JPH06202941A - データ処理装置の制御方法及びデータ処理装置 - Google Patents

データ処理装置の制御方法及びデータ処理装置

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JPH06202941A
JPH06202941A JP9131591A JP9131591A JPH06202941A JP H06202941 A JPH06202941 A JP H06202941A JP 9131591 A JP9131591 A JP 9131591A JP 9131591 A JP9131591 A JP 9131591A JP H06202941 A JPH06202941 A JP H06202941A
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memory
bus
wait
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JP9131591A
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Eiji Asano
英治 浅野
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、RISC型CPUで代表されるよ
うに1命令を1クロックサイクルで処理することが可能
なCPUを使用したデータ処理装置に関し、クロック周
波数を高くしないようにして価格の上昇を抑えるととも
に、処理速度を向上させることを目的としている。 【構成】 1命令を1クロックサイクルで処理すること
が可能で且つ命令バス22とデータバス21とを互いに
独立に持った中央処理装置11と、命令バス22に接続
された命令用メモリ12と、データバス21に接続され
たデータ用メモリ14と、命令用メモリ12をノーウエ
イトでアクセスするように当該命令用メモリ12を制御
する命令用メモリ制御部31と、データ用メモリ14を
1ウエイトでアクセスするように当該データ用メモリ1
4を制御するデータ用メモリ制御部33とを有して構成
される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、RISC型CPUで代
表されるように1命令を1クロックサイクルで処理する
ことが可能な中央処理装置(CPU)を使用したデータ
処理装置に関する。
【0002】一般にページプリンタにおいては、ホスト
から送られてくる印字データや制御データを解析してビ
ットマップメモリにビットイメージとして展開し、展開
したイメージデータをエンジンによって紙上に印刷する
ようになっている。
【0003】ホストからのデータをビットイメージに展
開するためにプリンタコントローラ(データ処理装置)
が用いられるが、その処理速度の如何によってプリンタ
全体のスループットが大きく左右される。
【0004】近年においては、制御言語としてPost
scriptなどのPDL(Page Descrip
tion Language))を用いたページプリン
タが急速に普及しつつある。このPDLプリンタは、P
CL(Printer Controle Langu
age)を用いたPCLプリンタと比較して、文字の拡
大や回転などが極めて容易に行えるが、ビットイメージ
への展開に時間を要するため、出力速度が遅い、価格が
高い、という2つの大きな問題がある。
【0005】今後、PDLプリンタがさらに普及するた
めには、処理速度の速い低価格のプリンタコントローラ
が開発されねばならない。
【0006】
【従来の技術】従来のPDLプリンタのプリンタコント
ローラには、例えばモトローラ社の68020のような
CISC(Complex Instruction
SetComputer)型CPUが用いられている。
【0007】CISC型CPUでは、複雑な命令セット
が追加されているため高水準言語が効率的に実行可能で
あるが、1命令の処理に最低でも3クロックサイクル以
上を要するため、ビットイメージへの展開に相当長い時
間を要している。
【0008】例えば、文書とイメージの両方を含む評価
テスト用の画像「VenturaScoop」をPos
tscriptで記述し、そのデータをビットイメージ
に展開するのに約80秒を要する。ページプリンタとし
ての出力時間は、これにファイル転送時間と紙の搬送時
間を加えた時間となる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】一般にプリンタエンジ
ンのスループットは4〜40〔枚/分〕程度であるか
ら、ビットイメージへの展開に80秒を要するのでは、
低速のプリンタエンジンに対しても展開時間がかかり過
ぎであるといえる。
【0010】そのため、従来のプリンタコントローラ
(データ処理装置)では、処理速度を速くするためにク
ロック周波数を高くしなければならない。クロック周波
数を高くすると、メモリ素子として高速ではあるが高価
なSRAMを用いなければならず、またその他の周辺素
子にも高速のものを用いる必要があり、価格が高くなり
且つ回路設計においても解決すべき種々の問題が新たに
生じてくる。
【0011】本発明は、上述の問題に鑑み、クロック周
波数を高くしないようにして価格の上昇を抑えるととも
に、処理速度を向上させることのできるデータ処理装置
の制御方法及びそのようなデータ処理装置を提供するこ
とを目的としている。
【0012】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明に係る制
御方法は、上述の課題を解決するため、1命令を1クロ
ックサイクルで処理することが可能で且つ命令バスとデ
ータバスとを互いに独立に持った中央処理装置と、前記
命令バスに接続された命令用メモリと、前記データバス
に接続されたデータ用メモリとを有したデータ処理装置
において、前記命令用メモリにはノーウエイトでアクセ
スし、前記データ用メモリには1ウエイトでアクセスす
る。
【0013】請求項2の発明に係るデータ処理装置は、
1命令を1クロックサイクルで処理することが可能で且
つ命令バスとデータバスとを互いに独立に持った中央処
理装置と、前記命令バスに接続された命令用メモリと、
前記データバスに接続されたデータ用メモリと、前記命
令用メモリをノーウエイトでアクセスするように当該命
令用メモリを制御する命令用メモリ制御部と、前記デー
タ用メモリを1ウエイトでアクセスするように当該デー
タ用メモリを制御するデータ用メモリ制御部とを有して
構成される。
【0014】請求項3の発明に係るデータ処理装置で
は、前記命令用メモリ制御部が前記命令用メモリをバン
クインターリーブ方式により制御してなる。
【0015】
【作用】中央処理装置は、命令バスとデータバスとが分
離しており、それぞれに接続された命令用メモリ及びデ
ータ用メモリを別個にアクセスする。
【0016】命令用メモリ制御部は、命令用メモリをノ
ーウエイトでアクセスするように制御し、データ用メモ
リ制御部はデータ用メモリを1ウエイトでアクセスする
ように制御する。
【0017】命令用メモリは、例えば2バンク設けら
れ、これらはバンクインターリーブ方式によってアクセ
スされる。
【0018】
【実施例】図1は本発明に係るデータ処理装置1のブロ
ック図である。
【0019】データ処理装置1は、CPU11、命令R
OM12a,12b、フォントROM13、データRA
M14a〜14c、メモリ制御部15、入出力制御部1
6、及びこれらを接続するデータバス21、命令バス2
2、アドレスバス23、その他の制御ラインなどから構
成されている。
【0020】CPU11は、1命令を1クロックサイク
ルで処理することが可能であり、且つ命令バスとデータ
バスとが分離し互いに独立して制御可能ないわゆるハー
バードアーキテクチャーのものである。
【0021】本実施例では、CPU11としてAMD社
のAm29000を使用する。Am29000はバース
トモードアクセスが可能なRISC(Reduced
Instruction Set Computer)
型のCPUであり、3本の32ビットバス(データバ
ス、命令バス、アドレスバス)を有している。また、こ
こでは、16MHz版のAm29000を12.5MH
zで動作させる。
【0022】命令ROM12a,12bは、命令を格納
した読み出し専用メモリであり、これらは2バンク構成
となっている。
【0023】これらの命令ROM12a,12bとし
て、アクセス時間が120ns程度、セットアップ時間
が50ns程度の安価なEPROM(消去可能な読み出
し専用メモリ)が用いられており、バンクインターリー
ブ方式によってノーウエイトでアクセスされる。これら
の命令ROM12a,12bのいずれか一方又は両方を
指して「命令ROM12」と記載することがある。
【0024】フォントROM13は、フォントを格納し
た読み出し専用メモリであり、データバス21を介して
CPU11からアクセスされる。
【0025】データRAM14a〜14cは、データ又
はプログラムなどを格納する読み書き可能なメモリであ
り、アクセス時間が100ns程度の普及品である安価
なDRAMを1ウエイトでアクセスする。
【0026】これらのデータRAM14a〜14cのい
ずれか又は全部を指して「データRAM14」と記載す
ることがある。
【0027】メモリ制御部15は、命令ROM12、フ
ォントROM13、及びデータRAM14のそれぞれを
制御するために、命令ROM制御部31、フォントRO
M制御部32、及びデータRAM制御部33を有してい
る。
【0028】命令ROM制御部31は、命令ROM12
a,12bをインターリーブ方式で且つノーウエイトで
アクセスするように制御する。
【0029】データRAM制御部33は、データRAM
14a〜14cを1ウエイトでアクセスするように制御
する。
【0030】メモリ制御部15は、2000ゲート程度
のゲートアレイによって構成されている。命令ROM制
御部31及びデータRAM制御部33については後で詳
述する。
【0031】入出力制御部16は、外部とのインタフェ
ースのためのものであり、プリンタエンジンとの間でデ
ータの授受を行うためのプリンタインタフェース34を
初めとして、RS232ーC用、セントロニクス用、操
作盤用のそれぞれのインタフェース35〜37を有して
いる。
【0032】図2は命令ROM制御部31の一例を示す
ブロック図、図3は命令ROM制御部31の各部のタイ
ミング図である。これらの図を参照して命令ROM制御
部31の構成及び動作について説明する。なお、図にお
いて、信号名の上のラインはその信号がローアクティブ
であることを示しているが、以下の説明においてはその
ようなラインを省略する。
【0033】命令ROM制御部31は、インターリーブ
制御部41、アドレスデコーダ42、偶数バンク用カウ
ンタ43、奇数バンク用カウンタ44、及び上位アドレ
スラッチ45から構成されている。
【0034】インターリーブ制御部41は、偶数バンク
用カウンタ43、奇数バンク用カウンタ44、及び上位
アドレスラッチ45の制御を行うものであり、CPU1
1との間における信号の授受、各命令ROM12a,1
2bに対するイネーブル信号の出力などを行う。
【0035】アドレスデコーダ42は、CPU11から
入力されるアドレス信号A24−A2をデコードし、そ
れが命令ROM12のアドレス領域である場合には、出
力信号IROMSELをアクティブにしてインターリー
ブ制御部41をイネーブルとする。
【0036】偶数バンク用カウンタ43及び奇数バンク
用カウンタ44は、イニシャル時において、CPU11
からのアドレス信号A24−A2の内の下位部分の8ビ
ットであるアドレス信号A10−A3を初期値として取
り込むとともに、インターリーブ制御部41から交互に
1クロックサイクル毎に出力される信号COUNTE又
は信号COUNTOによりカウントアップし、そのカウ
ント値を、各命令ROM12a,12bに対する下位8
ビットのアドレス信号RA7E−RA0E,RA7O−
RA0Oとして出力する。
【0037】上位アドレスラッチ45は、CPU11か
らのアドレス信号A24−A2の内の上位部分の10ビ
ットであるアドレス信号A20−A11を、インターリ
ーブ制御部41から出力される信号HALEによってラ
ッチし、ラッチした内容を各命令ROM12a,12b
に対する上位10ビットのアドレス信号RA17−RA
8として出力する。
【0038】上位アドレスラッチ45によってアドレス
をラッチすることにより、その後においてアドレスバス
23がデータ用に開放されたときでも、命令ROM12
に対して正しいアドレス指定が行われる。
【0039】さて、CPU11が命令ROM12をアク
セスする際には、命令アクセスの要求信号である信号I
REQが命令ROM制御部31に対して出力される。こ
れによって、図3のS0,S1,S2サイクルの間、ア
ドレスバス23が命令用に占有される。
【0040】信号IREQよりも少し後に、バースト要
求信号である信号IBREQがCPU11から出力され
る。これに対して、命令ROM制御部31は、バースト
モードが可能であることを示す信号IBACKを、最初
のS2サイクルの間にCPU11に返す。
【0041】これによって、バーストモードによる動作
が行われ、アドレスバス23を命令用に占有してしまう
ことが避けられ、アドレスバス23をデータRAM14
のアクセスのために、すなわちデータ用に開放すること
が可能となる。
【0042】また、命令ROM制御部31において、信
号HALEをアクティブにすることにより、S1サイク
ルにおいて上位アドレスラッチ45により上位アドレス
がラッチされ、次のS2サイクルにおいて信号IRDY
をCPU11に返すことにより、アドレスバス23を開
放する。
【0043】CPU11は、信号IRDYを受けること
によって、命令ROM12からの命令(REDATA,
RODATA)の取り込みが可能になる。つまり、信号
IRDYがアクティブでない間は、CPU11はウエイ
ト状態となる。したがって、信号IRDYをアクティブ
にするタイミングを遅らせることによって、CPU11
に適当数のウエイトサイクルを挿入することができる。
【0044】その後は、S2サイクル、S3サイクル、
S2サイクル…というように、バンクインターリーブに
よるバーストモードが起動し、命令ROM12に格納さ
れた命令(データ)が、各クロックサイクルの終了時に
おいて、ノーウエイトでCPU11に読み込まれる。C
PU11は、その内部のパイプライン処理によって1命
令を1クロックサイクルで処理する。
【0045】なお、CPU11が命令を読み込むために
は、システムクロック信号SYSCLKによる各クロッ
クサイクルの終了前に8nsの時間が最低限必要である
が、クロック周波数が12.5MHzであるので、命令
ROM12のアクセス時間、セットアップ時間、及び論
理回路のディレイ時間などを考慮に入れても、図3に示
されているように、15ns以上の時間が確保されてい
る。
【0046】つまり、命令ROM12としてアクセス時
間の遅い安価なEPROMを用いたにもかかわらず、1
命令を1クロックサイクルで実効でき、RISC型のC
PUであるAm29000の性能を最大に近く引き出す
ことができる。
【0047】図4はデータRAM制御部33への入出力
信号の一例を示すブロック図、図5はデータRAM制御
部33の信号のタイミング図である。これらの図を参照
してデータRAM制御部33の構成及び動作の内、デー
タRAM14のアクセスに直接関連する部分について説
明する。
【0048】CPU11がデータRAM14をアクセス
する際には、データアクセスの要求信号である信号DR
EQがデータRAM制御部33に対して出力される。こ
れに対して、データRAM制御部33からCPU11に
信号DRDYを返したS1サイクルにおいて、その終了
時にCPU11によるデータの読み書きが実行される。
【0049】つまり、信号DRDYがアクティブでない
間はCPU11はウエイト状態となるので、信号DRD
Yをアクティブにするタイミングを遅らせることによっ
てウエイトサイクルを挿入しており、これによって、デ
ータRAM14に必要なアクセス時間(100ns)を
確保している。
【0050】データRAM制御部33からデータRAM
14への制御ラインには、信号RAS、信号CAS、信
号OE、信号WEなどがあり、これらの信号は、システ
ムクロック信号SYSCLKの2倍の周波数のクロック
信号SCLK×2に基づいて作成されている。
【0051】このようにして、CPU11によるデータ
RAM14へのアクセスが、1ウエイトで実行される。
【0052】上述したように、本実施例のデータ処理装
置1のCPU11は、命令ROM12に対してはノーウ
エイトで、データRAM14に対しては1ウエイトで、
それぞれアクセスしているが、これによる効果は次のと
おりである。
【0053】図6はウエイト数と性能との関係を示す図
である。
【0054】図6において、横軸はデータアクセスのウ
エイト数であり、縦軸はノーウエイトによるアクセスを
「1」とした場合のCPU11の性能(処理速度)を示
している。グラフは、命令アクセスのウエイト数が、
0、1、2のそれぞれの場合を示している。なお、この
グラフはDrystoneベンチマークを用いて500
0回のシミュレーションを行って得たデータに基づいて
いる。
【0055】図6によると、命令もデータもノーウエイ
トでアクセスした場合に最も処理速度が速いが、その場
合には、データRAM14として速度の速いSRAMが
必要になるため、コスト高の要因になり、また、チップ
数が増大するため大型化の要因となる。
【0056】これに対して、本実施例のように、データ
のアクセスに1ウエイトを挿入すると、DRAMを使用
することができ、コスト及び寸法を低下させることがで
きる。しかも、処理速度は「0.85」となり、約15
パーセントの低下に抑えられる。さらに、命令のアクセ
スをノーウエイトとしたが、バンクインターリーブ方式
により安価なEPROMを使用することができ、この点
でもコストを低下させることができる。
【0057】因みに、命令のアクセスにウエイトを挿入
した場合には、1ウエイトの場合で約28パーセント、
2ウエイトの場合で約43パーセント、それぞれ処理速
度が大きく低下する。そして、データのアクセスに2ウ
エイトを挿入すると、命令がノーウエイトの場合には約
24パーセント、1ウエイトの場合には約37パーセン
ト、2ウエイトの場合には約47パーセント、それぞれ
低下する。
【0058】このように、命令ROM12に対してはノ
ーウエイトで、データRAM14に対しては1ウエイト
で、それぞれアクセスすることによって、クロック周波
数を高くすることなく、したがってメモリ素子などの価
格の上昇を抑えるとともに、CPU11の性能を最高に
近く引き出して処理速度を向上することができる。
【0059】また、本実施例では、システムクロック信
号SYSCLKの周波数を、CPU11の定格周波数で
ある16MHzよりも低い12.5MHzに設定してい
るが、これによる効果は次のとおりである。
【0060】図7はクロック周波数とメモリアクセス時
間の組み合わせによる性能との関係を示す図である。
【0061】図7では、現時点での普及品MAとして、
アクセス時間が120nsのEPROM及び100ns
のDRAMを選定し、今後順次普及品となると考えられ
るものMB,MCとして、アクセス時間が90nsのE
PROM及び80nsのDRAM、及びアクセス時間が
70nsのEPROM及び60nsのDRAMを、それ
ぞれ選定した。
【0062】図7によると、MAでは、クロック周波数
が20MHzのときには性能(処理速度)が「1.0
4」であり、12.5MHzの「1」と比較してほとん
ど向上していないにもかかわらず、ウエイト数は、命令
アクセス時に「1」、データアクセス時に「2」と、い
ずれも12.5MHzの場合よりも増加しており、それ
だけシステムの構成が複雑となりコスト高となる。
【0063】また、クロック周波数が16MHzのとき
には、20MHzの場合と同様のウエイト数が必要であ
り、12.5MHzの場合よりもウエイト数が多くなる
ために性能が「0.83」と却って低下している。
【0064】つまり、処理速度を向上させるためにクロ
ック周波数を上げたとしても、それによって無駄なウエ
イトが挿入されることとなり、却って処理速度が低下す
る。RISC型のCPUでは、クロック周波数を高くし
て無駄なウエイトを挿入するよりも、同じ回路構成でク
ロック周波数を下げてノーウエイトに近いアクセスとし
た方が、処理速度の低下が少なくてすむ。
【0065】これに対し、例えば従来のCISC型のC
PUでは、ウエイトの挿入を行ってもクロック周波数を
上げた方が、処理速度の向上などパフォーマンスの向上
が図られる。
【0066】このように、本実施例では、RISC型の
CPU11を用いるとともに、CPU11を定格周波数
である16MHzよりも低い12.5MHzで動作させ
ることにより、命令ROM12及びデータRAM14の
アクセス時の無駄なウエイトを無くしてウエイト数を少
なくし、これによって最大のパフォーマンスを得ること
ができ、処理速度の向上を図るとともに、回路設計の容
易化を図っている。
【0067】同様に、図7のMBでは16MHzのとき
に、MCでは20MHzのときに、それぞれ最大のパフ
ォーマンスが得られるが、そのような高速のメモリ素子
が普及した時点で、現在のCPU11を16MHzで動
作させるようにすれば、データ処理装置1の回路を一切
変更することなく、且つコストを上昇させることなく、
処理速度の向上を容易に図ることができる。
【0068】上述の実施例において、命令ROM制御部
31及びデータRAM制御部33の構成、命令ROM1
2a,12b及びデータRAM14a〜14cのバンク
構成、メモリ容量、アドレス領域、その他、データ処理
装置1又はその各部の構成などは、上述した以外に種々
変更することができる。
【0069】
【発明の効果】本発明によると、クロック周波数を高く
しないようにしてコストの上昇を抑えるとともに、処理
速度を向上させることができる。
【0070】請求項3の発明によると、命令用メモリと
してEPROMなどの低価格の素子を用いることがで
き、データ処理装置をより低価格で構成することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るデータ処理装置のブロック図であ
る。
【図2】命令ROM制御部の一例を示すブロック図であ
る。
【図3】命令ROM制御部の各部のタイミング図であ
る。
【図4】データRAM制御部への入出力信号の一例を示
すブロック図である。
【図5】データRAM制御部の信号のタイミング図であ
る。
【図6】ウエイト数と性能との関係を示す図である。
【図7】クロック周波数とメモリアクセス時間の組み合
わせによる性能との関係を示す図である。
【符号の説明】
1 データ処理装置 11 CPU(中央処理装置) 12a,12b 命令ROM(命令用メモリ) 14a〜14c データRAM(データ用メモリ) 21 データバス 22 命令バス 31 命令ROM制御部(命令用メモリ制御部) 33 データRAM制御部(データ用メモリ制御部)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】1命令を1クロックサイクルで処理するこ
    とが可能で且つ命令バスとデータバスとを互いに独立に
    持った中央処理装置と、 前記命令バスに接続された命令用メモリと、 前記データバスに接続されたデータ用メモリとを有した
    データ処理装置において、 前記命令用メモリにはノーウエイトでアクセスし、 前記データ用メモリには1ウエイトでアクセスすること
    を特徴とするデータ処理装置の制御方法。
  2. 【請求項2】1命令を1クロックサイクルで処理するこ
    とが可能で且つ命令バスとデータバスとを互いに独立に
    持った中央処理装置と、 前記命令バスに接続された命令用メモリと、 前記データバスに接続されたデータ用メモリと、 前記命令用メモリをノーウエイトでアクセスするように
    当該命令用メモリを制御する命令用メモリ制御部と、 前記データ用メモリを1ウエイトでアクセスするように
    当該データ用メモリを制御するデータ用メモリ制御部と
    を有したことを特徴とするデータ処理装置。
  3. 【請求項3】前記命令用メモリ制御部が前記命令用メモ
    リをバンクインターリーブ方式により制御してなること
    を特徴とする請求項2記載のデータ処理装置。
JP9131591A 1991-03-28 1991-03-28 データ処理装置の制御方法及びデータ処理装置 Pending JPH06202941A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002288036A (ja) * 2001-03-27 2002-10-04 Nec Corp メモリ読出し回路およびice

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002288036A (ja) * 2001-03-27 2002-10-04 Nec Corp メモリ読出し回路およびice

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