装置は、行および列から
なるマトリクス状に配列されたダイナミック型メモリセ
ルを含むDRAMアレイ1と、行および列からなるマト
リクス状に配列されたスタティック型メモリセルからな
るSRAMアレイ2と、このDRAMアレイ1とSRA
Mアレイ2との間でのデータ転送を行なうための双方向
転送ゲート回路3を含む。
FIG. 2 is a diagram schematically showing an example of the configuration of a memory array section of a semiconductor memory device to which the present invention is applied. In FIG. 2, the semiconductor memory device includes a DRAM array 1 including dynamic memory cells arranged in a matrix of rows and columns, and an SRAM array 1 including static memory cells arranged in a matrix of rows and columns. 2, this DRAM array 1 and SRA
It includes a bidirectional transfer gate circuit 3 for transferring data to and from the M array 2.

【0053】DRAMアレイ1はその記憶容量が1Mビ
ットの場合1024本のワード線WLと1024対のビ
ット線BL,/BLを含む。ただし、図においてはビッ
ト線対はDBLで示される。このDRAMアレイ1は行
および列方向にそれぞれ沿って複数のブロックに分割さ
れる。図2においては、DRAMアレイ1は列方向に8
個のブロックMBi1〜MBi8(i=1〜4)に分割
され、かつ行方向に4つのブロックMB1j〜MB4j
(j=1〜8)に分割され、合計32個のメモリブロッ
クに分割された場合が一例として示される。
When the DRAM array 1 has a storage capacity of 1M bits, it includes 1024 word lines WL and 1024 pairs of bit lines BL and /BL. However, in the figure, the bit line pair is indicated by DBL. This DRAM array 1 is divided into a plurality of blocks along the row and column directions, respectively. In FIG. 2, the DRAM array 1 has eight columns in the column direction.
blocks MBi1 to MBi8 (i=1 to 4), and four blocks MB1j to MB4j in the row direction.
(j=1 to 8), for a total of 32 memory blocks, is shown as an example.

【0054】この列方向に分割された8個のブロックM
Bi1〜MBi8は1つの行ブロック11を構成する。 行方向に分割された4つのブロックMB1j〜MB4j
は列ブロック12を構成する。1つの行ブロック11に
含まれるメモリブロックMBi1〜MBi8は1本のワ
ード線WLを共有する。同一の列ブロック12に含まれ
るメモリブロックMB1j〜MB4jはコラム選択線C
SLを共有する。各メモリブロックMB11〜MB48
それぞれに対してセンスアンプ+IOブロック13が設
けられる。このセンスアンプ+IOブロック13の構成
については後に説明する。コラム選択線CSLは同時に
2列(2対のビット線)を選択する。
Eight blocks M divided in the column direction
Bi1 to MBi8 constitute one row block 11. Four blocks MB1j to MB4j divided in the row direction
constitute column block 12. Memory blocks MBi1 to MBi8 included in one row block 11 share one word line WL. Memory blocks MB1j to MB4j included in the same column block 12 are connected to column selection line C.
Share SL. Each memory block MB11 to MB48
A sense amplifier+IO block 13 is provided for each. The configuration of this sense amplifier+IO block 13 will be explained later. Column selection line CSL selects two columns (two pairs of bit lines) at the same time.

【0055】この半導体記憶装置はさらに、外部から与
えられるアドレスに応答してこのDRAMアレイ1から
対応の1行を選択するロウデコーダ14と、外部から与
えられる列アドレスに応答して1本のコラム選択線CS
Lを選択するコラムデコーダ15を含む。列ブロック1
2はそれぞれ互いに独立の2対のI/O線16aおよび
16bを介して双方向転送ゲート回路3へ接続される。
This semiconductor memory device further includes a row decoder 14 that selects a corresponding row from the DRAM array 1 in response to an externally applied address, and a row decoder 14 that selects a corresponding row from the DRAM array 1 in response to an externally applied address, and a row decoder 14 that selects a corresponding row from the DRAM array 1 in response to an externally applied address. selection line CS
It includes a column decoder 15 for selecting L. column block 1
2 are connected to the bidirectional transfer gate circuit 3 via two pairs of mutually independent I/O lines 16a and 16b, respectively.

【0056】SRAMアレイ2は、この双方向転送ゲー
ト回路3を介して16対のI/O線にそれぞれ接続され
る16対のビット線対SBLを含む。このSRAMアレ
イ2は、4Kビットの容量の場合、16対のビット線と
256本のワード線とを含む。したがって、このSRA
Mアレイ2は、1行が16ビットとなる。このSRAM
アレイに対し、外部から与えられる行アドレスをデコー
ドし、このSRAMアレイ2の1行を選択するSRAM
ロウデコーダ21と、外部から与えられる列アドレスを
デコードし、このSRAMアレイ2の対応の列を選択す
るSRAMコラムデコーダ22と、データ読出し時にお
いてこのSRAMロウデコーダ21およびSRAMコラ
ムデコーダ22により選択されたメモリセルのデータを
増幅して出力するセンスアンプ回路23を含む。このS
RAMコラムデコーダ22により選択されたSRAMビ
ット線対SBLは共通データバスへ接続され入出力バッ
ファ(図示せず)を介して装置外部とデータの入出力が
行なわれる。DRAMロウデコーダ14およびDRAM
コラムデコーダ15へ与えられるアドレスとSRAMロ
ウデコーダ21およびSRAMコラムデコーダ22へ与
えられるアドレスはともに互いに独立なアドレスであり
、それぞれ異なるアドレスピン端子を介して与えられる
。次に図3に示す半導体記憶装置のデータ転送動作につ
いて概略的に説明する。
SRAM array 2 includes 16 bit line pairs SBL each connected to 16 pairs of I/O lines via bidirectional transfer gate circuit 3. This SRAM array 2 includes 16 pairs of bit lines and 256 word lines in the case of a capacity of 4K bits. Therefore, this SRA
In the M array 2, one row has 16 bits. This SRAM
An SRAM that decodes a row address given externally to the array and selects one row of this SRAM array 2.
A row decoder 21, an SRAM column decoder 22 that decodes an externally applied column address and selects the corresponding column of the SRAM array 2, and a column address selected by the SRAM row decoder 21 and the SRAM column decoder 22 when reading data. It includes a sense amplifier circuit 23 that amplifies and outputs data in memory cells. This S
The SRAM bit line pair SBL selected by the RAM column decoder 22 is connected to a common data bus, and data is input/output to/from the outside of the device via an input/output buffer (not shown). DRAM row decoder 14 and DRAM
The address given to column decoder 15 and the addresses given to SRAM row decoder 21 and SRAM column decoder 22 are mutually independent addresses, and are given through different address pin terminals. Next, a data transfer operation of the semiconductor memory device shown in FIG. 3 will be schematically explained.

【0057】DRAM部分の動作について説明する。ま
ず、外部から与えられる行アドレスに従ってロウデコー
ダ14が行選択動作を行ない1本のワード線DWLの電
位を“H”に立上げる。この選択された1本のワード線
DWLに接続されるメモリセルから対応の1024本の
ビット線BL(または/BL)にデータが読出される。
The operation of the DRAM portion will be explained. First, the row decoder 14 performs a row selection operation according to an externally applied row address and raises the potential of one word line DWL to "H". Data is read from the memory cells connected to the selected word line DWL to the corresponding 1024 bit lines BL (or /BL).

【0058】次いで、この選択されたワード線DWLを
含む行ブロック11に含まれるセンスアンプ(ブロック
13に含まれる)が一斉に活性化され、各ビット線対の
電位差を差動的に増幅する。このように4つの行ブロッ
ク11のうち1つの行ブロックのみが活性化されるのは
このセンス動作時におけるビット線の充放電に伴う消費
電力を低減するためである(この選択行を含む行ブロッ
クのみを活性化する動作方式をブロック分割動作方式と
称す)。
Next, the sense amplifiers (included in block 13) included in row block 11 including this selected word line DWL are activated all at once to differentially amplify the potential difference between each bit line pair. The reason why only one row block out of the four row blocks 11 is activated in this way is to reduce power consumption associated with bit line charging and discharging during this sensing operation (row blocks including this selected row (The operation method that activates only the block is called the block division operation method).

【0059】次に外部から与えられる列アドレスにした
がって、DRAMコラムデコーダ15が列選択動作を行
ない、各列ブロック12において1本のコラム選択線C
SLが選択状態とされる。この1本のコラム選択線CS
Lは2対のビット線を選択し、この2対のビット線を該
ブロック対応に設けられた2対のI/O線16aおよび
16bにそれぞれ接続する。これにより、DRAMアレ
イ1から複数ビット(本実施例においては16ビット)
のデータが複数のI/O線対16aおよび16b上に読
出される。
Next, in accordance with the externally applied column address, the DRAM column decoder 15 performs a column selection operation, and one column selection line C is selected in each column block 12.
SL is placed in the selected state. This one column selection line CS
L selects two pairs of bit lines, and connects the two pairs of bit lines to two pairs of I/O lines 16a and 16b provided corresponding to the block, respectively. This allows multiple bits (16 bits in this embodiment) from DRAM array 1.
data is read onto multiple I/O line pairs 16a and 16b.

【0060】次にSRAM部分の動作について説明する
。外部から与えられる行アドレスに従ってSRAMロウ
デコーダ21が行選択動作を行ない、SRAMアレイ2
から1本のワード線を選択する。1本のSRAMワード
線には、前述のごとく16ビットのメモリセルが接続さ
れる。したがって、この1本のワード線の選択動作に従
って、16個のスタティック型メモリセル(SRAMセ
ル)が16対のビット線SBLに接続される。
Next, the operation of the SRAM portion will be explained. The SRAM row decoder 21 performs a row selection operation according to the row address given from the outside, and the SRAM array 2
Select one word line from . As described above, 16-bit memory cells are connected to one SRAM word line. Therefore, according to the selection operation of this one word line, 16 static type memory cells (SRAM cells) are connected to 16 pairs of bit lines SBL.

【0061】DRAMアレイ1に対するI/O線対16
aおよび16bに16ビットのデータが伝達された後に
、この双方向転送ゲート回路3がオン状態となり、16
対のI/O線対16aおよび16bとSRAMの16対
のビット線SBLとがそれぞれ接続される。これにより
、SRAMアレイ2において既に選択されていた16ビ
ットのメモリセルに対し16対のI/O線対16aおよ
び16b上に伝達されていたデータがそれぞれ書込まれ
る。
I/O line pair 16 for DRAM array 1
After 16 bits of data are transmitted to a and 16b, this bidirectional transfer gate circuit 3 is turned on, and 16 bits of data are transmitted to 16 bits.
A pair of I/O lines 16a and 16b are connected to 16 pairs of bit lines SBL of the SRAM, respectively. As a result, the data transmitted on the 16 I/O line pairs 16a and 16b are written into the 16-bit memory cells already selected in the SRAM array 2, respectively.

【0062】SRAMに設けられているセンスアンプ回
路23およびコラムデコーダ22はSRAMアレイ2に
おけるメモリセルと外部データを入出力するための内部
データ線とのデータとの間の授受のために用いられる。
A sense amplifier circuit 23 and a column decoder 22 provided in the SRAM are used for transmitting and receiving data between memory cells in the SRAM array 2 and internal data lines for inputting and outputting external data.

【0063】このSRAMアレイ2におけるSRAMセ
ルを選択するためのアドレスは、DRAMアレイ1にお
けるダイナミック型メモリセル(DRAMセル)を選択
するためのアドレスとは全く独立に設定することが可能
である。このため、DRAMアレイ1において選択され
た16ビットのメモリセルはSRAMアレイ2の任意の
位置(行)のメモリセルとデータの授受を行なうことが
可能であり、ダイレクトマッピング方式、セットアソシ
アティブ方式およびフルアソシアティブ方式のすべての
マッピング方式をアレイ配置および構成を変更すること
なく実現することが可能である。
The address for selecting an SRAM cell in this SRAM array 2 can be set completely independently of the address for selecting a dynamic memory cell (DRAM cell) in the DRAM array 1. Therefore, the 16-bit memory cell selected in the DRAM array 1 can exchange data with the memory cell at any position (row) in the SRAM array 2, and the direct mapping method, set associative method, and full All associative mapping schemes can be implemented without changing the array arrangement and configuration.

【0064】上記説明においては、DRAMからSRA
Mへの16ビットの一括転送の動作を原理的に説明した
が、SRAMアレイ2からDRAMアレイ1への16ビ
ットの一括転送についても同様の動作に従って行なわれ
、単に双方向転送ゲート回路3によるデータの流れる方
向が逆になるだけである。次にこの発明によるキャッシ
ュ内蔵半導体記憶装置の構成および動作について順に詳
細に説明する。
In the above explanation, from DRAM to SRA
Although the operation of the batch transfer of 16 bits to M has been explained in principle, the batch transfer of 16 bits from the SRAM array 2 to the DRAM array 1 is performed according to the same operation, and the data is simply transferred by the bidirectional transfer gate circuit 3. The only difference is that the direction of flow is reversed. Next, the configuration and operation of the cache built-in semiconductor memory device according to the present invention will be explained in detail.

【0065】図3は、図3に示す半導体記憶装置の要部
の具体的構成を示す図である。図3においては、DRA
Mアレイの1つのメモリブロックMBijのデータ転送
に関連する部分が代表的に示される。図3において、D
RAMメモリブロックMBijは、行列状に配置された
複数のDRAMセルDMCを含む。DRAMセルDMC
は1個のトランジスタQ0と、1個のキャパシタC0を
含む。このメモリキャパシタC0の一方電極(セルプレ
ート)には一定の電位Vggが与えられる。
FIG. 3 is a diagram showing a specific configuration of the main parts of the semiconductor memory device shown in FIG. 3. In Figure 3, DRA
A portion related to data transfer of one memory block MBij of M array is representatively shown. In Figure 3, D
RAM memory block MBij includes a plurality of DRAM cells DMC arranged in rows and columns. DRAM cell DMC
includes one transistor Q0 and one capacitor C0. A constant potential Vgg is applied to one electrode (cell plate) of this memory capacitor C0.

【0066】このメモリブロックMBijはさらに、各
々に1行のDRAMセルDMCが接続されるDRAMワ
ード線DWLと、各々に1列のDRAMセルDMCが接
続されるDRAMビット線対DBLを含む。このDRA
Mビット線対DBLは、2本のビット線BLおよび/B
Lにより構成される。ビット線BLとビット線/BLに
は互いに相補な信号が伝達される。DRAMセルDMC
は、DRAMワード線DWLとDRAMビット線対DB
Lの交点にそれぞれ配置される。
Memory block MBij further includes a DRAM word line DWL to which one row of DRAM cells DMC is connected, and a DRAM bit line pair DBL to which one column of DRAM cells DMC is connected. This DRA
M bit line pair DBL consists of two bit lines BL and /B.
It is composed of L. Complementary signals are transmitted to bit line BL and bit line /BL. DRAM cell DMC
is the DRAM word line DWL and DRAM bit line pair DB
They are placed at each intersection of L.

【0067】DRAMビット線対DBLそれぞれに対し
て、対応のビット線対上の電位差を検知し増幅するため
のDRAMセンスアンプDSAが設けられる。このDR
AMセンスアンプDSAはセンスアンプ活性化信号φS
ANEおよび/φSAPEに応答してセンスアンプ駆動
信号φSANおよび/φSAPを発生するセンスアンプ
活性回路SAKによりその動作が制御される。DRAM
センスアンプDSAは、pチャネルMOSトランジスタ
が交差結合され、信号/φSAPに応答して高電位側の
ビット線電位を動作電源電位Vccレベルにまで昇圧す
るための第1のセンスアンプ部分と、nチャネルMOS
トランジスタが交差結合され、信号φSANに応答して
低電位側のビット線の電位をたとえば接地電位レベルの
電位Vssへ放電する第2のセンスアンプ部分を含む。
A DRAM sense amplifier DSA is provided for each DRAM bit line pair DBL to detect and amplify the potential difference on the corresponding bit line pair. This DR
AM sense amplifier DSA receives sense amplifier activation signal φS
Its operation is controlled by a sense amplifier activation circuit SAK which generates sense amplifier drive signals φSAN and /φSAP in response to ANE and /φSAPE. DRAM
The sense amplifier DSA includes a first sense amplifier part in which p-channel MOS transistors are cross-coupled and boosts the bit line potential on the high potential side to the operating power supply potential Vcc level in response to the signal /φSAP, and an n-channel MOS transistor. M.O.S.
It includes a second sense amplifier section in which the transistors are cross-coupled and discharge the potential of the bit line on the low potential side to, for example, the ground potential level potential Vss in response to the signal φSAN.

【0068】センスアンプ活性化回路SAKはセンスア
ンプ活性化信号/φSAPEに応答してオン状態となり
、DRAMセンスアンプDSAの第1のセンスアンプ部
分を活性化するためのセンスアンプ活性化トランジスタ
TR1と、センスアンプ活性化信号φSANEに応答し
てオン状態となり、DRAMセンスアンプDSAの第2
のセンスアンプ部分を活性化するセンスアンプ活性化ト
ランジスタTR2を含む。トランジスタTR1はpチャ
ネルMOSトランジスタにより構成され、トランジスタ
TR2はnチャネルMOSトランジスタにより構成され
る。トランジスタTR1はオン状態となったときに動作
電源電位Vccレベルの駆動信号/φSAPを各センス
アンプDSAの一方電源ノードへ伝達する。トランジス
タTR2はオン状態となったとき、DRAMセンスアン
プDSAの他方電源ノードへ電位Vssレベルの信号φ
SANを伝達する。
The sense amplifier activation circuit SAK turns on in response to the sense amplifier activation signal /φSAPE, and includes a sense amplifier activation transistor TR1 for activating the first sense amplifier portion of the DRAM sense amplifier DSA; It is turned on in response to the sense amplifier activation signal φSANE, and the second
includes a sense amplifier activation transistor TR2 that activates the sense amplifier portion of the transistor. Transistor TR1 is composed of a p-channel MOS transistor, and transistor TR2 is composed of an n-channel MOS transistor. When transistor TR1 is turned on, it transmits a drive signal /φSAP at the operating power supply potential Vcc level to one power supply node of each sense amplifier DSA. When the transistor TR2 is turned on, it supplies a signal φ at the potential Vss level to the other power supply node of the DRAM sense amplifier DSA.
Convey the SAN.

【0069】このセンスアンプ活性化回路SAKからの
信号/φSAPおよびφSANが出力される信号線/φ
SAPと信号線φSANとの間に、イコライズ指示信号
φEQに応答して両信号線をイコライズするイコライズ
トランジスタTEQが設けられる。これにより、センス
アンプ駆動信号線/φSAPおよびφSANはスタンバ
イ時には(Vcc+Vss)/2の中間電位にプリチャ
ージされる。
Signal line /φ to which signals /φSAP and φSAN from sense amplifier activation circuit SAK are output.
An equalize transistor TEQ is provided between SAP and signal line φSAN to equalize both signal lines in response to equalize instruction signal φEQ. As a result, sense amplifier drive signal lines /φSAP and φSAN are precharged to an intermediate potential of (Vcc+Vss)/2 during standby.

【0070】DRAMビット線対DBL各々に対して、
プリチャージ・イコライズ信号φEQに応答して活性化
され、対応のビット線対の各ビット線を所定のプリチャ
ージ電位Vblにプリチャージしかつイコライズするプ
リチャージ/イコライズ回路PEが設けられる。
For each DRAM bit line pair DBL,
A precharge/equalize circuit PE is provided which is activated in response to a precharge/equalize signal φEQ to precharge and equalize each bit line of a corresponding bit line pair to a predetermined precharge potential Vbl.

【0071】DRAMメモリブロックMBijはさらに
、DRAMビット線対DBLそれぞれに対して設けられ
てコラム選択線CSL上の信号電位に応答してオン状態
となり、対応のDRAMビット線対DBLをローカルI
/O線対LIOへ接続する列選択ゲートCSGを含む。 コラム選択線CSLは2対のDRAMビット線に対し共
通に設けられ、これにより同時に2つのDRAMビット
線対DBLが選択される。ローカルI/O線対はこの同
時に選択される2対のDRAMビット線対からのデータ
をそれぞれ受けることができるように2対LIOaおよ
びLIOb設けられる。
The DRAM memory block MBij is further provided for each DRAM bit line pair DBL and turns on in response to a signal potential on a column selection line CSL, and connects the corresponding DRAM bit line pair DBL to the local I.
Includes a column selection gate CSG connected to /O line pair LIO. Column selection line CSL is provided in common for two pairs of DRAM bit lines, thereby selecting two DRAM bit line pairs DBL at the same time. Two pairs of local I/O lines, LIOa and LIOb, are provided so that they can each receive data from the two simultaneously selected DRAM bit line pairs.

【0072】このメモリブロックMBijはさらに、ブ
ロック活性化信号φBAに応答してローカルI/O線対
LIOaおよびLIObをそれぞれグローバルI/O線
対GIOaおよびGIObへ接続するIOゲートIOG
aおよびIOGbを含む。コラム選択線CSLは図2に
示す1つの列ブロックにわたって行方向に延在し、また
グローバルI/O線対GIOaおよびGIObも1つの
列ブロックにわたって行方向に延在する。ローカルI/
O線対LIOaおよびLIObは1つのメモリブロック
内においてのみ列方向に延在する。
Memory block MBij further includes an IO gate IOG that connects local I/O line pair LIOa and LIOb to global I/O line pair GIOa and GIOb, respectively, in response to block activation signal φBA.
a and IOGb. Column selection line CSL extends in the row direction across one column block shown in FIG. 2, and global I/O line pair GIOa and GIOb also extends in the row direction across one column block. Local I/
O line pair LIOa and LIOb extends in the column direction only within one memory block.

【0073】図2との対応において、I/O線16aお
よび16bはそれぞれ、ローカルI/O線対LIOaお
よびLIObと、LIOゲートIOGaおよびIOGb
と、グローバルI/O線対GIOaおよびGIObに対
応する。
In correspondence with FIG. 2, I/O lines 16a and 16b connect local I/O line pairs LIOa and LIOb and LIO gates IOGa and IOGb, respectively.
corresponds to global I/O line pair GIOa and GIOb.

【0074】SRAMは、それぞれに1行のSRAMセ
ルSMCが接続されるSRAMワード線SWLと、それ
ぞれに1列のSRAMセルSMCが接続されるSRAM
ビット線対SBLと、SRAMビット線対SBLそれぞ
れに設けられ対応のビット線対の電位差を検知し増幅す
るSRAMセンスアンプSSAを含む。
The SRAM has SRAM word lines SWL to which one row of SRAM cells SMC is connected, and SRAM word lines SWL to which one column of SRAM cells SMC is connected.
The bit line pair SBL and the SRAM bit line pair SBL each include an SRAM sense amplifier SSA that is provided to detect and amplify the potential difference between the corresponding bit line pair.

【0075】双方向転送ゲート回路3は、SRAMビッ
ト線対SBLとグローバルI/O線対GIOとの間に設
けられる双方向転送ゲートBTGaおよびBTGbを含
む。双方向転送ゲートBTGaおよびBTGbはともに
、データ転送指示信号φTSDおよびφTDSに応答し
てSRAMビット線対SBLとグローバルI/O線対G
IOaおよびGIObとの間でのデータ転送を行なう。 データ転送指示信号φTSDは、SRAM部分からDR
AM部分へのデータ転送を指示し、データ転送指示信号
φTDSはDRAM部分からSRAM部分へのデータ転
送を指示する。
Bidirectional transfer gate circuit 3 includes bidirectional transfer gates BTGa and BTGb provided between SRAM bit line pair SBL and global I/O line pair GIO. Bidirectional transfer gates BTGa and BTGb both transfer SRAM bit line pair SBL and global I/O line pair G in response to data transfer instruction signals φTSD and φTDS.
Data is transferred between IOa and GIOb. The data transfer instruction signal φTSD is transferred from the SRAM part to the DR
The data transfer instruction signal φTDS instructs data transfer to the AM portion, and the data transfer instruction signal φTDS instructs data transfer from the DRAM portion to the SRAM portion.

【0076】図4は双方向転送ゲートBTGの構成の一
例を示す図である。図4において双方向転送ゲートBT
G(BTGaまたはBTGb)は、データ転送指示信号
φTSDに応答して活性化され、SRAMビット線対S
BL上のデータをグローバルI/O線対GIOへ伝達す
るドライブ回路DR1と、データ転送指示信号φTDS
に応答して活性化され、グローバルI/O線対GIO上
のデータをSRAMビット線対SBL上へ伝達するドラ
イブ回路DR2を含む。ドライブ回路DR1およびDR
2は、データ転送指示信号φTSDおよびφTDSが不
活性状態の場合には出力ハイインピーダンス状態に設定
される。
FIG. 4 is a diagram showing an example of the configuration of bidirectional transfer gate BTG. In FIG. 4, the bidirectional transfer gate BT
G (BTGa or BTGb) is activated in response to data transfer instruction signal φTSD, and SRAM bit line pair S
Drive circuit DR1 that transmits data on BL to global I/O line pair GIO and data transfer instruction signal φTDS
includes a drive circuit DR2 that is activated in response to and transmits data on the global I/O line pair GIO onto the SRAM bit line pair SBL. Drive circuit DR1 and DR
2 is set to an output high impedance state when data transfer instruction signals φTSD and φTDS are inactive.

【0077】図5はDRAMアレイからSRAMアレイ
へのデータ転送時における動作を示す信号波形図である
。以下、図3および図5を参照してDRAMアレイから
SRAMへのデータ転送動作について説明する。
FIG. 5 is a signal waveform diagram showing the operation during data transfer from the DRAM array to the SRAM array. The data transfer operation from the DRAM array to the SRAM will be described below with reference to FIGS. 3 and 5.

【0078】時刻t1以前のプリチャージ指示信号φE
Qが活性状態の“H”にある間、センスアンプ駆動信号
線φSAN,/φSAP,ローカルI/O線対LIOお
よびグローバルI/O線対GIOはそれぞれVcc/2
のプリチャージ電位に保持される。またこのときプリチ
ャージ・イコライズ回路PEが活性化され、DRAMビ
ット線対DBLをVcc/2(=Vbl)のプリチャー
ジ電位にプリチャージしかつ各ビット線BL,/BLの
電位をイコライズしている。
Precharge instruction signal φE before time t1
While Q is in the active state "H", sense amplifier drive signal lines φSAN, /φSAP, local I/O line pair LIO, and global I/O line pair GIO are each at Vcc/2.
It is held at the precharge potential. At this time, the precharge/equalize circuit PE is activated, precharging the DRAM bit line pair DBL to a precharge potential of Vcc/2 (=Vbl) and equalizing the potential of each bit line BL, /BL. .

【0079】時刻t1においてプリチャージ指示信号φ
EQが立下がると、プリチャージ・イコライズ回路PE
およびイコライズトランジスタTEQが不活性状態とな
る。この結果、センスアンプ駆動信号線φSANおよび
/φSAPのイコライズ動作が完了し、かつDRAMビ
ット線対DBLのイコライズ/プリチャージ動作が停止
され、DRAMビット線対DBLとセンスアンプ駆動信
号線φSANおよび/φSAPは中間電位Vcc/2(
ただしVss=0V)のフローティング状態となる。
At time t1, precharge instruction signal φ
When EQ falls, precharge equalization circuit PE
And the equalizing transistor TEQ becomes inactive. As a result, the equalization operation of the sense amplifier drive signal lines φSAN and /φSAP is completed, and the equalization/precharge operation of the DRAM bit line pair DBL is stopped, and the DRAM bit line pair DBL and the sense amplifier drive signal lines φSAN and /φSAP are is the intermediate potential Vcc/2(
However, it is in a floating state with Vss=0V).

【0080】この後、外部から与えられるアドレスに従
ってロウデコーダ14(図2参照)による行選択動作が
行なわれ、時刻t2においてDRAMアレイ1(図2参
照)において1本のワード線DWLが選択され、この選
択ワード線DWLの電位が“H”に立上がる。この選択
ワード線DWLに接続される1行のメモリセルがそれぞ
れ対応のDRAMビット線対DBL(DRAMビット線
BLまたは/BL)に接続され、各DRAMビット線対
DBLの電位がその接続されるメモリセルのデータに従
って変化する。図5においては、電位“H”を記憶する
メモリセルが選択された場合のDRAMビット線対DB
Lの電位変化を示している。
Thereafter, a row selection operation is performed by the row decoder 14 (see FIG. 2) according to an externally applied address, and one word line DWL is selected in the DRAM array 1 (see FIG. 2) at time t2. The potential of this selected word line DWL rises to "H". One row of memory cells connected to this selected word line DWL is connected to a corresponding DRAM bit line pair DBL (DRAM bit line BL or /BL), and the potential of each DRAM bit line pair DBL is set to the memory to which it is connected. Changes according to the data in the cell. In FIG. 5, a DRAM bit line pair DB when a memory cell storing a potential "H" is selected is shown.
It shows the potential change of L.

【0081】時刻t3においてセンスアンプ活性化信号
φSANEが接地電位Vssから動作電源電位Vccレ
ベルへ立上がり、センスアンプ活性化回路SAKに含ま
れるトランジスタTR2がオン状態となる。これにより
、DRAMセンスアンプDSAに含まれる第2のセンス
アンプ部が活性化され、DRAMビット線対DBLの低
電位側のビット線の接地電位GNDレベルへの放電が行
なわれる。
At time t3, sense amplifier activation signal φSANE rises from the ground potential Vss to the operating power supply potential Vcc level, and transistor TR2 included in sense amplifier activation circuit SAK is turned on. As a result, the second sense amplifier section included in DRAM sense amplifier DSA is activated, and the bit line on the low potential side of DRAM bit line pair DBL is discharged to the ground potential GND level.

【0082】時刻t4において、センスアンプ活性化信
号/φSAPEが電位Vccから接地電位GNDレベル
へ立下がり、センスアンプ活性化回路SAKに含まれる
トランジスタTR1がオン状態となる。これによりDR
AMセンスアンプDSAに含まれる第1のセンスアンプ
部分が活性化され、DRAMビット線対DBLの高電位
のビット線の電位が動作電源電位Vccレベルにまで充
電される。
At time t4, sense amplifier activation signal /φSAPE falls from potential Vcc to ground potential GND level, and transistor TR1 included in sense amplifier activation circuit SAK is turned on. This results in DR
A first sense amplifier portion included in AM sense amplifier DSA is activated, and the potential of the high potential bit line of DRAM bit line pair DBL is charged to the operating power supply potential Vcc level.

【0083】時刻t5において、DRAMコラムデコー
ダ15(図2参照)による列選択信号に従って、1本の
コラム選択線CSLが選択され、この選択されたコラム
選択線CSLの電位が“H”に立上がる。これにより2
対のDRAMビット線対DBLが列選択ゲートCSGを
介してローカルI/O線対LIO(LIOaおよびLI
Ob)へ接続される。この結果、選択されたDRAMビ
ット線対DBL上の電位がローカルI/O線対LIO上
へ伝達され、ローカルI/O線対の電位はプリチャージ
電位Vcc/2から変化する。
At time t5, one column selection line CSL is selected according to the column selection signal from the DRAM column decoder 15 (see FIG. 2), and the potential of the selected column selection line CSL rises to "H". . This results in 2
DRAM bit line pair DBL is connected to local I/O line pair LIO (LIOa and LI
Ob). As a result, the potential on the selected DRAM bit line pair DBL is transmitted onto the local I/O line pair LIO, and the potential on the local I/O line pair changes from the precharge potential Vcc/2.

【0084】時刻t6においてブロック活性化信号φB
Aが選択された行ブロックに対してのみ“H”に立上が
り、I/OゲートIOGがオン状態となる。これにより
ローカルI/O線対LIO上の信号電位がグローバルI
/O線対GIO上へ伝達される。ここで、選択された行
ブロックは、選択されたワード線DWLを含む行ブロッ
クを示す。この選択された行ブロックの指定は、たとえ
ばDRAMワード線選択に用いられる行アドレスの上位
2ビットをデコードすることにより行なわれる。このよ
うにブロック分割動作を行なうことにより消費電流の低
減を行なうことができる。
At time t6, block activation signal φB
A rises to "H" only for the selected row block, and the I/O gate IOG is turned on. This causes the signal potential on the local I/O line pair LIO to change to the global I/O line pair LIO.
/O line pair GIO. Here, the selected row block indicates a row block including the selected word line DWL. The selected row block is designated, for example, by decoding the upper two bits of the row address used for DRAM word line selection. By performing the block division operation in this manner, current consumption can be reduced.

【0085】一方、SRAMにおいては、時刻ts1に
おいてSRAMロウデコーダ21(図2参照)による行
選択動作が行なわれ、SRAMアレイにおいて1本のS
RAMワード線SWLが選択され、この選択されたSR
AMワード線SWLの電位が“H”に立上がる。DRA
Mにおける行選択動作とSRAMにおける行選択動作は
非同期的に行なわれる。SRAMワード線SWLに接続
されるSRAMセルのデータがそれぞれ対応のSRAM
ビット線対SBL上に伝達される。これにより、SRA
Mビット線対SBLの電位はプリチャージ電位Vcc/
2から、対応のSRAMセルの記憶情報に対応した電位
に変化する。
On the other hand, in the SRAM, a row selection operation is performed by the SRAM row decoder 21 (see FIG. 2) at time ts1, and one SRAM is selected in the SRAM array.
RAM word line SWL is selected and this selected SR
The potential of AM word line SWL rises to "H". DRA
The row selection operation in M and the row selection operation in SRAM are performed asynchronously. The data of the SRAM cells connected to the SRAM word line SWL are stored in the corresponding SRAM.
The signal is transmitted onto bit line pair SBL. This allows S.R.A.
The potential of M bit line pair SBL is precharge potential Vcc/
2 to a potential corresponding to the storage information of the corresponding SRAM cell.

【0086】時刻t7においてデータ転送指示信号φT
DSが“H”に一定期間立上がる。この時刻t7以前に
は、既にグローバルI/O線対GIOにDRAMセルの
データが伝達されており、かつSRAMビット線対SB
LにはSRAMセルが接続されている。このデータ転送
指示信号φTDSに応答して双方向転送ゲートBTGが
活性化されてグローバルI/O線対GIO上の信号電位
を対応のSRAMビット線対SBL上へ伝達する。これ
によりDRAMセルからSRAMセルへのデータ伝達が
行なわれる。
At time t7, data transfer instruction signal φT
DS rises to "H" for a certain period of time. Before time t7, the data of the DRAM cell has already been transmitted to the global I/O line pair GIO, and the SRAM bit line pair SB
An SRAM cell is connected to L. In response to data transfer instruction signal φTDS, bidirectional transfer gate BTG is activated and transmits the signal potential on global I/O line pair GIO onto corresponding SRAM bit line pair SBL. Data is thereby transferred from the DRAM cell to the SRAM cell.

【0087】このデータ転送指示信号φTDSが活性化
される時刻t7がブロック活性化信号φBAが立上がる
時刻t6およびSRAMワード線SWLの選択が行なわ
れる時刻ts1の両者よりも後の時点であるという関係
を満足する限り、時刻ts1と時刻t1ないし時刻t6
との前後関係は任意である。SRAMからDRAMへの
データ転送指示信号φTSDはこのサイクルにおいては
、非活性状態の“L”に維持される。
The relationship is such that the time t7 at which this data transfer instruction signal φTDS is activated is later than both the time t6 at which the block activation signal φBA rises and the time ts1 at which the SRAM word line SWL is selected. As long as the following is satisfied, time ts1 and time t1 to time t6
The context is arbitrary. Data transfer instruction signal φTSD from SRAM to DRAM is maintained at an inactive state of "L" in this cycle.

【0088】時刻t8において選択されたDRAMワー
ド線DWLの電位が“L”に立下がり、また時刻ts2
において選択されたSRAMワード線SWLの電位が“
L”へ立下がり、各信号が初期状態へ復帰することによ
り、このDRAMからSRAMへのデータ転送サイクル
が完了する。
At time t8, the potential of the selected DRAM word line DWL falls to "L", and at time ts2
The potential of the SRAM word line SWL selected in “
The data transfer cycle from DRAM to SRAM is completed by falling to "L" and each signal returning to its initial state.

【0089】前述のごとく、DRAMコラムデコーダ1
5(図2参照)は各列ブロック12において1本のコラ
ム選択線CSLを選択している。1本のコラム選択線C
SLは2対のDRAMビット線対DBLを選択する。D
RAMからSRAMへのデータ転送は各列ブロック並列
に行なわれる。したがって、この図に示す実施例におい
て、16ビットのデータが一括して転送される。但しこ
の関係は列ブロックが8個設けられており、各列ブロッ
クから2対のDRAMビット線対が選択される構成の場
合であり、一括して転送されるデータのビット数はこの
列ブロックの数または一度に選択されるDRAMビット
線対の数に応じて変化する。これにより、適切な大きさ
のブロックサイズを設定することができる。
As mentioned above, DRAM column decoder 1
5 (see FIG. 2) selects one column selection line CSL in each column block 12. One column selection line C
SL selects two DRAM bit line pairs DBL. D
Data transfer from RAM to SRAM is performed in parallel for each column block. Therefore, in the embodiment shown in this figure, 16 bits of data are transferred at once. However, this relationship applies to a configuration in which eight column blocks are provided and two DRAM bit line pairs are selected from each column block, and the number of bits of data transferred at once is the same as that of this column block. or the number of DRAM bit line pairs selected at one time. This makes it possible to set an appropriate block size.

【0090】図5に示すように、ほぼ時刻t8において
DRAMワード線の駆動信号DWLが不活性状態に立下
がると、応じてデータ転送指示信号φTDSも“L”へ
立下がっている。この時刻t8の時点でローカルI/O
線対LIOとSRAMビット線対SBLとは非接続状態
となり、DRAMアレイとSRAMアレイとは電気的に
切離される。この時刻t8以後、DRAM部とSRAM
部とは独立した動作が可能となる。したがって、図6に
示すように、時刻t8′でデータ転送指示信号φTDS
を不活性状態とした場合、このときまだDRAMアレイ
においてはワード線駆動信号DWLは活性状態の“H”
を維持している。このとき、DRAMへは外部から新た
にアクセスすることはできないが、SRAMアレイ部へ
は外部からアクセスすることができる。
As shown in FIG. 5, when the DRAM word line drive signal DWL falls to the inactive state at approximately time t8, the data transfer instruction signal φTDS also falls to "L". At this time t8, local I/O
Line pair LIO and SRAM bit line pair SBL are disconnected, and the DRAM array and SRAM array are electrically disconnected. After this time t8, the DRAM section and the SRAM
It is possible to operate independently of the section. Therefore, as shown in FIG. 6, at time t8', the data transfer instruction signal φTDS
is inactive, the word line drive signal DWL is still in the active state "H" in the DRAM array.
is maintained. At this time, the DRAM cannot be newly accessed from the outside, but the SRAM array section can be accessed from the outside.

【0091】すなわち、図6に示すように、時刻t8′
でデータ転送指示信号φTDSを“L”に立下げたとき
、たとえDRAMアレイが活性状態にあったとしても、
SRAMアレイは時刻ts2でスタンバイ状態に移行し
た後所定時間を経て新たにアクセスすることが可能とな
る。したがって、この時刻t8′以降においては、SR
AM部へはDRAMの状態にかかわらずアクセスするこ
とが可能となる。たとえば、時刻t8′において、キャ
ッシュミス時のデータをSRAMアレイから読出すこと
もできる。
That is, as shown in FIG. 6, at time t8'
When the data transfer instruction signal φTDS is brought down to “L”, even if the DRAM array is in the active state,
After the SRAM array enters the standby state at time ts2, it becomes possible to newly access it after a predetermined period of time. Therefore, after this time t8', SR
The AM section can be accessed regardless of the state of the DRAM. For example, at time t8', data at the time of a cache miss can be read from the SRAM array.

【0092】またDRAMのスタンバイ状態復帰前に新
たに外部アドレスを設定してSRAMへアクセスするこ
ともできる。これは、SRAMはDRAMのようなRA
Sプリチャージ動作を何ら必要とせず、スタンバイ状態
復帰後高速でアクセスすることができるからである。
It is also possible to access the SRAM by setting a new external address before returning the DRAM to the standby state. This means that SRAM is a RAM like DRAM.
This is because it does not require any S precharge operation and can be accessed at high speed after returning to the standby state.

【0093】図6においては、時刻t9′においてDR
AMワード線駆動信号DWLが“L”に立下がり、時刻
t10においてイコライズ信号φEQが活性化され、D
RAMビット線対DBLのイコライズおよびプリチャー
ジ動作が始まる。このときまた同様にセンスアンプ駆動
信号線φSANおよび/φSAPのイコライズ動作も行
なわれる。DRAMにおいては、時刻t9′から数10
n秒経過した後の時刻t11においてその周辺回路を含
めてスタンバイ状態に復帰する。このDRAMアレイへ
は、所定の時間RASプリチャージ時間が経過した後で
なければDRAMへはアクセスすることができない。し
かしながら、SRAMアレイでは、時刻ts2でSRA
Mワード線SWL1を非選択状態とした後、数n秒後の
時刻ts3において、外部アドレスに従って別のSRA
Mワード線SWL2を選択し、この選択されたSRAM
ワード線SWL2に接続されるメモリセルへのアクセス
(データの読出しまたは書込み)を行なうことができる
In FIG. 6, at time t9', DR
AM word line drive signal DWL falls to "L", equalize signal φEQ is activated at time t10, and D
Equalization and precharging operations of RAM bit line pair DBL begin. At this time, the sense amplifier drive signal lines φSAN and /φSAP are similarly equalized. In DRAM, from time t9', the number 10
At time t11 after n seconds have elapsed, the device including its peripheral circuits returns to the standby state. This DRAM array cannot be accessed until after a predetermined RAS precharge time has elapsed. However, in the SRAM array, SRA at time ts2
After setting the M word line SWL1 to a non-selected state, at time ts3 several nanoseconds later, another SRA is selected according to the external address.
M word line SWL2 is selected and this selected SRAM
Memory cells connected to word line SWL2 can be accessed (data read or written).

【0094】このデータ転送指示信号φTDSが不活性
状態の“L”に立下がる時刻ts2から、次いでSRA
Mワード線SWL2を活性化するこのとできる時刻ts
3との間の時間は外部仕様で適当な値に設定される。こ
のように、DRAMのスタンバイ状態復帰前に、SRA
Mへのアクセスを可能とすることにより、高速で動作す
る半導体記憶装置、特にキャッシュ内蔵半導体記憶装置
を得ることができる。
From time ts2 when data transfer instruction signal φTDS falls to the inactive state "L", then SRA
Time ts at which M word line SWL2 is activated
The time between 3 and 3 is set to an appropriate value using external specifications. In this way, before the DRAM returns to standby state, the SRA
By enabling access to M, it is possible to obtain a semiconductor memory device that operates at high speed, especially a semiconductor memory device with a built-in cache.

【0095】このSRAMのワード線SWL2の選択期
間は、DRAMにおけるセンスアンプのセンスおよびラ
ッチ動作の後に列選択動作を行なう必要がないためごく
短期間で十分であり、時刻ts4においてこのSRAM
へのアクセスが完了する。この時刻ts3から時刻ts
4の時間は通常のSRAMにおいては、せいぜい10n
秒程度であり、DRAMのスタンバイ時にそのSRAM
へアクセスが完了する。このようなDRAMアレイのス
タンバイ状態復帰前にSRAMへアクセスする構成は、
SRAMとDRAMをそれぞれ別々のアドレスによりア
ドレス指定してアクセスすることができるという本発明
の半導体記憶装置によって可能となる。
The selection period of the word line SWL2 of this SRAM is very short because it is not necessary to perform a column selection operation after the sensing and latching operations of the sense amplifier in the DRAM.
access is completed. From this time ts3 to time ts
In normal SRAM, the time of 4 is at most 10n.
It takes about seconds, and when the DRAM is on standby, its SRAM
Access is completed. In this configuration, the SRAM is accessed before the DRAM array returns to standby state.
This is made possible by the semiconductor memory device of the present invention, in which SRAM and DRAM can be addressed and accessed using separate addresses.

【0096】図7はSRAMからDRAMへのデータ転
送時の動作を示す信号波形図である。以下、図3および
図7を参照してこのSRAMからDRAMへのデータ転
送動作について説明する。DRAM部分の動作は、時刻
t1ないし時刻t6までは、図5に示すDRAMからS
RAMへのデータ転送時のそれと全く同様である。また
SRAM部分の動作においても、時刻ts1においてS
RAMワード線SWLの電位が“H”に立上がることは
図5に示す波形図と全く同様である。
FIG. 7 is a signal waveform diagram showing the operation during data transfer from SRAM to DRAM. The data transfer operation from SRAM to DRAM will be described below with reference to FIGS. 3 and 7. The operation of the DRAM part is from time t1 to time t6 from DRAM to S shown in FIG.
This is exactly the same as when transferring data to RAM. Also, in the operation of the SRAM part, S
The rise of the potential of RAM word line SWL to "H" is exactly the same as the waveform diagram shown in FIG.

【0097】時刻ts1および時刻t6の後、すなわち
DRAMビット線対DBLがグローバルI/O線対GI
Oへ接続され、かつSRAMビット線対SBLにSRA
Mセル(SMC)が接続された後、時刻t7から一定の
期間データ転送指示信号φTSDが活性化され、“H”
に立上がる。これに応答して双方向転送ゲートBTGが
活性化されてSRAMビット線対SBL上の信号をグロ
ーバルI/O線対GIO(GIOa,GIOb)、ロー
カルI/O線対LIO(LIOa,LIOb)を介して
DRAMビット線対DBL上へ伝達する。これにより、
選択されたDRAMビット線対DBLに接続されるDR
AMセルのデータの書換えが行なわれる。すなわち、S
RAMセルのデータがDRAMセルへ転送される。この
SRAMアレイからDRAMアレイへのデータ転送サイ
クル中はデータ転送指示信号φTDSは非活性状態の“
L”に維持される。図4に示す双方向データ転送回路の
構成においては、転送指示信号φTDSおよびφTSD
に従ってドライブ回路DR1およびDR2のいずれか一
方しか駆動されていない。この場合、SRAMアレイか
らDRAMアレイへのデータ転送とDRAMアレイから
SRAMアレイへのデータ転送とは同時に行なうことは
できない。このため、高速でSRAMアレイとDRAM
アレイのデータ転送を行なう必要が生じた場合に対処す
ることができない場合が生じる。
After time ts1 and time t6, DRAM bit line pair DBL becomes global I/O line pair GI.
SRA is connected to SRAM bit line pair SBL.
After the M cell (SMC) is connected, the data transfer instruction signal φTSD is activated for a certain period from time t7 and becomes “H”.
stand up. In response, bidirectional transfer gate BTG is activated to transfer the signal on SRAM bit line pair SBL to global I/O line pair GIO (GIOa, GIOb) and local I/O line pair LIO (LIOa, LIOb). The data is transmitted to the DRAM bit line pair DBL via the DRAM bit line pair DBL. This results in
DR connected to the selected DRAM bit line pair DBL
Data in the AM cell is rewritten. That is, S
Data in the RAM cell is transferred to the DRAM cell. During this data transfer cycle from the SRAM array to the DRAM array, the data transfer instruction signal φTDS is in the inactive state “
In the configuration of the bidirectional data transfer circuit shown in FIG. 4, the transfer instruction signals φTDS and φTSD
Accordingly, only one of the drive circuits DR1 and DR2 is driven. In this case, data transfer from the SRAM array to the DRAM array and data transfer from the DRAM array to the SRAM array cannot be performed simultaneously. For this reason, SRAM arrays and DRAM
There may be cases where it is not possible to cope with the need for array data transfer.

【0098】図8は、双方向データ転送ゲートの他の構
成例を示す図である。図8において、双方向転送ゲート
回路80は、図2に示す双方向転送ゲート回路3に含ま
れる転送ゲートBTGに対応する。単位双方向データ転
送回路80は、SRAMアレイからゲート81を介して
伝達されたデータを増幅しかつ保持する第1のラッチ8
5と、DRAMアレイから転送されたデータをゲート8
4を介して受けて増幅するアンプ86を含む。このアン
プ回路86は、またデータ保持機能をも備える。ゲート
81は、転送制御信号DTLに応答してSRAMビット
線対SBL,*SBL上のデータをラッチ85へ伝達す
る。ゲート82は、転送制御信号DTAに応答してラッ
チ85のラッチデータをグローバルI/O線GIO,*
GIOへ伝達する。ゲート83は、アンプ86で増幅さ
れたデータを転送制御信号DTS2(制御信号DTS)
に応答してSRAMビット線対SBL,*SBLへ伝達
する。ゲート84は、転送制御信号DTS1(制御信号
DTS)に応答してグローバルI/O線GIO,*GI
O上のデータをアンプ86へ伝達する。制御信号WDE
は、DRAMアレイへのアクセス要求時に発生される制
御信号であり、内部データバス(書込みデータ線対)D
BW,*DBW上のデータをゲート81の入力部へ伝達
する。転送制御信号DTLおよびDTAはSRAMビッ
ト線対SBL,*SBLのデータをDRAMアレイのグ
ローバルI/O線対GIO,*GIOへ伝達するときに
順次発生される。制御信号DTS1およびDTS2はD
RAMアレイからSRAMアレイへのデータ転送時に発
生される。この制御信号DTS1およびDTS2は実質
的に同じ制御信号であり、ほぼ同一のタイミングで発生
される。この制御信号DTL,DTA,DTS1および
DTS2は、前述の制御信号φTDSおよびφTSDと
同様にして発生される。これらの制御信号は、後に説明
するが、双方向データ転送制御回路から発生される。こ
こで符号SBL,GIOは符号*SBL,*GIOと対
で用いられるときは一本の信号線を示す。
FIG. 8 is a diagram showing another example of the structure of the bidirectional data transfer gate. In FIG. 8, a bidirectional transfer gate circuit 80 corresponds to the transfer gate BTG included in the bidirectional transfer gate circuit 3 shown in FIG. The unit bidirectional data transfer circuit 80 includes a first latch 8 that amplifies and holds data transferred from the SRAM array through the gate 81.
5 and the data transferred from the DRAM array to gate 8.
4, and includes an amplifier 86 that receives and amplifies the signal via the signal. This amplifier circuit 86 also has a data holding function. Gate 81 transmits data on SRAM bit line pair SBL, *SBL to latch 85 in response to transfer control signal DTL. The gate 82 transfers the latched data of the latch 85 to the global I/O line GIO,* in response to the transfer control signal DTA.
Convey to GIO. The gate 83 transfers the data amplified by the amplifier 86 to a control signal DTS2 (control signal DTS).
In response, the signal is transmitted to the SRAM bit line pair SBL, *SBL. Gate 84 connects global I/O lines GIO, *GI in response to transfer control signal DTS1 (control signal DTS).
The data on O is transmitted to amplifier 86. Control signal WDE
is a control signal generated when requesting access to the DRAM array, and is connected to the internal data bus (write data line pair) D.
The data on BW and *DBW are transmitted to the input section of gate 81. Transfer control signals DTL and DTA are sequentially generated when transmitting data on SRAM bit line pair SBL, *SBL to global I/O line pair GIO, *GIO of the DRAM array. Control signals DTS1 and DTS2 are D
Generated during data transfer from RAM array to SRAM array. The control signals DTS1 and DTS2 are substantially the same control signals and are generated at substantially the same timing. These control signals DTL, DTA, DTS1 and DTS2 are generated in the same manner as the aforementioned control signals φTDS and φTSD. These control signals are generated from a bidirectional data transfer control circuit, as will be explained later. Here, the symbols SBL and GIO indicate one signal line when used in pairs with the symbols *SBL and *GIO.

【0099】図9は図8に示す単位双方向転送ゲート回
路80の具体的構成の一例を示す図である。図9におい
て、ゲート81は、SRAMビット線SBLに結合され
るゲート回路81aと、相補SRAMビット線*SBL
に結合されるゲート回路81bを含む。ゲート回路81
aはそのゲートがSRAMビット線SBLに接続される
nチャネルMOSトランジスタ811aと、そのゲート
に転送制御信号DTLが与えられるnチャネルMOSト
ランジスタ812aを含む。ゲート回路81bは、その
ゲートがSRAMビット線*SBLに結合されるnチャ
ネルMOSトランジスタ811bと、そのゲートに転送
制御信号DTLが与えられるnチャネルMOSトランジ
スタ812bを含む。トランジスタ811aおよび81
1bの一方導通端子は接地電位Vssに接続される。こ
のゲート回路81aおよび81bは対応のSRAMビッ
ト線SBL,*SBLのデータを制御信号DTLに応答
して反転してラッチ回路85へ伝達する。
FIG. 9 is a diagram showing an example of a specific configuration of the unit bidirectional transfer gate circuit 80 shown in FIG. 8. In FIG. 9, the gate 81 includes a gate circuit 81a coupled to the SRAM bit line SBL and a complementary SRAM bit line *SBL.
includes a gate circuit 81b coupled to the gate circuit 81b. Gate circuit 81
A includes an n-channel MOS transistor 811a whose gate is connected to the SRAM bit line SBL, and an n-channel MOS transistor 812a whose gate is supplied with a transfer control signal DTL. Gate circuit 81b includes an n-channel MOS transistor 811b whose gate is coupled to SRAM bit line *SBL, and an n-channel MOS transistor 812b whose gate is supplied with transfer control signal DTL. Transistors 811a and 81
One conduction terminal of 1b is connected to ground potential Vss. Gate circuits 81a and 81b invert data on corresponding SRAM bit lines SBL and *SBL in response to control signal DTL and transmit the inverted data to latch circuit 85.

【0100】ラッチ回路85はゲート回路81aおよび
81bのデータをラッチするインバータラッチを含む。 このインバータラッチはインバータ回路IVL1および
IVL2から構成される。このラッチ回路85は、イン
バータ出力を反転して伝達するインバータ回路IVL3
およびIVL4をさらに含む。インバータ回路IVL3
はゲート回路81aからのデータを反転する。インバー
タ回路IVL4はゲート回路81bの出力を反転する。 ゲート82は、転送制御信号DTAに応答してオン状態
となり、ラッチ回路85の出力をグローバルI/O線G
IO,*GIOおよびゲート84の入力へ伝達するnチ
ャネルMOSトランジスタ82aおよび82bを含む。
Latch circuit 85 includes an inverter latch that latches data in gate circuits 81a and 81b. This inverter latch is composed of inverter circuits IVL1 and IVL2. This latch circuit 85 is an inverter circuit IVL3 that inverts and transmits the inverter output.
and IVL4. Inverter circuit IVL3
inverts the data from the gate circuit 81a. Inverter circuit IVL4 inverts the output of gate circuit 81b. Gate 82 turns on in response to transfer control signal DTA, and connects the output of latch circuit 85 to global I/O line G.
IO, *GIO, and n-channel MOS transistors 82a and 82b for transmitting to the input of gate 84.

【0101】ゲート84はグローバルI/O線GIO上
のデータおよびゲート82aの出力をそのゲートに受け
るnチャネルMOSトランジスタ841aと、データ転
送制御信号DTS1に応答してオン状態となり、トラン
ジスタ841aの出力をアンプ86の入力へ伝達するn
チャネルMOSトランジスタ842と、転送制御信号D
TS1に応答してオン状態となり、トランジスタ842
aおよびアンプ86の一方出力を伝達するnチャネルM
OSトランジスタ843aを含む。
Gate 84 is turned on in response to an n-channel MOS transistor 841a which receives data on global I/O line GIO and the output of gate 82a at its gate, and data transfer control signal DTS1, and controls the output of transistor 841a. n transmitted to the input of amplifier 86
Channel MOS transistor 842 and transfer control signal D
Turns on in response to TS1, and transistor 842
a and an n-channel M that transmits one output of the amplifier 86.
Includes an OS transistor 843a.

【0102】ゲート回路84bは、ゲート回路84aと
同様に、グローバルI/O線*GIO上のデータおよび
ゲート82bの出力をゲートに受けるnチャネルMOS
トランジスタ841bと、転送制御信号DTS1に応答
してオン状態となり、トランジスタ842bの出力を伝
達するnチャネルMOSトランジスタ843bを含む。
Gate circuit 84b, like gate circuit 84a, is an n-channel MOS whose gate receives data on global I/O line *GIO and the output of gate 82b.
It includes a transistor 841b and an n-channel MOS transistor 843b that turns on in response to a transfer control signal DTS1 and transmits the output of a transistor 842b.

【0103】アンプ86は、互いに並列に接続されるp
チャネルMOSトランジスタTM1a,TM1bと、互
いに並列に接続されるpチャネルMOSトランジスタT
M2a,TM2bを含む。トランジスタTM1aのゲー
トへは転送制御信号DTS1が与えられ、トランジスタ
TM1bのゲートは、トランジスタTM2a,TM2b
の一方導通端子が接続される。トランジスタTM2aの
ゲートはトランジスタTM1a,TM1bの一方導通端
子が接続される。トランジスタTM2bのゲートへは転
送制御信号DTS1が与えられる。トランジスタTM1
a,TM1b、およびTM2a,TM2bの他方導通端
子が電源電位(Vcc)に接続される。
[0103] The amplifiers 86 have p
Channel MOS transistors TM1a, TM1b and p-channel MOS transistors T connected in parallel with each other
Contains M2a and TM2b. The transfer control signal DTS1 is applied to the gate of the transistor TM1a, and the gate of the transistor TM1b is applied to the gate of the transistor TM2a, TM2b.
One of the conduction terminals is connected. One conduction terminal of transistors TM1a and TM1b is connected to the gate of transistor TM2a. Transfer control signal DTS1 is applied to the gate of transistor TM2b. Transistor TM1
The other conductive terminals of a, TM1b, and TM2a, TM2b are connected to the power supply potential (Vcc).

【0104】ゲート83は、転送制御信号DTS2に応
答してオン状態となり、トランジスタ843aからのデ
ータをSRAMビット線*SBLおよびゲート87aへ
伝達するnチャネルMOSトランジスタ83aを含む。 このゲート83はまた、転送制御信号DTS2に応答し
てオン状態となり、トランジスタ843bの出力をSR
AMビット線SBLおよびゲート回路87bへ伝達する
nチャネルMOSトランジスタ83bを含む。
Gate 83 includes an n-channel MOS transistor 83a that turns on in response to transfer control signal DTS2 and transmits data from transistor 843a to SRAM bit line *SBL and gate 87a. This gate 83 also turns on in response to the transfer control signal DTS2, and connects the output of the transistor 843b to the SR.
It includes an n-channel MOS transistor 83b that transmits information to AM bit line SBL and gate circuit 87b.

【0105】ゲート87は、データ線DBWとSRAM
ビット線*SBLを接続するゲート回路87aと、デー
タ線*DBWとSRAMビット線SBLとを接続するゲ
ート回路87bを含む。ゲート回路87aは、DRAM
コラムデコーダ(これはSRAMコラムデコーダの出力
と共有されていてもよい)の出力CDに応答してオン状
態となるMOSトランジスタ871aと、DRAMアレ
イへのアクセス指示信号WEDに応答してオン状態とな
り、内部データ線DBWをトランジスタ871aへ接続
するnチャネルMOSトランジスタ872aを含む。ゲ
ート回路87bは、SRAMコラムデコーダ出力CDに
応答してオン状態となるMOSトランジスタ871bと
、DRAMアレイアクセス指示信号WDEに応答してオ
ン状態となり、内部データ線*DBWをトランジスタ8
71bに接続するnチャネルMOSトランジスタ872
bを含む。
Gate 87 connects data line DBW and SRAM
It includes a gate circuit 87a that connects the bit line *SBL, and a gate circuit 87b that connects the data line *DBW and the SRAM bit line SBL. The gate circuit 87a is a DRAM
A MOS transistor 871a is turned on in response to the output CD of a column decoder (which may be shared with the output of the SRAM column decoder), and a MOS transistor 871a is turned on in response to an access instruction signal WED to the DRAM array. It includes an n-channel MOS transistor 872a that connects internal data line DBW to transistor 871a. Gate circuit 87b connects internal data line *DBW to transistor 871b, which turns on in response to SRAM column decoder output CD, and turns on in response to DRAM array access instruction signal WDE.
n-channel MOS transistor 872 connected to 71b
Contains b.

【0106】この制御信号WDEは、後に説明するが、
半導体記憶装置のDRAMアレイへの外部からのアクセ
ス時(特にデータ書込時)に発生される制御信号である
。このDRAMアレイへのアクセス指示は、外部制御信
号(CI#,W#;後に説明する)に応答して発生され
る。内部データ線DBW,*DBWは書込みデータを伝
達するためのデータ線であり入出力回路に含まれる入力
回路(後に説明する)に接続される。次にこの図8およ
び図9に示す双方向データ転送ゲート回路の動作につい
てその動作波形図である図10および図11を参照して
説明する。
This control signal WDE will be explained later, but
This is a control signal generated when a DRAM array of a semiconductor memory device is accessed from the outside (particularly when data is written). This instruction to access the DRAM array is generated in response to external control signals (CI#, W#; explained later). Internal data lines DBW and *DBW are data lines for transmitting write data and are connected to an input circuit (described later) included in the input/output circuit. Next, the operation of the bidirectional data transfer gate circuit shown in FIGS. 8 and 9 will be described with reference to FIGS. 10 and 11, which are operational waveform diagrams.

【0107】まず、図10を参照してSRAMアレイか
らDRAMアレイへのデータ転送動作について説明する
First, the data transfer operation from the SRAM array to the DRAM array will be explained with reference to FIG.

【0108】まず時刻t1においてSRAMアレイにお
いてワード線の選択が行なわれ、SRAMビット線対S
BL上のデータがそこに接続されるメモリセルのデータ
に応じて確定する。
First, at time t1, a word line is selected in the SRAM array, and the SRAM bit line pair S
The data on BL is determined according to the data of the memory cell connected thereto.

【0109】続いて、SRAMアレイからDRAMアレ
イへのデータ転送指示に応答してまず時刻t2において
、データ転送指示信号DTLが発生される。これに応答
して、図9に示すトランジスタ812a,812bがオ
ン状態となり、SRAMビット線SBLおよび*SBL
のデータが反転してラッチ85へ伝達される。ラッチ8
5はこのデータをインバータラッチIVL1,IVL2
でラッチする。このラッチされたデータはインバータ回
路IVL3およびIVL4で反転されてゲート回路82
aおよび82bへ伝達される。したがって、時刻t2に
おいてデータ転送指示信号DTLが発生されるとラッチ
85のラッチデータが対応のSRAMビット線SBL,
*SBLの内容に対応した値となる。
Subsequently, in response to a data transfer instruction from the SRAM array to the DRAM array, a data transfer instruction signal DTL is first generated at time t2. In response, transistors 812a and 812b shown in FIG. 9 are turned on, and SRAM bit lines SBL and *SBL
The data is inverted and transmitted to the latch 85. latch 8
5 uses this data to inverter latches IVL1, IVL2
Latch with. This latched data is inverted by inverter circuits IVL3 and IVL4 and sent to gate circuit 82.
a and 82b. Therefore, when the data transfer instruction signal DTL is generated at time t2, the latched data of the latch 85 is transferred to the corresponding SRAM bit line SBL,
*The value corresponds to the contents of SBL.

【0110】ラッチ85におけるラッチデータが確定す
ると、次いで転送制御信号DTAが時刻t3において発
生される。これに応答してゲート回路82aおよび82
bがオン状態となり、ラッチ85のラッチデータがグロ
ーバルI/O線GIOおよび*GIOへそれぞれ伝達さ
れる。
When the latched data in latch 85 is determined, transfer control signal DTA is then generated at time t3. In response, gate circuits 82a and 82
b is turned on, and the latched data of latch 85 is transmitted to global I/O lines GIO and *GIO, respectively.

【0111】このときDRAMアレイからSRAMアレ
イへのデータ転送は行なわれないため制御信号DTS(
DTS1,DTS2)とDRAMアレイアクセス指示信
号WDEが不活性状態の“L”の状態にある。したがっ
て、トランジスタ842a,842b、およびゲート回
路83a,83bはすべてオフ状態にある。また、アン
プ86も不動作状態にある。
At this time, since data transfer from the DRAM array to the SRAM array is not performed, the control signal DTS(
DTS1, DTS2) and the DRAM array access instruction signal WDE are in an inactive "L" state. Therefore, transistors 842a, 842b and gate circuits 83a, 83b are all in an off state. Amplifier 86 is also inactive.

【0112】次にDRAMアレイからSRAMアレイへ
のデータ転送動作について図11を参照して説明する。
Next, the data transfer operation from the DRAM array to the SRAM array will be explained with reference to FIG.

【0113】図11に示す時刻t1以前においてDRA
Mアレイにおけるワード線選択動作が行なわれ、選択さ
れたメモリセルのデータがグローバルI/O線対GIO
上へ伝達され、時刻t1において確定する。
[0113] Before time t1 shown in FIG.
A word line selection operation is performed in the M array, and the data of the selected memory cell is transferred to the global I/O line pair GIO.
It is transmitted upward and is finalized at time t1.

【0114】続いて時刻t2において、DRAMアレイ
からSRAMアレイへのデータ転送を指示する制御信号
DTS(DTS1,DTS2)が発生される。これに応
答してトランジスタ842a,842b,83a,83
bがオン状態となり、ゲート84およびゲート83が導
通状態となる。アンプ86においては、制御信号DTS
(DTS1)が“L”のとき、トランジスタTM1aお
よびTM2bがオン状態にあり、そのトランジスタ84
2aおよび842bの一方ノードの電位を“H”に保持
している。制御信号DTSが時刻t2で発生されるとト
ランジスタTM1a,TM2bがオフ状態となる。トラ
ンジスタTM1aとトランジスタTM2bのオン・オフ
状態はトランジスタ842aおよび842bを介してD
RAMアレイのグローバルI/O線GIO,*GIOか
ら伝達されたデータに応じて変化する。制御信号DTS
が発生されない場合、アンプ86の入出力ノードは電源
電位Vccに充電されている。グローバルI/O線GI
Oへのデータが“H”の場合、トランジスタ841aが
オン状態、トランジスタ841bがオフ状態である。こ
の状態で、転送制御信号DTS1が発生されると、トラ
ンジスタ842aおよび842bがオン状態となり、ト
ランジスタTM1a,TM2bがオフ状態となる。した
がって、トランジスタ842a,841aを介してトラ
ンジスタTM1bおよびTM1aの入出力ノードの電位
が接地電位Vssに放電される。一方、トランジスタ8
41bはオフ状態であるため、トランジスタTM2a,
TM2bの入出力ノードは、トランジスタTM2aがオ
ン状態となることにより“H”に維持される。これによ
り、トランジスタ843aおよび83aを介してグロー
バルI/O線GIOのデータが反転されてSRAMビッ
ト線*SBL上へ伝達され、かつグローバルI/O線*
GIO上のデータがトランジスタ843bおよび83b
を介してSRAMビット線SBL上へ反転されて伝達さ
れる。
Subsequently, at time t2, a control signal DTS (DTS1, DTS2) instructing data transfer from the DRAM array to the SRAM array is generated. In response, transistors 842a, 842b, 83a, 83
b is turned on, and gate 84 and gate 83 are turned on. In the amplifier 86, the control signal DTS
When (DTS1) is “L”, transistors TM1a and TM2b are on, and the transistor 84
The potential of one node of nodes 2a and 842b is held at "H". When the control signal DTS is generated at time t2, transistors TM1a and TM2b are turned off. The on/off states of transistor TM1a and transistor TM2b are determined by D via transistors 842a and 842b.
It changes depending on the data transmitted from the global I/O lines GIO and *GIO of the RAM array. Control signal DTS
is not generated, the input/output nodes of amplifier 86 are charged to power supply potential Vcc. Global I/O line GI
When the data to O is "H", the transistor 841a is on and the transistor 841b is off. In this state, when transfer control signal DTS1 is generated, transistors 842a and 842b are turned on, and transistors TM1a and TM2b are turned off. Therefore, the potentials at the input/output nodes of transistors TM1b and TM1a are discharged to ground potential Vss via transistors 842a and 841a. On the other hand, transistor 8
Since the transistor 41b is in the off state, the transistors TM2a,
The input/output node of TM2b is maintained at "H" by turning on the transistor TM2a. As a result, the data on the global I/O line GIO is inverted and transmitted onto the SRAM bit line *SBL via transistors 843a and 83a, and the data on the global I/O line *
Data on GIO is transferred to transistors 843b and 83b
The signal is inverted and transmitted onto the SRAM bit line SBL via the SRAM bit line SBL.

【0115】このとき、SRAMアレイからDRAMア
レイへのデータ転送が行なわれないため制御信号DTA
およびDTLは“L”にある。この転送制御信号DTS
は、図4,図5,図6および図7に示す転送制御信号φ
TDSと等価な信号となる。
At this time, since data is not transferred from the SRAM array to the DRAM array, the control signal DTA
and DTL are at "L". This transfer control signal DTS
is the transfer control signal φ shown in FIGS. 4, 5, 6, and 7.
This becomes a signal equivalent to TDS.

【0116】この図8および図9に示す構成によれば、
SRAMビット線SBL,*SBLのデータはゲート8
1、ラッチ85およびゲート82を介してグローバルI
/O線GIO,*GIOへ伝達される。またグローバル
I/O線GIO,*GIOのデータはゲート84,アン
プ86およびゲート83を介してSRAMビット線SB
L,*SBLへ伝達される。したがって、この構成によ
ればそれぞれデータ転送経路が異なり、かつラッチ85
およびアンプ86の機能により、SRAMアレイからD
RAMアレイへのデータ転送とDRAMアレイからSR
AMアレイへのデータ転送とのオーバーラップさせて実
行させることが可能となり、高速で両アレイ間のデータ
転送を行なうことができる。
According to the configuration shown in FIGS. 8 and 9,
SRAM bit line SBL, *SBL data is sent to gate 8
1, global I via latch 85 and gate 82
It is transmitted to /O lines GIO and *GIO. In addition, data on global I/O lines GIO and *GIO is transferred to SRAM bit line SB via gate 84, amplifier 86 and gate 83.
L, *SBL. Therefore, according to this configuration, the data transfer paths are different, and the latch 85
and the functions of the amplifier 86, the D
Data transfer to RAM array and SR from DRAM array
It is possible to overlap the execution with data transfer to the AM array, and data transfer between both arrays can be performed at high speed.

【0117】特にこの構成によれば、書込みデータをデ
ータ線DBW,*DBWを介してゲート87a,87b
からゲート81、ラッチ85およびゲート82を介して
グローバルI/O線GIO,*GIOへ伝達することが
可能となる。したがって、共通の書込みデータ線DBW
,*DBWを用いてDRAMアレイとSRAMアレイと
へ選択的にデータを書込むことができる。この場合、両
者へ書込むこともできれば一方へ書込むだけも行なうこ
とができる。DRAMアレイへのデータ書込の指示は信
号WDEにより行なわれる。
Particularly, according to this configuration, write data is sent to the gates 87a and 87b via the data lines DBW and *DBW.
It becomes possible to transmit the data from the signal to the global I/O lines GIO and *GIO via the gate 81, latch 85, and gate 82. Therefore, the common write data line DBW
, *DBW can be used to selectively write data to the DRAM array and the SRAM array. In this case, it is possible to write to both or only one. An instruction to write data into the DRAM array is given by signal WDE.

【0118】したがって、この図8および図9に示す構
成を用いればSRAMビット線SBL,*SBLを介し
てDRAMアレイへのデータ書込みを行なう構成であっ
たとしても、SRAMアレイにおけるワード線選択信号
に対し、DRAMアレイへのアクセス指示信号を条件信
号として付加する必要がなく、また高速SRAMアレイ
の選択メモリセルのデータを書込みデータバスDBW,
*DBWへ接続する信号にDRAMアレイアクセス指示
信号を条件信号として付加する必要がなくなり、高速で
SRAMアレイへデータの書込みを行なうことができる
とともに、DRAMアレイへも高速でデータを書込むこ
とが可能となる。
Therefore, if the configuration shown in FIGS. 8 and 9 is used, even if data is written to the DRAM array via the SRAM bit lines SBL, *SBL, the word line selection signal in the SRAM array On the other hand, there is no need to add an access instruction signal to the DRAM array as a condition signal, and data in the selected memory cell of the high-speed SRAM array can be transferred to the write data bus DBW.
*It is no longer necessary to add the DRAM array access instruction signal as a condition signal to the signal connected to the DBW, making it possible to write data to the SRAM array at high speed, and also to write data to the DRAM array at high speed. becomes.

【0119】図12は双方向転送ゲート回路の他の構成
例を示す図である。図12に示す単位双方向転送ゲート
回路90は、図8に示す構成に加えて、内部書込みデー
タバスDBW,*DBW上のデータを転送制御信号WD
E1に応答してラッチ85へ伝達するゲート88を含む
。制御信号WDE0,WDE1は、図8に示す制御信号
WDEに対応し、かつDRAMのコラムデコーダ出力に
条件を付ける。すなわち、ゲート87へ与えられる制御
信号WDE0は、DRAMアレイへデータを書込む場合
には発生されず、ゲート87はオフ状態となる。このと
き制御信号WDE1のみが発生されゲート88がオン状
態となり書込みデータ伝達線DBW,*DBWのデータ
をラッチ85へ伝達する。このように、SRAMアレイ
およびDRAMアレイ両者にデータを書込むか、DRA
Mアレイへのみデータを書込むかに応じて書込み制御信
号WDE0,WDE1を選択的に発生させることにより
、より効率的に大容量のDRAMへデータを高速で書込
むことができる。
FIG. 12 is a diagram showing another example of the structure of the bidirectional transfer gate circuit. In addition to the configuration shown in FIG. 8, the unit bidirectional transfer gate circuit 90 shown in FIG.
It includes a gate 88 that communicates to latch 85 in response to E1. Control signals WDE0 and WDE1 correspond to control signal WDE shown in FIG. 8, and set conditions on the column decoder output of the DRAM. That is, the control signal WDE0 applied to the gate 87 is not generated when writing data to the DRAM array, and the gate 87 is turned off. At this time, only control signal WDE1 is generated, gate 88 is turned on, and data on write data transmission lines DBW, *DBW is transmitted to latch 85. In this way, you can write data to both the SRAM array and the DRAM array, or write data to both the SRAM array and the DRAM array.
By selectively generating write control signals WDE0 and WDE1 depending on whether data is to be written only to the M array, data can be written more efficiently to a large capacity DRAM at high speed.

【0120】図13はさらに他の双方向転送ゲート回路
の構成を示す図である。この構成においては、ゲート8
8はDRAMアレイへのデータ書込指示信号WDEに応
答してオン状態となるゲートGT1とコラムデコーダの
出力CD(これはDRAMアレイの列を選択するための
出力)に応答してオン状態となるゲートGT2を含む。 この構成の場合、ゲート88により、直接書込みデータ
線DBW,*DBWがラッチ85へ接続される。他の回
路ブロックの構成は図12に示す双方向転送ゲート回路
の構成と同様である。この構成によれば、転送制御信号
WDE0,WDE1(これらの制御信号は実質的に同一
)に対しコラムデコーダ出力により結果的に条件付けが
行なわれており(ANDがとられている)、この信号に
よりゲート88の動作が制御されている。
FIG. 13 is a diagram showing the configuration of yet another bidirectional transfer gate circuit. In this configuration, gate 8
Gate GT1 is turned on in response to the data write instruction signal WDE to the DRAM array, and gate 8 is turned on in response to the output CD of the column decoder (this is an output for selecting a column of the DRAM array). Including gate GT2. In this configuration, gate 88 connects direct write data lines DBW, *DBW to latch 85 . The configurations of other circuit blocks are similar to the configuration of the bidirectional transfer gate circuit shown in FIG. According to this configuration, the transfer control signals WDE0 and WDE1 (these control signals are substantially the same) are conditioned (ANDed) by the column decoder output, and this signal The operation of gate 88 is controlled.

【0121】なお上述の図8および図12および図13
に示す双方向転送ゲート回路はSRAMビット線SBL
,*SBLとグローバルI/O線GIO,*GIOとの
間のデータ転送を行なっている。しかしながらこの双方
向転送ゲート回路の構成は、図14に示すように、一般
の半導体記憶装置においても適用可能である。すなわち
、図14において、半導体記憶装置95は、大容量メモ
リ(一般にDRAMアレイ)93と高速メモリ(一般に
SRAMアレイ)94とを含む。このメモリ93および
メモリ94との間のたとえば「コピーバック」のような
データ転送を行なう場合この図8、図12および図13
に示す構成を用いれば、第1のラッチ91と第2のラッ
チ92とを設けそれぞれのデータ転送経路を独立に設定
することが可能となり、DRAMからなる大容量メモリ
93からSRAMからなる高速メモリ94へデータを転
送しつつ逆方向のデータ転送をも行なうことができる。 この場合、独立のデータ転送経路というのは、大容量メ
モリ93からラッチ91へのデータ転送と高速メモリ9
4からラッチ92へのデータ転送とを独立して行なうこ
とができ、かつラッチ91からSRAMからなる高速メ
モリ94へのデータ転送とラッチ92からDRAMから
なる大容量メモリ93へのデータ転送を独立に並列して
行なうことができることを意味している。したがってそ
れぞれのメモリ93および94内部でのデータ転送が共
通バスを介して行なわれていても何ら問題が生じること
はない。このように図14に示すようにラッチ91とラ
ッチ92をオーバーラップさせたタイミングでまたは両
者を同時に活性化することにより高速でデータ転送を行
なうことができる。
[0121] Note that FIGS. 8, 12, and 13 described above
The bidirectional transfer gate circuit shown in FIG.
, *SBL and global I/O lines GIO, *GIO. However, the configuration of this bidirectional transfer gate circuit can also be applied to a general semiconductor memory device, as shown in FIG. That is, in FIG. 14, a semiconductor storage device 95 includes a large capacity memory (generally a DRAM array) 93 and a high speed memory (generally an SRAM array) 94. When performing data transfer such as "copy back" between the memory 93 and the memory 94, FIGS. 8, 12 and 13
By using the configuration shown in , it is possible to provide the first latch 91 and the second latch 92 and set their respective data transfer paths independently, and it is possible to transfer data from a large-capacity memory 93 made of DRAM to a high-speed memory 94 made of SRAM. It is possible to transfer data in the opposite direction while transferring data to the other direction. In this case, independent data transfer paths include data transfer from large capacity memory 93 to latch 91 and high speed memory 9
Data transfer from the latch 91 to the high-speed memory 94 made of SRAM and data transfer from the latch 92 to the large-capacity memory 93 made of DRAM can be performed independently. This means that they can be performed in parallel. Therefore, no problem occurs even if data transfer within each memory 93 and 94 is performed via a common bus. In this way, as shown in FIG. 14, data transfer can be performed at high speed by activating the latch 91 and the latch 92 at overlapping timings or by activating both at the same time.

【0122】図15はこの発明の他の実施例である半導
体記憶装置のアレイのレイアウトを示す図である。図1
5に示すCDRAMは4MビットのDRAMアレイと1
6KビットのSRAMアレイとを含む。すなわち、図1
5のCDRAMは図2に示すCDRAMを4面含む。図
15において、CDRAMは、各々が1Mビットの容量
を備える4つのメモリマットMM1,MM2,MM3お
よびMM4を含む。DRAMメモリマットMM1〜MM
4の各々は、1024行(ワード線)512列(ビット
線対)のメモリセル配置を含む。DRAMメモリマット
MM1〜MM4は、それぞれ、各々が128列(ビット
線対)×256行(ワード線)の構成を備える32個の
メモリブロックMBに分割される。
FIG. 15 is a diagram showing the layout of an array of a semiconductor memory device according to another embodiment of the present invention. Figure 1
The CDRAM shown in Figure 5 is a 4 Mbit DRAM array and 1
6K bit SRAM array. That is, Figure 1
The CDRAM No. 5 includes four CDRAMs shown in FIG. In FIG. 15, the CDRAM includes four memory mats MM1, MM2, MM3 and MM4 each having a capacity of 1 Mbit. DRAM memory mat MM1~MM
4 includes a memory cell arrangement of 1024 rows (word lines) and 512 columns (bit line pairs). DRAM memory mats MM1 to MM4 are each divided into 32 memory blocks MB each having a configuration of 128 columns (bit line pairs)×256 rows (word lines).

【0123】1つのメモリマットMMにおいて、行方向
に4つのメモリブロックに分割され、列方向に8つのブ
ロックに分割される。この図15に示すように、1Mビ
ットのメモリマットを図2に示すDRAMのような配置
と異なり列方向に8分割、行方向に4分割とするのは、
後に説明する矩形状のパッケージに収納するためである
。メモリブロックMBの各々の列方向の中央部にDRA
M用のセンスアンプDSAと列選択ゲートCSGが各ビ
ット線対DBLに対応して配置される。メモリブロック
MBはセンスアンプDSAと列選択ゲートCSGを中心
として上側のメモリブロックUMBと下側のメモリブロ
ックLMBに分割される。動作時においては、この上下
のメモリブロックUMBおよびLMBのいずれか一方が
センスアンプDSAおよび列選択ゲートCSGに接続さ
れる。このセンスアンプDSAおよび列選択ゲートCS
Gに上下メモリブロックUMBおよびLMBのいずれを
接続するのかは、アドレスによって決定される。このよ
うな1つのメモリブロックMBを上下2つのメモリブロ
ックUMBおよびLMBに分割し、一方のみをセンスア
ンプDSAおよび列選択ゲートCSGに接続する構成は
たとえば4Mビット以上のシェアドセンスアンプ構成の
DRAMにおいて通常用いられている。
One memory mat MM is divided into four memory blocks in the row direction and eight blocks in the column direction. As shown in FIG. 15, unlike the arrangement of the DRAM shown in FIG. 2, the 1M bit memory mat is divided into eight parts in the column direction and four parts in the row direction.
This is for storing it in a rectangular package which will be explained later. A DRA is installed in the center of each column in the memory block MB.
An M sense amplifier DSA and a column selection gate CSG are arranged corresponding to each bit line pair DBL. Memory block MB is divided into an upper memory block UMB and a lower memory block LMB centering around sense amplifier DSA and column selection gate CSG. During operation, one of the upper and lower memory blocks UMB and LMB is connected to sense amplifier DSA and column selection gate CSG. This sense amplifier DSA and column selection gate CS
Which of the upper and lower memory blocks UMB and LMB is connected to G is determined by the address. Such a configuration in which one memory block MB is divided into two upper and lower memory blocks UMB and LMB, and only one is connected to the sense amplifier DSA and column selection gate CSG, is common in, for example, a DRAM with a shared sense amplifier configuration of 4 Mbits or more. It is used.

【0124】1つのメモリマットMMは2つの活性化区
分ASを含む。この活性化区分ASにおいて1本のワー
ド線が選択される。すなわち、この図15に示す構成に
おいては、図2に示す構成と異なり、1本のワード線が
2つに分割され、それぞれの活性化区分に振分けられる
。したがって、1つのメモリマットMMにおいて1本の
ワード線が選択されることは、各活性化区分ASにおい
て1本のワード線が選択されることと等価である。
One memory mat MM includes two activation sections AS. One word line is selected in this activation section AS. That is, in the configuration shown in FIG. 15, unlike the configuration shown in FIG. 2, one word line is divided into two and distributed to each activation section. Therefore, selecting one word line in one memory mat MM is equivalent to selecting one word line in each activation section AS.

【0125】この半導体装置(CDRAM)は、さらに
、4つのDRAMメモリマットMM1〜MM4から1本
のワード線を選択するために、4つのDRAMロウデコ
ーダDRD1,DRD2,DRD3およびDRD4を備
える。このDRAMロウデコーダDRD1〜DRD4は
各メモリマットMM1〜MM4から1本のワード線を選
択する。したがって、この図15に示すCDRAMにお
いては、一度に4本のワード線が選択される。DRAM
ロウデコーダDRD1はメモリマットMM1およびMM
2の対応の活性化区分ASから1行を選択する。DRA
MロウデコーダDRD2はこのメモリマットMM1およ
びMM2の下側の活性化区分ASから1行を選択する。 DRAMロウデコーダDRD3およびDRD4はDRA
MメモリマットMM3およびMM4の上側の活性化区分
ASおよび下側の活性化区分ASそれぞれから1行を選
択する。
This semiconductor device (CDRAM) further includes four DRAM row decoders DRD1, DRD2, DRD3 and DRD4 for selecting one word line from four DRAM memory mats MM1 to MM4. The DRAM row decoders DRD1-DRD4 select one word line from each memory mat MM1-MM4. Therefore, in the CDRAM shown in FIG. 15, four word lines are selected at once. DRAM
Row decoder DRD1 connects memory mats MM1 and MM
2. Select one row from the corresponding activation section AS. DRA
M row decoder DRD2 selects one row from lower activation section AS of memory mats MM1 and MM2. DRAM row decoders DRD3 and DRD4 are DRA
One row is selected from each of the upper activation section AS and the lower activation section AS of M memory mats MM3 and MM4.

【0126】CDRAMはさらに、DRAMのメモリマ
ットMM1〜MM4の各列ブロックから2列(ビット線
対)を選択するためのDRAMコラムデコーダDCDを
含む。このDRAMコラムデコーダDCDからの列選択
信号は図2に示すコラム選択線CSLへ伝達される。こ
のコラム選択線CSLは、上側の活性化区分ASと下側
の活性化区分ASとで共用されるように延在する。した
がって、この図15に示す構成においてはDRAMコラ
ムデコーダDCDからの列選択信号により、1つの列ブ
ロック(この図15においては列方向に分割された8個
のメモリブロックMBからなるブロック)から4列を選
択する。
The CDRAM further includes a DRAM column decoder DCD for selecting two columns (bit line pairs) from each column block of memory mats MM1 to MM4 of the DRAM. A column selection signal from DRAM column decoder DCD is transmitted to column selection line CSL shown in FIG. This column selection line CSL extends so as to be shared by the upper activation section AS and the lower activation section AS. Therefore, in the configuration shown in FIG. 15, four columns are selected from one column block (in FIG. 15, a block consisting of eight memory blocks MB divided in the column direction) by a column selection signal from the DRAM column decoder DCD. Select.

【0127】コラムデコーダDCDにより選択された列
はそれぞれ対応のグローバルI/O線対GIOへ接続さ
れる。このグローバルI/O線対GIOは、1つの活性
化区分ASにおける各列ブロックに2対ずつ列方向に延
在する。このグローバルI/O線対GIOと各列ブロッ
クにおけるローカルI/O線対LIOとの接続構成につ
いては後に詳述する。
Columns selected by column decoder DCD are connected to respective global I/O line pairs GIO. Two global I/O line pairs GIO extend in the column direction in each column block in one activation section AS. The connection structure between the global I/O line pair GIO and the local I/O line pair LIO in each column block will be described in detail later.

【0128】図15に示すCDRAMはさらに、各々4
Kビットの容量を有するSRAMセルからなるSRAM
アレイブロックSMA1〜SMA4を含む。2つのSR
AMアレイブロックに共用されるように両者の中央部に
SRAM用のロウデコーダSRD1およびSRD2が設
けられる。SRAMロウデコーダSRD1はSRAMア
レイブロックSMA1およびSMA3により共用される
。SRAMロウデコーダSRD2は、SRAMアレイブ
ロックSMA2およびSMA4により共用される。この
SRAMアレイブロックSMAの構成の詳細は後に説明
する。
The CDRAM shown in FIG.
SRAM consisting of SRAM cells with a capacity of K bits
It includes array blocks SMA1 to SMA4. two SRs
SRAM row decoders SRD1 and SRD2 are provided in the center of both AM array blocks so as to be shared by both blocks. SRAM row decoder SRD1 is shared by SRAM array blocks SMA1 and SMA3. SRAM row decoder SRD2 is shared by SRAM array blocks SMA2 and SMA4. The details of the configuration of this SRAM array block SMA will be explained later.

【0129】このCDRAMは、データの入出力を4ビ
ット単位で行なうために、4つの入出力バッファ回路I
OB1、IOB2、IOB3およびIOB4を含む。こ
の入出力バッファ回路IOB1〜IOB4はそれぞれ共
通データバス(内部データバス)を介してSRAMのた
めのセンスアンプおよびコラムデコーダのブロックSC
DAへ接続される。この図15に示す構成においては、
データの入出力はSRAMのためのセンスアンプおよび
コラムデコーダブロックSCDAを介して行なわれるよ
うに示されているが、これは双方向転送ゲートBTGの
部分からデータの入出力を行なうように構成してもよい
This CDRAM has four input/output buffer circuits I to input and output data in units of 4 bits.
Includes OB1, IOB2, IOB3 and IOB4. These input/output buffer circuits IOB1 to IOB4 are connected to the sense amplifier and column decoder block SC for SRAM via a common data bus (internal data bus), respectively.
Connected to DA. In the configuration shown in FIG. 15,
Data input/output is shown to be performed via the sense amplifier and column decoder block SCDA for the SRAM, but this is configured so that data input/output is performed from the bidirectional transfer gate BTG. Good too.

【0130】動作時においては、各活化性区分ASにお
いて1本のワード線が選択される。この選択されたワー
ド線を含む行ブロックのみが活性化される。残りの行ブ
ロックはプリチャージ状態を維持する。この選択された
行ブロックにおいては、選択ワード線を含む小ブロック
UMB(またはLMB)のみがDRAM用センスアンプ
DSAおよび列選択ゲートCSGに接続され、他方の小
メモリブロックLMB(またはUMB)はDRAM用セ
ンスアンプDSAおよび列選択ゲートCSGから切離さ
れる。したがって、全体として1/8のビット線の活性
化(充放電)が行なわれる。このように分割動作するこ
とにより、ビット線の充放電に伴う消費電力を低減する
ことができる。また、1つのメモリブロックMBを上側
のメモリブロックUMBと下側のメモリブロックLMB
とに分割し、この中央部にセンスアンプDSAを配置す
ることにより、ビット線の長さが短くなり、ビット線容
量Cbとメモリキャパシタ容量Csとの比,Cb/Cs
を小さくすることができ、十分な読出し電圧を高速で得
ることができる。
In operation, one word line is selected in each activation section AS. Only the row block containing this selected word line is activated. The remaining row blocks maintain the precharged state. In this selected row block, only the small block UMB (or LMB) including the selected word line is connected to the DRAM sense amplifier DSA and the column selection gate CSG, and the other small memory block LMB (or UMB) is connected to the DRAM sense amplifier DSA and the column selection gate CSG. It is separated from sense amplifier DSA and column selection gate CSG. Therefore, 1/8 of the bit lines are activated (charged and discharged) as a whole. By performing the divided operation in this manner, it is possible to reduce the power consumption associated with charging and discharging the bit lines. Also, one memory block MB is divided into an upper memory block UMB and a lower memory block LMB.
By dividing the bit line into two parts and arranging the sense amplifier DSA in the center, the length of the bit line is shortened, and the ratio of the bit line capacitance Cb to the memory capacitor capacitance Cs, Cb/Cs
can be made small, and a sufficient read voltage can be obtained at high speed.

【0131】各活性化区分ASにおいては行方向の4つ
の小ブロックUMB(またはLMB)におけるセンス動
作が行なわれる。各活性化区分ASにおいてDRAMコ
ラムデコーダDCDからの列選択信号により1つの列ブ
ロックにおいて2対のビット線が選択される。グローバ
ルI/O線対GIOは各活性化区分ASの列ブロックに
対し共有されるように列方向に延在している。各活性化
区分ASにおいて各列ブロックから2対のビット線が選
択され対応の2対のグローバルI/O線GIOに接続さ
れる。双方向転送ゲートBTGへは4対のグローバルI
/O線対GIOが接続される。1つのメモリマットMM
に対して4つの双方向転送ゲートBTGが設けられる。 したがって、1つのメモリマットMMからは16対のグ
ローバルI/O線GIOが対応のSRAMアレイのSR
AMビット線対SBLに接続されることができる。次に
、このグローバルI/O線のレイアウトについて説明す
る。
In each activation section AS, sensing operations are performed in four small blocks UMB (or LMB) in the row direction. In each activation section AS, two pairs of bit lines are selected in one column block by a column selection signal from the DRAM column decoder DCD. The global I/O line pair GIO extends in the column direction so as to be shared by the column blocks of each activation section AS. In each activation section AS, two pairs of bit lines are selected from each column block and connected to two corresponding pairs of global I/O lines GIO. Four pairs of global I to bidirectional transfer gate BTG
/O line pair GIO is connected. 1 memory mat MM
Four bidirectional transfer gates BTG are provided for each. Therefore, from one memory mat MM, 16 pairs of global I/O lines GIO are connected to the SR of the corresponding SRAM array.
It can be connected to AM bit line pair SBL. Next, the layout of this global I/O line will be explained.

【0132】図16は1つのメモリマットに対するグロ
ーバルI/O線の配置を示す図である。図16において
グローバルI/O線対GIOは上側活性化区分UASに
対して設けられる上側グローバルI/O線対UGIOと
、下側活性化区分LASに対して設けられる下側グロー
バルI/O線対LGIOを含む。この上側グローバルI
/O線対UGIOと下側グローバルI/O線対LGIO
は平行に配置される。下側グローバルI/O線対LGI
Oは上側の活性化区分UASを通過するが、この上側の
活性化区分UAS内のローカルI/O線対LIOとは接
続されない。グローバルI/O線対GIOとローカルI
/O線対LIOとはブロック選択スイッチであるIOゲ
ートIOGを介して接続される。このIOゲートIOG
は、選択されたワード線を含む行ブロックに設けられた
もののみがブロック選択信号φBAによりオン状態とな
り、対応のローカルI/O線対LIOと対応のグローバ
ルI/O線対GIOとを接続する。
FIG. 16 is a diagram showing the arrangement of global I/O lines for one memory mat. In FIG. 16, the global I/O line pair GIO is an upper global I/O line pair UGIO provided for the upper activation section UAS, and a lower global I/O line pair provided for the lower activation section LAS. Including LGIO. This upper global I
/O line pair UGIO and lower global I/O line pair LGIO
are arranged in parallel. Lower global I/O line pair LGI
O passes through the upper activation section UAS, but is not connected to the local I/O line pair LIO in this upper activation section UAS. Global I/O line pair GIO and local I
/O line pair LIO is connected via an IO gate IOG which is a block selection switch. This IO gate IOG
Only those provided in the row block containing the selected word line are turned on by the block selection signal φBA, and connect the corresponding local I/O line pair LIO and the corresponding global I/O line pair GIO. .

【0133】ローカルI/線対LIOは、DRAMセン
スアンプDSAおよび列選択ゲートCSGがメモリブロ
ックMBの列方向の中央部に配置されているため、また
メモリブロックMBの列方向の中央部に行方向に沿って
配置される。
Local I/line pair LIO has DRAM sense amplifier DSA and column selection gate CSG arranged in the center of memory block MB in the column direction. placed along the

【0134】隣接列ブロック間には列方向にワード線シ
ャント領域WSRが設けられる。このワード線シャント
領域WSRは、比較的高抵抗のポリシリコンで形成され
るワード線と低抵抗のアルミニウム配線とのコンタクト
をとるための領域である。このワード線シャント領域に
ついて以下に簡単に説明する。
Word line shunt regions WSR are provided in the column direction between adjacent column blocks. This word line shunt region WSR is a region for making contact between a word line formed of relatively high resistance polysilicon and a low resistance aluminum wiring. This word line shunt region will be briefly explained below.

【0135】図17は、DRAMセルに含まれる選択ト
ランジスタQ0(図3参照)部の断面構造を概略的に示
す図である。図17において、選択トランジスタQ0は
、半導体基板SUBの表面に形成された不純物領域IP
Rと、一方の不純物領域IPRに接続されるビット線B
Lと、この2つの不純物領域IPRの間の半導体基板表
面上に形成されるポリシリコン層PLを含む。このポリ
シリコン層PLにワード線駆動信号DWL(信号線とそ
の上に伝達される信号と同一参照符号で示している)が
伝達されることにより、この不純物領域IPR間の半導
体基板表面にチャネルが形成され、この選択トランジス
タQ0がオン状態となる。ポリシリコンは比較的高抵抗
である。ワード線DWLの抵抗が長くなれば、ポリシリ
コンの抵抗により信号遅延が生じる。ワード線DWLを
低抵抗にするためにポリシリコン層PLと平行に低抵抗
のアルミニウム配線ALを設ける。アルミニウム配線A
Lとポリシリコン層PLとを周期的に接続することによ
り、このワード線DWLの抵抗を低下させる。アルミニ
ウム配線ALはビット線BLの上層に形成される。した
がって、ポリシリコン層PLとアルミニウム配線ALと
のコンタクトをとるための領域はこのビット線BL(/
BL)が存在しない領域、すなわちメモリセルが配置さ
れていない領域に設定する必要がある。このため、列ブ
ロック間にワード線シャント領域が設けられる。この接
続態様を図18に示す。
FIG. 17 is a diagram schematically showing a cross-sectional structure of a selection transistor Q0 (see FIG. 3) included in a DRAM cell. In FIG. 17, the selection transistor Q0 is connected to an impurity region IP formed on the surface of the semiconductor substrate SUB.
R and a bit line B connected to one impurity region IPR.
L, and a polysilicon layer PL formed on the surface of the semiconductor substrate between these two impurity regions IPR. By transmitting a word line drive signal DWL (indicated by the same reference numeral as a signal line and a signal transmitted thereon) to this polysilicon layer PL, a channel is formed on the surface of the semiconductor substrate between this impurity region IPR. The selection transistor Q0 is turned on. Polysilicon has a relatively high resistance. If the resistance of the word line DWL becomes long, a signal delay occurs due to the resistance of polysilicon. In order to make the word line DWL low resistance, a low resistance aluminum wiring AL is provided in parallel with the polysilicon layer PL. Aluminum wiring A
By periodically connecting L and the polysilicon layer PL, the resistance of this word line DWL is lowered. Aluminum wiring AL is formed in the upper layer of bit line BL. Therefore, the area for making contact between the polysilicon layer PL and the aluminum wiring AL is this bit line BL (/
It is necessary to set it in an area where there is no BL), that is, an area where no memory cells are arranged. For this reason, word line shunt regions are provided between column blocks. This connection mode is shown in FIG.

【0136】図18においてワード線となる比較的高抵
抗のポリシリコン層PLと平行に低抵抗のアルミニウム
配線ALが配設される。このアルミニウム配線ALにワ
ード線駆動信号DWLが伝達される。アルミニウム配線
ALとポリシリコン層PLとはワード線シャント領域W
SRにおいてコンタクト層CNTにより周期的に接続さ
れる。アルミニウム配線ALとポリシリコン層PLとコ
ンタクト領域CNTを介して周期的にコンタクトを形成
することにより実効的にこのポリシリコン層PLの抵抗
を低下させることができる。これにより、1本のワード
線の長さが長くなったとしても、高速でワード線駆動信
号WLをワード線終端にまで伝達することができる。
In FIG. 18, a low-resistance aluminum wiring AL is arranged parallel to a relatively high-resistance polysilicon layer PL, which serves as a word line. A word line drive signal DWL is transmitted to this aluminum wiring AL. The aluminum wiring AL and the polysilicon layer PL form a word line shunt region W.
They are periodically connected in the SR by contact layers CNT. By periodically forming contacts between the aluminum wiring AL and the polysilicon layer PL through the contact regions CNT, the resistance of the polysilicon layer PL can be effectively reduced. Thereby, even if the length of one word line becomes long, the word line drive signal WL can be transmitted to the end of the word line at high speed.

【0137】図19にグローバルI/O線およびコラム
選択線CSLのレイアウトを概略的に示す。図19にお
いては、2つのメモリブロックMBに対するこれらのレ
イアウトのみを示す。図19において、グローバルI/
O線対GIOはワード線シャント領域WSRに配置され
る。DRAMワード線DWLはこのグローバルI/O線
対GIOと直交する方向に配置される。この図19にお
いては、アルミニウム配線ALとポリシリコン層PLと
は互いに平行に配置され、この平面図においては重なり
合うため同じワード線DWLとして示している。また、
DRAMコラムデコーダからの列選択信号を伝達するコ
ラム選択線CSLはこのDRAMワード線DWLと直交
する方向に配置される。
FIG. 19 schematically shows the layout of global I/O lines and column selection lines CSL. In FIG. 19, only these layouts for two memory blocks MB are shown. In Figure 19, global I/
O line pair GIO is arranged in word line shunt region WSR. DRAM word line DWL is arranged in a direction perpendicular to global I/O line pair GIO. In FIG. 19, the aluminum wiring AL and the polysilicon layer PL are arranged parallel to each other, and since they overlap in this plan view, they are shown as the same word line DWL. Also,
A column selection line CSL transmitting a column selection signal from a DRAM column decoder is arranged in a direction perpendicular to this DRAM word line DWL.

【0138】このレイアウトにおいてはDRAMのビッ
ト線対DBLは示していないがこのコラム選択線CSL
と平行に配設される。DRAMワード線DWLに対する
アルミニウム配線AL(図18参照)は第1層アルミニ
ウム配線により構成される。コラム選択線CSLは第2
層アルミニウム配線により構成される。グローバルI/
O線はコラム選択線CSLと同一層のアルミニウム配線
により形成される。このワード線シャント領域WSRに
グローバルI/O線対GIOを配設することにより、D
RAMアレイと双方向転送ゲートとを接続するためのI
/O線をローカルI/O線とグローバルI/O線と階層
構造としてもチップ面積の増大は生じることはない。
Although the DRAM bit line pair DBL is not shown in this layout, this column selection line CSL
placed parallel to the The aluminum wiring AL (see FIG. 18) for the DRAM word line DWL is constituted by a first layer aluminum wiring. The column selection line CSL is the second
Consists of layered aluminum wiring. Global I/
The O line is formed of aluminum wiring in the same layer as the column selection line CSL. By arranging the global I/O line pair GIO in this word line shunt region WSR, D
I for connecting the RAM array and the bidirectional transfer gate
Even if the /O line is arranged in a hierarchical structure including local I/O lines and global I/O lines, the chip area does not increase.

【0139】図20は、図15に示すSRAMアレイブ
ロックSMAの構成を概略的に示す図である。図20に
おいて、SRAMアレイブロックSMAは、16対のビ
ット線対SBLと256本のSRAMワード線SWLを
含む。SRAMビット線対SBLとSRAMワード線S
WLとの交点にSRAMセルSMCが配置される。図1
5に示すように、このSRAMアレイブロックSMAを
、長方形のチップレイアウトに対応させるためにSRA
Mビット線対SBLはDRAMアレイの行方向に配置さ
れ、かつSRAMワード線SWLがDRAMアレイの列
方向に配置される。このSRAMワード線SWLはSR
AMロウデコーダSRDに接続される。
FIG. 20 is a diagram schematically showing the configuration of SRAM array block SMA shown in FIG. 15. In FIG. 20, SRAM array block SMA includes 16 bit line pairs SBL and 256 SRAM word lines SWL. SRAM bit line pair SBL and SRAM word line S
An SRAM cell SMC is placed at the intersection with WL. Figure 1
5, in order to make this SRAM array block SMA correspond to a rectangular chip layout,
M bit line pairs SBL are arranged in the row direction of the DRAM array, and SRAM word lines SWL are arranged in the column direction of the DRAM array. This SRAM word line SWL is SR
Connected to AM row decoder SRD.

【0140】SRAMビット線対SBLは双方向転送ゲ
ートBTGを介してグローバルI/O線対GIOと接続
する必要がある。したがって、SRAMビット線対SB
Lを図20の下方向(または図20の上方向:これはメ
モリアレイの配置により決定される)に設けられる双方
向転送ゲートBTGへ接続される必要がある。このため
、図20に示す構成においては、SRAMワード線SW
Lと平行にSRAMビット線取出し配線SBLTが配設
される。SRAMビット線取出し配線SBLTはSRA
MアレイブロックSMAのビット線対SBLと同数設け
られ、それぞれが対応のSRAMビット線対SBLに接
続される。このSRAMビット線取出し配線SBLTは
、SRAMワード線SWLと同一層の配線層により構成
すれば、新たに別の製造工程で形成される追加の配線層
を設ける必要がなく容易にこのSRAMビット線取出し
配線SBLTを実現することができる。
SRAM bit line pair SBL must be connected to global I/O line pair GIO via bidirectional transfer gate BTG. Therefore, SRAM bit line pair SB
L needs to be connected to the bidirectional transfer gate BTG provided in the lower direction of FIG. 20 (or the upper direction of FIG. 20: this is determined by the arrangement of the memory array). Therefore, in the configuration shown in FIG. 20, the SRAM word line SW
An SRAM bit line lead-out wiring SBLT is arranged in parallel with L. SRAM bit line extraction wiring SBLT is SRA
The same number of bit line pairs SBL of M array block SMA are provided, and each is connected to a corresponding SRAM bit line pair SBL. If this SRAM bit line lead-out wiring SBLT is formed of the same wiring layer as the SRAM word line SWL, there is no need to provide an additional wiring layer formed in a separate manufacturing process, and this SRAM bit line lead-out wiring SBLT can be easily taken out. Wiring SBLT can be realized.

【0141】SRAMロウデコーダSRDは外部からの
SRAM用行アドレスをデコードしてこの256本のS
RAMワード線SWLのうちの1本を選択する。この選
択されたSRAMワード線SWLに接続される16ビッ
トのSRAMセルSMCがそれぞれ対応のSRAMビッ
ト線対SBLおよびSRAMビット線取出し配線SBL
Tに接続される。データ転送時においては、このビット
線取出し配線SBLTは双方向転送ゲートBTGを介し
てグローバルI/O線対GIOと接続される。
[0141] The SRAM row decoder SRD decodes the SRAM row address from the outside and stores these 256 SRAM row addresses.
One of the RAM word lines SWL is selected. The 16-bit SRAM cell SMC connected to this selected SRAM word line SWL corresponds to the corresponding SRAM bit line pair SBL and SRAM bit line take-out wiring SBL.
Connected to T. During data transfer, bit line take-out wiring SBLT is connected to global I/O line pair GIO via bidirectional transfer gate BTG.

【0142】この図16および図20に示すようなレイ
アウトを用いることにより図15に示すように、DRA
Mのアレイを図の上下に分割して配置し、上下のDRA
Mアレイブロックの間にSRAMアレイを集中的に配置
し、かつこの半導体記憶装置(チップ)中央部に設けら
れたSRAMアレイの近傍に入出力バッファ回路IOB
1〜IOB4を設ける構造を実現することができる。こ
のようなチップ中央部にSRAMアレイを集中的に配置
しかつこのチップ中央部近傍からデータの入出力を行な
う構造は、以下に示すようにCDRAMに極めて適した
利点を与える。
By using the layouts shown in FIGS. 16 and 20, the DRA
The M array is divided into the upper and lower parts of the diagram, and the upper and lower DRA
The SRAM array is arranged centrally between the M array blocks, and the input/output buffer circuit IOB is provided near the SRAM array in the center of the semiconductor memory device (chip).
A structure in which IOBs 1 to IOB4 are provided can be realized. Such a structure in which the SRAM array is arranged centrally at the center of the chip and data input/output is performed from near the center of the chip provides advantages that are extremely suitable for CDRAMs, as shown below.

【0143】CDRAMにおいて第1に要求されること
はキャッシュレジスタへの高速なアクセスである。キャ
ッシュレジスタとして機能するSRAMアレイを装置外
部とのデータの入出力を行なう入出力バッファに近接し
て配置することは、この間の信号配線長を短くすること
ができ、高速でデータの入出力を行なうことができ、高
速アクセスという要求を満すのに適している。
The first requirement for a CDRAM is high-speed access to the cache register. Placing the SRAM array that functions as a cache register close to the input/output buffer that inputs and outputs data to and from the outside of the device can shorten the length of signal wiring between them, allowing data to be input and output at high speed. It is suitable for meeting the demand for high-speed access.

【0144】またSRAMアレイを集中的に中央部に配
置することにより、SRAMセルを選択するためのアド
レス線を短くすることができる。アドレス線を短くすれ
ばこのアドレス線に付随する配線抵抗および寄生容量を
小さくすることができ、高速でSRAMセルを選択する
ことができ、キャッシュレジスタへの高速アクセスの実
現に適している。
Furthermore, by arranging the SRAM array in a concentrated manner in the center, the address lines for selecting SRAM cells can be shortened. By shortening the address line, the wiring resistance and parasitic capacitance associated with the address line can be reduced, and SRAM cells can be selected at high speed, which is suitable for realizing high-speed access to the cache register.

【0145】図15に示すアーキテクチャの場合、DR
AMアレイとSRAMアレイとを結ぶための配線が長く
なり、DRAMアレイとSRAMアレイとの間のデータ
転送速度が低下するという懸念が生じるかもしれない。 しかしながら、このDRAMアレイとSRAMアレイと
の間でのデータ転送が行なわれるのはキャッシュミス(
ミスヒット)が発生した場合であり、この場合は、通常
標準DRAMのアクセス速度程度で十分であり、あまり
その速度の高速化は要求されないことが多いため実用上
何ら問題は生じない。この場合でも、後に説明するデー
タ転送装置を用いれば高速でデータの書込/読出が行な
える。
In the case of the architecture shown in FIG.
There may be a concern that the wiring for connecting the AM array and the SRAM array becomes long, and the data transfer speed between the DRAM array and the SRAM array decreases. However, data transfer between this DRAM array and SRAM array is caused by a cache miss (
In this case, the access speed of a standard DRAM is usually sufficient, and there is often no need to increase the access speed, so no problem arises in practice. Even in this case, data can be written/read at high speed by using a data transfer device to be described later.

【0146】図21は、この発明によるCDRAMを収
納するパッケージのピン配置の一例を示す図である。図
21においては、図15に示すような、4MビットDR
AMと16KビットSRAMとを同一チップ上に集積し
たCDRAMに対するピン配置が示される。このCDR
AMはリードピッチ0.8mm、チップ長18.4mm
、44ピンの300mil.TSOP(シン・スモール
・アウトライン・パッケージ)のタイプIIに収納され
る。このCDRAMは、データの入出力方式として、D
/Q分離およびマスクトライトの2種類を含む。D/Q
分離は、書込みデータDと出力データQとを別々のピン
を介して入出力する方式である。マスクトライトモード
は、この書込みデータDと出力読出しデータQとを同一
のピン端子を介して出力し、かつ外部からデータの書込
みをマスクすることのできる動作モードである。
FIG. 21 is a diagram showing an example of the pin arrangement of a package housing a CDRAM according to the present invention. In FIG. 21, a 4M bit DR as shown in FIG.
A pin arrangement for a CDRAM in which an AM and a 16K bit SRAM are integrated on the same chip is shown. This CDR
AM has a lead pitch of 0.8mm and a chip length of 18.4mm.
, 44 pin 300mil. It is housed in a Type II TSOP (Thin Small Outline Package). This CDRAM uses D as a data input/output method.
Includes two types: /Q separation and masktorite. D/Q
Separation is a method of inputting and outputting write data D and output data Q through separate pins. The mask write mode is an operation mode in which the write data D and the output read data Q are outputted through the same pin terminal, and data writing can be masked from the outside.

【0147】CDRAMへ効率的に電源電位を供給しか
つこの電源配線のレイアウトを容易にするために電源電
位VccおよびGndに対してそれぞれ3ピン設けられ
る。すなわち、ピン番号1、ピン番号11およびピン番
号33のピンに対し外部からの電源電位Vccが供給さ
れる。ピン番号1,11,33のピンへ与えられる電源
電位Vccは図3に示した動作電源電位Vccと同一の
電圧値であってもよく、またこのピン番号1,11およ
び33のピンへ与えられる外部電源電位Vccを内部で
降圧して動作電源電位を供給する構成であってもよい。 接地電位Gndはピン番号12、22および34のピン
へ与えられる。
In order to efficiently supply the power supply potential to the CDRAM and to facilitate the layout of the power supply wiring, three pins are provided for each of the power supply potentials Vcc and Gnd. That is, the external power supply potential Vcc is supplied to the pins of pin number 1, pin number 11, and pin number 33. The power supply potential Vcc applied to the pins with pin numbers 1, 11, and 33 may have the same voltage value as the operating power supply potential Vcc shown in FIG. The configuration may be such that the external power supply potential Vcc is internally stepped down to supply the operating power supply potential. Ground potential Gnd is applied to pins with pin numbers 12, 22, and 34.

【0148】ピン番号6ないし8、15ないし17、2
8ないし30および37ないし39のピンにSRAMの
ためのアドレスAc0〜Ac11が与えられる。DRA
M用のアドレスAa0〜Aa9は、ピン番号2,3、1
9ないし21、24ないし26および42,43のピン
端子へ与えられる。ピン番号2および3のピンへはまた
後に説明する特殊モードを指定するためのコマンドアド
レスAr0およびAr1も与えられる。ピン番号4のピ
ン端子へキャッシュアクセス禁止を示すキャッシュ禁止
信号CI#が与えられる。キャッシュ禁止信号CI#が
“L”に設定されるとSRAMアレイへのアクセスは禁
止され、DRAMアレイへの直接アクセス(アレイアク
セス)が可能になる。ピン番号5のピンへは、データ書
込みモードを示すライトイネーブル信号W#が与えられ
る。ピン番号18のピンへはこのチップが選択されたこ
とを示すチップセレクト信号E#が与えられる。
[0148] Pin numbers 6 to 8, 15 to 17, 2
Addresses Ac0-Ac11 for the SRAM are given to pins 8-30 and 37-39. DRA
Addresses Aa0 to Aa9 for M are pin numbers 2, 3, and 1.
It is applied to pin terminals 9 to 21, 24 to 26 and 42, 43. Command addresses Ar0 and Ar1 for specifying a special mode, which will be explained later, are also given to the pins with pin numbers 2 and 3. A cache inhibition signal CI# indicating cache access inhibition is applied to the pin terminal with pin number 4. When the cache inhibition signal CI# is set to "L", access to the SRAM array is prohibited, and direct access to the DRAM array (array access) is enabled. A write enable signal W# indicating the data write mode is applied to the pin with pin number 5. A chip select signal E# indicating that this chip has been selected is applied to the pin numbered 18.

【0149】ピン番号23のピンへは特殊モードを指定
するためのコマンドレジスタ指示信号CR#が与えられ
る。このコマンドレジスタ指示信号CR#が“L”のと
きピン番号2および3のピンへ与えられるコマンドアド
レスAr0およびAr1が有効となり、特殊モードの設
定が行なわれる。
A command register designation signal CR# for designating a special mode is applied to the pin numbered 23. When command register instruction signal CR# is "L", command addresses Ar0 and Ar1 applied to pins numbered 2 and 3 become valid, and a special mode is set.

【0150】ピン番号27のピンへはキャッシュヒット
を示すキャッシュヒット信号CH#が与えられる。この
キャッシュヒット信号CH#が“L”にあればキャッシ
ュ(SRAM)へアクセス可能てある。ピン番号40の
ピンへは出力モードを示すアウトプットイネーブル信号
G#が与えられる。ピン番号41のピンへはクロック信
号Kが与えられる。ピン番号44のピンへはDRAMア
レイのリフレッシュを指定するリフレッシュ指示信号R
EF#が与えられる。このリフレッシュ指示信号REF
#が“L”となるとそのサイクルにおいて内部でDRA
Mアレイのオートリフレッシュが行なわれる。
A cache hit signal CH# indicating a cache hit is applied to the pin with pin number 27. If this cache hit signal CH# is at "L", the cache (SRAM) can be accessed. An output enable signal G# indicating an output mode is applied to the pin numbered 40. Clock signal K is applied to pin number 41. A refresh instruction signal R that specifies refresh of the DRAM array is sent to the pin with pin number 44.
EF# is given. This refresh instruction signal REF
When # becomes “L”, DRA is internally activated in that cycle.
Auto-refresh of M array is performed.

【0151】ピン番号9,10,13,14,31,3
2,35および36のピンはD/Q分離およびマスクト
ライトの2種の動作モードに対応して、与えられるデー
タが異なる。このD/Q分離およびマスクトライトの動
作モードはコマンドレジスタ(後述する)により設定さ
れる。
[0151] Pin numbers 9, 10, 13, 14, 31, 3
The data given to pins 2, 35, and 36 differ depending on two types of operation modes: D/Q separation and masked write. The operation mode of this D/Q separation and masked write is set by a command register (described later).

【0152】マスクトライトモードにおいてはピン番号
10,13,32,および35のピンがデータ入出力を
共通に行なうための共通データ入出力端子として用いら
れる。ピン番号9,14,31,35および36のピン
へは、どの入出力ピンへ与えられたデータをマスクする
かを示すマスクトライト指示データM0,M1,M2お
よびM3がそれぞれ与えられる。
In the masked write mode, pins numbered 10, 13, 32, and 35 are used as common data input/output terminals for commonly performing data input/output. Mask try instruction data M0, M1, M2, and M3 indicating which input/output pins data to be applied is to be masked are applied to pins with pin numbers 9, 14, 31, 35, and 36, respectively.

【0153】D/Q分離モードにおいては、ピン番号9
,14,31および36のピンが書込みデータD0,D
1,D2およびD3を入力するためのピンとして用いら
れる。ピン番号10,13,32および35のピンが読
出しデータQ0,Q1,Q2およびQ3を出力するため
のデータ出力ピンとして用いられる。
[0153] In D/Q separation mode, pin number 9
, 14, 31 and 36 pins write data D0, D
It is used as a pin for inputting 1, D2 and D3. Pins with pin numbers 10, 13, 32 and 35 are used as data output pins for outputting read data Q0, Q1, Q2 and Q3.

【0154】SRAMアドレスAc0〜Ac11はノン
マルチプレクスで行および列アドレスが同時に与えられ
る。DRAMアドレス(アレイアドレス)Aa0〜Aa
9は行アドレスと列アドレスとがマルチプレクスして与
えられる。この図21に示すピン配置において、標準D
RAMにおいて通常用いられているローアドレスストロ
ーブ信号/RASおよびコラムアドレスストローブ信号
/CASは用いられていない。本発明によるCDRAM
においては外部からのクロックKの立上がりエッジに応
答して制御信号およびデータの入力が行なわれる。
SRAM addresses Ac0 to Ac11 are non-multiplexed and row and column addresses are given simultaneously. DRAM address (array address) Aa0 to Aa
9 is given by multiplexing a row address and a column address. In the pin arrangement shown in FIG. 21, standard D
Row address strobe signal /RAS and column address strobe signal /CAS, which are normally used in RAM, are not used. CDRAM according to the invention
Control signals and data are input in response to the rising edge of an external clock K.

【0155】図22は、図21に示すパッケージに収納
されるCDRAMチップ内部の構成を示すブロック図で
ある。この図22に示すブロック配置は、CDRAMの
内部構成を機能的に示すためだけのものであり、実際の
レイアウトとは一致していないことに注意されたい。
FIG. 22 is a block diagram showing the internal structure of the CDRAM chip housed in the package shown in FIG. 21. It should be noted that the block arrangement shown in FIG. 22 is only for functionally showing the internal configuration of the CDRAM, and does not match the actual layout.

【0156】図22において、CDRAMは、DRAM
100と、SRAM200とを含む。DRAM100は
、4MビットのDRAMアレイ101と、与えられたD
RAM用内部行アドレスをデコードし、このDRAMア
レイ101から4行を選択するDRAMロウデコーダブ
ロック102と、与えられたDRAM用内部列アドレス
をデコードし、通常動作モード(アレイアクセス)時に
はこの選択された4行からそれぞれ1列ずつを選択する
DRAMコラムデコーダブロック103と、選択された
行に接続されるメモリセルのデータを検知し増幅するD
RAMセンスアンプDSAと、ブロック103からの列
選択信号に応答してデータ転送モード時においてこのD
RAMアレイ101の16ビットを選択しかつアレイア
クセスモード時においては4ビットのメモリセルを選択
する選択ゲートSGとからなるブロック104を含む。
In FIG. 22, CDRAM is DRAM
100 and an SRAM 200. The DRAM 100 includes a 4M bit DRAM array 101 and a given DRAM array 101.
A DRAM row decoder block 102 decodes an internal row address for RAM and selects four rows from this DRAM array 101, and a DRAM row decoder block 102 that decodes a given internal column address for DRAM and selects this selected row in normal operation mode (array access). A DRAM column decoder block 103 that selects one column from each of the four rows, and a DRAM column decoder block 103 that detects and amplifies data in memory cells connected to the selected row.
In response to the column selection signal from RAM sense amplifier DSA and block 103, this D
The block 104 includes a selection gate SG that selects 16 bits of the RAM array 101 and selects 4 bits of memory cells in the array access mode.

【0157】SRAM200は、16Kビットの容量を
有するSRAMアレイ201と、SRAM用内部行アド
レスをデコードし、このSRAMアレイ201から4行
を選択するSRAMロウデコーダブロック202と、S
RAM用内部列アドレスをデコードし、選択された4行
それぞれから1ビットを選択して内部データバス250
へ接続し、かつデータ読出し時においてはこの選択され
たSRAMセルの情報を検知し増幅するSRAMコラム
デコーダおよびSRAMセンスアンプからなるコラムデ
コーダ/センスアンプブロック203を含む。DRAM
100とSRAM200との間に双方向転送ゲート回路
210が設けられる。図22において、図15に示す配
置のようにコラムデコーダ/センスアンプブロック20
3の出力(入力)にゲート回路210が接続される構成
であってもよい。ただ図22においては、アレイアクセ
スモードのとき、DRAM100へのデータの入出力が
共通データバス251を介して行なわれるため、この共
通データバス251が双方向転送ゲート回路210に結
合されるように示される。共通データバス251は図8
,9に示した書込みデータバス線DBW,*DBWを含
む。
The SRAM 200 includes an SRAM array 201 having a capacity of 16K bits, an SRAM row decoder block 202 that decodes an internal row address for SRAM and selects four rows from this SRAM array 201, and
Decodes the RAM internal column address, selects one bit from each of the four selected rows, and transfers it to the internal data bus 250.
The column decoder/sense amplifier block 203 includes an SRAM column decoder and an SRAM sense amplifier connected to the SRAM cell and senses and amplifies information of the selected SRAM cell during data reading. DRAM
A bidirectional transfer gate circuit 210 is provided between the SRAM 100 and the SRAM 200. In FIG. 22, the column decoder/sense amplifier block 20 is arranged as shown in FIG.
The gate circuit 210 may be connected to the output (input) of No. 3. However, in FIG. 22, in the array access mode, input/output of data to and from the DRAM 100 is performed via the common data bus 251, so the common data bus 251 is shown coupled to the bidirectional transfer gate circuit 210. It will be done. The common data bus 251 is shown in FIG.
, 9 include write data bus lines DBW and *DBW.

【0158】この発明によるCDRAMはさらに、外部
から与えられる制御信号G#、W#、E#、CH#、C
I#、REF#、およびCR#を受けて内部制御信号G
、W、E、CH、CI、REFおよびCRを発生する制
御クロックバッファ250と、DRAM用の内部アドレ
スint−AaおよびSRAM用の内部アドレスint
−Acを発生するアドレスバッファ252と、外部から
与えられるクロック信号Kをバッファ処理するクロック
バッファ254を含む。制御クロックバッファ250は
、クロックバッファ254からの内部クロックの立上が
りに応答して与えられた制御信号を取込み内部制御信号
を発生する。このクロックバッファ254の出力はまた
アドレスバッファ252へも与えられる。アドレスバッ
ファ252は、このクロックバッファ254からのクロ
ックKの立上がりエッジで内部チップイネーブル信号E
が活性状態のときに与えられた外部アドレスAaおよび
Acを取込み内部アドレスint−Aaおよびint−
Acを発生する。
[0158] The CDRAM according to the present invention further receives control signals G#, W#, E#, CH#, C
Internal control signal G upon receiving I#, REF#, and CR#
, W, E, CH, CI, REF and CR, and internal address int-Aa for DRAM and internal address int for SRAM.
-Ac, and a clock buffer 254 that buffers an externally applied clock signal K. Control clock buffer 250 takes in the applied control signal in response to the rise of the internal clock from clock buffer 254 and generates an internal control signal. The output of this clock buffer 254 is also provided to address buffer 252. Address buffer 252 outputs internal chip enable signal E at the rising edge of clock K from clock buffer 254.
When int-Aa and int-
Generates Ac.

【0159】この発明によるCDRAMはさらに、内部
リフレッシュ指示信号REFに応答して活性化されDR
AMアレイのリフレッシュアドレスを発生するカウンタ
回路293と、内部リフレッシュ指示信号REFに応答
して駆動されるリフレッシュ制御回路292からの切換
信号MUXにより、このカウンタ回路256からのリフ
レッシュアドレスとアドレスバッファ252からの内部
行アドレスのいずれか一方をDRAMロウデコーダブロ
ック102へ与えるアドレスマルチプレクス回路258
を含む。リフレッシュ制御回路292はオートリフレッ
シュモード検出回路291からのリフレッシュ要求によ
り駆動される。このリフレッシュ動作については後に説
明する。
The CDRAM according to the present invention further has a DR which is activated in response to an internal refresh instruction signal REF.
The refresh address from this counter circuit 256 and the refresh address from the address buffer 252 are controlled by a counter circuit 293 that generates a refresh address for the AM array and a switching signal MUX from a refresh control circuit 292 that is driven in response to an internal refresh instruction signal REF. Address multiplex circuit 258 that provides one of the internal row addresses to DRAM row decoder block 102
including. Refresh control circuit 292 is driven by a refresh request from auto-refresh mode detection circuit 291. This refresh operation will be explained later.

【0160】CDRAMはさらに、各内部制御信号E,
CH,CIおよびREFに応答してDRAM100を駆
動するための各種制御信号を発生するDRAMアレイ駆
動回路260と、内部制御信号E,CHおよびCIに応
答して双方向転送ゲート制御回路210の転送動作を制
御する信号を発生する転送ゲート制御回路262と、内
部チップセレクト信号Eに応答してSRAM200を駆
動するための各種制御信号を発生するSRAMアレイ駆
動回路264を含む。
[0160] The CDRAM further receives each internal control signal E,
Transfer operations of the DRAM array drive circuit 260, which generates various control signals for driving the DRAM 100 in response to CH, CI, and REF, and the bidirectional transfer gate control circuit 210, in response to internal control signals E, CH, and CI. , and an SRAM array drive circuit 264 that generates various control signals for driving the SRAM 200 in response to an internal chip select signal E.

【0161】この発明によるCDRAMはさらに、内部
制御信号CRに応答して活性化されて外部からのライト
イネーブル信号W#とコマンドアドレスAr(Ar0お
よびAr1)に応答してこのCDRAMの動作モードを
指定するためのコマンドCMを発生するコマンドレジス
タ270と、内部制御信号G,E,CH,CIおよびW
と特殊モードコマンドCMに従ってデータの入出力を制
御するデータ入出力制御回路272と、データ入出力制
御回路272の制御の下に、共通データバス251と装
置外部との間でのデータの入出力を行なうための入出力
バッファと出力レジスタとからなる入出力回路274を
含む。入出力回路274に出力レジスタが設けられてい
るのは、このCDRAMの特殊モードであるラッチ出力
モードおよびレジスタ出力モードを実現するためである
。データ入出力制御回路272は、特殊モードコマンド
CMが指定するモードに従ってデータの入出力タイミン
グの設定のみならずデータの入出力態様を設定する。 図22においては、マスクトライトモード時におけるデ
ータ入出力ピンの態様が一例として示される。
The CDRAM according to the present invention is further activated in response to an internal control signal CR, and specifies the operation mode of the CDRAM in response to an external write enable signal W# and a command address Ar (Ar0 and Ar1). a command register 270 that generates a command CM for
and a data input/output control circuit 272 that controls data input/output according to the special mode command CM, and a data input/output control circuit 272 that controls data input/output between the common data bus 251 and the outside of the device under the control of the data input/output control circuit 272. It includes an input/output circuit 274 consisting of an input/output buffer and an output register for processing. The reason why the input/output circuit 274 is provided with an output register is to realize a latch output mode and a register output mode, which are special modes of this CDRAM. The data input/output control circuit 272 not only sets the data input/output timing but also sets the data input/output mode according to the mode specified by the special mode command CM. FIG. 22 shows an example of the data input/output pins in the masked write mode.

【0162】図23は、図22に示す半導体記憶装置の
他のレイアウトを示す図である。この図22に示す構成
においては内部データ伝達線251はSRAMコラムデ
コーダ22によりSRAMビット線対SBLに接続され
る。また内部データ伝達線251へはDRAMコラムデ
コーダ15からの列選択信号により、双方向転送ゲート
回路3を介して伝達されたDRAMアレイ1の選択列の
データがさらに選択されて接続される。この構成の場合
、SRAMのローデコーダ21およびコラムデコーダ2
2へ与えられる内部アドレスint−Acと、DRAM
のローデコーダ14およびコラムデコーダ15へ与えら
れる内部アドレスint−Aaとはそれぞれ独立の経路
を介して与えられる。したがって、この構成によっても
、SRAMアレイ2およびDRAMアレイ1のメモリセ
ルをそれぞれ独立にアドレス指定することが可能となる
FIG. 23 is a diagram showing another layout of the semiconductor memory device shown in FIG. 22. In the configuration shown in FIG. 22, internal data transmission line 251 is connected to SRAM bit line pair SBL by SRAM column decoder 22. Furthermore, the data of the selected column of the DRAM array 1 transmitted via the bidirectional transfer gate circuit 3 is further selected and connected to the internal data transmission line 251 by a column selection signal from the DRAM column decoder 15. In this configuration, the SRAM row decoder 21 and column decoder 2
The internal address int-Ac given to 2 and the DRAM
The internal address int-Aa given to row decoder 14 and column decoder 15 is given through independent paths, respectively. Therefore, this configuration also allows the memory cells of SRAM array 2 and DRAM array 1 to be addressed independently.

【0163】図22に示す構成において双方向転送ゲー
ト回路3とSRAMアレイ2との間にSRAMコラムデ
コーダ22が設けられているが、このSRAMコラムデ
コーダ22は双方向転送ゲート回路3とDRAMアレイ
1との間に設けられる構成であってもよい。また、DR
AMアレイ1のI/O線対16a,16bからDRAM
コラムデコーダ15出力により選択して内部共通データ
バス251へ接続しかつSRAMコラムデコーダ22に
よりSRAMビット線対SBLを内部データ伝達線25
1へ接続する構成であってもよい。
In the configuration shown in FIG. 22, an SRAM column decoder 22 is provided between the bidirectional transfer gate circuit 3 and the SRAM array 2; It may also be a configuration provided between. Also, D.R.
DRAM from I/O line pair 16a, 16b of AM array 1
The SRAM bit line pair SBL is selected by the column decoder 15 output and connected to the internal common data bus 251, and the SRAM column decoder 22 connects the SRAM bit line pair SBL to the internal data transmission line 25.
It may be configured to connect to 1.

【0164】図24は、図22に示す双方向転送ゲート
回路210と内部共通データ線251との接続態様の一
例を示す図である。図24において、SRAM入出力ゲ
ート301は、SRAMセンスアンプSSAと、SRA
Mアレイへのデータ書込み時に活性化され、内部データ
線251a上のデータを対応のSRAMビット線対SB
L上へ伝達するための書込み回路WRIを含む。SRA
Mビット線対SBLはSRAMセンスアンプSSAを介
してSRAM列選択ゲート302を介して内部データ線
251aに接続される。SRAM選択ゲート302へは
それぞれSRAMコラムデコーダブロック203からの
SRAM列選択信号SYLが与えられる。それにより、
1対のSRAM列ビット線対SBLのみが内部データ線
251aに接続される。ここで図23に示す内部データ
線251は4ビットのデータを転送しており、このうち
の1ビットに対する内部データ線のみが図24において
示される。
FIG. 24 is a diagram showing an example of a connection between the bidirectional transfer gate circuit 210 shown in FIG. 22 and the internal common data line 251. In FIG. 24, the SRAM input/output gate 301 connects the SRAM sense amplifier SSA and the SRA
Activated when data is written to M array, data on internal data line 251a is transferred to corresponding SRAM bit line pair SB.
It includes a write circuit WRI for transmitting onto L. S.R.A.
M bit line pair SBL is connected to internal data line 251a via SRAM sense amplifier SSA and SRAM column selection gate 302. An SRAM column selection signal SYL from an SRAM column decoder block 203 is applied to each SRAM selection gate 302 . Thereby,
Only one SRAM column bit line pair SBL is connected to internal data line 251a. Here, the internal data line 251 shown in FIG. 23 transfers 4 bits of data, of which only the internal data line for 1 bit is shown in FIG.

【0165】図24において、このCDRAMはさらに
アレイアクセスを可能とするために、キャッシュ禁止信
号CIとDRAM列選択信号DYとの論理積信号に応答
してグローバルI/O線対GIOを内部データ線251
aへ接続するアクセス切換え回路310を含む。このア
クセス切換え回路310と双方向転送ゲートBTGとは
、転送ゲート回路ブロック305に含まれる。
In FIG. 24, in order to further enable array access, this CDRAM connects the global I/O line pair GIO to the internal data line in response to an AND signal of the cache inhibit signal CI and the DRAM column selection signal DY. 251
includes an access switching circuit 310 connected to a. The access switching circuit 310 and the bidirectional transfer gate BTG are included in the transfer gate circuit block 305.

【0166】このDRAMの列選択信号DYiは、たと
えば列アドレスの下位4ビットをデコードして発生され
る。すなわち、グローバルI/O線対GIOは1つのD
RAMメモリマット(容量1Mビット)に対して16対
設けられている。アレイアクセスの場合にはこのうちの
1対のみを選択する必要がある。そのため、下位4ビッ
トのDRAM用の列アドレスをデコードして列選択信号
DYiが発生される。このアクセス切換え回路310は
単にグローバルI/O線対GIOを内部データ線251
aへ接続するだけであり、双方向転送ゲートBTG内に
おいてそれぞれ対応の信号線への接続が行なわれている
。なおアレイアクセスを実現する場合このようなアクセ
ス切換え回路310を設けることなく、SRAMセンス
アンプSSAを介して内部データ線251aへグローバ
ルI/O線対GIOを接続する構成であってもよい。 このとき、SRAM選択ゲート302へ与えられる列選
択信号はDRAMへ与えられる列アドレスによる選択信
号となる。これは、信号CIにより列選択信号をマルチ
プレクスする回路により実現できる。このマルチプレク
ス回路は信号CIが活性状態のときDRAM用の列選択
信号をSRAM選択ゲートへ与える。
Column selection signal DYi of this DRAM is generated by decoding, for example, the lower four bits of the column address. In other words, the global I/O line pair GIO is one D
Sixteen pairs are provided for a RAM memory mat (capacity 1 Mbit). In the case of array access, it is necessary to select only one of these pairs. Therefore, the column selection signal DYi is generated by decoding the lower 4 bits of the DRAM column address. This access switching circuit 310 simply connects the global I/O line pair GIO to the internal data line 251.
a, and connections to corresponding signal lines are made within the bidirectional transfer gate BTG. Note that when realizing array access, such an access switching circuit 310 may not be provided, and the global I/O line pair GIO may be connected to the internal data line 251a via the SRAM sense amplifier SSA. At this time, the column selection signal applied to the SRAM selection gate 302 becomes a selection signal based on the column address applied to the DRAM. This can be realized by a circuit that multiplexes the column selection signal with the signal CI. This multiplex circuit applies a DRAM column selection signal to the SRAM selection gate when signal CI is active.

【0167】なお、SRAMにおいては各SRAMビッ
ト線対SBLに対してそれぞれSRAMセンスアンプS
SAが設けられているが、これは通常のSRAMのよう
に1つのブロックのSRAMビット線対に対し1個のS
RAMセンスアンプのみを設ける構成であってもよい。 ただこのようにSRAMビット線対SBLそれぞれに対
してSRAMセンスアンプを設ければ、より確実かつ高
速にデータの出力を行なうことができる。また、SRA
MセンスアンプSSAがDRAMセンスアンプと同様の
構成を有していれば、特に書込回路WRIは設ける必要
はない。
Note that in the SRAM, an SRAM sense amplifier S is connected to each SRAM bit line pair SBL.
SA is provided, but this is like a normal SRAM where one SRAM bit line pair for one block is provided.
A configuration in which only a RAM sense amplifier is provided may be used. However, if an SRAM sense amplifier is provided for each SRAM bit line pair SBL in this way, data can be output more reliably and at high speed. Also, SRA
If the M sense amplifier SSA has the same configuration as the DRAM sense amplifier, there is no particular need to provide the write circuit WRI.

【0168】また、転送ゲート回路ブロック305は図
8,図9,図12および図13に示す転送ゲート回路を
用いてもよい。
Further, the transfer gate circuit block 305 may use the transfer gate circuits shown in FIGS. 8, 9, 12, and 13.

【0169】図25は入出力回路274におけるD/Q
分離を実現するための構成を示す図である。図25にお
いて、入出力回路274は、内部アウトプットイネーブ
ル信号Gに応答して活性化され、内部データ線251a
上のデータから出力データQを生成する出力バッファ3
20と、内部書込み指示信号Wに応答して活性化され、
外部書込みデータDから内部書込みデータを生成して内
部データ線251a上へ伝達する入力バッファ322と
、コマンドレジスタ270(図22参照)からのD/Q
分離指示ビットCMaに応答して出力バッファ320の
出力と入力バッファ322の入力とを短絡するスイッチ
回路324を含む。このD/Q分離指示ビットCMaは
コマンドレジスタ270から発生される特殊モード指定
コマンドCMに含まれる。このスイッチ回路324が導
通状態となればデータの入出力は同一のピンを介して行
なわれる。スイッチ回路324がオフ状態となればデー
タの入出力が別々のピンを介して行なわれる。なお、こ
の図25においても1ビットのデータの入出力に関する
構成のみが代表的に示されている。
FIG. 25 shows the D/Q in the input/output circuit 274.
FIG. 3 is a diagram showing a configuration for realizing separation. In FIG. 25, the input/output circuit 274 is activated in response to the internal output enable signal G, and the input/output circuit 274 is activated on the internal data line 251a.
Output buffer 3 that generates output data Q from the above data
20, activated in response to an internal write instruction signal W;
An input buffer 322 that generates internal write data from external write data D and transmits it onto the internal data line 251a, and D/Q from the command register 270 (see FIG. 22).
It includes a switch circuit 324 that shorts the output of output buffer 320 and the input of input buffer 322 in response to separation instruction bit CMa. This D/Q separation instruction bit CMa is included in the special mode designation command CM generated from the command register 270. When this switch circuit 324 becomes conductive, data is input and output through the same pin. When the switch circuit 324 is turned off, data is input and output through separate pins. Note that FIG. 25 also representatively shows only the configuration related to input/output of 1-bit data.

【0170】図26はデータ入出力回路と他の接続構成
を示す図である。図26において、出力バッファ回路3
20は、SRAMセンスアンプまたはDRAMアレイの
選択されたメモリセルデータを受けて外部出力ピンQへ
伝達する。第1の入力バッファ回路322aは外部ピン
端子Qに接続され、第2の入力バッファ回路322bは
外部データ入力ピン端子Dに接続される。この第1およ
び第2の入力バッファ回路322aおよび322bの出
力はOR回路322cを介して内部データバスDBW,
*DBW(251a)へ伝達される。この第1および第
2の入力バッファ回路322a,322bのイネーブル
/ディスエーブルはコマンドレジスタ(図22参照)か
らの指示ビットCMに応答して行なわれる。コマンドレ
ジスタがD/Q分離モードを指示している場合には第1
の入力バッファ回路322aがディスエーブル状態とさ
れ、入力バッファ回路322bがイネーブル状態とされ
る。指示ビットCMがD/Q共通のマスクトライトモー
ドを示している場合には、第1の入力バッファ回路32
2aがイネーブル状態とされ第2の入力バッファ回路3
22bがディスエーブル状態とされる。
FIG. 26 is a diagram showing a data input/output circuit and other connection configurations. In FIG. 26, the output buffer circuit 3
20 receives selected memory cell data of the SRAM sense amplifier or DRAM array and transmits it to external output pin Q. The first input buffer circuit 322a is connected to an external pin terminal Q, and the second input buffer circuit 322b is connected to an external data input pin terminal D. The outputs of the first and second input buffer circuits 322a and 322b are connected to internal data buses DBW and DBW via an OR circuit 322c.
*Transmitted to DBW (251a). Enabling/disabling of the first and second input buffer circuits 322a and 322b is performed in response to an instruction bit CM from a command register (see FIG. 22). If the command register indicates D/Q separation mode, the first
The input buffer circuit 322a is disabled, and the input buffer circuit 322b is enabled. When the instruction bit CM indicates the D/Q common masked write mode, the first input buffer circuit 32
2a is enabled and the second input buffer circuit 3
22b is disabled.

【0171】なお、図26に示す構成においては出力バ
ッファ回路320へはSRAMセンスアンプからのデー
タが伝達されているが、これはDRAMアレイの選択さ
れたメモリセルのデータがSRAMアレイの列線を介し
てさらにSRAMのセンスアンプを介して内部データバ
スへ伝達される場合を示しているからである。すなわち
、図24の構成における、ゲート310が設けられてい
ない構成において、ゲート302へ与えられる列選択信
号SYLi,SYLjがDRAMコラムデコーダ出力D
Yi,DYjと共有されている場合が一例として示され
る。この構成については後に説明する。
Note that in the configuration shown in FIG. 26, data from the SRAM sense amplifier is transmitted to the output buffer circuit 320, which means that the data in the selected memory cell of the DRAM array is transmitted to the column line of the SRAM array. This is because it shows a case where the signal is further transmitted to the internal data bus via the sense amplifier of the SRAM. That is, in the configuration of FIG. 24 in which the gate 310 is not provided, the column selection signals SYLi and SYLj applied to the gate 302 are the DRAM column decoder output D.
An example is shown in which it is shared with Yi and DYj. This configuration will be explained later.

【0172】図27は入出力回路のさらに他の構成を示
す図である。図27において、出力バッファ回路320
と入力バッファ回路322との間に、指示ビットCMa
に応答してオン状態となるトランジスタ324aが設け
られ、入力バッファ回路322とデータ入力ピン端子D
との間に相補指示ビット/CMaに応答してオン状態と
なるトランジスタゲート324bが設けられる。この構
成の場合、指示ビットCMaがD/Q分離モードを示し
ている場合には、トランジスタゲート324aがオフ状
態、トランジスタゲート324bがオン状態となる。逆
にD/Q共有のマスクトライトモードを示している場合
にはトランジスタゲート324aがオン状態、トランジ
スタゲート324bがオフ状態となる。
FIG. 27 is a diagram showing still another configuration of the input/output circuit. In FIG. 27, the output buffer circuit 320
and the input buffer circuit 322, an instruction bit CMa
A transistor 324a is provided which turns on in response to the input buffer circuit 322 and the data input pin terminal D.
A transistor gate 324b that is turned on in response to complementary instruction bit /CMa is provided between the transistor gate 324b and the transistor gate 324b. In this configuration, when instruction bit CMa indicates the D/Q separation mode, transistor gate 324a is turned off and transistor gate 324b is turned on. Conversely, when the D/Q shared mask try mode is indicated, the transistor gate 324a is in the on state and the transistor gate 324b is in the off state.

【0173】この構成により、入力バッファ回路322
を選択的にデータ出力ピン端子Qまたはデータ入力ピン
端子Dへ接続することができ、D/Q分離モードおよび
D/Q共有モードを設定することができる。
With this configuration, the input buffer circuit 322
can be selectively connected to data output pin terminal Q or data input pin terminal D, and D/Q separation mode and D/Q sharing mode can be set.

【0174】図28は、DRAMとSRAMへのアドレ
スの接続態様の一例を示す図である。この図28に示す
構成においては、DRAMアレイへのアクセスは、SR
AMアレイへのビット線対SBLまたは双方向転送ゲー
ト回路を介して行なわれる。この構成の場合、SRAM
コラムデコーダ22からの列選択信号CDは、DRAM
アレイの列選択信号とSRAMアレイの列選択信号とで
共有される構成となる。図28において、DRAMアド
レスバッファ252aは、外部からのDRAM用アドレ
スAa0〜Aa9を受け、内部アドレスint.Aaを
発生する。DRAMローデコーダ14は、この内部アド
レスint.Aaのうち内部行アドレスをデコードし、
DRAMアレイからワード線を選択するワード線駆動信
号DWLを発生する。DRAMコラムデコーダ15は、
DRAMアドレスバッファ252aからの内部列アドレ
スの一部を受け、DRAMアレイから列選択線を選択す
る信号CSLを発生する。このDRAMアドレスバッフ
ァ252aからの内部列アドレスの残りの一部はバッフ
ァ29へ与えられる。バッファ29は、SRAMバッフ
ァ252bからの内部列アドレスを受けてSRAMコラ
ムデコーダ22へ伝達する。後に詳細に説明するが、D
RAMアレイへのアクセス時においては、SRAMバッ
ファ252bからは内部列アドレスが発生されない。こ
の場合、バッファ29はDRAMアドレスバッファ25
2aからの内部列アドレスを受けてSRAMコラムデコ
ーダ22へ伝達する。
FIG. 28 is a diagram showing an example of how addresses are connected to DRAM and SRAM. In the configuration shown in FIG. 28, access to the DRAM array is from the SR
This is done via the bit line pair SBL or bidirectional transfer gate circuit to the AM array. In this configuration, SRAM
The column selection signal CD from the column decoder 22 is applied to the DRAM
The structure is shared by the column selection signal of the array and the column selection signal of the SRAM array. In FIG. 28, a DRAM address buffer 252a receives DRAM addresses Aa0 to Aa9 from the outside, and receives internal addresses int. Generates Aa. The DRAM row decoder 14 uses this internal address int. Decode the internal row address of Aa,
A word line drive signal DWL is generated to select a word line from the DRAM array. The DRAM column decoder 15 is
It receives a portion of the internal column address from DRAM address buffer 252a and generates a signal CSL for selecting a column selection line from the DRAM array. The remaining part of the internal column address from DRAM address buffer 252a is given to buffer 29. Buffer 29 receives the internal column address from SRAM buffer 252b and transmits it to SRAM column decoder 22. As will be explained in detail later, D
When accessing the RAM array, no internal column address is generated from SRAM buffer 252b. In this case, the buffer 29 is the DRAM address buffer 25
It receives the internal column address from 2a and transmits it to the SRAM column decoder 22.

【0175】SRAMローデコーダ21は、SRAMバ
ッファ252bからの内部行アドレスを受け、SRAM
アレイから1行を選択するSRAMワード線駆動信号S
WLを発生する。この図28に示す構成に従えば、先に
図8および図9に示した双方向転送ゲート回路へ与えら
れるコラムデコーダ出力CDはSRAMデコーダ出力と
なる。また、この図28に示す構成に従えば、図24に
示すデータ入出力の構成においては、列選択信号DYi
,DYjとSRAM列選択信号SYLi,SYLjとは
等価なものとなる。
[0175] The SRAM row decoder 21 receives the internal row address from the SRAM buffer 252b and decodes the SRAM row address.
SRAM word line drive signal S to select one row from the array
Generate WL. According to the configuration shown in FIG. 28, the column decoder output CD applied to the bidirectional transfer gate circuit shown in FIGS. 8 and 9 becomes the SRAM decoder output. Furthermore, according to the configuration shown in FIG. 28, in the data input/output configuration shown in FIG.
, DYj and the SRAM column selection signals SYLi, SYLj are equivalent.

【0176】図29は、アドレス入出力部の他の構成例
を示す図である。図29に示す構成においては、図28
に示すバッファ29に代えてキャッシュヒット指示信号
CHとDRAMアレイアクセス指示信号CIとに応答し
てDRAMアドレスバッファ252aからの内部列アド
レスとSRAMアドレスバッファ252bからの内部列
アドレスのいずれか一方を通過させるマルチプレクサ3
0が設けられる。キャッシュ信号CHおよびDRAMア
レイアクセス指示信号CIは後に詳細に説明するが、キ
ャッシュヒット指示信号CHが発生された場合、SRA
Mアレイへのアクセスが許可され、DRAMへのアクセ
スによるデータの書込み/読出しが禁止される。DRA
Mアレイアクセス指示信号CIが発生された場合、DR
AMアレイのメモリセルへのアクセスによるデータの書
込み/読出しが許可される。したがってマルチプレクサ
30は、信号CHが発生された場合、SRAMアドレス
バッファ252bからの内部列アドレスを選択してSR
AMコラムデコーダ22へ伝達する。またマルチプレク
サ30は、DRAMアレイアクセス指示信号CIが発生
された場合、DRAMアドレスバッファ252aからの
内部列アドレスを選択してSRAMコラムデコーダ22
へ伝達する。この図29に示す構成においても、SRA
Mコラムデコーダ22はDRAMアレイの列選択とSR
AMアレイの列選択との両者に用いられる構成となる。
FIG. 29 is a diagram showing another example of the structure of the address input/output section. In the configuration shown in FIG.
In place of the buffer 29 shown in FIG. 3, either the internal column address from the DRAM address buffer 252a or the internal column address from the SRAM address buffer 252b is passed through in response to the cache hit instruction signal CH and the DRAM array access instruction signal CI. multiplexer 3
0 is set. Cache signal CH and DRAM array access instruction signal CI will be explained in detail later, but when cache hit instruction signal CH is generated, SRA
Access to the M array is permitted, and data writing/reading by accessing the DRAM is prohibited. DRA
When M array access instruction signal CI is generated, DR
Data writing/reading by accessing memory cells of the AM array is permitted. Therefore, when signal CH is generated, multiplexer 30 selects the internal column address from SRAM address buffer 252b to
It is transmitted to the AM column decoder 22. Further, when the DRAM array access instruction signal CI is generated, the multiplexer 30 selects an internal column address from the DRAM address buffer 252a and sends the SRAM column decoder 22
Communicate to. Also in the configuration shown in FIG. 29, SRA
The M column decoder 22 performs column selection and SR of the DRAM array.
This configuration is used for both column selection and AM array column selection.

【0177】この図28および図29に示すアドレスの
振分ける構成は単なる一例であり、それぞれ独立にDR
AMアレイの内部列アドレスのデコードおよびSRAM
アレイの内部列アドレスのデコードが行なわれる構成で
あってもよい。
[0177] The address distribution configuration shown in FIGS. 28 and 29 is just an example, and each address is
AM array internal column address decoding and SRAM
A configuration may also be used in which internal column addresses of the array are decoded.

【0178】図30は、内部データ伝達線対とSRAM
アレイとの接続形態の他の構成例を示す図である。図2
4に示す構成においては、SRAMセンスアンプSSA
が各SRAMビット線対SBLに対して設けられている
。この図30に示す構成においてはSRAMセンスアン
プSSAは複数のSRAMビット線対SBL,*SBL
に対して1個設けられる。各SRAMビット線対SBL
,*SBLに対しては選択ゲート回路302が設けられ
る。この選択ゲート回路302へ列選択信号CDが与え
られる。この列選択信号CDは図28および29に示す
SRAMコラムデコーダからの列選択信号が与えられる
。内部データ線対は書込みデータを伝達するための内部
書込みデータ線251a′と読出しデータを出力バッフ
ァ回路へ伝達するための読出しデータ伝達線251b′
を含む。この内部書込みデータ伝達線251a′は相補
データ線対DBW,*DBWを含む。この内部データ線
DBW,*DBWには入力バッファ回路からの相補なデ
ータが伝達される。この内部書込みデータ線251a′
は書込み回路303へ接続される。
FIG. 30 shows the internal data transmission line pair and SRAM
FIG. 7 is a diagram illustrating another configuration example of a connection form with an array. Figure 2
In the configuration shown in 4, the SRAM sense amplifier SSA
is provided for each SRAM bit line pair SBL. In the configuration shown in FIG. 30, the SRAM sense amplifier SSA has multiple SRAM bit line pairs SBL, *SBL.
One piece is provided for each. Each SRAM bit line pair SBL
, *SBL, a selection gate circuit 302 is provided. A column selection signal CD is applied to this selection gate circuit 302. This column selection signal CD is given the column selection signal from the SRAM column decoder shown in FIGS. 28 and 29. The internal data line pair includes an internal write data line 251a' for transmitting write data and a read data transmission line 251b' for transmitting read data to the output buffer circuit.
including. Internal write data transmission line 251a' includes a complementary data line pair DBW, *DBW. Complementary data from the input buffer circuit is transmitted to internal data lines DBW and *DBW. This internal write data line 251a'
is connected to write circuit 303.

【0179】書込み回路303は、交差接続されたnチ
ャネルMOSトランジスタT301,T302,T30
3,T304を含む。トランジスタT302およびT3
03のゲートが内部データ線DBWに接続される。トラ
ンジスタT301およびT304のゲートが内部データ
線*DBWに接続される。書込み回路303からの相補
書込みデータがデータ線DBWa,*DBWを介して各
選択ゲート回路302へ伝達される。トランジスタT3
01およびT302はオン状態のとき電源電位Vccを
伝達する。トランジスタT303およびT304はオン
状態のとき接地電位Vssを伝達する。たとえば、内部
データ線DBWに“H”のデータが伝達された場合を考
える。このとき内部データ線*DBWには“L”のデー
タが伝達される。このときトランジスタT302および
T303がオン状態となる。したがって、書込み回路3
03からはトランジスタT302を介して“H”のデー
タが内部データ線DBWaへ伝達され、他方の内部デー
タ線*DBWaへはトランジスタT303を介して“L
”のデータが伝達される。
The write circuit 303 includes cross-connected n-channel MOS transistors T301, T302, and T30.
3, including T304. Transistors T302 and T3
The gate of 03 is connected to internal data line DBW. The gates of transistors T301 and T304 are connected to internal data line *DBW. Complementary write data from write circuit 303 is transmitted to each selection gate circuit 302 via data lines DBWa and *DBW. transistor T3
01 and T302 transmit power supply potential Vcc when in the on state. Transistors T303 and T304 transmit ground potential Vss when in the on state. For example, consider a case where "H" data is transmitted to internal data line DBW. At this time, "L" data is transmitted to internal data line *DBW. At this time, transistors T302 and T303 are turned on. Therefore, write circuit 3
From 03, "H" data is transmitted to internal data line DBWa via transistor T302, and "L" data is transmitted to the other internal data line *DBWa via transistor T303.
” data is transmitted.

【0180】データ読出し時においては、入力バッファ
回路からこの内部書込みデータ線DBW,*DBWへと
もに“L”のデータが伝達されることにより、書込み回
路303の出力はハイインピーダンス状態となる。この
とき、センスアンプSSAが活性化され、選択された選
択ゲート回路302を介して内部データ線DBWa,*
DBWaへ伝達されたデータがセンスアンプSSAで増
幅された後出力バッファ回路へ内部読出しデータ伝達線
251b′を介して伝達される。
When reading data, "L" data is transmitted from the input buffer circuit to internal write data lines DBW and *DBW, so that the output of write circuit 303 becomes a high impedance state. At this time, the sense amplifier SSA is activated and the internal data lines DBWa, * are connected via the selected selection gate circuit 302.
The data transmitted to DBWa is amplified by sense amplifier SSA and then transmitted to the output buffer circuit via internal read data transmission line 251b'.

【0181】この図30に示すように、内部データ線2
51として書込みデータ伝達線251a′と読出しデー
タ伝達線251b′とを別々に設けることにより、デー
タ書込み/読出しを共通の内部データバスを介して行な
う構成に比べて、入出力回路のレイアウトの設計が容易
となる。
As shown in FIG. 30, internal data line 2
By separately providing the write data transmission line 251a' and the read data transmission line 251b' as 51, the layout of the input/output circuit can be designed more easily than a configuration in which data writing/reading is performed via a common internal data bus. It becomes easier.

【0182】DRAMアレイは、ダイナミック型メモリ
セルを構成要素としており、周期的または所定の期間内
でその記憶データをリフレッシュする必要がある。次に
このキャッシュ内蔵半導体記憶装置のリフレッシュ動作
について説明する。
A DRAM array is composed of dynamic memory cells, and it is necessary to refresh its stored data periodically or within a predetermined period. Next, the refresh operation of this cache built-in semiconductor memory device will be explained.

【0183】図22を参照して、外部からリフレッシュ
指示信号REF#が与えられる。この半導体記憶装置は
外部からのリフレッシュ指示信号REF#が内部クロッ
クKの立上がり時点で“L”の活性状態と設定された場
合に内部で自動的にリフレッシュを行なう。
Referring to FIG. 22, refresh instruction signal REF# is applied from the outside. This semiconductor memory device automatically refreshes internally when external refresh instruction signal REF# is set to the active state of "L" at the rise of internal clock K.

【0184】図22において、リフレッシュを行なうた
めの回路構成は、制御クロックバッファ250からの内
部リフレッシュ指示信号REFに応答して、オートリフ
レッシュが指定されたことを検出するオートリフレッシ
ュモード検出回路291と、このオートリフレッシュモ
ード検出回路291からのリフレッシュ要求に応答して
各種制御信号を発生してカウンタ293およびマルチプ
レクサ回路258へ与えるリフレッシュ制御回路292
を含む。カウンタ回路293は、リフレッシュ制御回路
292からのリフレッシュ指示信号に応答してそこに格
納されているカウント値をリフレッシュされるべき行を
示すリフレッシュ行アドレスとしてマルチプレクサ回路
258へ与える。マルチプレクサ回路258は、リフレ
ッシュ制御回路292からの切換制御信号MUXに応答
してカウンタ回路293からのリフレッシュ行アドレス
を選択してDRAMローデコーダ102へ与える。この
内部リフレッシュ指示信号REFはまたDRAMアレイ
駆動回路260へも与えられる。DRAMアレイ駆動回
路250は内部リフレッシュ指示信号REFが与えられ
たとき活性状態となり、DRAMアレイ101における
行選択に関連する動作を実行する。
In FIG. 22, the circuit configuration for performing refresh includes an auto-refresh mode detection circuit 291 that detects that auto-refresh is specified in response to internal refresh instruction signal REF from control clock buffer 250; Refresh control circuit 292 generates various control signals in response to refresh requests from auto-refresh mode detection circuit 291 and supplies them to counter 293 and multiplexer circuit 258.
including. Counter circuit 293 responds to a refresh instruction signal from refresh control circuit 292 and provides the count value stored therein to multiplexer circuit 258 as a refresh row address indicating the row to be refreshed. Multiplexer circuit 258 selects a refresh row address from counter circuit 293 in response to switching control signal MUX from refresh control circuit 292 and provides it to DRAM row decoder 102 . This internal refresh instruction signal REF is also applied to DRAM array drive circuit 260. DRAM array drive circuit 250 becomes active when internal refresh instruction signal REF is applied, and performs operations related to row selection in DRAM array 101.

【0185】リフレッシュ制御回路292は、リフレッ
シュ指示信号REFが与えられるたびごとにリフレッシ
ュ完了時にカウンタ回路293のカウント値を1増分す
る。またリフレッシュ制御回路292は、リフレッシュ
完了時には切換制御信号MUXを不活性状態とし、マル
チプレクサ回路258は、これによりアドレスバッファ
回路252からの内部DRAM用の内部アドレスint
−Aaを選択してDRAMローデコーダ102へ伝達す
る。
Refresh control circuit 292 increments the count value of counter circuit 293 by 1 each time refresh instruction signal REF is applied upon completion of refresh. Further, the refresh control circuit 292 deactivates the switching control signal MUX when the refresh is completed, and the multiplexer circuit 258 thereby receives the internal address int for the internal DRAM from the address buffer circuit 252.
-Aa is selected and transmitted to the DRAM row decoder 102.

【0186】図31は転送ゲート制御回路262を機能
的に示す図である。転送ゲート制御回路262は、内部
制御信号E,CI,WおよびCHに応答して双方向転送
ゲート回路210(3,BTG)の転送動作を制御する
信号φTDSおよびφTSDを発生する。この転送ゲー
ト制御回路262は、キャッシュヒット信号CHが活性
状態の場合、転送制御信号φTDSおよびφTSDを発
生しないが、アレイアクセス指示(キャッシュ禁止)信
号CIが活性状態となると、そのときのライトイネーブ
ル信号Wの状態に応じて制御信号φTDS,φTSDを
順次発生する。このとき、転送ゲート制御回路262へ
、内部リフレッシュ指示信号REFが与えられ、この内
部リフレッシュ指示信号REFが与えられたとき、転送
ゲート制御回路262は不活性状態とされる構成であっ
てもよい。しかしながら、外部からリフレッシュ指示信
号REF#が与えられるため、そのとき、アレイアクセ
ス指示信号CIが発生されないように外部仕様で設定し
ておけば、転送ゲート制御回路262は、リフレッシュ
指示信号REFを特に受ける必要はない。しかしながら
、DRAMアレイにおけるリフレッシュが実行されてい
る場合には確実にSRAMアレイとDRAMアレイと電
気的に分離する必要があり、内部リフレッシュ指示信号
REFに応答して転送ゲート制御回路262がディスエ
ーブル状態とされる構成を設けておけばリフレッシュ動
作時において、SRAMアレイとDRAMアレイとは確
実に電気的に分離されることになり、SRAMアレイへ
外部からアクセスすることが可能となる。
FIG. 31 is a diagram functionally showing the transfer gate control circuit 262. Transfer gate control circuit 262 generates signals φTDS and φTSD that control the transfer operation of bidirectional transfer gate circuit 210 (3, BTG) in response to internal control signals E, CI, W, and CH. The transfer gate control circuit 262 does not generate the transfer control signals φTDS and φTSD when the cache hit signal CH is active, but when the array access instruction (cache inhibit) signal CI becomes active, the write enable signal at that time is generated. Control signals φTDS and φTSD are sequentially generated according to the state of W. At this time, internal refresh instruction signal REF may be applied to transfer gate control circuit 262, and transfer gate control circuit 262 may be inactivated when internal refresh instruction signal REF is applied. However, since the refresh instruction signal REF# is applied from the outside, if the external specifications are set so that the array access instruction signal CI is not generated at that time, the transfer gate control circuit 262 can specifically receive the refresh instruction signal REF. There's no need. However, when the DRAM array is being refreshed, it is necessary to ensure that the SRAM array and the DRAM array are electrically isolated, and the transfer gate control circuit 262 is disabled in response to the internal refresh instruction signal REF. If such a configuration is provided, the SRAM array and the DRAM array will be reliably electrically separated during the refresh operation, and the SRAM array will be accessible from the outside.

【0187】このような転送ゲート制御回路262の構
成としては、キャッシュヒット信号CHおよびリフレッ
シュ指示信号REFのいずれか一方が活性状態となった
ときには転送ゲート制御回路262をディスエーブル状
態とする構成を設ければよい。より好ましくは、このチ
ップイネーブル信号Eが不活性状態にあるか、またはキ
ャッシュヒット信号CHおよびリフレッシュ指示信号R
Fのいずれかが活性状態にあるときに選択ゲート制御回
路262がディスエーブル状態とされるゲート回路を設
ければよい。それ以外の場合には、制御信号CIおよび
Wに従って所定のタイミングで転送制御信号φTDSお
よびφTSDが発生される。
The configuration of the transfer gate control circuit 262 is such that the transfer gate control circuit 262 is disabled when either the cache hit signal CH or the refresh instruction signal REF becomes active. That's fine. More preferably, chip enable signal E is in an inactive state, or cache hit signal CH and refresh instruction signal R
It is sufficient to provide a gate circuit that disables the selection gate control circuit 262 when any one of F is in an active state. In other cases, transfer control signals φTDS and φTSD are generated at predetermined timings according to control signals CI and W.

【0188】図32は、図22に示すDRAMアレイ駆
動回路260の機能的構成を示す図である。DRAMア
レイ駆動回路260は、DRAMアレイの行選択に関連
する回路を駆動する行選択系駆動回路260aとDRA
Mアレイ1の列選択に関連する回路を駆動する列選択系
駆動回路260bを含む。行選択系駆動回路260aは
、内部制御信号E,CH,CIおよびREFに応答して
各種制御信号φEQ、/φSAPE、φSANE、およ
びDWLをそれぞれ所定のタイミングで発生する。列選
択系駆動回路260bは、制御信号E,CH,CIおよ
びREFに応答して所定のタイミングでDRAMコラム
デコーダ15を駆動するための信号CDAを発生する。 この列選択系駆動回路260bは、行選択系駆動回路2
60aが活性状態となったときにリフレッシュ指示信号
REFが不活性状態にあれば、所定のタイミングでコラ
ムデコーダ活性化信号CDAを発生する。列選択系駆動
回路260bは、リフレッシュ指示信号REFが活性状
態となった場合にはディスエーブル状態とされる。 これによりDRAMにおける列選択動作が禁止される。
FIG. 32 is a diagram showing the functional configuration of DRAM array drive circuit 260 shown in FIG. 22. The DRAM array drive circuit 260 includes a row selection system drive circuit 260a that drives circuits related to row selection of the DRAM array, and a DRAM.
It includes a column selection drive circuit 260b that drives circuits related to column selection of M array 1. Row selection system drive circuit 260a generates various control signals φEQ, /φSAPE, φSANE, and DWL at predetermined timings in response to internal control signals E, CH, CI, and REF. Column selection drive circuit 260b generates signal CDA for driving DRAM column decoder 15 at predetermined timing in response to control signals E, CH, CI, and REF. This column selection drive circuit 260b includes the row selection drive circuit 2
If refresh instruction signal REF is inactive when 60a becomes active, column decoder activation signal CDA is generated at a predetermined timing. Column selection related drive circuit 260b is disabled when refresh instruction signal REF is activated. This inhibits column selection operations in the DRAM.

【0189】この構成により、リフレッシュ指示信号R
EFが活性状態となったとき、DRAMアレイにおける
リフレッシュ動作をSRAMアレイの動作と独立して実
行することができる。
With this configuration, refresh instruction signal R
When EF is activated, refresh operations in the DRAM array can be performed independently of operations in the SRAM array.

【0190】またこの図22に示すオートリフレッシュ
モード検出回路291、リフレッシュ制御回路292お
よびカウンタ回路293はリフレッシュ指示信号REF
に応答して動作しており、コマンドレジスタ270とは
その動作が独立である。このため、コマンドレジスタ2
70へのコマンドモード設定と並行してDRAMアレイ
101のリフレッシュを行なうことができる。すなわち
、コマンドレジスタ270はコマンドデータCMを発生
してデータ入出力制御回路272および入出力バッファ
+出力レジスタブロック274へ与えるだけであり、そ
の保持データはDRAMアレイ101におけるメモリセ
ル選択動作に対し何ら影響を及ぼさないからである。
Further, the auto-refresh mode detection circuit 291, refresh control circuit 292 and counter circuit 293 shown in FIG.
The command register 270 operates independently of the command register 270. Therefore, command register 2
DRAM array 101 can be refreshed in parallel with setting the command mode to 70. That is, the command register 270 only generates command data CM and applies it to the data input/output control circuit 272 and the input/output buffer + output register block 274, and the data held therein has no effect on the memory cell selection operation in the DRAM array 101. This is because it does not affect

【0191】このとき、コマンドレジスタ270へのデ
ータ設定は、後にタイミング図を用いて詳細に説明する
ように、外部クロック信号Kの1サイクルで完了する。 一方、DRAMアレイにおけるリフレッシュ動作はnサ
イクル必要とされる。これは、DRAM100の動作速
度はクロックKの速度よりも遅いからである。したがっ
て、この場合、1クロックサイクルが単純に言えば効果
的に利用されるだけである。しかしながら、外部クロッ
クKは、その動作モードに従って周期が遅くされるよう
な場合、その周期がDRAM100の1メモリサイクル
と同等であれば、コマンドレジスタ270へのデータ設
定とDRAMアレイ101のリフレッシュと並行して行
なうことが可能となる。このような外部クロックKの周
期の変更は、たとえばDRAMがスタンバイ状態にある
ときおよび、この記憶装置が高速動作を要求されずむし
ろ低消費電力性を要求されるような場合に、そのクロッ
ク周期を長くすることにより半導体記憶装置の動作速度
を低下させれば、動作速度の低下に応じて消費電流の低
減が得られる。この外部クロックKの周期を長くするの
は、DRAMのみへのアクセスが行なわれているときに
おいて行なわれてもよい。
At this time, data setting to the command register 270 is completed in one cycle of the external clock signal K, as will be explained in detail later using a timing diagram. On the other hand, a refresh operation in a DRAM array requires n cycles. This is because the operating speed of the DRAM 100 is slower than the clock K speed. Therefore, in this case, one clock cycle is simply utilized effectively. However, if the period of the external clock K is delayed according to its operation mode, and if the period is equivalent to one memory cycle of the DRAM 100, the external clock K can be used in parallel with setting data to the command register 270 and refreshing the DRAM array 101. It becomes possible to do so. Such a change in the period of the external clock K can be made, for example, when the DRAM is in a standby state or when this storage device is not required to operate at high speed but rather requires low power consumption. If the operating speed of the semiconductor memory device is reduced by increasing the length, the current consumption can be reduced in accordance with the reduction in the operating speed. The period of the external clock K may be lengthened when only the DRAM is being accessed.

【0192】上述のような構成をとることにより以下の
特徴を備えるCDRAMを実現することができる。
By adopting the above-described configuration, a CDRAM having the following features can be realized.

【0193】(1)  本発明によるCDRAMは、メ
インメモリとしてのDRAMメモリアレイとキャッシュ
メモリとしてのSRAMアレイとを1チップ上に集積し
、かつこの両メモリ間を内部共通データバスと異なるデ
ータ転送専用の内部バスを介して連結している。これに
よりDRAMアレイとSRAMアレイ(キャッシュ)と
の間のブロック転送が1クロックサイクルで完了する。 なお以下の説明において単にアレイと称したときはDR
AMアレイを示すものとする。これにより従来の標準D
RAMと標準SRAMを用いたキャッシュメモリシステ
ムに比べて大幅にシステムの性能の向上を図ることがで
きる。
(1) The CDRAM according to the present invention integrates a DRAM memory array as a main memory and an SRAM array as a cache memory on one chip, and uses an internal common data bus and a dedicated data transfer bus between the two memories. are connected via an internal bus. As a result, block transfer between the DRAM array and the SRAM array (cache) is completed in one clock cycle. In the following explanation, when simply referred to as an array, it is referred to as DR.
Let AM array be shown. As a result, the conventional standard D
System performance can be significantly improved compared to a cache memory system using RAM and standard SRAM.

【0194】(2)  DRAMメモリアレイとSRA
Mアレイとはそれぞれ別々のアドレスによりアクセス可
能である。そのためダイレクトマッピング方式、セット
アソシアティブ方式およびフルアソシアティブ方式など
多様なマッピング方式に対応することができる。
(2) DRAM memory array and SRA
Each of the M arrays can be accessed by a separate address. Therefore, it is possible to support various mapping methods such as a direct mapping method, a set associative method, and a fully associative method.

【0195】(3)  このCDRAMは外部クロック
Kを用いて同期動作している。したがって、アドレス変
化検出回路を用いて内部クロック信号を発生する方式な
どに比べてアドレスのスキューなどに起因するサイクル
タイムの遅延を防止することができ、正確な制御を実行
することができる。
(3) This CDRAM operates synchronously using an external clock K. Therefore, compared to a method in which an internal clock signal is generated using an address change detection circuit, it is possible to prevent cycle time delays caused by address skew, etc., and to perform accurate control.

【0196】(4)  アレイアドレス(DRAM用の
アドレス)Aa0〜Aa9とキャッシュアドレス(SR
AM用のアドレス)Ac0〜Ac11、データ入出力D
0〜D3またはDQ0〜DQ3、ライトイネーブル信号
W#、キャッシュヒット信号CH#、チップセレクト信
号E#、リフレッシュ信号REF#、キャッシュ禁止信
号CI#、コマンドレジスタ信号CR#などの外部から
与えられる信号(またはデータ)はすべて外部クロック
Kの立上がりエッジで取込まれる。
(4) Array addresses (DRAM addresses) Aa0 to Aa9 and cache address (SR
AM address) Ac0 to Ac11, data input/output D
0 to D3 or DQ0 to DQ3, write enable signal W#, cache hit signal CH#, chip select signal E#, refresh signal REF#, cache inhibit signal CI#, command register signal CR#, and other externally applied signals ( or data) are all captured on the rising edge of external clock K.

【0197】(5)  アレイアドレスはマルチプレク
ス方式で取込まれるため、このアレイアドレスのための
ピン数を削減することができ、CDRAMの実装密度を
高めることができる。
(5) Since the array address is taken in by multiplexing, the number of pins for the array address can be reduced, and the packaging density of the CDRAM can be increased.

【0198】(6)  アレイとキャッシュのアドレス
は独立しており、キャッシュヒット時にはキャッシュに
対するアクセスのみが行なわれ、高速なキャッシュヒッ
トアクセスを実現することがてきる。
(6) The array and cache addresses are independent, and when a cache hit occurs, only the cache is accessed, making it possible to achieve high-speed cache hit access.

【0199】(7)  外部クロックKのタイミングに
無関係に出力イネーブル信号G#により任意のタイミン
グでデータを読出すことができ、これによりシステムに
おいて非同期的なバス制御を実行することができる。
(7) Data can be read out at any timing by output enable signal G# regardless of the timing of external clock K, and thereby asynchronous bus control can be executed in the system.

【0200】(8)  コマンドレジスタ270により
出力仕様(トランスペアレント、ラッチ、レジスタ;こ
れらについては後述する)およびI/O構成(入出力ピ
ン分離、マスクトライト)をユーザが任意に指定するこ
とができる。後に説明するようにレジスタ出力方式を用
いれば、前のサイクルで指定されたアドレスの出力デー
タが外部クロックKの立上がりエッジで出現する。この
ようなデータ出力モードはパイプラインアプリケーショ
ンに適している。またラッチ出力方式においては、無効
データが出力されるタイミングで前のサイクルで指定さ
れたアドレスの出力データがその間出力される。これに
より無効データは何ら出力されることがなく、常に有効
な出力データのみが得られる。このラッチ出力モードで
はCPUが出力データを取込むのに十分な期間をとるこ
とができる。
(8) The command register 270 allows the user to arbitrarily specify output specifications (transparent, latch, register; these will be described later) and I/O configuration (input/output pin separation, masked write). As will be explained later, if the register output method is used, the output data of the address specified in the previous cycle appears at the rising edge of the external clock K. Such data output mode is suitable for pipeline applications. Furthermore, in the latch output method, at the timing when invalid data is output, the output data of the address specified in the previous cycle is output during that period. As a result, no invalid data is output, and only valid output data is always obtained. This latch output mode allows a sufficient period of time for the CPU to capture output data.

【0201】(9)  データの書込み動作は、外部ク
ロックKの立上がりエッジにより開始されるが、この書
込みの終了は内部でタイマー等により自動的に終結する
。 このため書込み動作の終了をたとえば外部からのライト
イネーブル信号W#により設定する必要がなく、システ
ムのタイミング設定が容易となる。
(9) The data write operation is started by the rising edge of the external clock K, but this write is automatically terminated internally by a timer or the like. Therefore, there is no need to set the end of the write operation using, for example, an external write enable signal W#, which facilitates system timing setting.

【0202】(10)  外部からオートリフレッシュ
を指定するリフレッシュ指示信号REF#を与えること
ができる。これによりDRAMアレイを容易に所望のタ
イミングでオートリフレッシュすることができる。
(10) Refresh instruction signal REF# specifying auto-refresh can be applied from outside. This allows the DRAM array to be easily auto-refreshed at desired timing.

【0203】(11)  また前述のごとく、44ピン
の300mil.TSOPパッケージのタイプIIに本
発明のCDRAMは収納することができる。このTSO
PパッケージのタイプIIは極めて薄型の矩形パッケー
ジであり高実装密度のシステムを構築することができる
(11) Also, as mentioned above, the 44-pin 300mil. The CDRAM of the present invention can be housed in a type II TSOP package. This T.S.O.
Type II of the P package is an extremely thin rectangular package and can construct a system with high packaging density.

【0204】図33は本発明のCDRAMが備える動作
モードおよび各動作モードを指定するための制御信号の
状態を一覧にして示す図である。CDRAMの動作モー
ドは外部制御信号E#、CH#、CI#、CR#、W#
およびREF#の状態の組合わせにより設定される。図
33において“H”は高レベルの信号電位を示し、“L
”は低レベルの信号電位を示し、“X”は任意(ドント
ケアD.C)を示す。図33に示すようにCDRAMの
動作モードとしては、CDRAMを待機状態にするスタ
ンバイモード、DRAMアレイのオートリフレッシュを
行なうアレイリフレッシュモード、CPU(中央演算処
理装置)とキャッシュ(SRAM)との間のデータの転
送モード、CPUとアレイとの間のデータの転送モード
、キャッシュとアレイとの間のデータブロックの転送、
コマンドレジスタへの特殊モードの設定モードなどがあ
る。各動作モードを設定するための信号の状態の組合わ
せおよびタイミングなどについては後に動作波形図を参
照して詳細に説明する。なお図33において、ライトイ
ネーブル信号W#がCPUとコマンドレジスタとの間の
データ転送時において“H/L”として示されているの
はこの動作モードにおいてはライトイネーブル信号W#
は“H”または“L”に設定され、この“H”および“
L”どちらの状態もある特殊モードを指定するために用
いられることを示している。
FIG. 33 is a diagram showing a list of operation modes included in the CDRAM of the present invention and the states of control signals for specifying each operation mode. The operation mode of CDRAM is external control signal E#, CH#, CI#, CR#, W#
It is set by a combination of the states of REF# and REF#. In FIG. 33, “H” indicates a high level signal potential, and “L”
” indicates a low level signal potential, and “X” indicates arbitrary (don't care DC). As shown in Figure 33, the CDRAM operation modes include standby mode, which puts the CDRAM in a standby state, and auto mode of the DRAM array. Array refresh mode for refreshing, data transfer mode between the CPU (Central Processing Unit) and cache (SRAM), data transfer mode between the CPU and the array, and data block transfer mode between the cache and the array. transfer,
There is a special mode setting mode for the command register. The combination of signal states and timing for setting each operation mode will be described in detail later with reference to operation waveform diagrams. Note that in FIG. 33, the write enable signal W# is shown as "H/L" during data transfer between the CPU and the command register in this operation mode.
is set to “H” or “L”, and this “H” and “
L” indicates that both states are used to specify a special mode.

【0205】図34および図35は図22に示すコマン
ドレジスタ270の内容およびその内容の選択方法を示
す図である。コマンドレジスタ270は8個のレジスタ
RR0〜RR3およびWR0〜WR3を含む。このレジ
スタの選択には、ライトイネーブル信号W#と2ビット
のコマンドアドレスAr0およびAr1の組合わせが用
いられる。外部クロックKの立上がりエッジで外部ライ
トイネーブル信号W#を“H”とすることによりレジス
タRR0〜RR3のいずれかが選択される。レジスタR
R0はコマンドアドレスAr0およびAr1をともに“
0”に設定することにより選択される。レジスタRR1
はコマンドアドレスビットAr0を“1”、コマンドア
ドレスビットAr1を“0”と設定することにより選択
される。レジスタRR0が選択された場合にはマスクト
ライトモードが設定されたことを示す(このマスクトラ
イトモードはまたデフォルトでもある)。レジスタRR
1が選択された場合D/Q分離モードが設定されたこと
を示す。
FIGS. 34 and 35 are diagrams showing the contents of command register 270 shown in FIG. 22 and a method for selecting the contents. Command register 270 includes eight registers RR0-RR3 and WR0-WR3. A combination of write enable signal W# and 2-bit command addresses Ar0 and Ar1 is used to select this register. By setting external write enable signal W# to "H" at the rising edge of external clock K, one of registers RR0 to RR3 is selected. Register R
R0 sets both command addresses Ar0 and Ar1 as “
0".Register RR1
is selected by setting command address bit Ar0 to "1" and command address bit Ar1 to "0". If register RR0 is selected, it indicates that masked write mode has been set (this masked write mode is also the default). register RR
If 1 is selected, it indicates that the D/Q separation mode is set.

【0206】外部クロックKの立上がりエッジでライト
イネーブル信号W#を“L”に設定し、コマンドアドレ
スAr0およびAr1をともに“0”に設定すればレジ
スタWR0が選択される。このレジスタWR0は図35
に示すようにそのときのデータ入力端子DQ0(D0)
ないしDQ3(D3)のデータの組合わせにより出力モ
ードをトランスペアレント、ラッチ、およびレジスタの
いずれかに設定する。この出力モードの各々の詳細につ
いては後に説明する。このレジスタWR0選択時におい
ては入力データD2およびD3(DQ2およびDQ3)
をともに“0”に設定する。この状態において入力デー
タD0を“0”に設定し入力データD1を任意の値に設
定すればトランスペアレント出力モードが設定される。 入力データD0を“1”、入力データD1を“0”に設
定すればラッチ出力モードが選択される。入力データD
0およびD1をともに“1”に設定すればレジスタ出力
モードが選択される。残りのレジスタは任意の拡張機能
に利用される。
Register WR0 is selected by setting write enable signal W# to "L" at the rising edge of external clock K and setting both command addresses Ar0 and Ar1 to "0". This register WR0 is shown in Figure 35.
As shown in , the data input terminal DQ0 (D0) at that time
The output mode is set to transparent, latch, or register depending on the combination of data from DQ3 to DQ3 (D3). Details of each of these output modes will be explained later. When this register WR0 is selected, input data D2 and D3 (DQ2 and DQ3)
Both are set to “0”. In this state, if the input data D0 is set to "0" and the input data D1 is set to an arbitrary value, the transparent output mode is set. The latch output mode is selected by setting input data D0 to "1" and input data D1 to "0". Input data D
If both 0 and D1 are set to "1", the register output mode is selected. The remaining registers are available for optional extensions.

【0207】図36は、本発明によるCDRAM600
を用いてダイレクトマッピング方式のキャッシュシステ
ムを構成した場合のシステムの構成を示すブロック図で
ある。図36において、このキャッシュシステムはCD
RAM600に加えてこのCDRAM600へのアクセ
スを制御するためのコントローラ650と、CDRAM
600とデータの入出力を行ない所望のデータ処理を施
すためのCPUを含む。図36においては、CPUから
出力されるキャッシュアクセス要求時のアドレスの構成
のみが示される。このCPUは32ビットを想定してい
る。このキャッシュシステムはさらに、CDRAM60
0のアレイへ行アドレスと列アドレスをマルチプレクス
して与えるためのアドレスマルチプレクス回路700を
備える。CDRAM600は、キャッシュアクセスに関
連する部分のみが代表的に示される。
FIG. 36 shows a CDRAM 600 according to the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of a system when a direct mapping type cache system is configured using the following. In Figure 36, this cache system is
In addition to the RAM 600, a controller 650 for controlling access to the CDRAM 600;
600 and a CPU for inputting and outputting data and performing desired data processing. In FIG. 36, only the structure of the address at the time of a cache access request output from the CPU is shown. This CPU is assumed to be 32 bits. This cache system further includes CDRAM60
An address multiplexing circuit 700 is provided for multiplexing and providing a row address and a column address to an array of zeros. In the CDRAM 600, only the portion related to cache access is representatively shown.

【0208】コントローラ650はCPUからのセット
アドレスA6〜A13をデコードするデコーダ652と
、デコーダ652の出力に応答してどのタグが有効であ
るかを示す有効ビットメモリ654と、SRAM200
に格納されるデータのタグアドレスを格納するタグメモ
リ656を含む。SRAM200は、4K×4ビットの
構成を有しており、タグは256個存在する。このため
、タグメモリ656は8ビット×256の構成を備える
。有効ビットメモリ654は、この256個のタグ(セ
ット)のうちどれが有効であるかを示すために1ビット
×256の構成を備える。デコーダ652はセットアド
レスA6〜A13をデコードし、有効ビットメモリ65
4のいずれかのビットを有効にする。
The controller 650 includes a decoder 652 that decodes set addresses A6 to A13 from the CPU, a valid bit memory 654 that indicates which tag is valid in response to the output of the decoder 652, and an SRAM 200.
includes a tag memory 656 for storing tag addresses of data stored in the memory. The SRAM 200 has a 4K×4 bit configuration and has 256 tags. Therefore, the tag memory 656 has a configuration of 8 bits x 256 bits. The valid bit memory 654 has a 1 bit x 256 configuration to indicate which of the 256 tags (sets) are valid. The decoder 652 decodes set addresses A6 to A13, and the valid bit memory 655 decodes the set addresses A6 to A13.
Enable any bit of 4.

【0209】コントローラ650はさらに、CPUから
のアドレスA22〜A31をチップ選択信号として受け
、対応のCDRAM600が指定されているか否かを判
定するためのデコーダ670と、デコーダ670の出力
に応答して活性化され、このタグメモリ656からのタ
グアドレスとCPUからのタグアドレスA14〜A21
とを比較しキャッシュヒット/ミスを判定するコンパレ
ータ658と、キャッシュヒット/ミスに応じて、この
タグメモリ656からのタグアドレスとCPUからのタ
グアドレスA14〜A21のいずれかを選択してマルチ
プレクス回路700へ与えるセレクタ672を含む。 セレクタ672はまたキャッシュミス時にはCPUから
与えられたタグアドレスをタグメモリ656の対応の位
置に格納する。
The controller 650 further includes a decoder 670 that receives addresses A22 to A31 from the CPU as chip selection signals and determines whether the corresponding CDRAM 600 is designated, and a decoder 670 that activates in response to the output of the decoder 670. The tag address from the tag memory 656 and the tag addresses A14 to A21 from the CPU are
A comparator 658 determines a cache hit/miss by comparing the cache hits/misses, and a multiplex circuit selects either the tag address from the tag memory 656 or the tag addresses A14 to A21 from the CPU depending on the cache hit/miss. 700 . The selector 672 also stores the tag address given from the CPU in the corresponding location of the tag memory 656 when there is a cache miss.

【0210】次に動作について簡単に説明する。CPU
がCDRAM600へアクセスを希望する場合データバ
ス620上へアドレスA2〜A31を発生する。この共
通データバス620上の30ビットのアドレスのうち、
アドレスA22ないしA31がチップセレクト信号とし
てコントローラ650内のデコーダ670へ与えられる
。デコーダ670はこのチップセレクト信号としてのア
ドレスA22〜A31をデコードし、対応のCDRAM
がアクセス要求されているか否かを判定する。このCD
RAM600がアクセス要求されていると判定した場合
、デコーダ670からはチップセレクト信号E#が発生
されCDRAM600へ与えられる。またコンパレータ
658がこのデコーダ670からのチップセレクト信号
により活性化される。
Next, the operation will be briefly explained. CPU
When a requester wishes to access CDRAM 600, it generates addresses A2-A31 onto data bus 620. Of the 30-bit addresses on this common data bus 620,
Addresses A22 to A31 are applied as chip select signals to decoder 670 within controller 650. The decoder 670 decodes the addresses A22 to A31 as the chip select signal and selects the corresponding CDRAM.
Determine whether access is requested. This CD
If it is determined that access is requested to the RAM 600, a chip select signal E# is generated from the decoder 670 and applied to the CDRAM 600. Comparator 658 is also activated by the chip select signal from decoder 670.

【0211】コントローラ650に含まれるデコーダ6
52は、CPUからアドレスバス620上へ伝達された
アドレスのうちアドレスA6〜A13をセットアドレス
として取込んでデコードする。この8ビットのセットア
ドレスをデコードしたデコーダ652は、256個のタ
グのうち1つのタグを選択するために有効ビットメモリ
654のうちの対応のビットを有効状態とする。タグメ
モリ656からは、この有効ビットメモリ654の有効
ビットに対応するタグを示す8ビットのアドレスが読出
されてコンパレータ658へ与えられる。コンパレータ
658はこのタグメモリ656からのタグアドレスとC
PUから出力されたタグアドレスA14〜A21とを比
較する。両者が一致した場合にはコンパレータ658は
キャッシュヒットを示すためキャッシュヒット信号CH
#を“L”に立下げてCDRAM600へ与える。一方
、両者が不一致の場合には、コンパレータ658はキャ
ッシュミス(ミスヒット)を示すために“H”のキャッ
シュヒット信号CH#を発生する。
[0211] Decoder 6 included in controller 650
52 takes in addresses A6 to A13 from among the addresses transmitted from the CPU onto the address bus 620 as set addresses and decodes them. The decoder 652 that decodes this 8-bit set address sets the corresponding bit in the valid bit memory 654 to a valid state in order to select one tag out of 256 tags. An 8-bit address indicating the tag corresponding to the valid bit of valid bit memory 654 is read from tag memory 656 and applied to comparator 658. A comparator 658 connects the tag address from the tag memory 656 with the C
The tag addresses A14 to A21 output from the PU are compared. If the two match, the comparator 658 outputs a cache hit signal CH to indicate a cache hit.
Drop # to “L” and apply to CDRAM 600. On the other hand, if the two do not match, the comparator 658 generates a cache hit signal CH# of "H" to indicate a cache miss (mishit).

【0212】キャッシュヒットにおいてはCDRAM6
00においては次の動作が行なわれる。このときの動作
制御は制御クロックバッファ250からの制御信号およ
びSRAMアレイ駆動回路264により行なわれる(図
23参照)。SRAMロウデコーダ202は、CPUか
らのアドレスA6〜A13に応答して256セットのう
ちの1セットを選択する。すなわち、1本の行(各SR
AMアレイブロックにおいて1本ずつ合計4本)が選択
される。これによりSRAM200の各SRAMアレイ
ブロックにおいて16ビットのSRAMセルが選択され
る。SRAMコラムデコーダSCD203はCPUから
のブロックアドレスA2−A5をデコードし、この16
ビットのメモリセルのうち1ビットを選択し、データ入
出力端子へ接続する。図36においては、ヒットリード
時の出力データQを示している。
[0212] In case of cache hit, CDRAM6
At 00, the following operations are performed. Operation control at this time is performed by control signals from control clock buffer 250 and SRAM array drive circuit 264 (see FIG. 23). SRAM row decoder 202 selects one set out of 256 sets in response to addresses A6 to A13 from the CPU. That is, one row (each SR
4 in total) are selected one by one in the AM array block. As a result, a 16-bit SRAM cell is selected in each SRAM array block of the SRAM 200. The SRAM column decoder SCD203 decodes block addresses A2-A5 from the CPU and
One bit is selected from among the bit memory cells and connected to the data input/output terminal. FIG. 36 shows output data Q at the time of hit read.

【0213】ミスヒット時の動作について次に説明する
。この場合、SRAM200にはCPUがアクセス要求
するデータは格納されていない。コントローラ650に
おいてはセレクタ672がこのコンパレータ658から
のミスヒット指示信号に応答してタグメモリ656に格
納されていた対応のタグアドレスをマルチプレクス回路
700へ与える。セレクタ672はこのとき、またCP
Uから与えられている8ビットのタグアドレスA14〜
A21を新たなタグアドレスとしてタグメモリ656の
対応の位置へ格納する。
[0213] Next, the operation when a mishit occurs will be explained. In this case, the SRAM 200 does not store data that the CPU requests access to. In controller 650 , selector 672 responds to the miss-instruction signal from comparator 658 and provides the corresponding tag address stored in tag memory 656 to multiplex circuit 700 . At this time, the selector 672 also selects CP.
8-bit tag address A14 given by U
A21 is stored in the corresponding location of the tag memory 656 as a new tag address.

【0214】CDRAM600内においては、このサイ
クルではコピーバックすなわちSRAM200からDR
AM100への16ビットの一括転送が行なわれる。S
RAM200においてこのCPUからのアドレスA6−
A13に従ってSRAMロウデコーダ(SRD)202
により選択された16ビット×4のデータが、CPUか
ら出力されるアドレスA6−A13およびセレクタ67
2から出力される8ビットのタグアドレスに従ってDR
AM100において行および列の選択動作が行なわれて
選択された16ビット×4のDRAMセルの対応の位置
に格納される。
In the CDRAM 600, in this cycle, copyback is performed, that is, DR from the SRAM 200.
A batch transfer of 16 bits to AM100 is performed. S
Address A6- from this CPU in RAM200
SRAM row decoder (SRD) 202 according to A13
The 16 bits x 4 data selected by is sent to addresses A6-A13 and selector 67 output from the CPU
DR according to the 8-bit tag address output from 2.
A row and column selection operation is performed in AM 100 and stored in the corresponding position of the selected 16 bits x 4 DRAM cell.

【0215】次の動作サイクルにおいてCDRAM60
0は、このCPUから出力されるアドレスA6−A21
に従ってDRAM100において16ビット×4のDR
AMセルを選択し、この16ビット×4のデータをまた
CPUからのアドレスA6−A13に従ってSRAMロ
ウデコーダ(SRD)202により選択されていたSR
AM200の対応の16ビット×4のメモリセルへ書込
む。
[0215] In the next operation cycle, CDRAM60
0 is the address A6-A21 output from this CPU
16 bits x 4 DR in DRAM100 according to
AM cell is selected, and this 16-bit x 4 data is also sent to the SR selected by the SRAM row decoder (SRD) 202 according to addresses A6-A13 from the CPU.
Write to the corresponding 16 bit x 4 memory cells of AM200.

【0216】上述のように、SRAMに対してはアドレ
スA2ないしA5をブロックアドレス、アドレスA6な
いしA13をセットアドレスおよびアドレスA14ない
しA21をタグアドレスとし、かつDRAMに対しては
アドレスA6ないしA11を列アドレスとしかつアドレ
スA12ないしA21を行アドレスとして用いることに
より、DRAM100とSRAM200との間でのダイ
レクトマッピング方式を実現することができる。
As mentioned above, for SRAM, addresses A2 to A5 are block addresses, addresses A6 to A13 are set addresses, and addresses A14 to A21 are tag addresses, and for DRAM, addresses A6 to A11 are column addresses. By using addresses A12 to A21 as row addresses, a direct mapping method between the DRAM 100 and the SRAM 200 can be realized.

【0217】図37は本発明のCDRAMを用いた4ウ
ェイセットアソシアティブ方式のシステムの構成を示す
ブロック図である。CDRAM600は図36に示すも
のと同様の構成を有しており、SRAM200、DRA
M100、クロック制御回路250′を含む。クロック
制御回路250′は、図22に示す制御クロックバッフ
ァ250、SRAMアレイ駆動回路264およびDRA
Mアレイ駆動回路260を含む。図面を簡略化するため
にデータ入出力を制御するための回路構成は示していな
い。
FIG. 37 is a block diagram showing the configuration of a 4-way set associative system using the CDRAM of the present invention. The CDRAM 600 has a configuration similar to that shown in FIG.
M100 and a clock control circuit 250'. The clock control circuit 250' includes a control clock buffer 250, an SRAM array drive circuit 264, and a DRA shown in FIG.
Includes an M array drive circuit 260. In order to simplify the drawing, a circuit configuration for controlling data input/output is not shown.

【0218】コントローラ750は、デコーダ752、
有効ビットメモリ754、タグアドレスメモリ756、
コンパレータ758、デコーダ770およびセレクタ7
72を含む。4ウェイに対応するために、有効ビットメ
モリ754は各々が1ビット×64の構成を備える4面
のメモリプレインを備え、またタグアドレスメモリ75
6も各々が8ビット×64の構成を備える4つのメモリ
プレインを備える。コンパレータ758も同様に、この
4ウェイのうちの1つを選択するために、タグアドレス
メモリ756の各メモリプレインに対して1つずつ設け
られ、合計4つ設けられる。この4ウェイセットアソシ
アティブ方式においては、SRAM200の256行が
4ウェイに分割されるため、セット数は64となる。
[0218] The controller 750 includes a decoder 752,
Valid bit memory 754, tag address memory 756,
Comparator 758, decoder 770 and selector 7
72 included. To support 4-way, the effective bit memory 754 includes four memory planes each having a 1 bit x 64 configuration, and the tag address memory 75
6 also has four memory planes, each with an 8 bit x 64 configuration. Similarly, one comparator 758 is provided for each memory plane of the tag address memory 756 in order to select one of the four ways, and a total of four comparators 758 are provided. In this 4-way set associative method, the 256 rows of the SRAM 200 are divided into 4 ways, so the number of sets is 64.

【0219】CPUからは以下の構成からなるアドレス
がアドレスバス620上へ伝達される。アドレスA22
ないしA31はチップセレクト用アドレス、アドレスA
14ないしA21がタグアドレス、アドレスA12およ
びA13がウェイアドレス、アドレスA6ないしA11
がセットアドレス、アドレスA2ないしA5がブロック
アドレスとなる。アドレスA6ないしA11およびアド
レスA12ないしA21はDRAM100に対してそれ
ぞれ列アドレスおよび行アドレスとして用いられる。ま
たCDRAM600のDRAM100に対しては、行ア
ドレスと列アドレスとをマルチプレクスするためのマル
チプレクス回路700が設けられる。次に動作について
説明する。
[0219] An address having the following configuration is transmitted from the CPU onto the address bus 620. Address A22
or A31 is the chip select address, address A
14 to A21 are tag addresses, addresses A12 and A13 are way addresses, and addresses A6 to A11.
is the set address, and addresses A2 to A5 are the block addresses. Addresses A6 to A11 and addresses A12 to A21 are used as column and row addresses, respectively, for DRAM 100. Further, the DRAM 100 of the CDRAM 600 is provided with a multiplex circuit 700 for multiplexing row addresses and column addresses. Next, the operation will be explained.

【0220】CPUからのアドレスA6−A11がセッ
トアドレスとしてデコーダ752へ与えられ、また、ア
ドレスA22−A31がチップセレクトアドレスとして
デコーダ770へ与えられる。デコーダ752はこのセ
ットアドレスA6−A11をデコードし、有効ビットメ
モリ754において、対応のセットに関連する有効ビッ
トを有効状態に設定する。それにより1セット(4ウェ
イ)が選択される。デコーダ770はチップセレクトア
ドレスA22−A31をデコードし、このCDRAM6
00へのアクセス要求が出されているか否かを判定する
。CDRAM600がアクセス要求されている場合には
デコーダ770はチップセレクト信号E#を“L”の活
性状態とするとともに、コンパレータ758を活性状態
とする。コンパレータ758は、有効ビットメモリ75
4の有効ビットを参照して、タグアドレスメモリ756
から対応の4ウェイのタグアドレスを読出し、この読出
したタグアドレスとCPUからのアドレスA14−A2
1を比較する。コンパレータ758は、一致が見出され
た場合には、この一致が見出されたウェイを示すウェイ
アドレスW0,W1を出力するとともに、キャッシュヒ
ットを示すキャッシュヒット信号CH#を“L”に立下
げる。コンパレータ758において一致が見出されない
場合には、このキャッシュヒット信号CH#はミスヒッ
トを示す“H”に設定される。
Addresses A6-A11 from the CPU are given to decoder 752 as set addresses, and addresses A22-A31 are given to decoder 770 as chip select addresses. Decoder 752 decodes this set address A6-A11 and sets the valid bit associated with the corresponding set to a valid state in valid bit memory 754. As a result, one set (4 ways) is selected. The decoder 770 decodes the chip select addresses A22-A31 and
It is determined whether an access request to 00 has been issued. When the CDRAM 600 is requested to be accessed, the decoder 770 activates the chip select signal E# of "L" and activates the comparator 758. Comparator 758 is a valid bit memory 75
Referring to the valid bit of 4, the tag address memory 756
Read the corresponding 4-way tag address from , and use this read tag address and addresses A14-A2 from the CPU.
Compare 1. When a match is found, the comparator 758 outputs way addresses W0 and W1 indicating the way in which this match was found, and lowers the cache hit signal CH# indicating a cache hit to "L". . If no match is found in comparator 758, cache hit signal CH# is set to "H" indicating a miss.

【0221】キャッシュヒットの場合、このコントロー
ラ750からのウェイアドレスW0,W1とCPUから
のアドレスA6−A11がSRAMロウデコーダ202
へ与えられ、SRAMアレイ201において16ビット
×4のSRAMセルが選択される。ブロックアドレスA
2−A5がSRAMコラムデコーダ203によりデコー
ドされ、選択された16ビット×4のSRAMセルのう
ち、1ビット×4が選択されてデータ出力端子Q(また
はデータ入力端子D)に接続される。
In the case of a cache hit, way addresses W0 and W1 from the controller 750 and addresses A6-A11 from the CPU are sent to the SRAM row decoder 202.
16 bits×4 SRAM cells are selected in the SRAM array 201. Block address A
2-A5 is decoded by the SRAM column decoder 203, and among the selected 16 bits x 4 SRAM cells, 1 bit x 4 is selected and connected to the data output terminal Q (or data input terminal D).

【0222】ミスヒットの場合には、セレクタ772は
、たとえばLRU論理(最も古いウェイを選択する論理
)に従ってこの4ウェイのタグアドレスのうちの1つを
選択しタグアドレスを書換えるべき領域を選択する。 このセレクタ772により選択されたタグアドレスはア
レイアドレスとしてマルチプレクス回路700を介して
DRAM100のDRAMロウデコーダDRDへ与えら
れる。またセレクタ772はその書換えられるべきタグ
アドレスをCPUから与えられたアドレスA14−A2
1で置換える。
[0222] In the case of a mishit, the selector 772 selects one of these four ways of tag addresses according to, for example, LRU logic (logic that selects the oldest way) and selects the area in which the tag address should be rewritten. do. The tag address selected by the selector 772 is applied as an array address to the DRAM row decoder DRD of the DRAM 100 via the multiplex circuit 700. In addition, the selector 772 selects the tag address to be rewritten from the address A14-A2 given by the CPU.
Replace with 1.

【0223】CDRAM600内においては、このサイ
クルはコピーバックモードとなる。このコピーバックモ
ードにおいては、またセレクタ772の制御の下に、書
換えられるべきウェイを示すウェイアドレスW0,W1
が出力される。SRAM200においては、CPUから
のアドレスA6−A11とコントローラ750からのウ
ェイアドレスW0,W1とがデコードされ、16ビット
×4のSRAMセルが選択される。一方、DRAM10
0においては、セレクタ772から出力される8ビット
のタグアドレスとCPUから出力されるアドレスA6−
A13に従って16ビット×4のDRAMセルの選択が
行なわれる。その後、選択された16ビット×4のSR
AMセルから選択された16ビット×4のDRAMセル
へのデータ転送が行なわれる。
[0223] Within the CDRAM 600, this cycle is in copyback mode. In this copyback mode, under the control of the selector 772, way addresses W0 and W1 indicating the way to be rewritten are also used.
is output. In the SRAM 200, addresses A6-A11 from the CPU and way addresses W0 and W1 from the controller 750 are decoded, and a 16-bit×4 SRAM cell is selected. On the other hand, DRAM10
0, the 8-bit tag address output from the selector 772 and the address A6- output from the CPU.
According to A13, 16 bits x 4 DRAM cells are selected. Then the selected 16 bits x 4 SR
Data transfer from the AM cell to the selected 16 bits×4 DRAM cell is performed.

【0224】次の動作サイクルにおいて、CPUからの
アドレスA6−A21に従ってDRAM100において
16ビット×4のDRAMセルが選択される。この新た
に選択された16ビット×4のDRAMセルデータがア
ドレスA6−A11およびウェイアドレスW0,W1に
従って選択された16ビット×4のSRAMセルに一括
して転送される。
In the next operation cycle, 16 bits×4 DRAM cells are selected in DRAM 100 according to addresses A6-A21 from the CPU. This newly selected 16 bits x 4 DRAM cell data is transferred all at once to the 16 bits x 4 SRAM cell selected according to addresses A6-A11 and way addresses W0 and W1.

【0225】上述の構成とすることにより、CDRAM
600の内部構成を何ら変更することなく、ダイレクト
マッピング方式およびセットアソシアティブ方式いずれ
のマッピング方式をも実現することができる。なお図に
は示していないが、フルアソシアティブマッピング方式
ももちろん可能である。この場合、コントローラ750
においては、SRAMキャッシュのアドレスとDRAM
100の対応のアドレスとを記憶するタグアドレスメモ
リが必要とされる。次に、このCDRAMの各種動作サ
イクルにおける信号のタイミング関係および状態遷移に
ついて説明する。
[0225] With the above configuration, CDRAM
Both the direct mapping method and the set associative mapping method can be implemented without changing the internal configuration of 600. Although not shown in the figure, a fully associative mapping method is of course also possible. In this case, controller 750
In , the address of the SRAM cache and the DRAM
A tag address memory is required to store 100 corresponding addresses. Next, the timing relationships and state transitions of signals in various operation cycles of this CDRAM will be explained.

【0226】前述のように、アウトプットイネーブル信
号G#を除く制御信号およびアドレスAa,Acは外部
クロック信号Kの立上がりエッジでラッチされる。外部
クロックKの立上がりエッジの前後にそれぞれセットア
ップ時間およびホールド時間が必要とされる以外は、各
信号の状態は任意(D.C.)である。この外部クロッ
ク同期方式に従えば、アドレス信号のスキューなどに起
因するサイクルタイムのマージンなどを考慮する必要が
なく、サイクルタイムを低減することができ、高速動作
するCDRAMを得ることができる。
As described above, control signals other than output enable signal G# and addresses Aa and Ac are latched at the rising edge of external clock signal K. The state of each signal is arbitrary (D.C.) except that setup and hold times are required before and after the rising edge of external clock K, respectively. According to this external clock synchronization method, there is no need to consider cycle time margins caused by skew of address signals, etc., the cycle time can be reduced, and a CDRAM that operates at high speed can be obtained.

【0227】アウトプットイネーブル信号G#は図22
に示す入出力回路274に含まれる出力バッファおよび
出力レジスタの出力状態を制御する。アウトプットイネ
ーブル信号G#が“H”の場合出力データはハイインピ
ーダンス状態(Hi−Z)となる。アウトプットイネー
ブル信号G#が活性状態の“L”となれば何らかのデー
タが出力される。CDRAMの動作モードは図33に一
覧にして示すとおりであるが、以下に各動作モードにつ
いてそのタイミング図とともに説明する。
Output enable signal G# is shown in FIG.
Controls the output states of the output buffer and output register included in the input/output circuit 274 shown in FIG. When the output enable signal G# is "H", the output data is in a high impedance state (Hi-Z). When the output enable signal G# is in the active state "L", some data is output. The operation modes of the CDRAM are listed in FIG. 33, and each operation mode will be explained below along with its timing diagram.

【0228】スタンバイ時においては外部クロック信号
Kの立上がりエッジではチップセレクト信号E#および
リフレッシュ指示信号REF#が共に“H”に設定され
、残りの制御信号CH#,CI#、CR#およびW#は
任意の状態である。このスタンバイ時においては、CD
RAMにおいては何らメモリ動作は行なわれない。
During standby, at the rising edge of external clock signal K, chip select signal E# and refresh instruction signal REF# are both set to "H", and the remaining control signals CH#, CI#, CR# and W# are set to "H". is an arbitrary state. During this standby mode, the CD
No memory operations are performed in the RAM.

【0229】No.1:キャッシュヒットライトサイク
ル 図38はキャッシュヒットライトサイクル時における各
信号のタイミングを示す図である。外部クロック信号K
はサイクルタイムtkを備える。サイクルタイムtkは
、外部クロック信号Kが“H”の状態にあるHパルス幅
tKHと、外部クロック信号Kが“L”の状態にあるL
パルス幅tKLを含む。キャッシュヒットライトサイク
ルは、SRAMキャッシュへデータを書込むサイクルで
ある。この状態の選択時には、外部クロック信号Kの立
上がりエッジでチップセレクト信号E#を“L”、キャ
ッシュヒット信号CH#を“L”、キャッシュ禁止信号
CI#を“H”、コマンドレジスタ信号CR#を“H”
、ライトイネーブル信号W#を“L”、アウトプットイ
ネーブル信号G#を“H”に設定する。
[0229] No. 1: Cache hit write cycle FIG. 38 is a diagram showing the timing of each signal during the cache hit write cycle. External clock signal K
has a cycle time tk. The cycle time tk is the H pulse width tKH when the external clock signal K is in the "H" state and the L pulse width when the external clock signal K is in the "L" state.
Includes pulse width tKL. A cache hit write cycle is a cycle for writing data to the SRAM cache. When this state is selected, at the rising edge of external clock signal K, chip select signal E# is set to "L", cache hit signal CH# is set to "L", cache inhibit signal CI# is set to "H", and command register signal CR# is set to "L". “H”
, sets the write enable signal W# to "L" and the output enable signal G# to "H".

【0230】この状態において、SRAM200に対す
るアドレスが有効(Valid)としてラッチされ、こ
のSRAM用のアドレスAcに従ってSRAMへアクセ
スが行なわれる。このときDRAMに対するアドレスA
aは任意(D.C.)である。外部クロック信号Kの立
上がりエッジで入力データDは有効とされ、SRAM用
のアドレスAcにより選択されたSRAMセルへのこの
有効な書込みデータが書込まれる。キャッシュメモリS
RAMへのアクセスは高速であるため、図38に示すよ
うに外部クロック信号Kの1クロックサイクルで書込み
が完了する。すなわち、このキャッシュヒットライトに
要する時間はクロックサイクル時間tKである。
In this state, the address for SRAM 200 is latched as valid, and access to SRAM is performed in accordance with this SRAM address Ac. At this time, address A for DRAM
a is arbitrary (D.C.). Input data D is made valid at the rising edge of external clock signal K, and this valid write data is written into the SRAM cell selected by SRAM address Ac. Cache memory S
Since access to RAM is fast, writing is completed in one clock cycle of external clock signal K, as shown in FIG. That is, the time required for this cache hit write is the clock cycle time tK.

【0231】図38においては出力データQがアウトプ
ットイネーブル信号G#の任意状態に応答して変化して
いるが、これはこのアウトプットイネーブル信号G#の
“H”および“L”のレベルに応じて出力データが現わ
れることを示している。また、この図38においては、
各制御信号およびアドレス信号のセットアップ時間およ
びホールド時間をも併せて示している。セットアップ時
間は外部クロック信号Kの立上がりエッジまでに確実に
各制御信号またはアドレスを確定状態に設定するために
必要とされる時間である。ホールド時間はこの外部クロ
ック信号Kの立上がりエッジからその信号を一定時間保
持し、確実な動作を行なわせるために必要とされる時間
である。簡単にこの各セットアップ時間およびホールド
時間を説明する。
In FIG. 38, output data Q changes in response to an arbitrary state of output enable signal G#, but this is due to the "H" and "L" levels of output enable signal G#. This shows that output data appears accordingly. Also, in this FIG. 38,
The setup time and hold time of each control signal and address signal are also shown. The setup time is the time required to ensure that each control signal or address is set to a defined state by the rising edge of external clock signal K. The hold time is the time required to hold the external clock signal K for a certain period of time from the rising edge of the signal to ensure reliable operation. Each setup time and hold time will be briefly explained.

【0232】チップセレクト信号E#は“L”移行時に
必要とされるセットアップ時間tELSと、“H”へ移
行するときに必要とされるセットアップ時間tEHSと
、“L”移行時に必要とされるホールド時間tELHと
、“H”移行時に必要とされるホールド時間tEHHを
含む。
Chip select signal E# has a setup time tELS required when transitioning to "L", a setup time tEHS required when transitioning to "H", and a hold required when transitioning to "L". It includes time tELH and hold time tEHH required when transitioning to "H".

【0233】キャッシュヒット信号CH#には、“L”
移行時に必要とされるセットアップ時間tCHLSと、
“H”移行時に必要とされるセットアップ時間tCHH
Sと、“L”移行時に必要とされるホールド時間tCH
LHと、“H”移行時に必要とされるホールド時間tC
HHHが設定される。
[0233] Cache hit signal CH# is “L”
Setup time tCHLS required during migration;
Setup time tCHH required when transitioning to “H”
S and the hold time tCH required when transitioning to “L”
LH and the hold time tC required when transitioning to “H”
HHH is set.

【0234】キャッシュ禁止信号CI#は、“L”移行
時および“H”移行時にそれぞれ必要とされるセットア
ップ時間tCILSおよびtCIHSと、“L”移行時
および“H”移行時にそれぞれ必要とされるホールド時
間tCILHおよびtCIHHを含む。
Cache inhibit signal CI# has setup times tCILS and tCIHS required when transitioning to "L" and "H", respectively, and hold times required when transitioning to "L" and "H", respectively. Includes times tCILH and tCIHH.

【0235】コマンドレジスタ信号CR#は、“L”移
行時および“H”移行時にそれぞれ必要とされるセット
アップ時間tCRLSおよびtCRHSと、“L”移行
時および“H”移行時にそれぞれ必要とされるホールド
時間tCRLHおよびtCRHHを含む。
Command register signal CR# has setup times tCRLS and tCRHS required when transitioning to "L" and "H", respectively, and hold times required when transitioning to "L" and "H", respectively. Includes times tCRLH and tCRHH.

【0236】リフレッシュ信号REF#は、“L”移行
時および“H”移行時にそれぞれ必要とされるセットア
ップ時間tRLSおよびtRHSと、“L”移行時およ
び“H”移行時にそれぞれ必要とされるホールド時間t
RLHおよびtRHHを含む。
Refresh signal REF# has setup times tRLS and tRHS required when transitioning to "L" and "H", respectively, and hold times required when transitioning to "L" and "H", respectively. t
Includes RLH and tRHH.

【0237】ライトイネーブル信号W#は、“L”移行
時および“H”移行時にそれぞれ必要とされるセットア
ップ時間tWLSおよびtWHSと、“L”移行時およ
び“H”移行時にそれぞれ必要とされるホールド時間t
WLHおよびtWHHを含む。SRAM用のアドレスA
cは、その状態が有効(Valid)と判定されるため
に必要とされるセットアップ時間tACSと、有効時に
必要とされるホールド時間tACHを含む。
Write enable signal W# has setup times tWLS and tWHS required when transitioning to "L" and "H", respectively, and hold times required when transitioning to "L" and "H", respectively. time t
Includes WLH and tWHH. Address A for SRAM
c includes a setup time tACS required for the state to be determined to be valid (Valid) and a hold time tACH required when the state is valid.

【0238】DRAM用のアドレスAaは、有効と判定
される(外部クロック信号Kの立上りエッジ)までに必
要とされるセットアップ時間tAASと、有効と判定さ
れた後に必要とされるホールド時間tAAHを含む。
DRAM address Aa includes a setup time tAAS required until it is determined to be valid (rising edge of external clock signal K) and a hold time tAAH required after it is determined to be valid. .

【0239】書込みデータDに対しては、有効データに
対して要求されるセットアップ時間tDSと、有効デー
タに要求されるホールド時間tDHが必要とされる。
For write data D, a setup time tDS required for valid data and a hold time tDH required for valid data are required.

【0240】アウトプットイネーブル信号G#に対して
は、出力ディスエーブル状態としてからデータ入力ピン
が活性状態とされるまでに必要とされる時間tGHDと
、データ入力ピンがハイインピーダンス状態となってか
ら信号G#が“L”へ移行するまでに必要とされる遅延
時間tGLDと、“L”移行後出力ピンが活性状態とさ
れるまでに必要とされる時間tGLQと、“H”移行後
出力ピンがハイインピーダンス状態となるまでに必要と
される時間tGHQが設定される。
For the output enable signal G#, the time tGHD required from the output disable state until the data input pin is activated, and the time tGHD required from the data input pin to the high impedance state. The delay time tGLD required until the signal G# transitions to “L”, the time tGLQ required until the output pin is activated after transition to “L”, and the output after transition to “H” The time tGHQ required for the pin to enter a high impedance state is set.

【0241】アクセス時間としては、アウトプットイネ
ーブル信号G#が“L”となってから有効データが出力
されるまでのアクセス時間tGLAと、外部クロック信
号Kが“L”となってから有効データが出力されるまで
に必要とされるアクセス時間tKLAと、外部クロック
信号Kが“H”となってから有効データが出力されるま
でに要するアクセス時間tKHAと、レジスタ出力モー
ドにおいて外部クロック信号Kが“H”となってから有
効データが出力されるまでのアクセス時間tKHARと
、外部クロック信号Kが“H”となってからDRAMへ
アクセスして有効データが出力されるまでに必要とされ
るアレイアクセス時間tKHAAが設定される。
[0241] The access time is the access time tGLA from when the output enable signal G# becomes "L" until valid data is output, and the access time from when the external clock signal K becomes "L" until valid data is output. The access time tKLA required until the data is output, the access time tKHA required from when the external clock signal K becomes “H” until valid data is output, and when the external clock signal K is “H” in the register output mode. The access time tKHAR from when the external clock signal K becomes "H" until valid data is output, and the array access required from when the external clock signal K becomes "H" until accessing the DRAM and outputting valid data. A time tKHAA is set.

【0242】図38において、アウトプットイネーブル
信号G#の立上がりエッジから時間tGHD経過後、書
込みデータDは無効(Inv)とみなされる。
In FIG. 38, write data D is deemed invalid (Inv) after time tGHD has elapsed from the rising edge of output enable signal G#.

【0243】本発明のCDRAMのサイクル時間は、一
例として、10nSないし20nSに設定される。アレ
イアクセス時間tKHAAは、70ないし80nSに設
定される。各セットアップ時間およびホールド時間は数
ナノ秒に設定される。
[0243] The cycle time of the CDRAM of the present invention is set, for example, to 10 nS to 20 nS. The array access time tKHAA is set to 70 to 80 nS. Each setup and hold time is set to a few nanoseconds.

【0244】NO.2T:キャッシュヒットリードサイ
クル(トランスペアレント出力モード)図39にこのト
ランスペアレント出力モード時におけるキャッシュヒッ
トリードサイクルのタイミング図を示す。出力モードは
前述のごとく、トランスペアレント出力モード、ラッチ
出力モード、およびレジスタ出力モードを含む。この出
力モードの指定は、コマンドレジスタによって行なわれ
る。図39において、キャッシュヒットリードサイクル
の設定時においては、外部クロック信号Kの立上がりエ
ッジで、チップセレクト信号E#およびキャッシュ指示
信号CH#がともに“L”に設定され、キャッシュ禁止
信号CI#、リフレッシュ指示信号REF#、コマンド
レジスタ信号CR#およびライトイネーブル信号W#が
“H”に設定される。
[0244]NO. 2T: Cache hit read cycle (transparent output mode) FIG. 39 shows a timing diagram of the cache hit read cycle in this transparent output mode. As described above, the output modes include transparent output mode, latch output mode, and registered output mode. This output mode is specified by a command register. In FIG. 39, when setting a cache hit read cycle, chip select signal E# and cache instruction signal CH# are both set to "L" at the rising edge of external clock signal K, and cache inhibit signal CI# and refresh Instruction signal REF#, command register signal CR# and write enable signal W# are set to "H".

【0245】この状態において、外部クロック信号Kの
立上がりエッジでSRAMに対するアドレスAcが有効
とされ、この有効アドレスAcに従ったSRAMセルの
選択動作が行なわれる。トランスペアレント出力モード
においては、この有効アドレスAcが指定するSRAM
セルのデータがこのクロックサイクルにおいて出力され
る。このトランスペアレント出力モードにおいては、有
効出力データQは、外部クロック信号Kの立上がりエッ
ジから時間tKHA経過後、またはアウトプットイネー
ブル信号G#の立下がりエッジから時間tGLA経過後
の遅い方のタイミングで出力される。
In this state, the address Ac for the SRAM is made valid at the rising edge of the external clock signal K, and the SRAM cell selection operation is performed in accordance with this valid address Ac. In transparent output mode, the SRAM specified by this effective address Ac
The cell's data is output in this clock cycle. In this transparent output mode, valid output data Q is output at the later timing of time tKHA after the rising edge of external clock signal K or time tGLA after the falling edge of output enable signal G#. Ru.

【0246】時間tKHAより前にアウトプットイネー
ブル信号G#を“L”へ立下げると、無効データ(IN
V.)が時間tKHAが経過するまで出力される。この
キャッシュヒットリードサイクルにおいては書込みデー
タはハイインピーダンス状態(Hi−Z)に設定され、
またDRAMに対するアドレスAaは用いられることが
ないため、任意状態である。
[0246] When output enable signal G# falls to "L" before time tKHA, invalid data (IN
V. ) is output until time tKHA has elapsed. In this cache hit read cycle, the write data is set to a high impedance state (Hi-Z),
Further, since the address Aa for the DRAM is never used, it is in an arbitrary state.

【0247】No.2L:キャッシュヒットリードサイ
クル(ラッチ出力モード)図40にラッチ出力モードの
キャッシュヒットリードサイクルのタイミング図を示す
。このラッチ出力モードと、トランスペアレント出力モ
ードとの相違点は、アクセス時間tKHAよりも前にア
ウトプットイネーブル信号G#を“L”に立下げたとき
に、まず、前のサイクルで選択されたSRAMセルのデ
ータ(Pre.Valid)が出力されることである。 他の信号のタイミングは図39に示すトランスペアレン
ト出力モードと同様である。このラッチ出力モードに従
えば、無効データ(INV)が出力されることはなく、
常に有効なデータのみが出力される。
[0247]No. 2L: Cache hit read cycle (latch output mode) FIG. 40 shows a timing diagram of a cache hit read cycle in latch output mode. The difference between the latch output mode and the transparent output mode is that when the output enable signal G# is brought down to "L" before the access time tKHA, the SRAM cell selected in the previous cycle is data (Pre.Valid) is output. The timing of other signals is similar to the transparent output mode shown in FIG. If you follow this latch output mode, invalid data (INV) will not be output,
Only valid data is always output.

【0248】No.2R:キャッシュヒットリードサイ
クル(レジスタ出力モード)図41にレジスタ出力モー
ドにおけるキャッシュヒットリードサイクルのタイミン
グ図を示す。このレジスタ出力モードにおけるキャッシ
ュヒットリードサイクルにおける外部制御信号のタイミ
ングは図39および40に示すトランスペアレント出力
モードおよびラッチ出力モードのそれと同様である。こ
のレジスタ出力モードにおいては外部クロック信号Kの
立上がりエッジから時間tKHAR経過後、またはアウ
トプットイネーブル信号G#の立下がりエッジから時間
tGLA経過後の遅い方の時刻に前サイクルの有効デー
タ(Pre.Valid)が出力される。このレジスタ
出力モードにおいては無効データは出力されない。この
レジスタ出力モードは、パイプライン動作に適している
[0248]No. 2R: Cache hit read cycle (register output mode) FIG. 41 shows a timing diagram of a cache hit read cycle in register output mode. The timing of external control signals in the cache hit read cycle in this register output mode is similar to that in the transparent output mode and latch output mode shown in FIGS. 39 and 40. In this register output mode, the valid data of the previous cycle (Pre. Valid ) is output. In this register output mode, invalid data is not output. This register output mode is suitable for pipeline operation.

【0249】上述の出力モードの切換えは、図22に示
す入出力回路274に含まれる出力レジスタの動作を制
御することにより実現される。
The above-mentioned output mode switching is realized by controlling the operation of the output register included in the input/output circuit 274 shown in FIG. 22.

【0250】No.3:コピーバックサイクル図42に
コピーバックサイクルの各信号のタイミングを示す。こ
のコピーバックサイクルはキャッシュ(SRAM)から
アレイ(DRAM)へデータを転送するサイクルであり
、ミスヒットの場合の最初のサイクルに行なわれる。コ
ピーバックサイクルにおいては、外部クロック信号Kの
立上がりエッジで、チップセレクト信号E#およびライ
トイネーブル信号W#をともに“L”に設定し、かつキ
ャッシュヒット信号CH#、キャッシュ禁止信号CI#
、リフレッシュ指示信号REF#、コマンドレジスタ信
号CR#およびアウトプットイネーブル信号G#を“H
”に設定する。このコピーバックサイクルにおいては、
DRAMにおいてもメモリセルを選択するためにアレイ
アドレスAaを入力する必要がある。アレイアドレスA
aは行アドレス(Row)と列アドレス(Col)とが
マルチプレクスして与えられる。外部クロック信号Kの
最初の立上がりエッジでアレイ行アドレスがラッチされ
、外部クロック信号Kの2回目の立上がりエッジでアレ
イ列アドレスがラッチされる。外部クロック信号Kの2
回目の立上がりエッジにおいてはキャッシュヒット指示
信号CH#、キャッシュ禁止信号CI#、ライトイネー
ブル信号W#およびキャッシュアドレス(SRAMに対
するアドレス)Acは任意である。
[0250]No. 3: Copy back cycle Figure 42 shows the timing of each signal in the copy back cycle. This copy-back cycle is a cycle for transferring data from the cache (SRAM) to the array (DRAM), and is performed in the first cycle in the case of a miss. In the copyback cycle, at the rising edge of external clock signal K, chip select signal E# and write enable signal W# are both set to "L", and cache hit signal CH# and cache inhibit signal CI# are set to "L".
, refresh instruction signal REF#, command register signal CR# and output enable signal G# are set to “H”.
”. In this copyback cycle,
In a DRAM as well, it is necessary to input an array address Aa to select a memory cell. array address A
a is given by multiplexing a row address (Row) and a column address (Col). The first rising edge of external clock signal K latches the array row address, and the second rising edge of external clock signal K latches the array column address. External clock signal K-2
At the second rising edge, cache hit instruction signal CH#, cache inhibit signal CI#, write enable signal W#, and cache address (address for SRAM) Ac are arbitrary.

【0251】ライトイネーブル信号W#が1回目の外部
クロック信号Kの立上がりエッジで“L”に設定されて
おり、外部入力データDはハイインピーダンス状態から
任意の状態へ変化する。外部出力データQは、アウトプ
ットイネーブル信号G#が“H”にあるためハイインピ
ーダンス状態となる。
Write enable signal W# is set to "L" at the first rising edge of external clock signal K, and external input data D changes from a high impedance state to an arbitrary state. External output data Q is in a high impedance state because output enable signal G# is at "H".

【0252】No.4:ブロック転送サイクル図43に
示すブロック転送サイクルでは、コピーバック動作後な
どにおいて、アレイからキャッシュ(SRAM)へデー
タブロックが一括転送される。このブロック転送サイク
ルは、外部クロック信号Kの1回目の立上がりエッジで
ライトイネーブル信号W#が“H”に設定されることを
除いて図42に示すコピーバックサイクルと同じタイミ
ング条件が満足される。
[0252]No. 4: Block Transfer Cycle In the block transfer cycle shown in FIG. 43, data blocks are collectively transferred from the array to the cache (SRAM) after a copy-back operation or the like. This block transfer cycle satisfies the same timing conditions as the copy back cycle shown in FIG. 42, except that write enable signal W# is set to "H" at the first rising edge of external clock signal K.

【0253】すなわち、キャッシュミス(ミスヒット)
時において外部クロック信号Kの1回目の立上がりエッ
ジでライトイネーブル信号W#を“L”と設定すればコ
ピーバックサイクルが起動され、一方、ライトイネーブ
ル信号W#を“H”と設定すればアレイからキャッシュ
へのブロック転送サイクルが設定される。
[0253] That is, cache miss (mishit)
If the write enable signal W# is set to "L" at the first rising edge of the external clock signal K, the copyback cycle is activated, while if the write enable signal W# is set to "H", the array A block transfer cycle to the cache is set.

【0254】No.5:アレイライトサイクル図44に
示すアレイライトサイクルはCPUがアレイへ直接アク
セスしてデータを書込むモードを設定するサイクルであ
る。アレイアドレスAaによりアレイのDRAMセルを
選択する。このとき、図24に示すように、双方向転送
ゲート回路305のアクセス切換え回路310を介して
データが書込まれてもよく、またこのようなアクセス切
換え回路310を設けることなく、図8,9,12およ
び13に示すようにSRAMのビット線対SBLおよび
双方向転送ゲートBTGならびにグローバルI/O線対
GIOを介してデータを書込む構成であってもよい。S
RAMアレイのSRAMビット線対SBLを介してデー
タを書込む構成の場合、アレイアドレスAaの下位ビッ
トがブロックアドレスとしてSRAMのコラムデコーダ
SCDへ与えられてもよく、またDRAMコラムデコー
ダから列選択信号がSRAM選択ゲートへ与えられても
よい。
[0254]No. 5: Array Write Cycle The array write cycle shown in FIG. 44 is a cycle in which the CPU sets a mode in which the CPU directly accesses the array and writes data. A DRAM cell in the array is selected by array address Aa. At this time, as shown in FIG. 24, the data may be written via the access switching circuit 310 of the bidirectional transfer gate circuit 305, or the data may be written in as shown in FIGS. , 12 and 13, data may be written via the SRAM bit line pair SBL, bidirectional transfer gate BTG, and global I/O line pair GIO. S
In the case of a configuration in which data is written via the SRAM bit line pair SBL of the RAM array, the lower bits of the array address Aa may be given as a block address to the column decoder SCD of the SRAM, and the column selection signal is also sent from the DRAM column decoder. It may also be applied to an SRAM selection gate.

【0255】アレイライトサイクルの指定は、図44に
示すように外部クロック信号Kの1回目の立上がりエッ
ジで、チップセレクト信号E#、キャッシュ禁止信号C
I#、およびライトイネーブル信号W#を“L”に設定
し、リフレッシュ指示信号REF#およびアウトプット
イネーブル信号G#を“H”に設定することにより行な
われる。キャッシュ指示信号CH#の状態は任意である
。このアレイライトサイクルにおいては、外部クロック
信号Kの1回目の立上がりエッジでアレイアドレスAa
が行アドレス(Row)としてラッチされ、外部クロッ
ク信号Kの2回目の立上がりエッジでアレイアドレスA
aが列アドレス(Col)としてラッチされる。キャッ
シュへのアクセスはこのとき行なわれないため、キャッ
シュ用のアドレスAcの状態は任意である。外部書込み
データDは1回目の外部クロック信号Kの立上がりエッ
ジでラッチされる。外部出力データQはハイインピーダ
ンス状態となる。
The array write cycle is specified at the first rising edge of the external clock signal K as shown in FIG.
This is done by setting I# and write enable signal W# to "L" and setting refresh instruction signal REF# and output enable signal G# to "H". The state of cache instruction signal CH# is arbitrary. In this array write cycle, at the first rising edge of external clock signal K, array address Aa is
is latched as a row address (Row), and on the second rising edge of external clock signal K, array address A is latched as a row address (Row).
a is latched as a column address (Col). Since the cache is not accessed at this time, the state of the cache address Ac is arbitrary. External write data D is latched at the first rising edge of external clock signal K. External output data Q becomes a high impedance state.

【0256】図36および図37に示すキャッシュシス
テムにおいては、DRAM100へは16ビットのアド
レスのみが与えられており、ブロックアドレスによりS
RAMにおけるブロック内部の列選択動作が行なわれて
いる。この図36および図37に示す構成はキャッシュ
システム時の構成を示しており、アレイアクセスの構成
を示していないが、アレイアクセス時において、キャッ
シュ禁止信号CI#が“L”となったとき、この4ビッ
トのブロックアドレスをDRAM100の列選択用アド
レスとして用いる構成とすればよい。
In the cache systems shown in FIGS. 36 and 37, only a 16-bit address is given to the DRAM 100, and S
A column selection operation within a block in a RAM is performed. The configurations shown in FIGS. 36 and 37 show the configuration for a cache system, and do not show the configuration for array access. However, when the cache inhibit signal CI# becomes "L" during array access, A configuration may be adopted in which a 4-bit block address is used as a column selection address of the DRAM 100.

【0257】No.6:アレイリードサイクル図45に
示すアレイリードサイクルはCPUが直接アレイへアク
セスしてデータを読出すモードを設定するためのサイク
ルである。このアレイリードサイクルの指定は外部クロ
ック信号Kの1回目の立上がりエッジでチップセレクト
信号E#、キャッシュ禁止信号CI#を“L”とし、リ
フレッシュ指示信号REF#、コマンドレジスタ信号C
R#、ライトイネーブル信号W#およびアウトプットイ
ネーブル信号G#を“H”に設定することにより行なわ
れる。外部クロック信号Kの2回目の立上がりエッジで
はチップセレクト信号E#、リフレッシュ指示信号RE
F#、およびコマンドレジスタ信号CR#が“H”に設
定され、キャッシュ禁止信号CI#およびライトイネー
ブル信号Wの状態は任意である。キャッシュヒット指示
信号CH#はアレイリードサイクルにおいては状態は任
意であり、またアウトプットイネーブル信号G#は“H
”の状態を維持する。外部クロック信号Kの1回目の立
上がりエッジでアレイアドレスAaが行アドレスとして
ラッチされ、2回目の外部クロック信号Kの2回目の立
上がりエッジでアレイアドレスAaが列アドレスとして
ラッチされる。外部入力データDの状態は任意であり、
外部出力データQはハイインピーダンス状態に設定され
る。
[0257]No. 6: Array Read Cycle The array read cycle shown in FIG. 45 is a cycle for setting a mode in which the CPU directly accesses the array and reads data. This array read cycle is specified by setting the chip select signal E# and the cache inhibit signal CI# to "L" at the first rising edge of the external clock signal K, and then setting the refresh instruction signal REF# and command register signal C to "L".
This is done by setting R#, write enable signal W#, and output enable signal G# to "H". At the second rising edge of external clock signal K, chip select signal E# and refresh instruction signal RE are activated.
F# and command register signal CR# are set to "H", and the states of cache inhibit signal CI# and write enable signal W are arbitrary. The cache hit instruction signal CH# is in any state during the array read cycle, and the output enable signal G# is “H”.
At the first rising edge of external clock signal K, array address Aa is latched as a row address, and at the second rising edge of external clock signal K, array address Aa is latched as a column address. The state of external input data D is arbitrary,
External output data Q is set to a high impedance state.

【0258】ここで、アレイアクセスサイクル(アレイ
ライトサイクルおよびアレイリードサイクル)は外部ク
ロック信号Kの1回目の立上がりエッジでキャッシュ信
号CI#を“L”に設定することにより設定されるが、
このアレイアクセスサイクルは、アレイにCPUが直接
アクセスするモードを設定するためのサイクルであり、
このアレイライトサイクルおよびアレイリードサイクル
内で実際にデータのリード/ライトが行なわれているの
ではない。
Here, the array access cycle (array write cycle and array read cycle) is set by setting cache signal CI# to "L" at the first rising edge of external clock signal K.
This array access cycle is a cycle for setting a mode in which the CPU directly accesses the array.
Data is not actually read/written within this array write cycle and array read cycle.

【0259】コピーバック動作、ブロック転送動作およ
びアレイアクセス動作など、アレイのデータのリード/
ライトを必要とする動作は、DRAMアレイのワード線
の選択、選択セルデータのセンスアンプによる検知増幅
およびデータのリストア動作ならびにRASプリチャー
ジなどを必要とする。したがって、これらのアレイのデ
ータのリード/ライトを必要とする動作は数クロックサ
イクル必要とする。DRAMのサイクルタイムをta、
外部クロック信号KのサイクルタイムをtKとしてm=
ta/tK回だけ外部クロックサイクルがアレイアクセ
スに必要とされる。このmサイクルはCPUに対する待
ち時間となる。このようなアレイにおけるセル選択およ
びデータのリード/ライトにおいてCPUに対するウェ
イトがかけられているときのタイミングについて次に説
明する。
[0259] Read/write array data, such as copyback operations, block transfer operations, and array access operations.
Operations requiring writing require selection of a word line in the DRAM array, detection amplification of selected cell data by a sense amplifier, data restoration operation, RAS precharge, and the like. Therefore, operations requiring reading/writing data in these arrays require several clock cycles. DRAM cycle time is ta,
m= where the cycle time of external clock signal K is tK
ta/tK external clock cycles are required for array access. These m cycles become a waiting time for the CPU. The timing when the CPU is weighted in cell selection and data read/write in such an array will be described next.

【0260】No.7:アレイアクティブサイクル図4
6に示すアレイアクティブサイクルでは、与えられたア
レイアドレスAaに従って行選択動作および列選択動作
ならびにデータの書込み/読出しが行なわれる。このア
レイアクティブサイクルにおいては、外部クロック信号
Kの立上がりエッジで、チップセレクト信号E#、リフ
レッシュ指示信号REF#およびコマンドレジスタ信号
CR#が“H”に設定され、アウトプットイネーブル信
号G#がこのサイクル中“H”に固定される。キャッシ
ュヒット信号CH#、キャッシュ禁止信号CI#、ライ
トイネーブル信号W#の状態は任意である。このアレイ
アクティブサイクルにおいては、外部入力データDの状
態は任意であるが、外部出力データQはハイインピーダ
ンスとなる。
[0260]No. 7: Array active cycle diagram 4
In the array active cycle shown in 6, a row selection operation, a column selection operation, and data writing/reading are performed according to the applied array address Aa. In this array active cycle, at the rising edge of external clock signal K, chip select signal E#, refresh instruction signal REF#, and command register signal CR# are set to "H", and output enable signal G# is set to "H" in this cycle. It is fixed at medium “H”. The states of cache hit signal CH#, cache inhibit signal CI#, and write enable signal W# are arbitrary. In this array active cycle, the state of external input data D is arbitrary, but the external output data Q becomes high impedance.

【0261】No.7QT:トランスペアレント出力モ
ードを伴うアレイアクティブサイクル この図47に示すトランスペアレント出力モードにおけ
るアレイアクティブサイクルの指定においては、各制御
信号E#、CH#、CI#、REF#、CR#およびW
#は図45に示すアレイアクティブサイクルと同様に設
定される。このトランスペアレント出力モードにおける
アレイアクティブサイクルは、アウトプットイネーブル
信号G#が“L”と設定されることにより出力バッファ
が活性化され、有効データが出力される。このトランス
ペアレント出力モードにおけるアレイアクティブサイク
ルにおいては、図45に示すアレイリードサイクルにお
いて設定されたアレイアドレスAaに対応するDRAM
セルのデータが出力される。
[0261]No. 7QT: Array active cycle with transparent output mode In specifying the array active cycle in the transparent output mode shown in FIG. 47, each control signal E#, CH#, CI#, REF#, CR# and W
# is set similarly to the array active cycle shown in FIG. In the array active cycle in the transparent output mode, the output buffer is activated by setting the output enable signal G# to "L", and valid data is output. In the array active cycle in this transparent output mode, the DRAM corresponding to the array address Aa set in the array read cycle shown in FIG.
Cell data is output.

【0262】No.7QL:ラッチ出力モードでのアレ
イアクティブサイクル 図48に示すラッチ出力モードでのアレイアクティブサ
イクルにおける各制御信号のタイミング状態は図47に
示すものと同じである。ラッチ出力モードでのアレイア
クティブサイクルにおいては、それまで“H”に保持さ
れていたアウトプットイネーブル信号G#が“L”へ立
下がると、まず、前回のアクセスサイクル(キャッシュ
アクセスサイクルでもアレイアクセスサイクルのいずれ
でもよい)で読出されたデータ(出力レジスタにラッチ
されている)がまず出力され、続いて今回のアレイアク
セスサイクルで読出されたデータが出力される。
[0262]No. 7QL: Array active cycle in latch output mode The timing states of each control signal in the array active cycle in latch output mode shown in FIG. 48 are the same as those shown in FIG. 47. In the array active cycle in latch output mode, when the output enable signal G#, which had been held at "H" until then, falls to "L", the output enable signal G#, which had been held at "H" until then, falls to "L", first, the output enable signal G#, which has been held at "H" until then, falls to "L". The data (latched in the output register) read in the current array access cycle is output first, followed by the data read in the current array access cycle.

【0263】No.7QR:レジスタ出力モードでのア
レイアクティブサイクル 図49に示すレジスタ出力モードでのアレイアクティブ
サイクルにおける各制御信号の状態は、図47および図
48に示すものと同じである。このラッチ出力モードで
のアレイアクティブサイクルにおいては、それまで“H
”に保持されていたアウトプットイネーブル信号G#を
“L”に立下げると、外部書込みデータDがハイインピ
ーダンス状態となり、外部出力データQとして前回のア
クセスサイクルで読出されたデータが出力される。 このラッチ出力モードのアレイアクセスサイクルにおい
て、次のクロックサイクルでアウトプットイネーブル信
号G#が“H”から“L”に立下げられると今回のアレ
イアクセスサイクルで読出されたデータが出力される。
[0263]No. 7QR: Array active cycle in register output mode The states of each control signal in the array active cycle in register output mode shown in FIG. 49 are the same as those shown in FIGS. 47 and 48. In the array active cycle in this latch output mode, the
When output enable signal G#, which has been held at ", falls to "L", external write data D becomes a high impedance state, and the data read in the previous access cycle is output as external output data Q. In this array access cycle in latch output mode, when output enable signal G# is lowered from "H" to "L" in the next clock cycle, the data read in the current array access cycle is output.

【0264】この図45ないし図49に示すサイクルを
組合わせることによりアレイから外部アドレスに従った
出力データQが得られる。
By combining the cycles shown in FIGS. 45 to 49, output data Q according to the external address can be obtained from the array.

【0265】図50はトランスペアレント出力モードに
おいてアレイからデータを読出す際に実行されるサイク
ルの全体を示す図である。図50において、タイミング
図の上に丸印で示す数字は前述の各サイクルの説明にお
いて付した番号を表わしている。
FIG. 50 is a diagram showing the entire cycle executed when reading data from the array in transparent output mode. In FIG. 50, the numbers circled above the timing diagram represent the numbers assigned in the explanation of each cycle described above.

【0266】まずトランスペアレント出力モードにおけ
るアレイリード動作においては、図45に示すアレイリ
ードサイクル(No.6)が実行される。このサイクル
No.6によりアレイアドレスAaがそれぞれ外部クロ
ック信号Kの立上がりエッジで行アドレスおよび列アド
レスとして順に取込まれる。次いで図46に示すアレイ
アクティブサイクルが所定回数実行され、DRAMアレ
イにおける行および列の選択動作が行なわれる。最後に
、図47に示すサイクルNo.7QTを実行し、出力イ
ネーブル信号G#を“L”に立下げることにより、無効
データが出力された後有効データが出力される。この場
合のアクセス時間tKHAAは通常のDRAMのアクセ
ス時間と同程度となる。
First, in the array read operation in the transparent output mode, the array read cycle (No. 6) shown in FIG. 45 is executed. This cycle No. 6, array address Aa is sequentially taken in as a row address and a column address at the rising edge of external clock signal K, respectively. Next, the array active cycle shown in FIG. 46 is executed a predetermined number of times, and row and column selection operations in the DRAM array are performed. Finally, cycle No. shown in FIG. By executing 7QT and lowering the output enable signal G# to "L", valid data is output after invalid data is output. The access time tKHAA in this case is comparable to the access time of a normal DRAM.

【0267】図51はラッチ出力モードにおいてアレイ
からデータをリードする際に行なわれるサイクルの全体
を示す図である。このラッチ出力モードにおけるアレイ
リード動作においても、図50に示すトランスペアレン
ト出力モードにおけるアレイリード動作と同様、まず図
45に示すアレイリードサイクル(No.6)が行なわ
れ、アレイからデータを読出すモードの設定が行なわれ
る。このアレイリードサイクル(サイクルNo.6)に
よりアレイアドレスAaがラッチされた後、図46に示
すアレイアクティブサイクル(サイクルNo.7)が所
定回数行なわれる。このアレイアクティブサイクル(サ
イクルNo.7)の後、図48に示すラッチ出力モード
でのアレイアクティブサイクル(サイクルNo.7QL
)が行なわれる。このサイクルNo.7QLにおいてそ
れまで“H”に設定されていたアウトプットイネーブル
信号G#を“L”へ立下げると、前回のアクセスにより
読出されたデータが出力された後今回のアレイリードサ
イクルでアクセス要求されたメモリセルのデータが出力
される。このときのアクセス時間tKHAAは、外部ク
ロック信号Kの第1回目の立上がりエッジから今回のア
レイアクセスサイクルでアクセス要求されたメモリセル
データ(Valid)が出力されるまでに要する時間で
ある。
FIG. 51 is a diagram showing the entire cycle performed when reading data from the array in the latch output mode. In the array read operation in this latch output mode, similarly to the array read operation in the transparent output mode shown in FIG. 50, the array read cycle (No. 6) shown in FIG. Settings are made. After the array address Aa is latched by this array read cycle (cycle No. 6), the array active cycle (cycle No. 7) shown in FIG. 46 is performed a predetermined number of times. After this array active cycle (cycle No. 7), an array active cycle (cycle No. 7QL) in the latch output mode shown in FIG.
) is carried out. This cycle No. In 7QL, when the output enable signal G#, which had been set to "H", falls to "L", an access request is made in the current array read cycle after the data read in the previous access has been output. The data of the memory cell is output. The access time tKHAA at this time is the time required from the first rising edge of the external clock signal K until the memory cell data (Valid) requested to be accessed in the current array access cycle is output.

【0268】図52はレジスタ出力モードにおいてアレ
イからデータをリードする際に行なわれるサイクルの全
体を示す図である。図52において、まずサイクルNo
.6の実行により、アレイリードモードの設定が行なわ
れ、かつ外部クロック信号Kの立上がりエッジでアレイ
アドレスAaがそれぞれ行アドレスおよび列アドレスと
して時分割的にラッチされる。続いて、サイクルNo.
7のアレイアクティブサイクルが所定回数行なわれた後
、サイクルNo.7QRのアレイアクティブサイクルが
行なわれる。このサイクルNo.7QRにおいてアウト
プットイネーブル信号G#が“L”に立下がりかつ外部
クロック信号Kの立上がった後、時間tKHA経過後ま
たは時間tGLA経過後の遅い方のタイミングで前回の
サイクルで読出されたデータが出力データQとして出力
される。このときのアクセス時間tKHAAはサイクル
No.6において外部クロック信号Kが1回目の立上が
りエッジから有効データが出力されるまでの時間である
FIG. 52 is a diagram showing the entire cycle performed when reading data from the array in register output mode. In FIG. 52, first, cycle No.
.. By executing step 6, the array read mode is set, and array address Aa is time-divisionally latched as a row address and a column address, respectively, at the rising edge of external clock signal K. Next, cycle no.
After array active cycle No. 7 is performed a predetermined number of times, cycle No. 7 is performed a predetermined number of times. An array active cycle of 7QR is performed. This cycle No. After the output enable signal G# falls to "L" and the external clock signal K rises at 7QR, the data read in the previous cycle is read out at the later timing after time tKHA or time tGLA has elapsed. It is output as output data Q. The access time tKHAA at this time is the cycle number. 6 is the time from the first rising edge of the external clock signal K until valid data is output.

【0269】DRAMセルは定期的にリフレッシュする
必要がある。このリフレッシュ動作の設定は外部からの
リフレッシュ指示信号REF#により行なわれる。この
リフレッシュ時においては、CDRAM内では、このリ
フレッシュ指示信号REF#に応答してリフレッシュア
ドレスカウンタ(図22のカウンタ回路293参照)か
らリフレッシュアドレスが発生され、このリフレッシュ
アドレスに従って自動的にDRAMセルのリフレッシュ
が行なわれる。このようなオートリフレッシュ機能を備
えるDRAMは従来からDRAM分野において知られて
いる。以下、このリフレッシュを行なうための信号のタ
イミングについて説明する。
[0269] DRAM cells need to be refreshed periodically. Setting of this refresh operation is performed by an external refresh instruction signal REF#. During this refresh, in the CDRAM, a refresh address is generated from a refresh address counter (see counter circuit 293 in FIG. 22) in response to this refresh instruction signal REF#, and the DRAM cells are automatically refreshed according to this refresh address. will be carried out. DRAMs having such an auto-refresh function have been known in the DRAM field. The timing of signals for performing this refresh will be explained below.

【0270】No.8:リフレッシュサイクル図53は
リフレッシュサイクルの信号タイミングを示す図である
。図53に示すように、外部クロック信号Kの立上がり
エッジでチップセレクト信号E#およびリフレッシュ指
示信号REF#をそれぞれ“H”および“L”と設定す
ることによりDRAMのリフレッシュモードが設定され
る。外部クロック信号Kの立上がりエッジでチップセレ
クト信号E#を“H”、リフレッシュ指示信号REF#
を“H”と設定すれば、このDRAMのリフレッシュが
停止される。このオートリフレッシュサイクルにおいて
は、他の制御信号CH#、CI#、CR#、W#の状態
は任意であり、またアウトプットイネーブル信号G#は
“H”に設定される。したがってこのとき、キャッシュ
アドレスAcおよびアレイアドレスAaの状態は任意で
あり、また外部入力データDの状態も任意であり、外部
出力データQはハイインピーダンス状態に設定される。
[0270]No. 8: Refresh Cycle FIG. 53 is a diagram showing the signal timing of the refresh cycle. As shown in FIG. 53, the refresh mode of the DRAM is set by setting chip select signal E# and refresh instruction signal REF# to "H" and "L", respectively, at the rising edge of external clock signal K. At the rising edge of external clock signal K, chip select signal E# is set to “H” and refresh instruction signal REF# is set to “H”.
If this is set to "H", refreshing of this DRAM is stopped. In this auto-refresh cycle, the states of other control signals CH#, CI#, CR#, and W# are arbitrary, and output enable signal G# is set to "H". Therefore, at this time, the states of cache address Ac and array address Aa are arbitrary, the state of external input data D is also arbitrary, and external output data Q is set to a high impedance state.

【0271】リフレッシュ動作はDRAMに対してのみ
行なわれる。SRAMは何らリフレッシュをする必要が
ない。したがってこのリフレッシュ期間中にキャッシュ
へアクセスすることが可能である。
[0271] Refresh operation is performed only on DRAM. SRAM does not need to be refreshed at all. Therefore, it is possible to access the cache during this refresh period.

【0272】以下、このリフレッシュとキャッシュアク
セスとを同時に行なうサイクルのタイミングについて説
明する。
[0272] The timing of the cycle in which refresh and cache access are performed simultaneously will be explained below.

【0273】No.8W:キャッシュヒットライトを伴
うリフレッシュサイクル このサイクルNo.8Wにおいては、DRAMにおける
リフレッシュと平行して、キャッシュヒットが発生した
ときに対応のSRAMセルへのデータの書込みが行なわ
れる。このキャッシュヒットライトを伴うリフレッシュ
サイクルの設定は図54に示すように、外部クロック信
号Kの立上がりエッジにおいて、チップセレクト信号E
#、キャッシュヒット信号CH#、リフレッシュ指示信
号REF#、ライトイネーブル信号W#を“L”に設定
し、キャッシュ禁止信号CI#およびアウトプットイネ
ーブル信号G#を“H”に設定することにより行なわれ
る。これによりキャッシュヒットライトサイクルが設定
されかつリフレッシュサイクルが設定される。
[0273]No. 8W: Refresh cycle with cache hit write This cycle No. In 8W, data is written to the corresponding SRAM cell when a cache hit occurs in parallel with refresh in the DRAM. As shown in FIG. 54, this refresh cycle with cache hit write is set when the chip select signal E is set at the rising edge of the external clock signal K.
#, cache hit signal CH#, refresh instruction signal REF#, and write enable signal W# are set to "L", and cache inhibit signal CI# and output enable signal G# are set to "H". . This sets a cache hit write cycle and also sets a refresh cycle.

【0274】キャッシュ(SRAM)においては、この
キャッシュヒット指示信号CH#とライトイネーブル信
号W#の活性状態に応答して、外部クロック信号Kの立
上がりエッジで外部からの書込みデータDを取込み対応
のSRAMセル位置へ書込む。DRAMにおいては、リ
フレッシュ指示信号REF#により内部のリフレッシュ
アドレスカウンタが起動され、このカウンタからのリフ
レッシュアドレスに従ってリフレッシュが行なわれる。
In the cache (SRAM), in response to the active states of cache hit instruction signal CH# and write enable signal W#, write data D from the outside is taken in at the rising edge of external clock signal K and the corresponding SRAM is Write to cell location. In the DRAM, an internal refresh address counter is activated by refresh instruction signal REF#, and refresh is performed according to the refresh address from this counter.

【0275】外部クロック信号Kの立上がりエッジにお
いて、リフレッシュ指示信号REF#を“H”とすれば
、単に図38に示すキャッシュヒットライトサイクル(
サイクルNo.1)が行なわれるだけであり、DRAM
のリフレッシュは停止される。
If refresh instruction signal REF# is set to "H" at the rising edge of external clock signal K, a cache hit write cycle (
Cycle no. 1) is performed, and the DRAM
refresh is stopped.

【0276】No.8RT:トランスペアレント出力モ
ードにおけるキャッシュヒットリードを伴うリフレッシ
ュサイクル このサイクルNo.8RTにおいては、トランスペアレ
ント出力モードに従ってキャッシュヒットリードが行な
われるとともに、DRAMにおいてオートリフレッシュ
が行なわれる。このサイクルNo.8の設定は、図55
に示すように、外部クロック信号Kの立上がりエッジで
、チップセレクト信号E#、キャッシュヒット信号CH
#、およびリフレッシュ指示信号REF#を“L”に設
定しかつキャッシュ禁止信号CI#、コマンドレジスタ
信号CR#およびライトイネーブル信号W#を“H”に
設定することにより行なわれる。SRAMキャッシュに
おいては、このキャッシュヒットリード指示に応答して
、外部クロック信号Kの立上がりエッジでキャッシュア
ドレスAcを取込み対応のSRAMセルを選択する。 アウトプットイネーブル信号G#が“L”に立下がると
、所定時間経過後有効出力データQが出力される。
[0276]No. 8RT: Refresh cycle with cache hit read in transparent output mode This cycle No. In 8RT, cache hit read is performed according to the transparent output mode, and auto-refresh is performed in the DRAM. This cycle No. The settings for 8 are shown in Figure 55.
As shown in , at the rising edge of external clock signal K, chip select signal E# and cache hit signal CH
This is done by setting # and refresh instruction signal REF# to "L" and setting cache inhibit signal CI#, command register signal CR# and write enable signal W# to "H". In the SRAM cache, in response to this cache hit read instruction, the cache address Ac is fetched at the rising edge of the external clock signal K and the corresponding SRAM cell is selected. When output enable signal G# falls to "L", valid output data Q is output after a predetermined time has elapsed.

【0277】DRAMにおいては、リフレッシュ指示信
号REF#に応答してオートリフレッシュが行なわれる
。このキャッシュヒットリードを伴うリフレッシュサイ
クルにおいて外部クロック信号Kの立上がりエッジでリ
フレッシュ指示信号REF#を“H”に設定すれば、こ
のリフレッシュ指示信号REF#に応答して行なわれる
オートリフレッシュが停止される。したがってこの場合
には、図39に示すサイクルNo.2Tと同じトランス
ペアレント出力モードにおけるキャッシュヒットリード
サイクルが行なわれる。
[0277] In the DRAM, auto-refresh is performed in response to refresh instruction signal REF#. If refresh instruction signal REF# is set to "H" at the rising edge of external clock signal K in a refresh cycle involving this cache hit read, auto-refresh performed in response to refresh instruction signal REF# is stopped. Therefore, in this case, cycle No. shown in FIG. A cache hit read cycle in the same transparent output mode as in 2T is performed.

【0278】No.8RL:ラッチ出力モードのキャッ
シュヒットリードを伴うリフレッシュサイクル図56に
示すサイクルNo.8RLにおいては、ラッチ出力モー
ドによるキャッシュヒットリードが行なわれるとともに
DRAMのオートリフレッシュが行なわれる。 各制御信号のタイミング条件は図54および55に示す
ものと同様である。このラッチ出力モードにおいては、
キャッシュヒットが生じた場合、アウトプットイネーブ
ル信号G#が“L”に立下がった後、まず前回のサイク
ルでアクセスされたデータが出力され続いて今回のサイ
クルでアクセスされたデータが出力される。
[0278]No. 8RL: Refresh cycle with cache hit read in latch output mode Cycle No. 8RL shown in FIG. In 8RL, cache hit read is performed in the latch output mode, and auto-refresh of the DRAM is performed. The timing conditions for each control signal are similar to those shown in FIGS. 54 and 55. In this latch output mode,
When a cache hit occurs, after output enable signal G# falls to "L", first the data accessed in the previous cycle is output, followed by the data accessed in the current cycle.

【0279】No.8RR:レジスタ出力モードのキャ
ッシュヒットリードサイクルを伴うリフレッシュサイク
ル この図57に示すサイクルNo.8RRにおいては、レ
ジスタ出力モードでのキャッシュヒットリードサイクル
に従ってデータの読出しが行なわれるとともに、DRA
Mにおいてもオートリフレッシュが行なわれる。各制御
信号のタイミング条件は図55および図56に示すもの
と同様であり、ヒットリードとオートリフレッシュが行
なわれる。このサイクルNo.8RRにおいては、アウ
トプットイネーブル信号G#が“L”へ立下がると前回
のサイクルにおいて選択された出力データが出力される
。この後一旦アウトプットイネーブル信号G#を“H”
に立上げ、続いて次のクロックサイクルでアウトプット
イネーブル信号G#を“L”へ立下げると今回のサイク
ルで選択されたSRAMセルのデータが出力される。
[0279]No. 8RR: Refresh cycle with cache hit read cycle in register output mode Cycle No. 8RR shown in FIG. In 8RR, data is read according to the cache hit read cycle in register output mode, and the DRA
Auto-refresh is also performed in M. Timing conditions for each control signal are similar to those shown in FIGS. 55 and 56, and hit read and auto-refresh are performed. This cycle No. In 8RR, when the output enable signal G# falls to "L", the output data selected in the previous cycle is output. After this, output enable signal G# is set to “H”
When the output enable signal G# is raised to "L" and subsequently lowered to "L" in the next clock cycle, the data of the SRAM cell selected in this cycle is output.

【0280】CDRAMのトランスペアレント出力モー
ド、ラッチ出力モード、レジスタ出力モード、マスクト
ライトモード、D/Q分離モードはコマンドレジスタに
所望の特殊機能を設定するコマンドをセットすることに
より実現される。次にこのコマンドレジスタにコマンド
を設定するための動作サイクルについて説明する。
The CDRAM's transparent output mode, latch output mode, register output mode, masked write mode, and D/Q separation mode are realized by setting a command for setting a desired special function in the command register. Next, an operation cycle for setting a command in this command register will be explained.

【0281】No.9:コマンドレジスタセットサイク
ル 図58はコマンドレジスタセットサイクル(サイクルN
o.9)における各信号のタイミングを示す図である。 このコマンドレジスタセットサイクルは、外部クロック
信号Kの立上がりエッジで、チップセレクト信号E#、
キャッシュ禁止信号CI#、コマンドレジスタ信号CR
#、およびライトイネーブル信号W#を“L”に設定す
ることにより実現される。このとき、図34に示すよう
に、コマンドレジスタのうちの4つのレジスタWR0〜
WR3のいずれかが選択される。出力モードの設定では
コマンドレジスタWR0が選択され、かつそのときの入
力データDの組合わせにより出力モードの内容が選択さ
れる。このため外部クロック信号Kの立上がりエッジで
コマンドアドレスArと外部書込みデータDが有効とさ
れてラッチされる。コマンドアドレスArの2ビットA
r0およびAr1がともに0(“L”)のときにコマン
ドレジスタWR0が選択される。4ビットの外部書込み
データDのうち上位2ビットD2(DQ2)およびD3
(DQ3)が“0”(“L”)であり、最下位ビットD
0(DQ0)が“0”にあればトランスペアレント出力
モードに設定される。
[0281]No. 9: Command register set cycle Figure 58 shows the command register set cycle (cycle N
o. 9) is a diagram showing the timing of each signal in FIG. This command register set cycle occurs at the rising edge of external clock signal K, chip select signal E#,
Cache inhibit signal CI#, command register signal CR
This is achieved by setting # and write enable signal W# to "L". At this time, as shown in FIG. 34, four registers WR0 to WR0 of the command registers
One of WR3 is selected. In setting the output mode, command register WR0 is selected, and the contents of the output mode are selected based on the combination of input data D at that time. Therefore, at the rising edge of external clock signal K, command address Ar and external write data D are validated and latched. 2 bits A of command address Ar
Command register WR0 is selected when r0 and Ar1 are both 0 (“L”). Upper 2 bits D2 (DQ2) and D3 of the 4-bit external write data D
(DQ3) is “0” (“L”), and the least significant bit D
If 0 (DQ0) is "0", transparent output mode is set.

【0282】ラッチ出力モードは、この外部クロック信
号Kの立上がりエッジで外部書込みデータD0およびD
1をそれぞれ“1”(“H”)および“0”と設定し残
りの2ビットの外部書込みデータD2およびD3をとも
に“0”と設定することにより選択される。レジスタ出
力モードは、外部クロック信号Kの立上がりエッジでコ
マンドアドレスAr0およびAr1をともに“0”に設
定しかつ外部書込みデータD0およびD1(DQ0およ
びDQ1)をともに“1”に設定しかつ外部書込みデー
タD2およびD3(DQ2およびDQ3)をともに“0
”と設定することにより選択される。
In the latch output mode, external write data D0 and D are output at the rising edge of external clock signal K.
1 is set as "1"("H") and "0", respectively, and the remaining 2 bits of external write data D2 and D3 are both set as "0". In register output mode, command addresses Ar0 and Ar1 are both set to "0" at the rising edge of external clock signal K, external write data D0 and D1 (DQ0 and DQ1) are both set to "1", and external write data is Both D2 and D3 (DQ2 and DQ3) are “0”
” is selected.

【0283】なお図34に示すコマンドレジスタの構成
においては8つのレジスタが設けられており、8種類の
特殊モードを設定することが可能である。マスクトライ
トモードを設定するためのコマンドレジスタRR0およ
びD/Q分離モードを設定するためのレジスタRR1を
選択するためには、この図58に示すタイミング図にお
いて外部クロック信号Kの立上がりエッジでライトイネ
ーブル信号W#を“H”に設定する。このときのコマン
ドアドレスArの値によりそれぞれ所望のモードが選択
される。
In the configuration of the command register shown in FIG. 34, eight registers are provided, and eight types of special modes can be set. In order to select the command register RR0 for setting the masked write mode and the register RR1 for setting the D/Q separation mode, the write enable signal is activated at the rising edge of the external clock signal K in the timing diagram shown in FIG. Set W# to “H”. A desired mode is selected depending on the value of the command address Ar at this time.

【0284】次に、このコマンドレジスタによる設定デ
ータに応じてデータ出力モードをトランスペアレントモ
ード、ラッチモードおよびレジスタモードに設定するた
めの具体的構成について説明する。図59は、データ出
力モード設定に関連する回路構成を示す図である。図5
9において、コマンドレジスタ270は、コマンドレジ
スタモード検出信号(内部コマンドレジスタ信号)CR
に応答して、ライトイネーブル信号W#、およびコマン
ドデータAr0,Ar1をデコードするコマンドレジス
タモードセレクタ279と、レジスタWR0〜WR3お
よびフリップフロップFF1を含む。コマンドレジスタ
は、図34に示すように8つのレジスタRR0〜RR3
およびWR0〜WR3を含んでいる。しかしながら、図
59においては、レジスタRR2およびRR3は図示し
ていない。レジスタWR0〜WR3はそれぞれ4ビット
のレジスタである。レジスタRR0およびRR1は1つ
のフリップフロップFF1を共有する。レジスタRR0
が選択されるとフリップフロップFF1がマスクトライ
トモードにセットされる。レジスタRR1が選択される
とフリップフロップFF1はD/Q分離モードに設定さ
れる。入力制御回路272bは、このフリップフロップ
FF1の設定データに応じて入力回路274bおよび2
74cのいずれかを選択する。
Next, a specific configuration for setting the data output mode to transparent mode, latch mode, and register mode in accordance with the data set by the command register will be described. FIG. 59 is a diagram showing a circuit configuration related to data output mode setting. Figure 5
9, the command register 270 outputs a command register mode detection signal (internal command register signal) CR.
It includes a command register mode selector 279 that decodes a write enable signal W# and command data Ar0, Ar1 in response to the write enable signal W#, registers WR0 to WR3, and a flip-flop FF1. The command register consists of eight registers RR0 to RR3 as shown in FIG.
and WR0 to WR3. However, in FIG. 59, registers RR2 and RR3 are not shown. Registers WR0 to WR3 are each 4-bit registers. Registers RR0 and RR1 share one flip-flop FF1. Register RR0
When is selected, flip-flop FF1 is set to masked write mode. When register RR1 is selected, flip-flop FF1 is set to D/Q separation mode. The input control circuit 272b controls the input circuits 274b and 274b according to the setting data of the flip-flop FF1.
74c.

【0285】レジスタWR0〜WR3のいずれかへのデ
ータ設定は、コマンドデータAr0,Ar1をデコード
することにより行なわれる。ライトイネーブル信号W#
が活性状態のとき、入力制御回路272bにより選択さ
れた入力回路274bまたは274cを介して4ビット
のデータD0〜D3(またはDQ0〜DQ3)が対応の
レジスタへ設定される。データ出力モードに関連するの
はレジスタWR0であるため、このデータ出力モードの
設定について説明する。レジスタWR0の下位2ビット
のデータに従って出力制御回路272bはトランスペア
レント、ラッチ、およびレジスタの出力モードのいずれ
かに設定され、その設定された出力モードに応じて出力
回路274aを選択的に活性化する制御信号φ1,/φ
1およびφ2を発生する。
Data setting in any of registers WR0 to WR3 is performed by decoding command data Ar0 and Ar1. Write enable signal W#
is in an active state, 4-bit data D0 to D3 (or DQ0 to DQ3) are set to the corresponding register via the input circuit 274b or 274c selected by the input control circuit 272b. Since register WR0 is related to the data output mode, the setting of this data output mode will be explained. The output control circuit 272b is set to one of transparent, latch, and register output modes according to the data of the lower two bits of the register WR0, and the output circuit 274a is selectively activated according to the set output mode. Signal φ1, /φ
1 and φ2.

【0286】図60は出力回路274aの具体的構成の
一例を示す図である。図60において、出力回路274
aは、制御信号φ1,/φ1に応答して読出しデータバ
スDB,*DB上のデータをラッチするための第1の出
力ラッチ981と、クロック信号φ2に応答して、出力
ラッチ1のラッチデータまたはデータバスDB,*DB
上のデータを通過させる第2の出力ラッチ982および
出力ラッチ982からのデータを受け、制御信号G#に
応答して出力データとして外部ピン端子DQへ伝達する
出力バッファ983を含む。
FIG. 60 is a diagram showing an example of a specific configuration of the output circuit 274a. In FIG. 60, the output circuit 274
a is a first output latch 981 for latching data on read data buses DB, *DB in response to control signals φ1, /φ1, and a first output latch 981 for latching data on read data buses DB, *DB in response to control signals φ1, /φ1; or data bus DB, *DB
It includes a second output latch 982 that passes the above data, and an output buffer 983 that receives data from the output latch 982 and transmits it as output data to an external pin terminal DQ in response to a control signal G#.

【0287】第1の出力ラッチ981は、クロック信号
φ1および/φ1に応答して活性化されるクロックトイ
ンバータICV1,ICV2を含む。クロックトインバ
ータICV1の入力および出力はクロックトインバータ
ICV2の出力および入力にそれぞれ接続される。この
出力ラッチ981は、クロック信号φ1が“H”のとき
にラッチ状態となる。すなわちクロックトインバータI
CV1およびICV2はクロック信号φ1が“H”のと
きに活性化されてインバータとして機能する。クロック
信号φ1が“L”のとき、クロックトインバータICV
1およびICV2はディスエーブル状態とされてラッチ
981はラッチ動作を行なわない。
First output latch 981 includes clocked inverters ICV1 and ICV2 activated in response to clock signals φ1 and /φ1. The input and output of clocked inverter ICV1 are connected to the output and input of clocked inverter ICV2, respectively. This output latch 981 is in a latched state when the clock signal φ1 is "H". That is, clocked inverter I
CV1 and ICV2 are activated when clock signal φ1 is "H" and function as an inverter. When clock signal φ1 is “L”, clocked inverter ICV
1 and ICV2 are disabled and latch 981 does not perform a latching operation.

【0288】第2の出力ラッチ982は、クロック信号
φ2が“L”のとき、その入力A,*Aへ与えられたデ
ータをラッチし出力Q,*Qから出力する。出力ラッチ
982は、クロック信号φ2が“H”のとき、その入力
A,*Aの信号状態にかかわらず、クロック信号φ2が
“L”のときにラッチしたデータを出力Q,*Qから出
力する。このラッチ動作を制御するクロック信号φ1,
/φ1およびφ2は外部からのクロックKに同期した信
号であり、出力制御回路272bよりその発生タイミン
グが異ならされる。
[0288] When the clock signal φ2 is "L", the second output latch 982 latches the data applied to its inputs A and *A, and outputs it from outputs Q and *Q. When the clock signal φ2 is “H”, the output latch 982 outputs the data latched when the clock signal φ2 is “L” from the outputs Q, *Q, regardless of the signal states of its inputs A, *A. . A clock signal φ1, which controls this latch operation,
/φ1 and φ2 are signals synchronized with an external clock K, and their generation timings are made different by the output control circuit 272b.

【0289】出力バッファ983は出力イネーブル信号
G#が活性状態となると活性化され、出力ラッチ982
からの出力データを端子DQへ伝達する。
Output buffer 983 is activated when output enable signal G# becomes active, and output latch 982
The output data from the terminal is transmitted to the terminal DQ.

【0290】図61は第2の出力ラッチ982の具体的
構成の一例を示す図である。図61において、第2の出
力ラッチ982は、入力A(*A)をそのD入力に受け
、クロック信号φ2をそのクロック入力CLKに受ける
D型フリップフロップDFFを含む。フリップフロップ
DFFの出力Qから出力ラッチ982の出力Q(*Q)
が得られる。このD型フリップフロップDFFはダウン
エッジトリガ型であり、クロック信号φ2がLに立下が
るタイミングで入力Aを取込み、クロック信号φ2が“
L”の間入力Aをそのまま出力する。クロック信号φ2
が“H”の場合には、入力端子Dへ与えられる入力Aの
状態にかかわらず先のラッチしたデータを出力する。こ
れにより、所望の機能を実現する出力ラッチ982が得
られる。D型フリップフロップDFFが入力Aおよび入
力*Aに対してそれぞれ設けられる。この出力ラッチ9
82は他の構成であってもよく、クロック信号φ2に応
答してラッチ状態およびスルー状態を実現することので
きる回路構成であればいずれの回路構成であってもよい
FIG. 61 is a diagram showing an example of a specific configuration of second output latch 982. In FIG. 61, second output latch 982 includes a D-type flip-flop DFF that receives input A (*A) at its D input and receives clock signal φ2 at its clock input CLK. From the output Q of the flip-flop DFF to the output Q of the output latch 982 (*Q)
is obtained. This D-type flip-flop DFF is a down edge trigger type, and takes in input A at the timing when the clock signal φ2 falls to L, and the clock signal φ2 is “
During “L”, input A is output as is. Clock signal φ2
When is "H", the previously latched data is output regardless of the state of input A applied to input terminal D. This results in an output latch 982 that achieves the desired functionality. A D-type flip-flop DFF is provided for input A and input *A, respectively. This output latch 9
82 may have another configuration, and may have any circuit configuration as long as it can realize a latch state and a through state in response to the clock signal φ2.

【0291】図62は出力制御回路272bの具体的構
成の一例を示す図である。出力制御回路272bは、外
部クロックを所定の時間遅延させる遅延回路991a,
991b,991cと、遅延回路991aの出力に応答
して所定のパルス幅を有するワンショットのパルス信号
を発生するワンショットパルス発生回路992aと、遅
延回路991bの出力に応答して所定のパルス幅を有す
るワンショットのパルス信号を発生するワンショットパ
ルス発生回路992bと、遅延回路991cの出力に応
答して所定のパルス幅を有するワンショットのパルス信
号を発生するワンショットパルス発生回路992cを含
む。ワンショットパルス発生回路992aからクロック
信号φ1,/φ1が発生される。
FIG. 62 is a diagram showing an example of a specific configuration of the output control circuit 272b. The output control circuit 272b includes a delay circuit 991a that delays an external clock by a predetermined time.
991b, 991c, a one-shot pulse generation circuit 992a that generates a one-shot pulse signal having a predetermined pulse width in response to the output of the delay circuit 991a, and a one-shot pulse generation circuit 992a that generates a one-shot pulse signal having a predetermined pulse width in response to the output of the delay circuit 991b. A one-shot pulse generating circuit 992b generates a one-shot pulse signal having a predetermined pulse width, and a one-shot pulse generating circuit 992c generates a one-shot pulse signal having a predetermined pulse width in response to the output of a delay circuit 991c. Clock signals φ1 and /φ1 are generated from one-shot pulse generation circuit 992a.

【0292】ワンショットパルス発生回路992bとワ
ンショットパルス発生回路992cの出力はOR回路9
93へ与えられる。OR回路993からクロック信号φ
2が発生される。遅延回路991bの遅延時間は遅延回
路991cの遅延時間よりも短い。このワンショットパ
ルス発生回路992a〜992cのイネーブル/ディス
エーブルが2ビットのコマンドデータWR0により設定
される。2ビットのコマンドデータWR0がラッチモー
ドを示している場合、ワンショットパルス発生回路99
2aと992cがイネーブル状態とされ、ワンショット
パルス発生回路992bはディスエーブル状態とされる
。次に、この図59ないし図62に示すコマンドレジス
タおよびデータ出力回路の動作について説明する。
[0292] The outputs of the one-shot pulse generation circuit 992b and the one-shot pulse generation circuit 992c are output from the OR circuit 9.
Given to 93. Clock signal φ from OR circuit 993
2 is generated. The delay time of delay circuit 991b is shorter than the delay time of delay circuit 991c. Enabling/disabling of the one-shot pulse generating circuits 992a to 992c is set by 2-bit command data WR0. When the 2-bit command data WR0 indicates latch mode, the one-shot pulse generation circuit 99
2a and 992c are enabled, and one-shot pulse generation circuit 992b is disabled. Next, the operations of the command register and data output circuit shown in FIGS. 59 to 62 will be explained.

【0293】まず図63に示すラッチ動作の動作波形図
を参照して説明する。データ出力モードのラッチ出力モ
ードの設定はコマンドデータレジスタWR0の下位2ビ
ットを(01)に設定することにより行なわれる。この
とき、ワンショットパルス発生回路992aおよび99
2cがイネーブル状態とされる。今、アウトプットイネ
ーブル信号G#はデータ出力を示す活性状態の“L”に
あるとする。このとき、クロックKの立上がりエッジで
外部アドレスAnがアドレスバッファに取込まれ、対応
のSRAMワード線SWLnが選択され、SRAMビッ
ト線対SBLにデータRDnが現われる。このとき、ワ
ンショットパルス発生回路992aは、外部クロックK
の立上がりに応答して、所定のタイミングでワンショッ
トのパルスを発生し所定期間“L”となる。このクロッ
ク信号φ1が“L”へ立下がることにより、出力ラッチ
981はラッチ動作が禁止される。このとき、クロック
信号φ2は“H”にあり、ラッチ状態を維持しており、
前のサイクルで読出されたデータQn−1をラッチして
出力している。この外部アドレスにより選択された64
ビットのSRAMビット線対SBL上のデータRDnの
うちさらに外部アドレスに従って選択された4ビットの
データが内部出力データバスDB,*DBへ伝達される
。このデータバスDB,*DB上のデータDBnが確定
した状態でクロック信号φ1は“H”に立上がる。これ
により出力ラッチ981がラッチ動作をし、確定データ
DBnをラッチする。
First, explanation will be given with reference to the operational waveform diagram of the latch operation shown in FIG. 63. The latch output mode of the data output mode is set by setting the lower two bits of command data register WR0 to (01). At this time, one shot pulse generation circuits 992a and 99
2c is enabled. It is now assumed that the output enable signal G# is in an active state of "L" indicating data output. At this time, external address An is taken into the address buffer at the rising edge of clock K, the corresponding SRAM word line SWLn is selected, and data RDn appears on SRAM bit line pair SBL. At this time, the one-shot pulse generation circuit 992a outputs the external clock K.
In response to the rising edge of , a one-shot pulse is generated at a predetermined timing and becomes "L" for a predetermined period. When the clock signal φ1 falls to "L", the output latch 981 is inhibited from latch operation. At this time, the clock signal φ2 is at "H" and maintains the latched state.
Data Qn-1 read in the previous cycle is latched and output. 64 selected by this external address
Of the data RDn on the SRAM bit line pair SBL of bits, 4 bits of data further selected according to the external address are transmitted to internal output data buses DB, *DB. With data DBn on data buses DB and *DB fixed, clock signal φ1 rises to "H". As a result, the output latch 981 performs a latch operation and latches the final data DBn.

【0294】続いて、ワンショットパルス発生回路99
2cからワンショットパルスが発生され信号φ2が“L
”に立下がる。これにより出力ラッチ982がこのラッ
チされたデータDBnを新たに取込み、出力端子DQへ
出力バッファ983を介して伝達する。このクロック信
号φ2の発生はクロックKの立下がりに同期して行なわ
れており、外部クロックKの立下がりに応答してこのサ
イクルで選択されたデータがQDBnが出力データQn
として出力される。クロック信号φ2は次に外部クロッ
クKが立上がるまでに“H”に立上がる。これにより、
出力ラッチ982は、内部出力データバスDB,*DB
のデータとは関係なく確定データDBnを持続的に出力
する。
Next, the one-shot pulse generation circuit 99
A one-shot pulse is generated from 2c, and the signal φ2 becomes “L”.
This causes the output latch 982 to newly take in this latched data DBn and transmit it to the output terminal DQ via the output buffer 983.The generation of this clock signal φ2 is synchronized with the falling edge of the clock K. The data selected in this cycle in response to the falling edge of the external clock K is output from QDBn to the output data Qn.
is output as Clock signal φ2 rises to "H" by the time external clock K rises next. This results in
Output latch 982 connects internal output data buses DB, *DB
The final data DBn is continuously output regardless of the data.

【0295】続いて、クロック信号φ1を“L”に立下
げ、出力ラッチ981のラッチ状態を開放し、次のサイ
クルすなわち次の確定データのラッチ動作に備える。こ
れにより、外部クロックKの立上がりに応答して前のサ
イクルで読出されたデータが順次確定データとして出力
されることになる。
Subsequently, the clock signal φ1 is lowered to "L" to release the latched state of the output latch 981 and prepare for the next cycle, that is, the next definite data latching operation. As a result, in response to the rise of external clock K, the data read in the previous cycle is sequentially output as definite data.

【0296】次に図64を参照してレジスタモードにつ
いて説明する。レジスタモードの設定は、コマンドデー
タWR0の下位2ビットを(11)に設定することによ
り行なわれる。このレジスタ出力モードにおいては、ワ
ンショットパルス発生回路992bがイネーブル状態と
され、ワンショットパルス発生回路992cがディスエ
ーブル状態とされる。この場合、外部クロックKの立上
がりに応答して、ワンショットパルス発生回路992b
から“L”に立下がるワンショットのパルスが発生され
る。このときクロック信号φ1は“H”にあるため、前
のサイクルで読出されたデータDBn−1を出力ラッチ
982がラッチする。
Next, the register mode will be explained with reference to FIG. The register mode is set by setting the lower two bits of command data WR0 to (11). In this register output mode, one-shot pulse generation circuit 992b is enabled and one-shot pulse generation circuit 992c is disabled. In this case, in response to the rise of external clock K, one-shot pulse generation circuit 992b
A one-shot pulse is generated which falls from 0 to 0 to "L". At this time, since the clock signal φ1 is at "H", the output latch 982 latches the data DBn-1 read in the previous cycle.

【0297】レジスタ出力モードにおいては、クロック
信号φ2の“L”への降下タイミングが外部クロックK
の立上がりに応答して決定される。この場合、外部クロ
ックKの(n+1)回目のサイクルに応答して出力ピン
端子DQに、n回目のクロックサイクルにおける読出し
データDBnが出力データQnとして出力される。した
がって、ラッチ出力モードとレジスタ出力モードとでは
、クロック信号φ2の発生タイミングすなわち“L”へ
の移行タイミングが異なっているだけである。これによ
り、サイクル前のサイクルのデータが出力され続いて今
回のサイクルで読出されたデータが出力されるラッチ出
力モードと、n+1回目のサイクルにおいてはn回目の
サイクルにおける読出しデータが出力されるレジスタ出
力モードが実現される。
In the register output mode, the falling timing of the clock signal φ2 to “L” is determined by the external clock K.
is determined in response to the rising edge of . In this case, in response to the (n+1)th cycle of external clock K, read data DBn in the nth clock cycle is outputted to output pin terminal DQ as output data Qn. Therefore, the latch output mode and the register output mode differ only in the generation timing of the clock signal φ2, that is, the transition timing to "L". This allows a latch output mode in which the data of the previous cycle is output, followed by the data read in the current cycle, and a register output in which the data read in the n-th cycle is output in the (n+1)th cycle. mode is realized.

【0298】次に図65および図66を参照してトラン
スペアレントモードについて説明する。まず図65を参
照して第1のトランスペアレント出力モードについて説
明する。このトランスペアレント出力モードは前述のご
とくレジスタWR0の下位2ビットをX0と設定するこ
とにより行なわれる。この第1のトランスペアレント出
力モードおよび第2のトランスペアレント出力モードは
このXのビット値を0または1に設定することにより選
択される。このときいずれの値により第1のトランスペ
アレント出力モードおよび第2のトランスペアレント出
力モードのうちのいずれが選択されるかは任意である。 第1のトランスペアレント出力モードにおいては、クロ
ック信号φ1およびφ2はともに“L”のままである。 このとき、出力ラッチ981はラッチ動作から開放され
ており、また出力ラッチ982もスルー状態となってい
る。したがって、この場合には、出力データQnとして
は、内部データバスDB,*DB上に伝達されたDBn
がそのまま出力されることになる。すなわちSRAMビ
ット線対SBLまたはグローバルI/O線対GIOのデ
ータが無効データ(INVALID  DATA)の場
合にはこれに応答して出力ピンDQにも無効データIN
Vが出現する。
Next, the transparent mode will be explained with reference to FIGS. 65 and 66. First, the first transparent output mode will be explained with reference to FIG. This transparent output mode is performed by setting the lower two bits of register WR0 to X0 as described above. The first transparent output mode and the second transparent output mode are selected by setting the bit value of this X to 0 or 1. At this time, which value is used to select either the first transparent output mode or the second transparent output mode is arbitrary. In the first transparent output mode, both clock signals φ1 and φ2 remain at "L". At this time, the output latch 981 is released from the latch operation, and the output latch 982 is also in the through state. Therefore, in this case, the output data Qn is DBn transmitted on the internal data buses DB, *DB.
will be output as is. That is, if the data on SRAM bit line pair SBL or global I/O line pair GIO is invalid data (INVALID DATA), in response, invalid data IN is also sent to output pin DQ.
V appears.

【0299】図66に示す第2のトランスペアレント出
力モードにおいては、クロック信号φ1が発生される。 クロック信号φ1が“H”の期間第1の出力ラッチ98
1がラッチ動作を行なうため、SRAMビット線対SB
LのデータRDnが無効状態となっても、データバスD
B,*DBのデータがラッチ回路981により有効デー
タとしてラッチされ所定期間(クロック信号φ1の“H
”の間)出力されるので、無効データINVが出力され
る期間が短くなる。この第2のトランスペアレント出力
モードにおいてもクロック信号φ2は“L”のままであ
る。
In the second transparent output mode shown in FIG. 66, clock signal φ1 is generated. While the clock signal φ1 is “H”, the first output latch 98
1 performs a latch operation, the SRAM bit line pair SB
Even if the L data RDn becomes invalid, the data bus D
The data of B, *DB is latched as valid data by the latch circuit 981, and for a predetermined period (“H” of clock signal φ1
”), the period during which the invalid data INV is output is shortened. Also in this second transparent output mode, the clock signal φ2 remains at “L”.

【0300】なお上述の構成においては第2の出力ラッ
チ982としてダウンエッジトリガ型のD型フリップフ
ロップを用いたがこれはクロック信号φ2の極性を変え
ればアップエッジトリガ型のラッチ回路を用いても同様
の効果を得ることができる。また、出力ラッチ981の
構成も、他のラッチ回路を用いても実現することができ
る。
In the above configuration, a down edge trigger type D flip-flop is used as the second output latch 982, but it is also possible to use an up edge trigger type latch circuit by changing the polarity of the clock signal φ2. A similar effect can be obtained. Further, the configuration of the output latch 981 can also be realized using other latch circuits.

【0301】このコマンドレジスタにより設定される出
力モードの特徴をまとめると以下のようになる。
The characteristics of the output mode set by this command register are summarized as follows.

【0302】(1)  トランスペアレント出力モード
:このモードは、内部データバスDB,*DB上のデー
タを直接出力バッファに伝達するモードである。このモ
ードにおいては、出力データDQ(Q)は外部クロック
Kの立上がりエッジから時間tKHA経過後またはアウ
トプットイネーブル信号G#の立下がりエッジから時間
tGLA経過後の遅い方に有効データが現われる。時間
tKHAよりも先にアウトプットイネーブル信号G#を
立下げると無効データ(inv)が時間tKHAまで出
力される。これは、アウトプットイネーブル信号G#の
立下げタイミングが速いと、内部データバスDB,*D
Bには有効データが現れていないことによる。したがっ
て、このモードにおいては、出力データが有効な期間は
内部バスに有効データが現われている期間に限られる。
(1) Transparent output mode: This mode is a mode in which data on internal data buses DB, *DB is directly transmitted to the output buffer. In this mode, valid data of output data DQ (Q) appears later, either after time tKHA has elapsed from the rising edge of external clock K or after time tGLA has elapsed from the falling edge of output enable signal G#. When output enable signal G# falls before time tKHA, invalid data (inv) is output until time tKHA. This is because if the falling timing of the output enable signal G# is fast, the internal data buses DB, *D
This is because no valid data appears in B. Therefore, in this mode, the period in which output data is valid is limited to the period in which valid data appears on the internal bus.

【0303】(2)  ラッチ出力モード:このモード
においては、内部データバスDB,*DBと出力バッフ
ァとの間に出力ラッチ回路が設けられる。このラッチ出
力モードにおいては、外部クロックKが“H”の間、デ
ータが出力ラッチ回路によりラッチされるため、時間t
KHAより先にアウトプットイネーブル信号G#を立下
げたときに前のサイクルの読出しデータが出力されるこ
とになる。したがって、内部データバスDB,*DBに
無効データが現われている期間であっても、外部には無
効データは出力されない。すなわち、CPUが出力デー
タを取込むための期間を十分とることができるという効
果を得ることができる。
(2) Latch output mode: In this mode, an output latch circuit is provided between internal data buses DB, *DB and the output buffer. In this latch output mode, data is latched by the output latch circuit while the external clock K is “H”, so the time t
When the output enable signal G# falls before KHA, the read data of the previous cycle is output. Therefore, even during a period when invalid data appears on internal data buses DB and *DB, invalid data is not output to the outside. In other words, it is possible to obtain the effect that a sufficient period can be taken for the CPU to acquire output data.

【0304】(3)  レジスタ出力モード;このモー
ドは、内部データバスと出力バッファとの間に出力レジ
スタを設けたモードである。このレジスタ出力モードに
おいては、出力データとしては、外部クロックKの立上
がりエッジから時間tKHAR経過後あるいはアウトプ
ットイネーブル信号G#の立下がりエッジから時間tG
LA経過後の遅い方に前のサイクルにおける有効データ
が出力される。このレジスタモードもラッチモードと同
様な理由により、無効データは出力されないことになる
。 このレジスタモードで連続してデータの出力を行なう場
合、外部クロックKの立上がりから見て非常に高速にデ
ータが出力されているように見える。このような動作は
、一般にパイプライン動作と呼ばれており、見かけ上の
アクセスタイムをサイクルタイムよりもさらに縮小する
ことができる。
(3) Register output mode: This mode is a mode in which an output register is provided between the internal data bus and the output buffer. In this register output mode, output data is output after time tKHAR from the rising edge of external clock K or after time tG from the falling edge of output enable signal G#.
Valid data in the previous cycle is output later after LA has elapsed. In this register mode, invalid data is not output for the same reason as in the latch mode. When data is output continuously in this register mode, the data appears to be output at a very high speed when viewed from the rise of the external clock K. Such an operation is generally called a pipeline operation, and the apparent access time can be further reduced than the cycle time.

【0305】上述のような出力モードをコマンドレジス
タにより設定することが可能とすることにより、ユーザ
はシステムに応じた出力モードを選択することが可能に
なる。
[0305] By allowing the above-described output mode to be set using the command register, the user can select an output mode that is appropriate for the system.

【0306】残りのコマンドレジスタについてその機能
については特定しないがこれは任意の用途に適用可能で
ある。次に、このCDRAMの状態遷移について状態遷
移図を参照して説明する。
The functions of the remaining command registers are not specified, but they can be applied to any purpose. Next, the state transition of this CDRAM will be explained with reference to a state transition diagram.

【0307】図67はキャッシュミス(ミスヒット)時
のCDRAMの状態遷移を示す図である。図67(A)
には状態遷移のフローを示し、図67(B)には各サイ
クル間の状態遷移を示す。この図67において、各サイ
クルをサイクル番号で示す。
FIG. 67 is a diagram showing the state transition of the CDRAM at the time of a cache miss (mishit). Figure 67(A)
67(B) shows a state transition flow, and FIG. 67(B) shows a state transition between cycles. In FIG. 67, each cycle is indicated by a cycle number.

【0308】図67において、キャッシュミス発生時に
は、最初に図42に示すコピーバックサイクル(サイク
ルNo.3)が行なわれる。これによりSRAMからD
RAMへのデータ転送モードが設定される。その後図4
6に示すアレイアクセスサイクル(サイクルNo.7)
がn(n=(ta/tk)−1)回繰り返される。ここ
でtaはDRAMのサイクル時間、tkは外部クロック
Kのサイクル時間である。このサイクルNo.7をn回
繰り返すことにより、SRAMからDRAMへのデータ
ブロックの一括転送が完了する。次いで図43に示すブ
ロック転送サイクル(サイクルNo.4)が行なわれる
。これによりDRAMからSRAMへのデータ転送モー
ドが設定される。このサイクルNo.4に続いてサイク
ルNo.7をn回繰り返すことによりDRAMからSR
AMへのデータブロックの転送が行なわれる。この後、
DRAMは次のアクセスを受けることが可能な状態とさ
れる。この状態はブロック転送モードと称し、CPUは
この後SRAMおよびDRAMいずれへもアクセスする
ことができる。
In FIG. 67, when a cache miss occurs, the copy back cycle (cycle No. 3) shown in FIG. 42 is first performed. This allows D
The data transfer mode to RAM is set. Then figure 4
Array access cycle shown in 6 (cycle No. 7)
is repeated n (n=(ta/tk)-1) times. Here, ta is the cycle time of the DRAM, and tk is the cycle time of the external clock K. This cycle No. By repeating step 7 n times, the batch transfer of data blocks from SRAM to DRAM is completed. Next, a block transfer cycle (cycle No. 4) shown in FIG. 43 is performed. This sets the data transfer mode from DRAM to SRAM. This cycle No. Following cycle no. SR from DRAM by repeating step 7 n times.
Transfer of data blocks to AM takes place. After this,
The DRAM is placed in a state where it can receive the next access. This state is called block transfer mode, and the CPU can access both SRAM and DRAM thereafter.

【0309】サイクルNo.4に続いてアレイアクティ
ブサイクル(サイクルNo.7)をn′(n′=(ta
/2・tK)−1)回繰り返すと、DRAMにおいては
、まだそのメモリセルへのリストア動作およびRASプ
リチャージが完了しておらず次のアクセスを受けること
ができない。しかしながらSRAMにおいては、既にこ
の状態においてはDRAMからブロックデータの転送を
受けており、何らリストアする必要はなくSRAMビッ
ト線対上のデータは確定状態となっており、CPUはこ
の状態でSRAMへアクセスすることができる。この状
態はキャッシュフィル状態と呼ばれる。このキャッシュ
フィル状態においては、CPUはSRAMへのみアクセ
スすることができる。このキャッシュフィルの後に行な
われるのは図38に示すキャッシュヒットライトサイク
ル(サイクルNo.1)であるかまたは図39ないし図
41に示すキャッシュヒットリードサイクル(サイクル
No.2)である。ここで、このキャッシュヒットリー
ドサイクル(サイクルNo.2)はトランスペアレント
出力モード、ラッチ出力モードおよびレジスタ出力モー
ドのいずれであってもよい。ヒットライトは各クロック
サイクルごとに連続して行なうことができ、またヒット
リードサイクルも各クロックサイクルごとに連続して実
行することができる。またヒットリードサイクルからヒ
ットライトサイクルへも移行することができる。
Cycle No. 4, the array active cycle (cycle No. 7) is set to n'(n' = (ta
/2·tK)-1) times, the DRAM cannot receive the next access because the restore operation and RAS precharge to the memory cell have not yet been completed. However, in this state, the SRAM has already received block data transfer from the DRAM, so there is no need to restore it, and the data on the SRAM bit line pair is in a fixed state, and the CPU accesses the SRAM in this state. can do. This state is called a cache fill state. In this cache fill state, the CPU can only access the SRAM. What is performed after this cache fill is a cache hit write cycle (cycle No. 1) shown in FIG. 38 or a cache hit read cycle (cycle No. 2) shown in FIGS. 39 to 41. Here, this cache hit read cycle (cycle No. 2) may be in any of transparent output mode, latch output mode, and register output mode. Hit writes can be performed successively in each clock cycle, and hit read cycles can also be performed continuously in each clock cycle. It is also possible to transition from a hit read cycle to a hit write cycle.

【0310】図68はアレイアクセス時の状態遷移を示
す図である。図68(A)にはアレイアクセスにおける
状態遷移のフローを示し、図68(B)には各サイクル
間の状態遷移図を示す。アレイアクセスにはアレイへデ
ータを書込むアレイライトとアレイからデータを読出す
アレイリードとがある。アレイライトにおいては、まず
図40に示すアレイライトサイクル(サイクルNo.5
)が行なわれる。このサイクルNo.5に続いてサイク
ルNo.7のアレイアクティブサイクルがn回繰り返さ
れることによりDRAMアレイ内へデータを書込むこと
ができる。
FIG. 68 is a diagram showing state transition during array access. FIG. 68(A) shows a state transition flow in array access, and FIG. 68(B) shows a state transition diagram between each cycle. Array access includes array write, which writes data to the array, and array read, which reads data from the array. In the array write, first the array write cycle (cycle No. 5) shown in FIG.
) is carried out. This cycle No. 5, followed by cycle no. Data can be written into the DRAM array by repeating the 7 array active cycles n times.

【0311】アレイリード時においては図45に示すア
レイリードサイクル(サイクルNo.6)が行なわれ、
DRAMがアクセス可能にされる。このサイクルNo.
6のアレイリードサイクルを行なった後、図46に示す
アレイアクティブサイクル(サイクルNo.7)をn′
回繰り返す。この状態ではまだDRAMからはデータを
読出すことはできない。このサイクルNo.7に続いて
図47ないし図49に示すデータ出力のためのアレイア
クティブサイクル(サイクルNo.7Q)がn′+1回
繰り返される。ここでサイクルNo.7Qは、トランス
ペアレント出力のためのアレイアクティブサイクル、ラ
ッチ出力を伴うアレイアクティブサイクルおよびレジス
タ出力を伴うアレイアクティブサイクルのいずれであっ
てもよい。このサイクルNo.7Qにおける最後のサイ
クルにおいて出力イネーブル信号G#を“L”に設定す
ることによりアレイからデータを読出すことができる。 このアレイライトとアレイリードでは、サイクルタイム
が一見したところ異なっているように見えるが、n=n
′+1であり、同一のクロックサイクルでアレイへデー
タのリード/ライトを行なうことができる。アレイライ
ト動作またはアレイリード動作を行なった後は再び続い
てアレイライトまたはアレイリードを行なうことができ
る。
During array read, the array read cycle (cycle No. 6) shown in FIG. 45 is performed.
DRAM is made accessible. This cycle No.
After performing the array read cycle No. 6, the array active cycle (cycle No. 7) shown in FIG.
Repeat times. In this state, data cannot yet be read from the DRAM. This cycle No. Following No. 7, the array active cycle (cycle No. 7Q) for data output shown in FIGS. 47 to 49 is repeated n'+1 times. Here cycle no. 7Q may be any of an array active cycle for transparent output, an array active cycle with latch output, and an array active cycle with register output. This cycle No. Data can be read from the array by setting output enable signal G# to "L" in the last cycle in 7Q. The cycle times for array write and array read seem to be different at first glance, but n=n
'+1, and data can be read/written to the array in the same clock cycle. After performing the array write operation or the array read operation, the array write or array read operation can be performed again.

【0312】図69はリフレッシュ時の状態遷移を示す
図である。図69(A)はリフレッシュ時の状態遷移の
フローを示し、図69(B)はリフレッシュ時の各サイ
クル間の状態遷移を示す。
FIG. 69 is a diagram showing state transition during refresh. FIG. 69(A) shows a flow of state transition during refresh, and FIG. 69(B) shows state transition between each cycle during refresh.

【0313】DRAMのオートリフレッシュのみを行な
いSRAMへのアクセスを行なわないノーマルリフレッ
シュにおいては、まず図53に示すリフレッシュサイク
ル(サイクルNo.8)が行なわれる。これに続いて図
46に示すアレイアクティブサイクル(サイクルNo.
7)がn回繰り返される。これによりCDRAM内蔵の
リフレッシュカウンタからのリフレッシュアドレスに従
う1回のオートリフレッシュが完了する。
[0313] In normal refresh in which only auto-refresh of DRAM is performed and no access to SRAM is performed, a refresh cycle (cycle No. 8) shown in FIG. 53 is first performed. This is followed by an array active cycle (cycle No. 46) shown in FIG.
7) is repeated n times. This completes one auto-refresh operation according to the refresh address from the refresh counter built into the CDRAM.

【0314】ヒットライトを伴うリフレッシュ時におい
て、まず図54に示すキャッシュヒットライトを伴うリ
フレッシュサイクル(サイクルNo.8W)が行なわれ
る。これに続いて、nクロックサイクル間はDRAMの
オートリフレッシュが行なわれている。この間CPUは
図38に示すキャッシュヒットライトサイクルをn回実
行することができる。
[0314] During refresh with hit write, a refresh cycle (cycle No. 8W) with cache hit write shown in FIG. 54 is first performed. Following this, auto-refresh of the DRAM is performed for n clock cycles. During this time, the CPU can execute the cache hit write cycle shown in FIG. 38 n times.

【0315】ヒットリードを伴うリフレッシュサイクル
時には図55ないし図57に示すキャッシュヒットリー
ドを伴うリフレッシュサイクル(サイクルNo.8R)
が行なわれる。これによりDRAMのオートリフレッシ
ュが起動され、nクロックサイクル間はDRAMにおい
てオートリフレッシュが行なわれる。このnクロックサ
イクル間CPUはヒットリードを行なうことができる。 ここでサイクルNo.8Rは、その出力モードがトラン
スペアレント出力モード、ラッチ出力モードおよびレジ
スタ出力モードのいずれであってもよい。
[0315] During the refresh cycle with hit read, the refresh cycle with cache hit read shown in FIGS. 55 to 57 (cycle No. 8R)
will be carried out. This activates auto-refresh of the DRAM, and auto-refresh is performed in the DRAM for n clock cycles. The CPU can perform hit read for these n clock cycles. Here cycle no. The output mode of 8R may be any of transparent output mode, latch output mode, and register output mode.

【0316】以上この発明によるCDRAMの構成およ
び動作について種々説明してきたが、この発明によるC
DRAMの構成は上述の実施例のものに限定されず、ま
た、その容量も4MビットCDRAMすなわち4Mビッ
トのDRAMと16KビットのSRAMとの構成に限定
されず、任意の記憶容量のDRAMおよびSRAMを用
いてもよい。またそのアレイレイアウトにおいてもパッ
ケージの形状に応じた修正を受けても上記実施例と同様
の効果を得ることができる。
Various explanations have been given regarding the configuration and operation of the CDRAM according to the present invention.
The configuration of the DRAM is not limited to that of the above-mentioned embodiment, and its capacity is not limited to the configuration of 4M bit CDRAM, that is, 4M bit DRAM and 16K bit SRAM, but DRAM and SRAM of arbitrary storage capacity can be used. May be used. Further, even if the array layout is modified according to the shape of the package, the same effects as in the above embodiment can be obtained.

【0317】最後に、データ転送をDRAMアレイとS
RAMアレイとの間で行なうための方法のさらに他の実
施例について説明する。
Finally, data transfer is performed between the DRAM array and S
Still another embodiment of the method for communicating with the RAM array will be described.

【0318】図70(A)ないし図72(B)は先にタ
イミング図の図41,42を参照して説明したキャッシ
ュミス時において行なわれるコピーバックとブロック転
送の動作を模式的に示す図である。まず通常のコピーバ
ックおよびブロック転送動作について説明する。
FIGS. 70(A) to 72(B) are diagrams schematically showing the copy-back and block transfer operations performed in the event of a cache miss, which were previously explained with reference to the timing diagrams of FIGS. 41 and 42. be. First, normal copyback and block transfer operations will be explained.

【0319】図69(A)において、CPUがアクセス
要求したデータD2がSRAMの対応の位置には格納さ
れていない場合を考える。SRAMすなわちキャッシュ
の対応の位置にはデータD1′が格納されている。この
SRAMへのキャッシュミスが発生したとき、まだDR
AMにおいてはプリチャージ状態である。
In FIG. 69(A), consider the case where data D2 to which the CPU requests access is not stored in the corresponding location in the SRAM. Data D1' is stored in the corresponding location of the SRAM, that is, the cache. When this SRAM cache miss occurs, the DR is still
In AM, it is in a precharge state.

【0320】図70(B)において、キャッシュミス指
示信号に応答して、DRAMにおいて、データD1′が
格納されるべき領域を含むワード線(図においてハッチ
ングで示す)が選択される。この状態はアレイアクティ
ブ状態である。SRAMではデータD1′の領域が選択
されている。
In FIG. 70(B), in response to a cache miss instruction signal, a word line (indicated by hatching in the figure) including an area where data D1' is to be stored is selected in the DRAM. This state is the array active state. In the SRAM, an area of data D1' is selected.

【0321】図71(A)において、転送指示信号φT
SDが発生され、SRAMのデータD1′がDRAMの
選択されたワード線のうちの対応の領域へ伝達される。 これによりDRAMのデータ領域D1にデータD1′を
格納する。
In FIG. 71(A), transfer instruction signal φT
SD is generated, and data D1' of the SRAM is transmitted to a corresponding region of the selected word line of the DRAM. As a result, data D1' is stored in the data area D1 of the DRAM.

【0322】図71(B)において、このDRAMのデ
ータ領域D1へのデータD′の転送完了後DRAMアレ
イはプリチャージ状態に復帰する。
In FIG. 71(B), after the transfer of data D' to data area D1 of this DRAM is completed, the DRAM array returns to the precharge state.

【0323】図72(A)において、続いてCPUがア
クセス要求するデータD2を含むワード線(図において
ハッチングで示す)がDRAMにおいて選択される。
In FIG. 72(A), a word line (indicated by hatching in the figure) containing data D2 to which the CPU subsequently requests access is selected in the DRAM.

【0324】図72(B)において、この選択されたワ
ード線に含まれるデータD2がデータ転送指示信号φT
DSに応答してSRAMアレイの対応の領域へ伝達され
る。これによりSRAMアレイのデータD1はデータD
2で書換えられることになる。この図70(A)から図
71(B)がコピーバックであり、また図71(B)か
ら図72(B)がブロック転送モードとなる。ここで図
71(B)のステップを両者のサイクルに含めているの
は、両者が続いて行なわれる場合、このDRAMのプリ
チャージ期間は両者に含まれると考えられるからである
In FIG. 72(B), data D2 included in the selected word line is transferred to data transfer instruction signal φT.
It is transmitted to the corresponding area of the SRAM array in response to the DS. As a result, data D1 of the SRAM array becomes data D
It will be rewritten in 2. 70(A) to FIG. 71(B) are copy back modes, and FIG. 71(B) to FIG. 72(B) are block transfer modes. The reason why the step in FIG. 71B is included in both cycles is that if both are performed successively, this DRAM precharge period is considered to be included in both cycles.

【0325】このデータ転送方法の場合、DRAMアレ
イのプリチャージ期間が間に挟まれることになりまたデ
ータ転送も常に一方方向である。このため、高速でSR
AMアレイとDRAMアレイとの間でデータ転送を行な
うことができない。この場合、図8、図9および図12
に示すような双方向転送回路を用いればDRAMアレイ
とSRAMアレイとの間のデータ転送をオーバーラップ
して行なうことが可能になる。このデータ転送をさらに
高速で行ない、高速動作の要求を満足する半導体記憶装
置のデータ転送動作について以下に説明する。
In this data transfer method, a DRAM array precharge period is interposed, and data transfer is always unidirectional. Therefore, SR at high speed
Data transfer cannot be performed between the AM array and the DRAM array. In this case, FIGS. 8, 9 and 12
If a bidirectional transfer circuit as shown in FIG. 1 is used, data transfer between a DRAM array and an SRAM array can be performed in an overlapping manner. A data transfer operation of a semiconductor memory device that performs this data transfer at a higher speed and satisfies the demand for high-speed operation will be described below.

【0326】図1はこの発明の一実施例であるデータ転
送装置の構成を概略的に示すブロック図である。図1に
示すデータ転送装置では、SRAMアレイとDRAMア
レイとの間の1ビットのデータ転送を行なう回路部分が
示される。したがってデータ転送装置はこの図1に示す
双方向転送ゲート回路を16×4個含む。以下、この図
1に示すデータ転送装置を、1ビットのデータ転送を行
なうため双方向転送ゲート回路と称す。
FIG. 1 is a block diagram schematically showing the configuration of a data transfer device according to an embodiment of the present invention. In the data transfer device shown in FIG. 1, a circuit portion that performs 1-bit data transfer between an SRAM array and a DRAM array is shown. Therefore, the data transfer device includes 16×4 bidirectional transfer gate circuits shown in FIG. Hereinafter, the data transfer device shown in FIG. 1 will be referred to as a bidirectional transfer gate circuit because it transfers 1-bit data.

【0327】図1を参照して、双方向転送ゲート回路は
、転送制御信号φTSLに応答してSRAMビット線対
SBL,*SBLをラッチ回路1811へ接続するゲー
ト回路1810と、転送制御信号φTLDに応答してラ
ッチ回路1811のラッチデータをグローバルI/O線
GIO,*GIOへ伝達するゲート回路1812と、D
RAMライトイネーブル信号AWDEおよびSRAMコ
ラムデコーダ出力SAYに応答して書込データバス線D
BW,*DBW上のデータをグローバルI/O線GIO
,*GIOへ転送するゲート回路1813を含む。SR
AMコラムデコーダの出力SAYは、DRAMアレイブ
ロックにおいて同時に選択された16ビットのうちの1
ビットを選択する。したがって、この場合DRAMアレ
イの列アドレス信号の下位4ビットはSRAMコラムデ
コーダへ与えられる場合の構成が一例として示される。
Referring to FIG. 1, the bidirectional transfer gate circuit includes a gate circuit 1810 that connects SRAM bit line pair SBL, *SBL to latch circuit 1811 in response to transfer control signal φTSL, and a gate circuit 1810 that connects SRAM bit line pair SBL, *SBL to latch circuit 1811 in response to transfer control signal φTLD. A gate circuit 1812 that responds to transmit the latch data of the latch circuit 1811 to the global I/O lines GIO, *GIO;
Write data bus line D in response to RAM write enable signal AWDE and SRAM column decoder output SAY.
Data on BW, *DBW is transferred to global I/O line GIO
, *Includes a gate circuit 1813 for transferring data to GIO. S.R.
The output SAY of the AM column decoder is one of the 16 bits simultaneously selected in the DRAM array block.
Select bits. Therefore, in this case, a configuration in which the lower 4 bits of the column address signal of the DRAM array are applied to the SRAM column decoder is shown as an example.

【0328】双方向転送ゲート回路はさらに、転送制御
信号φDTSに応答して活性化され、グローバルI/O
線GIO,*GIO上のデータを増幅するアンプ回路1
814と、転送制御信号φTDSに応答してアンプ回路
1814で増幅されたデータをSRAMビット線対SB
L,*SBLへ伝達するゲート回路1815を含む。
[0328] The bidirectional transfer gate circuit is further activated in response to the transfer control signal φDTS, and the global I/O
Amplifier circuit 1 that amplifies data on lines GIO, *GIO
814, and the data amplified by the amplifier circuit 1814 in response to the transfer control signal φTDS is transferred to the SRAM bit line pair SB.
It includes a gate circuit 1815 that transmits data to L, *SBL.

【0329】ゲート回路1810およびラッチ回路18
11が第1の転送手段を構成し、ゲート回路1815お
よびアンプ回路1814が第2の転送手段を構成し、ゲ
ート回路1812およびゲート回路1813が第3の転
送手段を構成する。
Gate circuit 1810 and latch circuit 18
11 constitutes a first transfer means, a gate circuit 1815 and an amplifier circuit 1814 constitute a second transfer means, and a gate circuit 1812 and a gate circuit 1813 constitute a third transfer means.

【0330】SRAMライトイネーブル信号AWDEは
、アレイアクセスサイクルおよびCPUがデータ書込を
要求したときにキャッシュミスが生じた場合に発生され
る。すなわち、クロック信号Kの立上がりエッジで、チ
ップセレクト信号E#が“L”となり、かつキャッシュ
ヒット信号CH#が“H”でかつライトイネーブル信号
W#が“L”のときに図23に示す転送ゲート制御回路
262から発生される。ゲート回路1813によりDR
AMアレイへデータを書き込む場合、SRAMビット線
対SBL,*SBLを介することなく直接グローバルI
/O線GIO,*GIOへ書込データを伝達することが
できる。これにより高速でデータを書込むことができる
。ゲート回路1812は、転送制御信号φTLDに応答
してSRAMアレイからのデータをDRAMアレイへ6
4ビット(4MCDRMの場合)一括してデータ転送を
行なう際のタイミング調整のために用いられる。同様、
ゲート回路1815は、DRAMアレイからSRAMア
レイへ64ビット一括してデータ転送を行なう際のタイ
ミング調整のために用いられる。
SRAM write enable signal AWDE is generated when a cache miss occurs during an array access cycle and when the CPU requests data writing. That is, at the rising edge of clock signal K, when chip select signal E# becomes "L", cache hit signal CH# is "H", and write enable signal W# is "L", the transfer shown in FIG. 23 is performed. Generated from gate control circuit 262. DR by gate circuit 1813
When writing data to the AM array, the data is directly written to the global I without going through the SRAM bit line pair SBL, *SBL.
Write data can be transmitted to /O lines GIO and *GIO. This allows data to be written at high speed. Gate circuit 1812 transfers data from the SRAM array to the DRAM array in response to transfer control signal φTLD.
It is used for timing adjustment when data is transferred in batches of 4 bits (in the case of 4MCDRM). Similarly,
The gate circuit 1815 is used for timing adjustment when data is transferred in batches of 64 bits from the DRAM array to the SRAM array.

【0331】図73は、図1に示す双方向転送ゲート回
路の具体的構成の一例を示す図である。
FIG. 73 is a diagram showing an example of a specific configuration of the bidirectional transfer gate circuit shown in FIG. 1.

【0332】ゲート回路1810は、SRAMビット線
対SBL,*SBL上の信号電位を増幅するNチャネル
MOSトランジスタT102,T103と、転送制御信
号φTSLに応答して導通状態となり、トランジスタT
102,T103で増幅されたデータをラッチ回路18
11へ伝達するNチャネルMOSトランジスタT100
,T101を含む。トランジスタT102はそのゲート
がSRAMビット線SBLに接続され、その一方導通端
子が接地電位Vssに接続され、その他方導通端子がト
ランジスタT100の一方導通端子に接続される。トラ
ンジスタT103はそのゲートがSRAMビット線対*
SBLに接続され、その一方導通端子が接地電位Vss
に接続され、その他方導通端子がトランジスタT101
の一方導通端子に接続される。
Gate circuit 1810 is made conductive in response to transfer control signal φTSL, and N-channel MOS transistors T102 and T103 amplify the signal potential on SRAM bit line pair SBL and *SBL, and transistor T
102, the data amplified by T103 is transferred to the latch circuit 18
N-channel MOS transistor T100 transmitting to 11
, T101. Transistor T102 has its gate connected to SRAM bit line SBL, one conductive terminal connected to ground potential Vss, and the other conductive terminal connected to one conductive terminal of transistor T100. Transistor T103 has its gate connected to the SRAM bit line pair*
SBL, and one conductive terminal is connected to the ground potential Vss.
The other conductive terminal is connected to the transistor T101.
Connected to one continuity terminal.

【0333】ラッチ回路1811はそれぞれの入力が他
方の出力が接続されたインバータ回路HA10,HA1
1を含む。このインバータ回路HA10およびHA11
はインバータラッチを構成する。ラッチ回路1811は
さらに、インバータラッチ(インバータ回路HA10お
よびHA11)のラッチデータを反転するインバータ回
路HA12およびHA13を含む。
[0333] The latch circuit 1811 has inverter circuits HA10 and HA1 to which each input is connected to the output of the other.
Contains 1. This inverter circuit HA10 and HA11
constitutes an inverter latch. Latch circuit 1811 further includes inverter circuits HA12 and HA13 that invert the latched data of the inverter latches (inverter circuits HA10 and HA11).

【0334】ゲート回路1812は、グローバルI/O
線GIOへデータを伝達するためのゲート回路1812
bと、グローバルI/O線*GIOへデータを伝達する
ためのゲート回路1812aを含む。ゲート回路181
2aはnチャネルMOSトランジスタT105から構成
され、ゲート回路1812bはnチャネルMOSトラン
ジスタT106から構成される。トランジスタT105
およびT106のゲートへは転送制御信号φTLDが与
えられる。
[0334] The gate circuit 1812 is a global I/O
Gate circuit 1812 for transmitting data to line GIO
b, and a gate circuit 1812a for transmitting data to global I/O line *GIO. Gate circuit 181
2a is composed of an n-channel MOS transistor T105, and gate circuit 1812b is composed of an n-channel MOS transistor T106. Transistor T105
Transfer control signal φTLD is applied to the gate of T106.

【0335】アンプ回路1814は、グローバルI/O
線*GIO上の電位を増幅するためのnチャネルMOS
トランジスタT113と、転送制御信号φTDSに応答
してオン状態となり、トランジスタT113で増幅され
たデータをノードN100へ伝達するnチャネルMOS
トランジスタT112と、転送制御信号φTDSに応答
して、ノードN110を電源電位Vccにプリチャージ
するpチャネルMOSトランジスタT111と、電源V
ccとノードN100との間にトランジスタT111と
並列に接続されるpチャネルMOSトランジスタT11
0を含む。
[0335] The amplifier circuit 1814 is a global I/O
n-channel MOS for amplifying the potential on line *GIO
Transistor T113 and an n-channel MOS that turns on in response to transfer control signal φTDS and transmits data amplified by transistor T113 to node N100.
transistor T112, a p-channel MOS transistor T111 that precharges node N110 to power supply potential Vcc in response to transfer control signal φTDS, and
p-channel MOS transistor T11 connected in parallel with transistor T111 between cc and node N100
Contains 0.

【0336】アンプ回路1814は、また、グローバル
I/O線GIO上の信号電位を増幅するためのnチャネ
ルMOSトランジスタT117と、転送制御信号φTD
Sに応答してオン状態となり、トランジスタT117で
増幅されたグローバルI/O線GIO上の信号電位をノ
ードN110へ伝達するnチャネルMOSトランジスタ
T116と、転送制御信号φTDSに応答してノードN
110を電源電位Vccにプリチャージするpチャネル
MOSトランジスタT114と、電源VccとノードN
110との間にトランジスタT114と並列に接続され
るpチャネルMOSトランジスタT115を含む。
The amplifier circuit 1814 also includes an n-channel MOS transistor T117 for amplifying the signal potential on the global I/O line GIO, and a transfer control signal φTD.
An n-channel MOS transistor T116 is turned on in response to S and transmits the signal potential on the global I/O line GIO amplified by the transistor T117 to the node N110, and an n-channel MOS transistor T116 is turned on in response to the transfer control signal φTDS.
A p-channel MOS transistor T114 that precharges 110 to the power supply potential Vcc, and a power supply Vcc and node N
110 includes a p-channel MOS transistor T115 connected in parallel with a transistor T114.

【0337】トランジスタT110はそのゲートがノー
ドN110に接続され、トランジスタT115はそのゲ
ートがノードN100に接続される。トランジスタT1
10とトランジスタT115は差動増幅回路を構成する
Transistor T110 has its gate connected to node N110, and transistor T115 has its gate connected to node N100. Transistor T1
10 and transistor T115 constitute a differential amplifier circuit.

【0338】ゲート回路1815は、SRAMビット線
SBLへデータを転送するためのゲート回路1815a
と、SRAMビット線*SBLへデータを転送するため
のゲート回路1815bを含む。ゲート回路1815a
は転送制御信号φTDSに応答してオン状態となり、ノ
ードN100上の信号電位をSRAMビット線SBLへ
伝達するnチャネルMOSトランジスタT120を含む
。ゲート回路1815bは、転送制御信号φTDSに応
答してオン状態となり、ノードN110上の信号電位を
SRAMビット線*SBLへ伝達するnチャネルMOS
トランジスタT121含む。
The gate circuit 1815 is a gate circuit 1815a for transferring data to the SRAM bit line SBL.
and a gate circuit 1815b for transferring data to the SRAM bit line *SBL. Gate circuit 1815a
includes an n-channel MOS transistor T120 that turns on in response to transfer control signal φTDS and transmits the signal potential on node N100 to SRAM bit line SBL. Gate circuit 1815b is an n-channel MOS that turns on in response to transfer control signal φTDS and transmits the signal potential on node N110 to SRAM bit line *SBL.
Includes transistor T121.

【0339】ゲート回路1813は、内部データバス線
*DBW上の信号電位をグローバルI/O線*GIO上
へ伝達するためのゲート回路1813aと、内部データ
バス線DBW上の信号電位をグローバルI/O線GIO
上へ伝達するためのゲート回路1813bを含む。ゲー
ト回路1813aは、SRAMコラムデコーダの出力S
AYに応答してオン状態なるnチャネルMOSトランジ
スタT130と、DRAMライトイネーブル信号AWD
Eに応答してオン状態となるnチャネルMOSトランジ
スタT131を含む。トランジスタT131とトランジ
スタT130は内部書込みデータバス線*DBWとグロ
ーバルI/O線*GIOとの間に直列に接続される。
The gate circuit 1813 includes a gate circuit 1813a for transmitting the signal potential on the internal data bus line *DBW onto the global I/O line *GIO, and a gate circuit 1813a for transmitting the signal potential on the internal data bus line *DBW onto the global I/O line *GIO. O line GIO
It includes a gate circuit 1813b for upward transmission. The gate circuit 1813a receives the output S of the SRAM column decoder.
The n-channel MOS transistor T130 turns on in response to AY, and the DRAM write enable signal AWD
It includes an n-channel MOS transistor T131 that turns on in response to E. Transistor T131 and transistor T130 are connected in series between internal write data bus line *DBW and global I/O line *GIO.

【0340】ゲート回路1813bは、SRAMコラム
デコーダの出力SAYに応答してオン状態となるnチャ
ネルMOSトランジスタT132と、SRAMライトイ
ネーブル信号AWDEに応答してオン状態となるnチャ
ネルMOSトランジスタT133とを含む。トランジス
タT132とトランジスタT133は内部データバス線
DBWとグローバルI/O線GIOとの間に直列に接続
される。次にこの双方向転送ゲート回路の動作について
説明する。
Gate circuit 1813b includes an n-channel MOS transistor T132 that is turned on in response to the output SAY of the SRAM column decoder, and an n-channel MOS transistor T133 that is turned on in response to the SRAM write enable signal AWDE. . Transistor T132 and transistor T133 are connected in series between internal data bus line DBW and global I/O line GIO. Next, the operation of this bidirectional transfer gate circuit will be explained.

【0341】まず、図74を参照して、キャッシュミス
ライト動作時のデータ転送動作について説明する。キャ
ッシュミスライトでは、クロック信号Kの立上がりエッ
ジで、チップセレクト信号E#、およびライトイネーブ
ルW#がともに“L”となり、キャッシュヒット信号C
H#が“H”(図43参照)になる。これに応答して、
DRAMおよびSRAMがともに活性化される。このと
きSRAMおよびDRAMに与えられるアドレスはCP
Uから与えられるアドレスである。
First, referring to FIG. 74, a data transfer operation during a cache miss write operation will be described. In a cache miss write, at the rising edge of clock signal K, chip select signal E# and write enable W# both become "L", and cache hit signal C
H# becomes "H" (see FIG. 43). In response to this,
Both DRAM and SRAM are activated. At this time, the address given to SRAM and DRAM is CP
This is the address given by U.

【0342】時刻t1において、DRAMはプリチャー
ジサイクルを完了し、メモリサイクルに入る。これに応
答して、イコライズ信号φEQが不活性状態の“L”に
立上がる。DRAMにおいてDRAMワード線DWLが
選択状態となるまでに、内部データバス線DBW上の信
号電位が書込データに対応した値に確定する。
At time t1, the DRAM completes the precharge cycle and enters the memory cycle. In response, equalize signal φEQ rises to an inactive state of "L". By the time the DRAM word line DWL is in the selected state in the DRAM, the signal potential on the internal data bus line DBW is determined to a value corresponding to the write data.

【0343】時刻t2でDRAMワード線DWLが選択
状態とされ、DRAMビット線対DBL上の信号電位が
変化すると、時刻t3および時刻t4においてセンスア
ンプ活性化信号φSANおよび/φSAPが活性化され
、各DRAMビット線対上の信号電位が読出されたメモ
リセルデータに対応した値となる。
When DRAM word line DWL is set to a selected state at time t2 and the signal potential on DRAM bit line pair DBL changes, sense amplifier activation signals φSAN and /φSAP are activated at time t3 and time t4, and each The signal potential on the DRAM bit line pair takes on a value corresponding to the read memory cell data.

【0344】一方SRAMにおいては、時刻ts1にお
いてSRAMワード線SWLが選択され、この選択ワー
ド線SWLで接続されるメモリセルのデータが対応のS
RAMビット線SBL(*SBL)へ伝達される。SR
AMビット線SBL(*SBL上の信号電位が確定する
と、転送制御信号φTSLが“H”に立上がり、ゲート
回路1810が開き、SRAMビット線SBL,*SB
L上の信号電位をラッチ回路1811へ伝達する。すな
わち、図73に示す回路構成において、トランジスタT
100およびT101がオン状態となり、トランジスタ
T102およびT103の一方がオン状態となりかつ他
方がオフ状態となり、このオン状態のトランジスタ(T
102またはT103)を介して“L”の電位がラッチ
回路1811へ伝達される。ラッチ回路1811は、こ
の与えられた“L”の信号電位を対応のノードにラッチ
する。
On the other hand, in the SRAM, the SRAM word line SWL is selected at time ts1, and the data of the memory cell connected by this selected word line SWL is transferred to the corresponding SRAM.
It is transmitted to RAM bit line SBL (*SBL). S.R.
When the signal potential on the AM bit line SBL (*SBL) is determined, the transfer control signal φTSL rises to "H", the gate circuit 1810 opens, and the SRAM bit lines SBL, *SB
The signal potential on L is transmitted to the latch circuit 1811. That is, in the circuit configuration shown in FIG.
100 and T101 are turned on, one of transistors T102 and T103 is turned on and the other is turned off, and this transistor (T
102 or T103), the "L" potential is transmitted to the latch circuit 1811. The latch circuit 1811 latches this applied "L" signal potential to the corresponding node.

【0345】DRAMにおいては、このラッチ回路18
11によるデータラッチ動作と並行して、列選択線CS
Lの選択が行なわれ(時刻t5)、これによりローカル
I/O線LIO上の電位が確定し、次いでブロック選択
信号φBAにより、このローカルI/O線LIO上の電
位がグローバルI/O線GIO(*GIO)上へ伝達さ
れる(時刻t6)。
[0345] In DRAM, this latch circuit 18
In parallel with the data latch operation by 11, the column selection line CS
Selection of L is performed (time t5), thereby determining the potential on local I/O line LIO, and then block selection signal φBA changes the potential on local I/O line LIO to global I/O line GIO. (*GIO) is transmitted upward (time t6).

【0346】グローバルI/O線GIO(*GIO)上
の信号電位が確定すると、DRAMライトイネーブル信
号AWDEが“H”に立上がる。このとき、SRAMコ
ラムデコーダからの出力信号SAYが活性状態となり、
16ビットのうちの1つのグローバルI/O線に対して
設けられたゲート回路1813が開く。これにより、デ
ータバス線DBW,*DBW上に現われていた書込デー
タがゲート回路1813bおよび1813aを介してグ
ローバルI/O線GIOおよび*GIO上へ伝達される
[0346] When the signal potential on global I/O line GIO (*GIO) is determined, DRAM write enable signal AWDE rises to "H". At this time, the output signal SAY from the SRAM column decoder becomes active,
A gate circuit 1813 provided for one global I/O line among the 16 bits is opened. As a result, write data appearing on data bus lines DBW and *DBW is transmitted onto global I/O lines GIO and *GIO via gate circuits 1813b and 1813a.

【0347】時刻t7において、グローバルI/O線G
IO(*GIO)上の信号電位が書込データに対応した
値となると、時刻t7′において転送制御信号φTDS
が“H”に立上がる。これに応答して、トランジスタT
111およびT114がオフ状態となり、ノードN10
0およびN110のプリチャージを停止し、トランジス
タT110およびT115が、トランジスタT112お
よびT116を介して伝達されたグローバルI/O線G
IOおよび*GIO上の信号電位を差動的に増幅する。 これによりノードN100およびN110の信号電位は
、グローバルI/O線*GIOおよびGIO上の信号電
位を反転した電位となる。たとえば今グローバルI/O
線GIO上の信号電位が“H”、グローバルI/O線*
GIO上の信号電位が“L”の場合を考える。このとき
、トランジスタT117がオン状態、トランジスタT1
13がオフ状態となり、ノードN110の電位が“L”
となり、ノードN100の電位は“H”となる。 このノードN110の“L”の電位はトランジスタT1
10をオン状態とし、ノードN100の“H”の電位は
トランジスタT115をオフ状態とする。このトランジ
スタT110およびT115により、ノードN100お
よびN110の信号電位が差動的に増幅されかつラッチ
される。
[0347] At time t7, global I/O line G
When the signal potential on IO (*GIO) reaches a value corresponding to the write data, the transfer control signal φTDS is activated at time t7'.
rises to “H”. In response, transistor T
111 and T114 are turned off, and node N10
0 and N110 are stopped, and transistors T110 and T115 are connected to the global I/O line G transmitted through transistors T112 and T116.
Differentially amplify the signal potentials on IO and *GIO. As a result, the signal potentials at nodes N100 and N110 become potentials that are the inversion of the signal potentials on global I/O lines *GIO and GIO. For example, now global I/O
Signal potential on line GIO is “H”, global I/O line*
Consider the case where the signal potential on GIO is "L". At this time, the transistor T117 is on, and the transistor T1
13 is turned off, and the potential of node N110 becomes “L”
Therefore, the potential of the node N100 becomes "H". The "L" potential of this node N110 is the transistor T1
10 is turned on, and the "H" potential of node N100 turns transistor T115 off. Transistors T110 and T115 differentially amplify and latch the signal potentials at nodes N100 and N110.

【0348】このアンプ回路1814における増幅動作
と並行して、転送制御信号φTDSの“H”の立上がり
に応答してゲート回路1815aおよび1815bが導
通状態となり、ノードN100上の信号電位はSRAM
ビット線SBLへ、ノードN110上の信号電位はSR
AMビット線*SBL上へ伝達される。このとき、転送
制御信号φTLDは“L”に固定されているため、ゲー
ト回路1812aおよび1812bは閉状態であり、ラ
ッチ回路1811でラッチされたデータはグローバルI
/O線GIO,*GIOへは伝達されない。
In parallel with the amplification operation in amplifier circuit 1814, gate circuits 1815a and 1815b become conductive in response to the rise of transfer control signal φTDS to "H", and the signal potential on node N100 becomes
The signal potential on node N110 to bit line SBL is SR
It is transmitted onto the AM bit line *SBL. At this time, since the transfer control signal φTLD is fixed at "L", the gate circuits 1812a and 1812b are closed, and the data latched by the latch circuit 1811 is transferred to the global I
It is not transmitted to /O lines GIO and *GIO.

【0349】一方、DRAMアレイにおいては、グロー
バルI/O線GIO上に伝達された書込データはローカ
ルI/O線LIO(*LIO)を介してDRAMビット
線DBL,*DBL)へ伝達される。
On the other hand, in the DRAM array, write data transmitted onto global I/O line GIO is transmitted to DRAM bit lines DBL, *DBL) via local I/O line LIO (*LIO). .

【0350】時刻t8においてDRAMのメモリサイク
ルが完了し、プリチャージ期間へ入り、時刻t9におい
て次のサイクルを待つスタンバイ状態となる。
At time t8, the memory cycle of the DRAM is completed, and a precharge period begins, and at time t9, the DRAM enters a standby state waiting for the next cycle.

【0351】SRAMにおいては、時刻ts2において
SRAMワード線SWLの電位が“L”に立下がり、1
つのサイクルが完了する。
In the SRAM, the potential of the SRAM word line SWL falls to "L" at time ts2, and
one cycle is completed.

【0352】上述のように、キャッシュミスライト動作
時において、書込データをDRAMアレイの対応のメモ
リセルへ書込み、この外部書込データにより変更された
データをSRAMアレイへ伝達することにより、1つの
データ転送サイクル完了後においてはSRAMのメモリ
セルデータへのデータの書込は完了しており、キャッシ
ュミス時においても高速でデータの書込を行なうことが
できる。
As described above, during a cache miss write operation, write data is written to the corresponding memory cell of the DRAM array, and data changed by this external write data is transmitted to the SRAM array. After the data transfer cycle is completed, writing of data to the memory cell data of the SRAM is completed, and data can be written at high speed even in the event of a cache miss.

【0353】上述のデータ転送動作(以下、高速コピー
バックモードと称す)の動作を模式的に図75ないし図
77に示す。以下、図75ないし図77を参照してこの
キャッシュミスライト時の高速コピーバックモードによ
るデータ転送動作について説明する。
The above-described data transfer operation (hereinafter referred to as high-speed copyback mode) is schematically shown in FIGS. 75 to 77. The data transfer operation in the high-speed copyback mode at the time of cache miss write will be described below with reference to FIGS. 75 to 77.

【0354】CPUがデータD2をデータDへ書換る要
求を発生した場合を考える。そのとき、SRAMのCP
Uがアクセス要求した領域にはデータD1′が格納され
ており、データD2はDRAMアレイに格納されている
場合を考える(図75(A))。
Consider the case where the CPU issues a request to rewrite data D2 to data D. At that time, the SRAM CP
Consider the case where data D1' is stored in the area to which U has requested access, and data D2 is stored in the DRAM array (FIG. 75(A)).

【0355】このようなキャッシュミスライトが発生し
た場合、まずSRAMにおいてはデータD1′がラッチ
(ラッチ回路1811)へ転送される。この転送動作と
並行して、DRAMにおいては、CPUからのアクセス
に従ってデータD2を含むワード線(ハッチング部分)
の選択が行なわれ、この選択ワード線に接続されるデー
タD2格納領域へ書込データDが伝達される(図75(
B))。これによりDRAMのデータD2はD2′に書
換えられる。
When such a cache miss write occurs, data D1' is first transferred to the latch (latch circuit 1811) in the SRAM. In parallel with this transfer operation, the word line (hatched part) containing data D2 is transferred to the DRAM according to the access from the CPU.
is selected, and the write data D is transmitted to the data D2 storage area connected to this selected word line (see FIG. 75).
B)). As a result, data D2 in the DRAM is rewritten to D2'.

【0356】次いで、このDRAMにおいて外部からの
書込データDで書換えられたデータD2′がSRAMの
CPUがアクセス要求した領域へ転送される。これによ
り先にデータD1′を格納していたSRAMの領域はデ
ータD2′で書換えられる(図76(A))。これによ
りSRAMの、CPUがアクセス要求した領域にはデー
タD2で書換えられたデータが格納される。この転送完
了後、DRAMはプリチャージ状態となる。SRAMは
この状態においてアクセス可能である(図76(B))
[0356] Next, data D2' rewritten with external write data D in this DRAM is transferred to the area of the SRAM to which the CPU has requested access. As a result, the area of the SRAM that previously stored data D1' is rewritten with data D2' (FIG. 76(A)). As a result, the data rewritten with data D2 is stored in the area of the SRAM to which the CPU has requested access. After this transfer is completed, the DRAM enters a precharge state. SRAM can be accessed in this state (FIG. 76(B))
.

【0357】次いで、このラッチに格納されたデータD
1′のDRAMの領域D1への転送が行なわれる。次に
このラッチにラッチされたデータD1′のDRAMアレ
イへの転送動作について図77を参照して説明する。
Next, the data D stored in this latch
1' is transferred to area D1 of DRAM. Next, the operation of transferring data D1' latched in this latch to the DRAM array will be described with reference to FIG. 77.

【0358】図77はSRAMからDRAMのデータ転
送動作を示す信号波形図である。図77において、まず
時刻t1において、アレイアクセス要求がなされ、デー
タD1′を格納すべき領域を指定するアドレス(たとえ
ばタグメモリから出力される)が与えられる。次いで時
刻t1から時刻t6までは図74で示す場合と同様にし
て、DRAMワード線DWLの選択、選択ワード線に接
続されるメモリセルデータの検知増幅が行なわれ、ロー
カルI/O線およびグローバルI/O線GIO(*GI
O)上のデータが確定する。
FIG. 77 is a signal waveform diagram showing the data transfer operation from SRAM to DRAM. In FIG. 77, first, at time t1, an array access request is made and an address (for example, output from the tag memory) specifying the area in which data D1' is to be stored is given. Next, from time t1 to time t6, the DRAM word line DWL is selected, the memory cell data connected to the selected word line is sensed and amplified, and the local I/O line and global I/O line are /O line GIO (*GI
O) The above data is confirmed.

【0359】時刻t7において転送制御信号φTLDが
発生され、図1に示すゲート回路1812が開状態とな
る。すなわち、図73において、トランジスタT105
およびT106がオン状態となり、ラッチ回路1811
でラッチされていたデータがグローバルI/O線GIO
および*GIO上へ伝達される。このグローバルI/O
線GIO(*GIO)上へ伝達されたデータはローカル
I/O線LIO(*LIO)を介して列選択線CSLで
選択されたDRAMビット線DBL(DBL)上へ伝達
される。これにより、SRAMにおけるデータD1のD
RAMへの転送動作が完了する。
At time t7, transfer control signal φTLD is generated, and gate circuit 1812 shown in FIG. 1 is opened. That is, in FIG. 73, the transistor T105
and T106 is turned on, and the latch circuit 1811
The data latched on the global I/O line GIO
and transmitted onto *GIO. This global I/O
The data transmitted onto line GIO (*GIO) is transmitted via local I/O line LIO (*LIO) onto DRAM bit line DBL (DBL) selected by column selection line CSL. As a result, D of data D1 in SRAM is
The transfer operation to RAM is completed.

【0360】このラッチ回路1811でラッチされてい
たデータのDRAMへの転送動作(コピーバック動作)
中は、SRAMへは任意にアクセスすることができる。 すなわち、このとき、DRAMへ与えられるアドレスと
SRAMへ与えられるアドレスとはそれぞれ独立のアド
レスであり(このコピーバック転送時においてDRAM
においては16ビット×4ビットのデータの一括転送が
行なわれている)ため、SRAMコラムデコーダはSR
AMアドレス信号Acに従って選択動作を行なうことが
できる。このときゲート回路1815は転送制御信号φ
TDSが“L”のため、また、転送制御信号φTSLも
“L”でありゲート回路1810が閉状態のため、DR
AMアレイとSRAMアレイとは切離されており、SR
AMアレイへ、このDRAMアレイへのデータ転送動作
の影響を何ら受けることなく独立にアクセスすることが
できる。
Transfer operation of data latched by this latch circuit 1811 to DRAM (copy back operation)
Inside, the SRAM can be accessed arbitrarily. That is, at this time, the address given to DRAM and the address given to SRAM are independent addresses (during this copyback transfer,
(16 bits x 4 bits of data are transferred all at once), so the SRAM column decoder is
A selection operation can be performed according to AM address signal Ac. At this time, the gate circuit 1815 transfers the transfer control signal φ
Because TDS is “L” and the transfer control signal φTSL is also “L” and the gate circuit 1810 is in the closed state, DR
The AM array and SRAM array are separated, and the SR
The AM array can be accessed independently without being affected by data transfer operations to the DRAM array.

【0361】図78はこのラッチ回路からDRAMへの
データ転送動作を模式的に示す図である。図78(A)
において、ラッチにはデータD1′が格納されている。 DRAMにおいては、データD1を格納する領域を含む
ワード線(ハッチング領域)が外部アドレス(タグメモ
リ等から与えられる)アドレスに従って選択される。
FIG. 78 is a diagram schematically showing the data transfer operation from this latch circuit to the DRAM. Figure 78(A)
, data D1' is stored in the latch. In the DRAM, a word line (hatched area) including an area for storing data D1 is selected according to an external address (given from a tag memory or the like).

【0362】次いでこのラッチ回路にラッチされたデー
タD1′が、選択されたワード線に含まれる領域D1へ
転送され、この領域のデータがD1′に変化する。これ
によりラッチからDRAMのデータ転送が完了する。
Next, the data D1' latched by this latch circuit is transferred to the area D1 included in the selected word line, and the data in this area changes to D1'. This completes the data transfer from the latch to the DRAM.

【0363】次に、キャッシュミスリード時の動作につ
いて説明する。このキャッシュミスリード時の動作は、
DRAMライトイネーブル信号AWDEが“L”状態に
ありゲート回路1813が閉状態にあることを除いて、
先に示したキャッシュミスライト時の動作と同様である
。すなわち、この場合、図79の動作波形図に示すよう
に、まずSRAMアレイおよびDRAMアレイにおいて
ワード線SWLおよびDWLの選択が行なわれ、SRA
Mアレイのデータをラッチ回路1811でラッチすると
ともに、DRAMアレイからのデータが時刻t7でSR
AMビット線SBL(*SBL)へ伝達される。この時
刻t7におけるSRAMへのデータ転送後は、SRAM
においてプリチャージ動作は必要とされないため、この
転送データをすぐに読出すことができる。したがって、
キャッシュミス時においてデータ書込動作およびデータ
読出動作が同一のサイクルタイムで実行することができ
る。ラッチ回路1811からDRAMへのデータ転送動
作は先に示したキャッシュミスライト時の動作(図77
および図78参照)と同様である。
Next, the operation at the time of cache miss read will be explained. The behavior at this cache miss read is as follows:
Except that the DRAM write enable signal AWDE is in the "L" state and the gate circuit 1813 is in the closed state.
This is the same operation as the cache miss write shown above. That is, in this case, as shown in the operation waveform diagram of FIG. 79, word lines SWL and DWL are first selected in the SRAM array and DRAM array, and
The data in the M array is latched by the latch circuit 1811, and the data from the DRAM array is transferred to the SR at time t7.
It is transmitted to AM bit line SBL (*SBL). After the data transfer to the SRAM at time t7, the SRAM
Since no precharge operation is required in this step, this transfer data can be read immediately. therefore,
At the time of a cache miss, data write operations and data read operations can be executed in the same cycle time. The data transfer operation from the latch circuit 1811 to the DRAM is the operation at the time of cache miss write shown earlier (FIG. 77).
and FIG. 78).

【0364】今、CPUからのアドレスが指定するSR
AMアレイの領域にはデータD1′が格納されており、
CPUはデータD2を要求している状態を考える。この
とき、DRAMおよびSRAMは今スタンバイ状態にあ
る(図80(A))。
[0364] Now, the SR specified by the address from the CPU
Data D1' is stored in the AM array area,
Consider a state in which the CPU requests data D2. At this time, the DRAM and SRAM are now in a standby state (FIG. 80(A)).

【0365】このようなキャッシュミスが生じた場合、
まず、SRAMにおいて、SRAMワード線の選択が行
なわれ、データD1′がラッチ(ラッチ回路1811)
へ転送される。このラッチ動作と並行して、DRAMに
おいては、CPUからのアドレスに従ってデータD2を
含むワード線(ハッチング部分)の選択が行なわれる(
図80(B))。
[0365] When such a cache miss occurs,
First, in the SRAM, an SRAM word line is selected, and data D1' is latched (latch circuit 1811).
will be forwarded to. In parallel with this latch operation, in the DRAM, a word line (hatched area) containing data D2 is selected according to the address from the CPU (
Figure 80(B)).

【0366】次いで、このDRAMの選択ワード線に含
まれるデータD2が、SRAMへアンプ回路1814お
よびゲート回路1815を介して、SRAMの先にデー
タD1′を格納していた領域へ伝達される。ラッチ回路
1811はこのデータD1′のラッチ状態にある。SR
AMにおいては、DRAMから転送されたデータD2を
すぐに読出すことができる。
Next, the data D2 contained in the selected word line of this DRAM is transmitted to the SRAM via the amplifier circuit 1814 and the gate circuit 1815 to the area of the SRAM that previously stored the data D1'. The latch circuit 1811 is in a latched state for this data D1'. S.R.
In AM, data D2 transferred from DRAM can be read immediately.

【0367】DRAMからSRAMへのデータ転送後、
DRAMは、データD1をデータD1′で置換えるため
に、一旦プリチャージ状態へ移行する。データD1を格
納する領域はSRAMに格納されていたデータD1′が
格納されるべき領域である(図81(B))。
[0367] After data transfer from DRAM to SRAM,
The DRAM temporarily shifts to a precharge state in order to replace data D1 with data D1'. The area for storing the data D1 is the area where the data D1' stored in the SRAM should be stored (FIG. 81(B)).

【0368】DRAMにおいてプリチャージ完了後、デ
ータD1を含むワード線(ハッチング領域)の選択が行
なわれる(図82(A))。このワード線選択サイクル
(アレイアクティブサイクル)中においては、SRAM
へは外部からアクセスすることができる。
After completion of precharging in the DRAM, a word line (hatched area) containing data D1 is selected (FIG. 82(A)). During this word line selection cycle (array active cycle), the SRAM
can be accessed from the outside.

【0369】このDRAMの選択されたワード線に含ま
れるデータD1を格納する領域に、ラッチ(ラッチ回路
1811)にラッチされていたデータD1′が転送され
る。これにより、DRAM内のデータD1がSRAMに
先に格納されていたデータD1′で書換えられる(図8
2(B))。
Data D1' latched in the latch (latch circuit 1811) is transferred to the area for storing data D1 included in the selected word line of this DRAM. As a result, the data D1 in the DRAM is rewritten with the data D1' previously stored in the SRAM (Fig. 8
2(B)).

【0370】外部から与えられるアドレスとしては、D
RAMにおいては、SRAMへのデータ転送時における
ワード線の選択時はCPUからのアドレスであり、ラッ
チ回路からのデータを受ける時のワード線選択時には外
部のたとえばタグメモリからのアドレスとなる。
[0370] The address given from the outside is D.
In the RAM, when a word line is selected during data transfer to the SRAM, the address is from the CPU, and when the word line is selected when receiving data from the latch circuit, the address is from an external source, for example, a tag memory.

【0371】図83は、この発明の他の実施例である双
方向データ転送装置の構成を概略的に示す図である。図
83においては、図1と同様、双方向データ転送装置に
おける1ビットデータの転送に関連する双方向転送ゲー
ト回路が示される。図83において、図1に示す回路の
部分と対応する部分には同一の参照番号が付される。
FIG. 83 is a diagram schematically showing the configuration of a bidirectional data transfer device according to another embodiment of the present invention. Similar to FIG. 1, FIG. 83 shows a bidirectional transfer gate circuit related to transfer of 1-bit data in a bidirectional data transfer device. In FIG. 83, parts corresponding to parts of the circuit shown in FIG. 1 are given the same reference numerals.

【0372】図83を参照して、双方向データ転送回路
は、図1に示す双方向データ転送回路の構成に加えて、
SRAMビット線対SBL,*SBLと内部書込データ
伝達線DBW,*DBWとの間に設けられるゲート回路
1817を含む。このゲート回路1817は、SRAM
コラムデコーダの出力SAYとSRAMライトイネーブ
ル信号SWDEに応答して開状態となる。SRAMライ
トイネーブル信号SWDEは、SRAMへのデータ書込
時に発生される信号であり、キャッシュヒット時および
キャッシュミス時いずれにおいてもライトイネーブル信
号W#が“L”のアクティブ状態の場合に発生される。
Referring to FIG. 83, the bidirectional data transfer circuit has, in addition to the configuration of the bidirectional data transfer circuit shown in FIG.
It includes a gate circuit 1817 provided between SRAM bit line pair SBL, *SBL and internal write data transmission lines DBW, *DBW. This gate circuit 1817 is an SRAM
It becomes open in response to the column decoder output SAY and the SRAM write enable signal SWDE. SRAM write enable signal SWDE is a signal generated when writing data to SRAM, and is generated when write enable signal W# is in the active state of "L" in both cache hit and cache miss.

【0373】図84は、図83に示す双方向転送ゲート
回路の具体的構成の一例を示す図である。図84におい
て、ゲート回路1817は、内部書込データバス線DB
W上の書込データをSRAMビット線SBLへ伝達する
ためのゲート回路1817aと、書込データバス線*D
BW上の書込データをSRAMビット線*SBLへ伝達
するためのゲート回路1817bを含む。ゲート回路1
817aは、SRAMコラムデコーダの出力SAYに応
答してオン状態となるnチャネルMOSトランジスタT
141と、SRAMライトイネーブル信号SWDEに応
答してオン状態となるnチャネルMOSトランジスタT
140を含む。ゲート回路1817bは、SRAMコラ
ムデコーダの出力SAYに応答してオン状態となるnチ
ャネルMOSトランジスタT143と、SRAMライト
イネーブル信号SWDEに応答してオン状態となるnチ
ャネルMOSトランジスタT142を含む。ゲート回路
1817aおよび1817bはともに、SRAMコラム
デコーダの出力SAYおよびSRAMライトイネーブル
信号SWDEが活性状態の“H”となったときに内部デ
ータバス線DBWおよび*DBW上のデータをSRAM
ビット線SBL,*SBL上へ伝達する。他の回路構成
は図73に示す回路構成と同様である。次に、キャッシ
ュミスライト時におけるDRAMからSRAMへのデー
タ転送動作についてその動作波形図である図85を参照
して手説明する。
FIG. 84 is a diagram showing an example of a specific configuration of the bidirectional transfer gate circuit shown in FIG. 83. In FIG. 84, gate circuit 1817 operates on internal write data bus line DB.
A gate circuit 1817a for transmitting write data on W to SRAM bit line SBL and write data bus line *D
It includes a gate circuit 1817b for transmitting write data on BW to SRAM bit line *SBL. Gate circuit 1
817a is an n-channel MOS transistor T that is turned on in response to the output SAY of the SRAM column decoder.
141, and an n-channel MOS transistor T that turns on in response to the SRAM write enable signal SWDE.
140 included. Gate circuit 1817b includes an n-channel MOS transistor T143 that is turned on in response to the output SAY of the SRAM column decoder, and an n-channel MOS transistor T142 that is turned on in response to the SRAM write enable signal SWDE. Gate circuits 1817a and 1817b both transfer data on internal data bus lines DBW and *DBW to SRAM when output SAY of the SRAM column decoder and SRAM write enable signal SWDE are in the active state "H".
It is transmitted onto bit lines SBL and *SBL. The other circuit configuration is similar to the circuit configuration shown in FIG. 73. Next, the data transfer operation from DRAM to SRAM at the time of cache miss write will be explained with reference to FIG. 85, which is an operation waveform diagram.

【0374】時刻t7までは、図1および図73に示す
双方向転送ゲート回路の場合と同様の動作が行なわれて
おり、SRAMからのデータはラッチ回路1811にラ
ッチされており、またDRAMアレイからのメモリセル
データはグローバルI/O線GIO(*GIO)上へ伝
達されている。
Until time t7, the same operation as in the case of the bidirectional transfer gate circuit shown in FIGS. 1 and 73 is performed, and data from the SRAM is latched in the latch circuit 1811, and data from the DRAM array is The memory cell data of is transmitted onto the global I/O line GIO (*GIO).

【0375】時刻t7において、転送制御信号φTDS
が“H”に立上がると、アンプ回路1814およびゲー
ト回路1815が動作し、グローバルI/O線GIO,
*GIO上の信号電位を増幅してSRAMビット線対S
BL,*SBL上へ伝達する。この転送動作と並行して
、DRAMライトイネーブル信号AWDEが“H”に立
上がり、ゲート回路1816が開状態となり、書込デー
タ線DBW,*DBW上の書込データがグローバルI/
O線GIO,*GIO上へ伝達される。これにより、書
込データのDRAMアレイ内の選択されたメモリセルへ
の書込が行なわれる。
At time t7, transfer control signal φTDS
When GIO rises to “H”, the amplifier circuit 1814 and gate circuit 1815 operate, and the global I/O lines GIO,
*Amplify the signal potential on GIO to connect SRAM bit line pair S
Transmit onto BL, *SBL. In parallel with this transfer operation, the DRAM write enable signal AWDE rises to "H", the gate circuit 1816 becomes open, and the write data on the write data lines DBW, *DBW is transferred to the global I/O.
It is transmitted onto the O lines GIO and *GIO. As a result, the write data is written into the selected memory cell in the DRAM array.

【0376】一方、この転送制御信号φTDSによるD
RAMからSRAMへのデータ転送動作と並行してSR
AMライトイネーブル信号SWDEが“H”に立上がり
、ゲート回路1817(1817a,1817b)が開
状態となり、書込データバス線DBW,*DBW上の書
込データをSRAMビット線SBL,*SBL上へ伝達
する。これにより、SRAMビット線SBL,*SBL
上の信号電位が書込データの値に対応する信号電位に確
定する。
On the other hand, D due to this transfer control signal φTDS
SR in parallel with data transfer operation from RAM to SRAM
AM write enable signal SWDE rises to "H", gate circuit 1817 (1817a, 1817b) becomes open, and write data on write data bus lines DBW, *DBW is transmitted onto SRAM bit lines SBL, *SBL. do. As a result, SRAM bit lines SBL, *SBL
The upper signal potential is determined to be the signal potential corresponding to the value of the write data.

【0377】ここで、DRAMライトイネーブル信号A
WDEとSRAMライトイネーブル信号SWDEの発生
タイミングは、転送制御信号φTDSが発生され、DR
AMからSRAMへのデータ転送動作が開始された後の
時点であれば任意の時点でよい。
[0377] Here, DRAM write enable signal A
The generation timing of WDE and SRAM write enable signal SWDE is that transfer control signal φTDS is generated and DR
It may be any time after the start of the data transfer operation from AM to SRAM.

【0378】この図83および図84に示す双方向転送
ゲート回路の構成によれば、内部書込データバス線上の
書込データが直接ゲート回路1817を介してSRAM
ビット線SBL,*SBLへ伝達されている。したがっ
て、内部データバス線DBW,*DBWからDRAMへ
書込データを転送し、かつこのDRAMからSRAMへ
書込データを伝達する経路でSRAMのデータを書換え
るとき、DRAMのアクセス時間が相対的に短くなった
場合、このような経路で書込データを伝達するのに時間
的余裕が少なくなり、確実に書込データで書換えられた
データをSRAMへ伝達することができなくなる恐れが
生じる。このような場合、ゲート回路1817を用いて
内部書込データバス線DBW,*DBWから直接SRA
Mビット線SBL,*SBLへデータを伝達する構成と
することにより確実に書込データで書換えられたデータ
をSRAMへ伝達することができる。
According to the configuration of the bidirectional transfer gate circuit shown in FIGS. 83 and 84, write data on the internal write data bus line is directly transferred to the SRAM via the gate circuit 1817.
It is transmitted to bit lines SBL and *SBL. Therefore, when writing data is transferred from the internal data bus lines DBW, *DBW to the DRAM, and rewriting data in the SRAM via a route that transmits the write data from the DRAM to the SRAM, the access time of the DRAM is relatively If the length is shortened, there will be less time to transmit the write data through such a path, and there is a possibility that the data rewritten with the write data cannot be reliably transmitted to the SRAM. In such a case, the gate circuit 1817 is used to directly connect SRA from internal write data bus lines DBW, *DBW.
By adopting a configuration in which data is transmitted to M bit lines SBL and *SBL, it is possible to reliably transmit data rewritten with write data to the SRAM.

【0379】図86および図87は、図83および図8
4に示す双方向転送ゲート回路のDRAMからSRAM
へのデータ転送動作を模式的に示す図である。以下、こ
のデータ転送動作について図86および図87を参照し
て簡単に説明する。
FIGS. 86 and 87 are similar to FIGS. 83 and 8.
From DRAM to SRAM of the bidirectional transfer gate circuit shown in 4.
FIG. 2 is a diagram schematically showing a data transfer operation to. This data transfer operation will be briefly explained below with reference to FIGS. 86 and 87.

【0380】まず図75(A)と同様に、CPUはデー
タD2に対し書込を行ないたい場合を考える。このとき
、DRAMおよびSRAMはともにプリチャージ状態に
ある(図86(A))。
First, as in FIG. 75(A), consider the case where the CPU wants to write data D2. At this time, both DRAM and SRAM are in a precharge state (FIG. 86(A)).

【0381】図86(B)において、DRAMにおいて
データD2を含むワード線(ハッチング領域)が選択さ
れ、一方SRAMにおいては、データD1′を含む領域
のデータがラッチへ伝達される。このデータD1′は書
換を受けるべきではないデータであり、DRAMのデー
タD1格納領域へ転送されるべきデータである。
In FIG. 86(B), the word line (hatched area) containing data D2 is selected in the DRAM, while the data in the area containing data D1' is transmitted to the latch in the SRAM. This data D1' is data that should not be rewritten and is data that should be transferred to the data D1 storage area of the DRAM.

【0382】図87(A)において、DRAMのデータ
D2のSRAMの対応のメモリセルへの転送動作中に、
書込データDがこのDRAMのデータD2格納領域へ転
送されかつSRAMのデータD1格納領域へ転送される
。それにより、DRAMおよびSRAMのデータD2は
ともに書込データDで書換えられたデータD2′となる
。すなわち、このDRAMからSRAMへのデータ転送
に並行して書込データDのSRAMへの書込を行なうと
ともにDRAMへのデータ書込を行なう。
In FIG. 87(A), during the transfer operation of data D2 in the DRAM to the corresponding memory cell in the SRAM,
Write data D is transferred to the data D2 storage area of this DRAM and then transferred to the data D1 storage area of the SRAM. As a result, both the data D2 in the DRAM and the SRAM become data D2' rewritten with the write data D. That is, in parallel with this data transfer from DRAM to SRAM, write data D is written to SRAM and data is written to DRAM.

【0383】図87(B)において、DRAMにおいて
、ラッチされたデータD1′をデータD1を格納する領
域へ転送するためにDRAMはプリチャージ状態に復帰
する。この状態においては、SRAMへはCPUはアク
セスすることができる。
In FIG. 87(B), the DRAM returns to the precharge state in order to transfer the latched data D1' to the area storing data D1. In this state, the CPU can access the SRAM.

【0384】ラッチ(ラッチ回路1811)にラッチさ
れたデータD1′のDRAMのデータD1格納領域への
転送動作は先に図78を参照して説明した場合と同様で
あり、その説明は繰返さない。
The operation of transferring the data D1' latched by the latch (latch circuit 1811) to the data D1 storage area of the DRAM is the same as that described earlier with reference to FIG. 78, and the description thereof will not be repeated.

【0385】またこの図83および図84に示す双方向
データ転送回路において、キャッシュミスライト動作時
において、ゲート回路1816および1817はともに
閉状態となるため、先に図1および図73に示した双方
向転送ゲート回路を参照して説明したデータ転送動作と
同様であり、図80ないし図82に模式的に示すデータ
転送動作が行なわれるだけであり、その説明は繰返さな
い。
Furthermore, in the bidirectional data transfer circuits shown in FIGS. 83 and 84, both gate circuits 1816 and 1817 are closed during the cache miss write operation, so that both gate circuits 1816 and 1817 are closed as shown in FIGS. This is similar to the data transfer operation described with reference to the forward transfer gate circuit, and only the data transfer operation schematically shown in FIGS. 80 to 82 is performed, and the description thereof will not be repeated.

【0386】上述のようなゲート回路1817を設ける
ことにより、DRAMのデータを書込データDで書換え
た後にSRAMへ転送する時間的余裕がなくなった場合
においても、SRAMのデータは書込データDで確実に
書換えられる。
[0386] By providing the gate circuit 1817 as described above, even if there is no time to transfer data to SRAM after rewriting the data in DRAM with write data D, the data in SRAM will remain as write data D. It can definitely be rewritten.

【0387】なお上述の双方向データ転送装置を用いれ
ば、いわゆる「ライトスルーモード」に対応することが
できる。すなわち、このライトスルーモードはキャッシ
ュアクセス時において、SRAMへ書込まれたデータを
その時点でDRAMの対応のメモリセルへも書込む動作
モードである。すなわち、SRAMにデータが存在する
場合のキャッシュヒット時において、上述のキャッシュ
ミスライト動作を実行すればライトスルーが行なわれる
。またキャッシュ内にデータが存在しないキャッシュミ
スライト動作時においては、そのまま先のキャッシュミ
スライト動作を実行してDRAMアレイへデータの直接
書込を行なえばよい。
[0387] By using the above-mentioned bidirectional data transfer device, it is possible to support the so-called "write-through mode." That is, this write-through mode is an operation mode in which data written to the SRAM is also written to the corresponding memory cell of the DRAM at the time of cache access. That is, when there is a cache hit when data exists in the SRAM, write-through is performed by executing the cache miss write operation described above. Furthermore, during a cache miss write operation when no data exists in the cache, the previous cache miss write operation may be executed to directly write data to the DRAM array.

【0388】また、DRAMへ直接アクセスする場合に
は、DRAMライトイネーブル信号AWDEのみを活性
化すればDRAMへデータを直接書込むことができ、ま
たキャッシュヒット時においてSRAMへのみデータを
書込むとき、ライトスルーモードを実行する必要がない
場合においては、このSRAMライトイネーブル信号S
WDEのみが活性状態となる。
Furthermore, when directly accessing DRAM, data can be written directly to DRAM by activating only the DRAM write enable signal AWDE, and when writing data only to SRAM at the time of a cache hit, the write When there is no need to execute through mode, this SRAM write enable signal S
Only WDE becomes active.

【0389】この図1および図73または図83および
図84に示すデータ転送装置を用いてデータ転送を行な
えば、DRAMにおいては、プリチャージ期間がラッチ
データを受けるために1回必要とされているだけであり
、高速でSRAMとDRAMとの間でデータ転送を行な
うことができる。また、従来のコピーバックおよびブロ
ック転送モードサイクルにおいては、ブロック転送が行
なわれた後にしかSRAMへはアクセスすることができ
なかったが、この高速コピーバックモードを用いれば、
最初のデータ転送サイクルにおいてDRAMからSRA
Mへのデータ転送が行なわれ、従来のブロック転送が最
初に行なわれているため、SRAMへデータ転送後直接
SRAMへアクセスすることができ、より高速で動作す
るキャッシュ内蔵半導体記憶装置を実現することができ
る。
When data is transferred using the data transfer device shown in FIGS. 1 and 73 or 83 and 84, the DRAM requires one precharge period to receive latched data. Therefore, data can be transferred between SRAM and DRAM at high speed. Additionally, in conventional copyback and block transfer mode cycles, SRAM could only be accessed after a block transfer was performed, but with this high-speed copyback mode,
DRAM to SRA in the first data transfer cycle
To realize a semiconductor storage device with a built-in cache that can directly access the SRAM after data is transferred to the SRAM and operates at higher speed, since data is transferred to M and conventional block transfer is performed first. Can be done.

【0390】また、この双方向データ転送装置において
は、SRAMへはデータ転送と並行してデータの書換が
行なわれているため、キャッシュミスリード時の動作お
よびキャッシュミスライト動作を同一のサイクルタイム
で実行することができる。
[0390] Furthermore, in this bidirectional data transfer device, since data is rewritten to the SRAM in parallel with data transfer, the cache miss read operation and the cache miss write operation are executed in the same cycle time. can do.

【0391】この高速コピーバックモードは、キャッシ
ュ内蔵の半導体記憶装置においてキャッシュミス時にお
いてSRAMアレイとDRAMアレイとの間でデータ転
送に適用された場合を一例として説明されている。しか
しながら、通常のSRAMアレイとDRAMアレイのよ
うな2つのメモリセル間でデータを相互に転送する場合
においても同様に高速でデータの交換を行なうことが可
能となり、データ転送効率を大幅に改善することができ
る。すなわち、この双方向データ転送装置は、図22等
に示すキャッシュ内蔵半導体記憶装置のみならず、一般
の高速メモリと大容量メモリとを備える半導体記憶装置
における高速メモリと大容量メモリとの間のデータ転送
装置として適用することができる。
[0391] This high-speed copyback mode is explained by taking as an example a case in which it is applied to data transfer between an SRAM array and a DRAM array at the time of a cache miss in a semiconductor storage device with a built-in cache. However, even when data is transferred between two memory cells such as a normal SRAM array and a DRAM array, data can be exchanged at a similar high speed, greatly improving data transfer efficiency. Can be done. In other words, this bidirectional data transfer device can transfer data between a high-speed memory and a large-capacity memory in not only a semiconductor storage device with a built-in cache shown in FIG. It can be applied as a transfer device.

【0392】0392]

【発明の効果】第1の発明に従えば、キャッシュミス時
においては高速メモリからのデータをラッチする一方、
データ書込要求が生じている場合には書込データを大容
量メモリへ書込んだ後高速メモリへこの書換えられたデ
ータを転送しているため、大容量メモリから高速メモリ
へのデータ転送を高速で行なうことができるとともに、
キャッシュミス時においても高速で高速メモリに対しデ
ータの書込および読出を行なうことのできる半導体記憶
装置を得ることができる。
[Effects of the Invention] According to the first invention, while latching data from high-speed memory at the time of a cache miss,
When a data write request occurs, the write data is written to the large-capacity memory and then the rewritten data is transferred to the high-speed memory, so data transfer from the large-capacity memory to the high-speed memory is performed at high speed. It can be done with
It is possible to obtain a semiconductor memory device that can write and read data to and from a high-speed memory at high speed even in the event of a cache miss.

【0393】第2の発明に従えば、書込データを直接高
速メモリへ転送する経路をさらに別に設けたため、大容
量メモリのアクセス時間が短くなり、大容量メモリのデ
ータを書換える時間的余裕が少なくなっても確実に書込
データで書換えられたデータを高速メモリへ転送するこ
とができ、キャッシュミス時において高速でデータの書
込および読出を行なうことのできる半導体記憶装置を得
ることができる。
[0393] According to the second invention, since a separate path for directly transferring write data to the high-speed memory is provided, the access time to the large-capacity memory is shortened, and there is more time to rewrite data in the large-capacity memory. It is possible to obtain a semiconductor memory device that can reliably transfer data rewritten with write data to a high-speed memory even if the data is reduced, and that can write and read data at high speed in the event of a cache miss.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

【図1】この発明の一実施例である半導体記憶装置にお
けるデータ転送装置の概略的構成示すブロック図である
FIG. 1 is a block diagram schematically showing the configuration of a data transfer device in a semiconductor memory device that is an embodiment of the present invention.

【図2】この発明が適用されるキャッシュ内蔵半導体記
憶装置のメモリアレイの構成を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing the configuration of a memory array of a semiconductor memory device with a built-in cache to which the present invention is applied.

【図3】図2に示す半導体記憶装置の1つのメモリブロ
ックに関連する部分の詳細構成を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a detailed configuration of a portion related to one memory block of the semiconductor memory device shown in FIG. 2;

【図4】図3に示す双方向転送ゲートの構成の一例を示
す図である。
FIG. 4 is a diagram showing an example of the configuration of the bidirectional transfer gate shown in FIG. 3;

【図5】図2に示す半導体記憶装置におけるDRAMア
レイからSRAMアレイへのデータ転送動作を示す信号
波形図である。
5 is a signal waveform diagram showing a data transfer operation from a DRAM array to an SRAM array in the semiconductor memory device shown in FIG. 2;

【図6】図2に示す半導体記憶装置におけるDRAMア
レイからSRAMアレイへのデータ転送動作および該デ
ータ転送後のSRAMへのアクセス動作を示す信号波形
図である。
6 is a signal waveform diagram showing a data transfer operation from a DRAM array to an SRAM array in the semiconductor memory device shown in FIG. 2, and an access operation to the SRAM after the data transfer.

【図7】図2に示す半導体記憶装置におけるSRAMア
レイからDRAMアレイへのデータ転送動作を示す信号
波形図である。
7 is a signal waveform diagram showing a data transfer operation from an SRAM array to a DRAM array in the semiconductor memory device shown in FIG. 2; FIG.

【図8】図3に示す双方向転送ゲートの他の構成を概略
的に示す図である。
FIG. 8 is a diagram schematically showing another configuration of the bidirectional transfer gate shown in FIG. 3;

【図9】図8に示す双方向転送ゲートの詳細な構成を示
す図である。
FIG. 9 is a diagram showing a detailed configuration of the bidirectional transfer gate shown in FIG. 8;

【図10】図8および図9に示す双方向転送ゲートにお
けるSRAMアレイからDRAMアレイへのデータ転送
時の動作を示す信号波形図である。
FIG. 10 is a signal waveform diagram showing the operation of the bidirectional transfer gate shown in FIGS. 8 and 9 during data transfer from the SRAM array to the DRAM array.

【図11】図8および図9に示す双方向転送ゲートにお
けるDRAMアレイからSRAMアレイへのデータ転送
動作を示す信号波形図である。
11 is a signal waveform diagram showing a data transfer operation from the DRAM array to the SRAM array in the bidirectional transfer gate shown in FIGS. 8 and 9; FIG.

【図12】図3に示す双方向転送ゲートのさらに他の構
成例を示す図である。
12 is a diagram showing still another configuration example of the bidirectional transfer gate shown in FIG. 3. FIG.

【図13】図3に示す双方向転送ゲートのさらに他の構
成例を示す図である。
FIG. 13 is a diagram showing still another configuration example of the bidirectional transfer gate shown in FIG. 3;

【図14】図8ないし図13に示す双方向転送ゲートの
他の構成への適用例を概略的に示す図である。
FIG. 14 is a diagram schematically showing an example of application of the bidirectional transfer gate shown in FIGS. 8 to 13 to another configuration.

【図15】この発明の他の適用例であるキャッシュ内蔵
半導体記憶装置の全体の構成を示す図である。。
FIG. 15 is a diagram showing the overall configuration of a semiconductor storage device with a built-in cache, which is another application example of the present invention. .

【図16】図15に示す半導体記憶装置におけるグロー
バルI/O線とローカルI/O線の配置を示す図である
16 is a diagram showing the arrangement of global I/O lines and local I/O lines in the semiconductor memory device shown in FIG. 15. FIG.

【図17】DRAMセルに含まれるメモリセルトランジ
スタ部の断面構造を示す図である。
FIG. 17 is a diagram showing a cross-sectional structure of a memory cell transistor portion included in a DRAM cell.

【図18】アルミニウムで裏打ちされたポリシリコンワ
ード線とワード線シャント領域との関係を示す図である
FIG. 18 illustrates the relationship between aluminum-backed polysilicon word lines and word line shunt regions.

【図19】この発明に従う半導体記憶装置におけるグロ
ーバルI/O線、コラム選択線およびDRAMワード線
のレイアウトを示す平面図である。
FIG. 19 is a plan view showing the layout of global I/O lines, column selection lines, and DRAM word lines in a semiconductor memory device according to the present invention.

【図20】図15に示すSRAMアレイの1つのブロッ
クの構成を示す図である。
20 is a diagram showing the configuration of one block of the SRAM array shown in FIG. 15. FIG.

【図21】図15に示す半導体記憶装置を収納するパッ
ケージのピン配置の一例を示す図である。
21 is a diagram showing an example of a pin arrangement of a package that houses the semiconductor memory device shown in FIG. 15; FIG.

【図22】図15に示す半導体記憶装置の全体の構成を
機能的に示すブロック図である。
22 is a block diagram functionally showing the overall configuration of the semiconductor memory device shown in FIG. 15. FIG.

【図23】図22に示す半導体記憶装置のメモリアレイ
部の構成例を示す図である。
23 is a diagram showing a configuration example of a memory array section of the semiconductor memory device shown in FIG. 22. FIG.

【図24】この発明が適用される半導体記憶装置におい
てDRAMアレイへのアレイアクセスを可能にするため
の内部データ線とDRAMアレイとの接続関係の一例を
示す図である。
FIG. 24 is a diagram showing an example of a connection relationship between internal data lines and a DRAM array to enable array access to the DRAM array in a semiconductor memory device to which the present invention is applied.

【図25】この発明が適用される半導体記憶装置におい
てD/Q分離モードおよびマスクトライトモードを実現
するためのデータ入出力回路部の構成の一例を示す図で
ある。
FIG. 25 is a diagram showing an example of the configuration of a data input/output circuit section for realizing a D/Q separation mode and a masked write mode in a semiconductor memory device to which the present invention is applied.

【図26】図25に示すデータ入出力回路部の他の構成
例を示す図である。
26 is a diagram showing another configuration example of the data input/output circuit section shown in FIG. 25. FIG.

【図27】図25に示すデータ入出力回路部のさらに他
の構成例を示す図である。
27 is a diagram showing still another configuration example of the data input/output circuit section shown in FIG. 25. FIG.

【図28】この発明が適用される半導体記憶装置におけ
るDRAM用のアドレスとSRAM用アドレスとの対応
関係を示す図である。
FIG. 28 is a diagram showing the correspondence between DRAM addresses and SRAM addresses in a semiconductor memory device to which the present invention is applied.

【図29】DRAMの列アドレスとSRAMの列アドレ
スとの対応関係を示す図である。
FIG. 29 is a diagram showing the correspondence between DRAM column addresses and SRAM column addresses.

【図30】図15に示す半導体記憶装置におけるSRA
Mビット線対と内部データ線との接続関係を示す図であ
る。
FIG. 30: SRA in the semiconductor memory device shown in FIG. 15;
FIG. 3 is a diagram showing a connection relationship between M bit line pairs and internal data lines.

【図31】図22に示す転送ゲート制御回路の信号の入
出力関係を具体的に示す図である。
31 is a diagram specifically showing the input/output relationship of signals of the transfer gate control circuit shown in FIG. 22; FIG.

【図32】図22に示すDRAMアレイ駆動回路の構成
を概略的に示すブロック図である。
32 is a block diagram schematically showing the configuration of the DRAM array drive circuit shown in FIG. 22. FIG.

【図33】この発明が適用されるキャッシュ内蔵半導体
記憶装置が実施可能な動作モードおよびその動作モード
を設定するための制御信号のタイミング条件を一覧にし
て示す図である。
FIG. 33 is a diagram showing a list of operational modes that can be implemented by a semiconductor memory device with a built-in cache to which the present invention is applied, and timing conditions of control signals for setting the operational modes.

【図34】図22に示すコマンドレジスタの内容および
このコマンドレジスタのモードを設定するための信号の
条件を一覧にして示す図である。
34 is a diagram showing a list of the contents of the command register shown in FIG. 22 and signal conditions for setting the mode of this command register; FIG.

【図35】選択されたコマンドレジスタとそのときに選
択される特殊モードとの対応関係を例示する図である。
FIG. 35 is a diagram illustrating the correspondence between a selected command register and a special mode selected at that time.

【図36】図22に示す半導体記憶装置を用いてキャッ
シュシステムをダイレクタトマッピング方式で構成した
際のシステム構成をブロック図である。
36 is a block diagram of a system configuration when a cache system is configured using a direct mapping method using the semiconductor storage device shown in FIG. 22; FIG.

【図37】図22に示す半導体記憶装置を用いて4ウェ
イセットアソシアティブ方式のマッピング方式でキャッ
シュシステムを構成した際のシステム構成を示すブロッ
ク図である。
37 is a block diagram showing a system configuration when a cache system is configured using a 4-way set associative mapping method using the semiconductor storage device shown in FIG. 22; FIG.

【図38】図22に示す半導体記憶装置のキャッシュヒ
ットライトサイクル時の制御信号のタイミングを示す信
号波形図である。
38 is a signal waveform diagram showing the timing of control signals during a cache hit write cycle of the semiconductor memory device shown in FIG. 22; FIG.

【図39】図22に示す半導体記憶装置のトランスペア
レント出力モードにおけるキャッシュヒットリードサイ
クルを行なうための各外部信号のタイミングを示す信号
波形図である。
39 is a signal waveform diagram showing the timing of each external signal for performing a cache hit read cycle in the transparent output mode of the semiconductor memory device shown in FIG. 22; FIG.

【図40】図22に示す半導体記憶装置をラッチ出力モ
ードのキャッシュヒットリードサイクルで動作させる場
合の各外部信号のタイミングを示す信号波形図である。
40 is a signal waveform diagram showing the timing of each external signal when the semiconductor memory device shown in FIG. 22 is operated in a cache hit read cycle in latch output mode.

【図41】図22に示す半導体記憶装置をレジスタ出力
モードのキャッシュヒットリードサイクルで動作させる
ための各種外部信号のタイミングを示す信号波形図であ
る。
41 is a signal waveform diagram showing the timing of various external signals for operating the semiconductor memory device shown in FIG. 22 in a cache hit read cycle in register output mode; FIG.

【図42】図22に示す半導体記憶装置をコピーバック
サイクルで動作させるための各種外部信号のタイミング
を示す信号波形図である。
42 is a signal waveform diagram showing the timing of various external signals for operating the semiconductor memory device shown in FIG. 22 in a copy-back cycle; FIG.

【図43】図22に示す半導体記憶装置をブロック転送
サイクルで動作させるための各種外部信号のタイミング
を示す信号波形図である。
43 is a signal waveform diagram showing the timing of various external signals for operating the semiconductor memory device shown in FIG. 22 in a block transfer cycle; FIG.

【図44】図22に示す半導体記憶装置のアレイライト
サイクルを設定するための各外部信号のタイミングを示
す波形図である。
44 is a waveform diagram showing the timing of each external signal for setting the array write cycle of the semiconductor memory device shown in FIG. 22. FIG.

【図45】図22に示す半導体記憶装置のアレイリード
サイクル設定時における各外部制御信号のタイミングを
示す波形図である。
45 is a waveform diagram showing the timing of each external control signal when setting an array read cycle of the semiconductor memory device shown in FIG. 22; FIG.

【図46】図22に示す半導体記憶装置をアレイアクテ
ィブサイクルで動作させるための各外部制御信号のタイ
ミングを示す波形図である。
46 is a waveform diagram showing the timing of each external control signal for operating the semiconductor memory device shown in FIG. 22 in an array active cycle; FIG.

【図47】図22に示す半導体記憶装置をトランスペア
レント出力モードのアレイアクティブサイクルで動作さ
せるための各種外部信号のタイミングを示す信号波形図
である。
47 is a signal waveform diagram showing the timing of various external signals for operating the semiconductor memory device shown in FIG. 22 in an array active cycle in transparent output mode.

【図48】図22に示す半導体記憶装置をラッチ出力モ
ードを伴うアレイアクティブサイクルで動作させるため
の各外部信号のタイミングを示す波形図である。
48 is a waveform diagram showing the timing of each external signal for operating the semiconductor memory device shown in FIG. 22 in an array active cycle with latch output mode; FIG.

【図49】図22に示す半導体記憶装置をラッチ出力モ
ードを伴うアレイアクティブサイクルで動作させるため
の各外部信号のタイミングを示す波形図である。
49 is a waveform diagram showing the timing of each external signal for operating the semiconductor memory device shown in FIG. 22 in an array active cycle with latch output mode; FIG.

【図50】図22に示す半導体記憶装置をトランスペア
レント出力モードのアレイリードサイクルで動作させる
ための各外部信号のタイミングを示す波形図である。
50 is a waveform diagram showing the timing of each external signal for operating the semiconductor memory device shown in FIG. 22 in an array read cycle in transparent output mode.

【図51】図22に示す半導体記憶装置をラッチ出力モ
ードのアレイリードサイクルで動作させるための各種外
部信号のタイミングを示す波形図である。
51 is a waveform diagram showing the timing of various external signals for operating the semiconductor memory device shown in FIG. 22 in an array read cycle in latch output mode; FIG.

【図52】図22に示す半導体記憶装置をレジスタ出力
モードのアレイリードサイクルで動作させるための各外
部信号のタイミングを示す波形図である。
52 is a waveform diagram showing the timing of each external signal for operating the semiconductor memory device shown in FIG. 22 in an array read cycle in register output mode.

【図53】図22に示す半導体記憶装置のリフレッシュ
サイルを行なわせるための各外部信号のタイミングを示
す波形図である。
53 is a waveform diagram showing the timing of each external signal for performing a refresh cycle of the semiconductor memory device shown in FIG. 22; FIG.

【図54】図22に示す半導体記憶装置をキャッシュヒ
ットライトとともにリフレッシュサイクルを行なわせる
ための各外部信号のタイミングを示す波形図である。
54 is a waveform diagram showing the timing of each external signal for causing the semiconductor memory device shown in FIG. 22 to perform a refresh cycle together with a cache hit write; FIG.

【図55】図22に示す半導体記憶装置のトランスペア
レント出力モードでのキャッシュヒットリードとともに
リフレッシュサイクルを実行するための各外部信号のタ
イミングを示す波形図である。
55 is a waveform diagram showing the timing of each external signal for executing a refresh cycle with a cache hit read in the transparent output mode of the semiconductor memory device shown in FIG. 22; FIG.

【図56】図22に示す半導体記憶装置をラッチ出力モ
ードでのキャッシュヒットリードとともにリフレッシュ
サイクルを行なわせるための各外部信号のタイミングを
示す波形図である。
56 is a waveform diagram showing the timing of each external signal for causing the semiconductor memory device shown in FIG. 22 to perform a cache hit read and a refresh cycle in the latch output mode.

【図57】図22に示す半導体記憶装置をレジスタ出力
モードのキャッシュヒットリードとともにリフレッシュ
サイクルを行なわせるための各外部信号のタイミングを
示す波形図である。
57 is a waveform diagram showing the timing of each external signal for causing the semiconductor memory device shown in FIG. 22 to perform a refresh cycle along with a cache hit read in register output mode; FIG.

【図58】図22に示す半導体記憶装置のコマンドレジ
スタをセットするための各外部信号のタイミングを示す
波形図である。
58 is a waveform diagram showing the timing of each external signal for setting the command register of the semiconductor memory device shown in FIG. 22; FIG.

【図59】コマンドレジスタにより半導体記憶装置のデ
ータ出力モードを設定するための回路構成を示す図であ
る。
FIG. 59 is a diagram showing a circuit configuration for setting a data output mode of a semiconductor memory device using a command register.

【図60】図59に示すデータ出力回路の構成の一例を
示す図である。
60 is a diagram showing an example of the configuration of the data output circuit shown in FIG. 59. FIG.

【図61】図60に示す第2の出力ラッチの構成の一例
を示す図である。
61 is a diagram showing an example of the configuration of the second output latch shown in FIG. 60. FIG.

【図62】図59に示す出力制御回路の構成の一例を示
す図である。
62 is a diagram showing an example of the configuration of the output control circuit shown in FIG. 59. FIG.

【図63】図59ないし図62に示す回路のラッチ出力
モード設定時の動作を示す信号波形図である。
63 is a signal waveform diagram showing the operation of the circuit shown in FIGS. 59 to 62 when the latch output mode is set; FIG.

【図64】レジスタ出力モード設定時の動作を示す信号
波形図である。
FIG. 64 is a signal waveform diagram showing the operation when register output mode is set.

【図65】図59ないし図62に示す回路の第1のトラ
ンスペアレントモード設定時における動作を示す信号波
形図である。
65 is a signal waveform diagram showing the operation of the circuit shown in FIGS. 59 to 62 when the first transparent mode is set; FIG.

【図66】図59ないし図62に示す回路の第2のトラ
ンスペアレントモード設定時の動作を示す信号波形図で
ある。
66 is a signal waveform diagram showing the operation of the circuit shown in FIGS. 59 to 62 when a second transparent mode is set; FIG.

【図67】この発明が適用される半導体記憶装置のキャ
ッシュミス時における状態遷移を示す図である。
FIG. 67 is a diagram showing a state transition when a cache miss occurs in a semiconductor memory device to which the present invention is applied.

【図68】この発明が適用される半導体記憶装置のアレ
イアクティブ時における状態遷移を示す図である。
FIG. 68 is a diagram showing a state transition when an array is active in a semiconductor memory device to which the present invention is applied.

【図69】この発明が適用される半導体記憶装置のリフ
レッシュ時における状態遷移を示す図である。
FIG. 69 is a diagram showing a state transition during refreshing of a semiconductor memory device to which the present invention is applied.

【図70】図3、図8および図12に示す双方向転送ゲ
ートを用いた際のDRAMアレイとSRAMアレイとの
間のデータの相互転送動作を示す図である。
70 is a diagram showing mutual data transfer operations between a DRAM array and an SRAM array when using the bidirectional transfer gates shown in FIGS. 3, 8, and 12. FIG.

【図71】図3、図8および図12に示す双方向転送ゲ
ートを用いた際のDRAMアレイとSRAMアレイとの
間のデータの相互転送動作を示す図である。
71 is a diagram illustrating mutual data transfer operations between a DRAM array and an SRAM array when using the bidirectional transfer gates shown in FIGS. 3, 8, and 12; FIG.

【図72】図3、図8および図12に示す双方向転送ゲ
ートを用いた際のDRAMアレイとSRAMアレイとの
間のデータの相互転送動作を示す図である。
72 is a diagram showing mutual data transfer operations between a DRAM array and an SRAM array when using the bidirectional transfer gates shown in FIGS. 3, 8, and 12; FIG.

【図73】図1に示すデータ転送装置の具体的構成の一
例を示す図である。
73 is a diagram showing an example of a specific configuration of the data transfer device shown in FIG. 1. FIG.

【図74】図1および図73に示すデータ転送装置の動
作を示す信号波形図である。
74 is a signal waveform diagram showing the operation of the data transfer device shown in FIGS. 1 and 73. FIG.

【図75】この発明の一実施例である双方向データ転送
装置におけるデータ転送動作を示す図である。
FIG. 75 is a diagram showing a data transfer operation in a bidirectional data transfer device that is an embodiment of the present invention.

【図76】この発明の一実施例であるデータ転送装置に
おけるデータ転送動作を模式的に示す図である。
FIG. 76 is a diagram schematically showing a data transfer operation in a data transfer device that is an embodiment of the present invention.

【図77】この発明の一実施例であるデータ転送装置に
おけるSRAMからDRAMへの転送動作を示す信号波
形図である。
FIG. 77 is a signal waveform diagram showing a transfer operation from SRAM to DRAM in a data transfer device according to an embodiment of the present invention.

【図78】この発明の一実施例であるデータ転送装置に
おけるSRAMからDRAMへのデータ転送動作を模式
的に示す図である。
FIG. 78 is a diagram schematically showing a data transfer operation from SRAM to DRAM in a data transfer device that is an embodiment of the present invention.

【図79】この発明の一実施例であるデータ転送装置に
おけるミスリード時のデータ転送動作を示す信号波形図
である。
FIG. 79 is a signal waveform diagram showing a data transfer operation at the time of a misread in a data transfer device according to an embodiment of the present invention.

【図80】この発明の一実施例であるデータ転送装置に
おけるミスリード時のデータ転送動作を示す模式図であ
る。
FIG. 80 is a schematic diagram showing a data transfer operation at the time of a misread in a data transfer device according to an embodiment of the present invention.

【図81】この発明の一実施例であるデータ転送装置に
おけるDRAMからSRAMへのデータ転送動作を模式
的に示す図である。
FIG. 81 is a diagram schematically showing a data transfer operation from DRAM to SRAM in a data transfer device that is an embodiment of the present invention.

【図82】この発明の一実施例であるデータ転送装置に
おけるSRAMからDRAMへのデータ転送動作を模式
的に示す図である。
FIG. 82 is a diagram schematically showing a data transfer operation from SRAM to DRAM in a data transfer device that is an embodiment of the present invention.

【図83】この発明の他の実施例である双方向データ転
送装置の構成を概略的に示すブロック図である。
FIG. 83 is a block diagram schematically showing the configuration of a bidirectional data transfer device according to another embodiment of the present invention.

【図84】図83に示す双方向データ転送装置の具体的
構成の一例を示す図である。
FIG. 84 is a diagram showing an example of a specific configuration of the bidirectional data transfer device shown in FIG. 83;

【図85】この発明の他の実施例である双方向データ転
送装置の動作を示す信号波形図である。
FIG. 85 is a signal waveform diagram showing the operation of a bidirectional data transfer device according to another embodiment of the present invention.

【図86】この発明の他の実施例である双方向データ転
送装置におけるデータ転送動作を模式的に示す図である
FIG. 86 is a diagram schematically showing a data transfer operation in a bidirectional data transfer device according to another embodiment of the present invention.

【図87】この発明の他の実施例である双方向データ転
送装置におけるデータ転送動作を模式的に示す図である
FIG. 87 is a diagram schematically showing a data transfer operation in a bidirectional data transfer device according to another embodiment of the present invention.

【図88】従来の1MビットDRAMのアレイ構成を示
す図である。
FIG. 88 is a diagram showing an array configuration of a conventional 1M bit DRAM.

【図89】従来のキャッシュ内蔵半導体記憶装置のアレ
イ配置を示す図である。
FIG. 89 is a diagram showing an array arrangement of a conventional semiconductor memory device with a built-in cache.

【図90】従来の1MビットDRAMのアレイの具体的
配置を例示する図である。
FIG. 90 is a diagram illustrating a specific arrangement of a conventional 1M bit DRAM array.

【図91】従来のキャッシュ内蔵半導体記憶装置におい
て4ウェイセットアソシアティブ方式を実現するための
アレイ配置を示す図である。
FIG. 91 is a diagram showing an array arrangement for realizing a 4-way set associative method in a conventional semiconductor memory device with a built-in cache.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1  DRAMアレイ 2  SRAMアレイ 3  双方向転送ゲート回路 13  DRAMセンスアンプ+IOゲートブロック1
4  DRAMロウデコーダ 15  DRAMコラムデコーダ 16a,16b  I/O線対 21  SRAMロウデコーダ 22  SRAMコラムデコーダ 23  SRAMセンスアンプ回路 GIO  グローバルI/O線対 LIO  ローカルI/O線対 CSL  コラム選択線 IOG  I/Oゲート CSG  列選択ゲート SBL  SRAMビット線対 DBL  DRAMビット線対 MM  メモリマット 80,90  双方向転送ゲート 85,1811  ラッチ 86,1815  アンプ 100  DRAM 101  DRAMアレイ 102  DRAMロウデコーダ 1810  ゲート回路 1811  ラッチ回路 1812  ゲート回路 1813  ゲート回路 1814  アンプ回路 1815  ゲート回路 1817  ゲート回路
1 DRAM array 2 SRAM array 3 Bidirectional transfer gate circuit 13 DRAM sense amplifier + IO gate block 1
4 DRAM row decoder 15 DRAM column decoder 16a, 16b I/O line pair 21 SRAM row decoder 22 SRAM column decoder 23 SRAM sense amplifier circuit GIO Global I/O line pair LIO Local I/O line pair CSL Column selection line IOG I/ O gate CSG Column selection gate SBL SRAM bit line pair DBL DRAM bit line pair MM Memory mat 80, 90 Bidirectional transfer gate 85, 1811 Latch 86, 1815 Amplifier 100 DRAM 101 DRAM array 102 DRAM row decoder 1810 Gate circuit 1811 Latch circuit 1812 Gate circuit 1813 Gate circuit 1814 Amplifier circuit 1815 Gate circuit 1817 Gate circuit

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  キャッシュヒット時には高速メモリへ
アクセスし、キャッシュミス時には大容量メモリへアク
セスする半導体記憶装置におけるデータ転送装置であっ
て、前記高速メモリと前記大容量メモリとは同一半導体
チップ上に形成されており、前記キャッシュミス時に、
外部アドレスに従って選択された前記高速メモリのメモ
リセルのデータを前記大容量メモリの対応のメモリセル
へ転送するための第1の転送手段、前記第1の転送手段
と別に設けられ、前記キャッシュミス時に、前記外部ア
ドレスにより指定された前記大容量メモリのメモリセル
のデータを前記第1の転送手段のデータ転送経路と異な
る転送経路を介して前記選択された前記高速メモリのメ
モリセルへ転送するための第2の転送手段、および前記
大容量メモリへのデータ書込指示信号に応答して、前記
第1の転送手段のデータ転送動作を禁止し、前記大容量
メモリの前記指定されたメモリセルへ書込データを転送
するとともに、前記第2の転送手段を介して前記書込デ
ータを前記高速メモリの前記選択されたメモリセルへ転
送する第3の転送手段を含む、半導体記憶装置における
データ転送装置。
1. A data transfer device in a semiconductor storage device that accesses a high-speed memory when a cache hit occurs and accesses a large-capacity memory when a cache miss occurs, wherein the high-speed memory and the large-capacity memory are formed on the same semiconductor chip. and when the cache miss occurs,
a first transfer means for transferring data of a memory cell of the high-speed memory selected according to an external address to a corresponding memory cell of the large-capacity memory; provided separately from the first transfer means; , for transferring data in a memory cell of the large capacity memory specified by the external address to a memory cell of the selected high speed memory via a transfer path different from a data transfer path of the first transfer means; In response to a data write instruction signal to the second transfer means and the large-capacity memory, the data transfer operation of the first transfer means is inhibited, and data is written to the designated memory cell of the large-capacity memory. A data transfer device for a semiconductor memory device, the data transfer device comprising: third transfer means for transferring write data and transferring the write data to the selected memory cell of the high speed memory via the second transfer means.
【請求項2】  キャッシュヒット時には高速メモリへ
アクセスし、キャッシュミス時には大容量メモリへアク
セスする半導体記憶装置におけるデータ転送装置であっ
て、前記高速メモリと前記大容量メモリとは同一半導体
チップ上に形成されており、前記キャッシュミス時に、
外部アドレスに従って選択された前記高速メモリのメモ
リセルのデータを前記大容量メモリの対応のメモリセル
へ転送するための第1の転送手段、前記第1の転送手段
は前記高速メモリから転送されたデータを一時的に格納
するラッチ手段を含み、前記キャッシュミス時に、前記
外部アドレスに従って選択された前記大容量メモリのデ
ータを前記第1の転送手段のデータ転送経路と別の経路
を介して前記高速メモリの前記選択されたメモリセルへ
転送するための第2の転送手段、前記大容量メモリへの
データ書込指示信号に応答して、前記大容量メモリの前
記選択されたメモリセルへ書込データを転送し、かつ前
記第1の転送手段の転送動作を禁止する第3の転送手段
、前記第2の転送手段は前記第3の転送手段による前記
大容量メモリの前記選択されたメモリセルへの前記書込
データの転送開始後に活性化され、前記第2の転送手段
は、前記第1の転送手段の前記ラッチ手段による前記高
速メモリの前記選択されたメモリセルのデータラッチ後
に活性化され、前記第3の転送手段と別に設けられ、前
記高速メモリへのデータ書込指示信号に応答して前記書
込データを前記高速メモリの前記選択されたメモリセル
へ前記第2の転送手段をバイパスして転送する第4の転
送手段を備える、半導体記憶装置におけるデータ転送装
置。
2. A data transfer device in a semiconductor storage device that accesses a high-speed memory when a cache hit occurs and accesses a large-capacity memory when a cache miss occurs, wherein the high-speed memory and the large-capacity memory are formed on the same semiconductor chip. and when the cache miss occurs,
a first transfer means for transferring data in a memory cell of the high-speed memory selected according to an external address to a corresponding memory cell of the large-capacity memory; the first transfer means transfers data transferred from the high-speed memory; , and when the cache miss occurs, the data in the large capacity memory selected according to the external address is transferred to the high speed memory via a path different from the data transfer path of the first transfer means. a second transfer means for transferring write data to the selected memory cell of the large capacity memory in response to a data write instruction signal to the large capacity memory; a third transfer means for transferring the data to the selected memory cell of the large capacity memory by the third transfer means; and a third transfer means for inhibiting the transfer operation of the first transfer means; The second transfer means is activated after the start of transfer of write data, and the second transfer means is activated after the data of the selected memory cell of the high speed memory is latched by the latch means of the first transfer means. 3, which is provided separately from the second transfer means, and transfers the write data to the selected memory cell of the high-speed memory in response to a data write instruction signal to the high-speed memory, bypassing the second transfer means. A data transfer device in a semiconductor memory device, comprising a fourth transfer means.
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