JPH06214871A - デュアルポート電子データ記憶システム及び電子データ記憶システム、並びに同時アクセス方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 改善されたディジタル電子メモリデバイスを
提供すること。 【構成】 相互書き込み回路２３４は、メモリアレイ２
０２、２０４と、第１のラッチセット２１６、２１８
と、第２のラッチセット２３０、２３２と、へ接続さ
れ、メモリアレイ２０２に事前に書き込まれ、かつ第１
のラッチセットに格納されたデータに応答してメモリア
レイ２０４にデータを書き込むこと、及びメモリアレイ
２０４に事前に書き込まれ、かつ第２のダッチセットに
格納されたデータに応答してメモリアレイ２０２にデー
タを書き込むことによって相互書き込みを行なう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一般に、ディジタル電
子メモリデバイス（記憶装置）に係り、特に、冗長デー
タ記憶装置を有する電子メモリデバイスに関する。さら
に、より詳細には、本発明は、冗長データ記録装置とデ
ュアルポートメモリアクセスとを有する電子メモリデバ
イスに関する。

【０００２】

【従来の技術】高速データ処理システムにおいて、キャ
ッシュメモリは、メインメモリ内に格納されたデータを
アクセスするための有効時間を減少するために使用され
る。キャッシュメモリは、メインメモリのより大きく、
かつ通常はより低速の領域から複写された選択されたデ
ータを格納するバッファである。キャッシュメモリは、
システムプロセッサが、プロセッサがメインメモリから
データを検索しなければならなかった場合よりも速くデ
ータを検索するのを可能とする。プロセッサスループッ
ト（処理能力）は、より遅いメモリから要求されたデー
タを待機しながら空費されるプロセッサマシンサイクル
がより少数である程増加する。キャッシュメモリ読み取
り又は書き込みサイクルが一つのプロセッサマシンサイ
クル内で実行され得ることは理想的である。それゆえ、
プロセッサは、キャッシュメモリ動作が実行されている
間、待機する必要がなくなる。データ処理システムのデ
ザインにキャッシュメモリを組み込むことによって、よ
り遅いメインメモリからのデータを待機するために事前
に費やされたプロセッサマシンサイクルは、今度は有用
な動作を実行するために使用され得る。

【０００３】しかしながら、プロセッサスループット
は、プロセッサによって要求されたデータがキャッシュ
メモリ内に格納される場合にのみ増加する。キャッシュ
メモリの使用は、あるデータが、プロセッサによって任
意の所与時間において次に選択されることの確率が、他
のデータよりも高いという原理に基づく。このようなよ
り高い確率データがキャッシュメモリ内に格納された場
合、データに対する平均アクセス時間は減少する。従っ
て、データは、キャッシュヒット（hit ）の確率を増加
させようと試みて、頻繁に、キャッシュメモリを出たり
入ったりする。キャッシュヒットは、プロセッサによっ
て必要とされる次のデータがキャッシュメモリ内に位置
しており、かつプロセッサが迅速にデータをアクセスす
ることができる時に発生する。

【０００４】キャッシュメモリの内容を効率的に管理す
るための努力において、メモリ管理ユニット（ＭＭＵ）
又はいくつかの他の装置は、中央処理装置（ＣＰＵ）が
キャッシュメモリをアクセスしようと試みている間、頻
繁に、キャッシュメモリへデータを入れたり出したり細
かく移動させようする。このようなキャッシュメモリへ
の同時アクセスの必要性に対する一つの解決法は、単一
メモリアレイが二つの装置によって同時にアクセスされ
るのを許容するデュアルポートメモリを使用することで
ある。デュアルポートメモリを使用することの一つの欠
点は、比較的大きなチップサイズを有する装置に付随す
る高いコストである。デュアルポートメモリチップは、
シングルポートメモリチップの２倍よりも大きい。大き
なチップサイズは製造歩留りを減少させる。製造歩留り
とは、製造される良質のチップの数と組み立てられるチ
ップの総数の比率である。

【０００５】メインプロセッサのマシンサイクルと同じ
速さのサイクル時間を有するキャッシュメモリに加え
て、データ処理システムデザインの他の目標は、データ
の完全性を保護すると共に、シングルポイントの故障を
避けることにある。このような目標を達成するための一
つの方法は、冗長データ記憶装置を有するメモリを使用
することにある。データが冗長データ記憶装置を有する
メモリに書き込まれる度ごとに、データの二つのコピー
が二つの分離したメモリアレイ内に格納される。（例え
ば、パリティチェックを使用することによって）第１の
アレイ内のデータにおいてエラーが検出された場合、代
わりに第２のアレイからのデータが使用される。冗長メ
モリを使用することの欠点は、メモリチップのサイズと
コストである。冗長メモリチップは、二つのメモリアレ
イを必要とし、これによりシリコンチップ上で２倍の面
積が必要となる。上記に説明されているように、大きな
チップサイズは、製造歩留りを低下させ、従って製造コ
ストが高くなる。

【０００６】冗長データ記憶装置を有するデュアルポー
トキャッシュメモリを必要とする従来のデータ処理シス
テムは、シングルポートメモリデバイスの４倍の大きさ
のメモリチップを使用しなければならない。従って、デ
ュアルポート能力がチップサイズを２倍にし、かつデー
タ冗長はサイズを再び２倍にする。このように、同じ能
力を有する従来のメモリのスペースの約半分を占めるコ
ンフィギュレーションにおいて、デュアルポートと冗長
記憶装置の能力を有するキャッシュメモリの必要性が存
在していることは理解されよう。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の一つの目的
は、改善されたディジタル電子メモリデバイスを提供す
ることにある。

【０００８】本発明の他の目的は、冗長データ記憶装置
を有する改善されたディジタル電子メモリデバイスを提
供することにある。

【０００９】本発明のさらに他の目的は、冗長データ記
憶装置とデュアルポートメモリアクセスを有する改善さ
れたディジタル電子メモリデバイスを提供することにあ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的は以下のよう
にして達成される。複数のメモリアレイ内に格納された
冗長データを有するデュアルポートメモリデバイスを提
供するためのデータ処理システムにおける方法及びシス
テムが開示されている。第１のデータポートと連結され
ているデータ及びアドレスラッチの第１のセットは、デ
ータ及びアドレス情報を格納するために提供されてい
る。第２のデータポートと連結されているデータ及びア
ドレスラッチの第２のセットは、データ及びアドレス情
報を格納するために提供されている。各データポートは
メモリアレイと連結されている。外部記憶装置アクセス
期間の後で、相互書き込み回路は、第１のメモリアレイ
に事前に書き込まれ、かつデータとアドレスラッチの第
１のセット内に格納されたデータに応答して第２のメモ
リアレイにデータを書き込むことによって、及び第２の
メモリアレイに事前に書き込まれ、かつデータとアドレ
スラッチの第２のセット内に格納されたデータに応答し
て第１のメモリアレイにデータを書き込むことによっ
て、内部相互書き込み動作を実行し、ここで第１又は第
２のメモリアレイのいづれかに書き込まれたデータの冗
長コピーが生成される。

【００１１】本発明の一つの態様は、デュアルポート電
子データ記憶システムであって、データ及びアドレス情
報を格納するためのデータ及びアドレスラッチの第１の
セットと、データ及びアドレスラッチの前記第１のセッ
トと連結された第１のメモリアレイと、データ及びアド
レス情報を格納するためのデータ及びアドレスラッチの
第２のセットと、データ及びアドレスラッチの前記第２
のセットと連結された第２のメモリアレイと、前記第１
のメモリアレイに事前に書き込まれ、かつデータ及びア
ドレスラッチの前記第１のセット内に格納されたデータ
に応答して前記第２のメモリアレイにデータを書き込む
こと、及び前記第２のメモリアレイに事前に書き込ま
れ、かつデータ及びアドレスラッチの前記第２のセット
内に格納されたデータに応答して前記第１のメモリアレ
イにデータを書き込むことによって、相互書き込み動作
を実行するために、前記第１のメモリアレイと、前記第
２のメモリアレイと、データ及びアドレスラッチの前記
第１のセットと、データ及びアドレスラッチの前記第２
のセットとに連結された相互書き込み回路を、を備えこ
れによって、前記第１及び前記第２のメモリアレイのい
づれかに書き込まれたデータの冗長コピーが生成される
ことよりなるデュアルポート電子データ記憶システムで
ある。

【００１２】本発明の一つの態様は、電子データ記憶シ
ステムであって、データ及びアドレス情報を格納するた
めのデータ及びアドレスラッチの第１のセットと、デー
タ及びアドレス情報を格納するためのデータ及びアドレ
スラッチの第２のセットと、複数のメモリアレイと、前
記複数のメモリアレイのうちの一つに書き込むために事
前に使用され、かつデータ及びアドレスラッチの前記第
１及び前記第２のセットの内の少なくとも一方に格納さ
れた前記アドレス及びデータ情報に応答して、前記複数
のメモリアレイ内の格納されたデータを変更するため
に、データ及びアドレスラッチの前記第１及び前記第２
のセット並びに前記複数のメモリアレイに連結された手
段と、を備え、これによって前記複数のメモリアレイの
内の一つのメモリアレイに書き込まれたデータの冗長コ
ピーが前記複数のメモリアレイの内の他のメモリアレイ
に複写されることよりなる電子データ記憶システムであ
る。

【００１３】本発明の一つの態様は、データ処理システ
ムにおけるメモリ内に格納された冗長データセットへの
同時アクセスを提供する方法であって、メモリサイクル
の第１の部分の間、第１のシングルポートメモリアレイ
をアクセスするステップと、前記メモリサイクルの前記
第１の部分の間、第２のシングルポートメモリアレイを
アクセスするステップと、前記第１及び前記第２のシン
グルポートメモリアレイの内の少なくとも一方への書き
込み動作に応答して前記メモリサイクルの第２の部分の
間は自動的に相互書き込み動作を実行するステップと、
を備え、これによって前記第１及び前記第２のメモリア
レイの内の一方に書き込まれたデータの冗長コピーが生
成されることよりなる同時アクセス方法である。

【００１４】

【実施例】図１に関しては、本発明の方法及びシステム
を実施するために使用されるマルチポートＣＰＵ、メイ
ンメモリ、及びデュアルポートキャッシュメモリを有す
るデータ処理システムの高水準のブロック図が示されて
いる。データ処理システム１００は、プロセッサ１０
２、メインメモリ１０４、及びキャッシュメモリ１０６
を含む。好ましい実施例においては、プロセッサ１０２
は、複数の並列動作を実行することが可能であり、かつ
データ、アドレス、及び制御ラインの三つのセットを有
する。プロセッサ１０２は、これら三つの分離バスを介
してキャッシュメモリ１０６及びメインメモリ１０４に
接続されている。三つのバスのうちの二つは、プロセッ
サ１０２を、デュアルポートメモリであるキャッシュメ
モリ１０６に接続するために使用される。プロセッサ１
０２は、制御ライン１０８、アドレスライン１１０、及
びデータライン１１２によってキャッシュメモリ１０６
の第１ポートに接続されている。プロセッサ１０２は、
制御ライン１１４、アドレスライン１１６、及びデータ
ライン１１８によってキャッシュメモリ１０６の第２ポ
ートに接続されている。図１において、キャッシュメモ
リ１０６のタグメモリ部分とデータメモリ部分は分離し
て示されていない。キャッシュメモリ１０６は、以下に
説明されているセット連想記録装置のデザインを組み込
むこともある。

【００１５】プロセッサ１０２は、制御ライン１２２、
アドレスライン１２４、及びデータライン１２８を含む
第３のデータバスを介してメインメモリ１０４に接続さ
れている。本発明の好ましい実施例においては、データ
ライン１２８は、１６ビット幅であり、かつ関連する制
御ラインと共に、より速いデータライン１１２及び１１
８の半分のデータレートで動作する。データライン１１
２及び１１８は８ビット幅である。

【００１６】クロック１２０は、プロセッサ１０２とキ
ャッシュメモリ１０６の両方に接続されており、かつプ
ロセッサ１０２によるキャッシュメモリアクセスの同期
化のためにクロック信号を供給する。

【００１７】プロセッサ１０２は、好ましくは並列デザ
インであり、かつ複数のデータポートを有する。プロセ
ッサ１０２は複数の並列動作を実行することが可能であ
り、かつキャッシュメモリ１０６内に格納されたデータ
への同時アクセスを必要とする。プロセッサ１０２の第
１の部分はソフトウェアの命令を実行することによって
タスキングされるが、プロセッサ１０２の第２の部分
は、正規の命令実行とメモリ管理タイプ機能がタスキン
グされる。この種の機能は、キャッシュメモリ１０６内
に格納されたデータを更新することを含んでおり、これ
によってプロセッサ１０２の第１の部分内でのソフトウ
ェア実行をサポートする。プロセッサ１０２の両ポート
はキャッシュメモリ１０６と同期的に動作し、かつクロ
ック１２０とシンクロする。他の構成は、同期的に動作
する二つのプロセッサ、又はメモリ管理ユニットと共に
動作する一つのプロセッサなどのプロセッサ１０２のた
めに使用され得る。

【００１８】図２に関しては、図１のデータ処理システ
ムを実行するために使用される好ましいキャッシュメモ
リチップの詳細をさらに示すブロック図が描かれてい
る。連想キャッシュメモリシステムのタグメモリ部分は
図２には示されていない。キャッシュメモリ２００は少
なくとも二つのメモリアレイ、即ちメモリアレイ２０２
とメモリアレイ２０４を含む。この実施例においては、
二つのメモリアレイが示されているが、本発明の他の実
施例においては二つより多くのメモリアレイが使用され
てもよい。メモリアレイ２０２はデータラッチ２０８に
接続された四つのデータ出力２０６の（ａ）、（ｂ）、
（ｃ）、及び（ｄ）を有する。データラッチ２０８から
の四つの出力の各々は、八つのデータビットと、一つの
パリティビットからなる９ビットを有しており、かつマ
ルチプレクサ２１０へ入力データを供給する。後期選択
信号２１２は、マルチプレクサ２１０への四つの入力の
内の一つをデータ出力ラッチ２１４へ送られるように選
択するマルチプレクサ２１０へ制御信号を供給する。デ
ータ出力ラッチ２１４は、メモリアレイ２０２からの読
み取りサイクルの間、ラインＤ０上に出力されるデータ
を格納する。

【００１９】キャッシュメモリ２００は、本発明の好ま
しい実施例による４ウェイのセット連想キャッシュメモ
リを使用するデータ処理システムのためにデザインされ
ている。セット連想キャッシュにおいて、メモリは、キ
ャッシュヒットレートを改善する「ライン」の明瞭な
「セット」へパーティション分割される。本発明の実施
例においては、ラインの四つのセットが使用され、これ
によって４ウェイのセット連想キャッシュが提供される
ことになる。キャッシュメモリがアクセスされると、セ
ット内の全てのデータラインが同時に読み取られ、次い
で、後期選択信号２１２及び２２６に応答して読み取り
サイクルの終わり頃にマルチプレクサ２１０及び２２４
によって選択される。後期選択信号２１２及び２２６
は、タグメモリ（図示されてない）によって発生され、
かつどのセットが要求されたデータと整合するかを表示
する。これらの信号はタグ比較プロセスの終わりに発生
され、従ってメモリアドレスサイクルにおいて比較的後
に到着する。タグメモリによるこの様な信号の発生は、
キャッシュデザインの技術における当業者に公知であ
る。

【００２０】メモリアレイ２０２への書き込みサイクル
の間、データはデータ入力ラッチ２１６内に格納され
る。データ入力ラッチ２１６は、データラインＤ０とメ
モリアレイ２０２へ接続されている。読み取り又は書き
込みサイクルの間、アドレスラインＡ０からのアドレス
情報はアドレスラッチ２１８内に格納される。アドレス
ラッチ２１８はメモリアレイ２０２と接続されており、
かつメモリ読み取り又は書き込み動作のためにアドレス
情報を提供する。データ入力ラッチ２１６とアドレスラ
ッチ２１８がデータ及びアドレス情報をラッチした後
で、プロセッサ１０２は、キャッシュメモリ２００内の
メモリアレイ２０２への書き込み動作が終了する前に、
引き続く動作の実行を進める。データ入力ラッチ２１６
及びアドレスラッチ２１８は、プロセッサ１０２が一つ
の書き込みサイクル当り二つのチップクロスを回避する
のを可能とする。一つのデバイスから他のデバイスへの
データの通信であるチップクロスはデータバスの駆動に
おいて固有の遅延を含む。

【００２１】メモリアレイ２０４は、メモリアレイ２０
２について上述されているラッチと同様に、入力と出力
のラッチのセットと接続されている。メモリアレイ２０
４は、四つのデータ出力２２０の（ａ）、（ｂ）、
（ｃ）、及び（ｄ）を有し、かつ各９ビットの出力はデ
ータラッチ２２２と接続されている。データラッチ２２
２は四つのデータ出力を有しており、これらのデータ出
力の全てはマルチプレクサ２２４と接続されている。後
期選択信号２２６は、マルチプレクサ２２４への四つの
データ入力のうちのいづれがデータ出力ラッチ２２８ヘ
送られるかを決定するために使用される。メモリアレイ
２０４内に含まれているデータはデータラインＤ１上の
データ出力ラッチ２２８から読み取られる。データライ
ンＤ１もデータ入力ラッチ２３０を介してメモリアレイ
２０４へデータを書き込むために使用される。アドレス
ラッチ２３２は、アドレスラインＡ１からアドレス情報
を格納するために使用され、かつメモリアレイ２０４と
接続されている。

【００２２】相互書き込み（cross-write)回路２３４
は、メモリアレイ２０２とメモリアレイ２０４の両方に
接続されている。相互書き込み回路２３４は、データ入
力ラッチ２１６、アドレスラッチ２１８、アドレスラッ
チ２３２、及びデータ入力ラッチ２３０とも接続されて
いる。相互書き込み回路２３４は相互書き込みイネーブ
ル２３６からの信号によって、使用可能又は使用不能と
なり得る。

【００２３】相互書き込み回路２３４が使用可能とさ
れ、メモリアレイ２０２への書き込みサイクルにすぐに
続く時には、メモリアレイ２０２へ書き込まれ、かつア
ドレスラッチ２１８内に格納されたアドレスにおいてデ
ータ入力ラッチ２１６内に格納されたデータは、アドレ
スラッチ２１８内に格納されたメモリ位置においてメモ
リアレイ２０４に後から書き込まれる。このような相互
書き込み動作は、メモリアレイ２０２にまず最初に書き
込まれたデータの冗長コピーをメモリアレイ２０４に格
納する。同様に、データがメモリアレイ２０４に書き込
まれた場合、データ入力ラッチ２３０内に格納されたデ
ータは、アドレスラッチ２３２内に格納されたアドレス
において、後からメモリアレイ２０２に書き込まれる。
以下に記述されているように、メモリサイクルの後から
の部分の間、及び外部デバイス（外部書き込み）による
最初に書き込みの後で、全ての相互書き込み動作が発生
する。

【００２４】プロセッサ１０２が情報をメモリアレイ２
０２に書き込み、次いで同じメモリサイクルの間、情報
をメモリアレイ２０４に同時に書き込む場合は、データ
入力ラッチ２３０及びアドレスラッチ２３２において格
納されたデータ及びアドレス情報に従ってメモリアレイ
２０２内に格納されたデータを更新し、次いでデータ入
力ラッチ２１６及びアドレスラッチ２１８において格納
されたデータ及びアドレス情報に従ってメモリアレイ２
０４を同様に更新する。

【００２５】キャッシュメモリ２００内で、外部メモリ
アクセスの始めから次の可能性のある外部メモリアクセ
スの始めまでの時間として定義されるメモリサイクル
は、三つのサブサイクル、即ち、サブサイクル１、２、
及び３、に分割される。サブサイクル１の間、プロセッ
サ１０２は両メモリポートから読み取り及び両メモリポ
ートに書き込みが許容される。サブサイクル１は、メモ
リアクセス期間と呼ばれてもよい。従って、プロセッサ
１０２は、サブサイクル１として定義されたメモリサイ
クルの第１の部分の間、一メモリサイクル当り一度キャ
ッシュメモリ１０６へのアクセスが許容される。

【００２６】相互書き込み動作は、サブサイクル２の
間、即ちプロセッサ１０２がメモリアレイ２０２及びメ
モリアレイ２０４のいづれか又は両方にデータを書き込
んだ後で、及び次のプロセッサメモリサイクルの前に、
生じる。サブサイクル３の間、キャッシュメモリ２００
は、事前のメモリ動作が読み取り動作でなかった（従っ
て、サブサイクル２の間は相互書き込み動作が行なわれ
ない）場合、引き続く読み取り動作に備えてビット検知
ラインを復元する（事前充電する）。相互書き込み動作
がサブサイクル２の間に実行されなかった場合、復元
は、サブサイクル３ではなくサブサイクル２の間に実行
される。

【００２７】相互書き込み動作は次のメモリアクセス期
間の前に生じるので、同じメモリサイクルの間、プロセ
ッサ１０２が同じ対応メモリアドレスへ異なるデータワ
ードを書き込む状態を除いては、メモリアレイ２０２と
メモリアレイ２０４は、同じ対応アドレスにおいて格納
された同じデータ情報を含んでいる。異なるデータが同
じ位置へ同時に書き込まれる時、メモリアレイ２０２に
書き込まれたデータは、メモリアレイ２０４に事前に書
き込まれたデータによって重ね書きされ、かつメモリア
レイ２０４に事前に書き込まれたデータは、メモリアレ
イ２０２に書き込まれたデータによって重ね書きされ
る。この場合において、異なるデータが同じ位置に同時
に書き込まれる時、相互書き込み動作はデータの冗長性
を破壊する。従来の技術のデバイスにおいては、異なる
データが同じメモリアドレスに書き込まれる場合、中間
データワードが指定されたアドレスに格納され得る。デ
ータの冗長性の破壊を阻止するために、キャッシュメモ
リ２００の外部にある回路（図示されてない）は、プロ
セッサ１０２が、プロセッサ１０２のポートの内の一つ
からのメモリの書き込みを遅延させることによって、同
じメモリサイクルの間、同じ位置へ異なるデータを書き
込まないようにする。しかしながら、データの冗長性を
破壊するためのこのような能力は、メモリエラーを検出
する責任を有するキャッシュメモリ２００の外部にある
回路をテストするために使用され得る。

【００２８】プロセッサ１０２がポート０及びポート１
の両方からキャッシュメモリ２００を同時に読み取る場
合、次のメモリアクセスの前に、相互書き込み回路２３
４がいかなるデータをも相互書き込みすることは必要と
されない。

【００２９】図３においては、上記に説明されたよう
に、図２のキャッシュメモリ２００の動作タイミングを
さらに示すタイミングチャートが示されている。図３
は、外部メモリアクセスの始まりから次の可能性ある外
部メモリアクセスの始まりまでの時間として定義されて
いるメモリサイクルを示している。キャッシュメモリ２
００内では、メモリサイクルタイムが、三つのサブサイ
クルであるサブサイクル１、２、及び３に分割されてい
る。サブサイクル１は、中央処理装置（ＣＰＵ）のよう
な外部デバイスが、キャッシュメモリ２００のポートの
いづれかから読み取り、又はいづれかに書き込むのが許
容される外部メモリアクセス期間を定義する。サブサイ
ル２の間に相互書き込み回路２３４が使用可能であり、
かつ先行しているサブサイクル１の間にいづれかのポー
トが書き込まれた場合、相互書き込み回路２３４は相互
書き込み動作を実行する。復元動作（ビット検知ライン
を事前充電する）は、サブサイクル３の間に実行される
か、さもなければ、上記のように、サブサイクル２の間
に特定アレイを更新するために相互書き込み動作が必要
とされない場合、この特定アレイのための復元動作は、
サブサイクル２の間に実行され得る。

【００３０】キャッシュメモリ２００内では、一つのサ
ブサイクルの継続期間内でメモリアレイ２０２と２０４
への内部アクセスが生じるが、外部という点からは、メ
モリアレイ２０２と２０４へのアクセスはいくつかのサ
ブサイクルの継続期間にわたって生じる。例えば、ポー
ト１又は２を用い、外部の読み取り又は書き込みに応答
して、メモリアレイ２０２及び２０４は、サブサイクル
１の間に読み取られたり書き込まれたりする。外部書き
込み動作に応答して、相互書き込み動作のためのメモリ
アレイ２０２及び２０４のいづれかへのアクセスはサブ
サイクル２の間に生じる。外部の観点からは、メモリア
レイ２０２又は２０４から要求されるデータは、データ
出力ラッチ２１４及び２２８内にそれぞれ格納され、か
つサブサイクル２又は３の間、或いはもっと後で、プロ
セッサ１０２によって読み取られ得る。従って、データ
出力ラッチ２１４及び２２８は、キャッシュメモリ２０
０内の単一サブサイクルの期間よりも長い外部メモリア
クセス期間を供給し得る。

【００３１】アドレスラッチ２１８と２２８は、プロセ
ッサ１０２からアドレスデータをラッチし、かつデータ
が一旦ラッチされると、プロセッサ１０２が、引き続く
動作のためにアドレスラインを使用するのを許容する。
同様に、データ入力データ２１６及び２３０は、プロセ
ッサ１０２からキャッシュメモリ２００に書き込まれた
データをラッチし、かつデータが一旦ラッチされると、
プロセッサ１０２が、引き続く動作のためにデータライ
ンを使用するのを可能とする。

【００３２】以下の表１は、デュアルポート動作の間の
種々の読み取り／書き込み状態におけるキャッシュメモ
リ２００の動作を詳細に示している。相互書き込み動作
は、サブサイクル１の間の他のポートへの書き込み動作
に続いてサブサイクル２の間に生じる。例えば、メモリ
アレイ２０２がポート０から読み取られ、かつメモリア
レイ２０４がポート１へ書き込まれた場合、メモリアレ
イ２０２への相互書き込みが生じ、これによりメモリア
レイ２０４が復元され得る。上記のように、サブサイク
ル２の間に相互書き込みが必要とされない場合は、メモ
リアレイ２０２又は２０４はサブサイクル２の間に復元
され得る。相互書き込みがサブサイクル２の間に必要と
された場合は、メモリアレイ２０２又は２０４はサブサ
イクル３の間に復元され得る。 表１ デュアルポート動作 動作 サブサイクル１ サブサイクル２ サブサイクル３ 読み取りポート０ 読み取り０ 復元 − 読み取りポート１ 読み取り１ 復元 − 読み取りポート０ 読み取り０ １から０を相互書き込み 復元 書き込みポート１ 書き込み１ 復元 − 書き込みポート０ 書き込み０ 復元 − 読み取りポート１ 読み取り１ ０から１を相互書き込み 復元 書き込みポート０ 書き込み０ １から０を相互書き込み 復元 書き込みポート１ 書き込み１ ０から１を相互書き込み 復元

【００３３】以下の表２は、シングルポート動作の間の
種々の読み取り／書き込み状態におけるキャッシュメモ
リ２００の動作を詳細に示している。シングルポート動
作の間、ポート１とポート２の両方が、同じアドレスを
用いて読み取られかつ書き込まれ、これによってダブル
ワイドメモリとして動作する。即ち、キャッシュメモリ
２００は、３２ｋ×９ビットではなく、３２ｋ×１８ビ
ットとして振る舞い、従って相互書き込み動作は実行さ
れない。

【００３４】 表２ シングルポート動作 動作 サブサイクル１ サブサイクル２ サブサイクル３ 読み取りポート０ 読み取り０ 復元 − 読み取りポート１ 読み取り１ 復元 − 書き込みポート０ 書き込み０ 復元 − 書き込みポート１ 書き込み１ 復元 −

【００３５】上記の本発明の好ましい実施例の詳細な記
述を読めば、本発明の開示内容が、複数のポートアクセ
スと、複数のメモリアレイ内で冗長データ記憶装置を有
する改善されたディジタルメモリデバイスを提供してい
ることが理解されよう。好ましい実施例においては、デ
ュアルポートアクセスとデータの冗長性の組合わされた
特徴が、同じ特徴を有すると共に従来のデザインを用い
たチップの半分の面積と同じ位小さい面積を有するチッ
プ内に提供されている。より小型のチップサイズと減少
したトランジスタの数によって製造コストが実質的に安
価化され、これによりメモリの信頼度が高まる。

【００３６】本発明の好ましい実施例のメモリデザイン
は二つのポートと二つのメモリアレイを使用している
が、本発明の実質的な特徴から逸脱することなく、追加
のポート又は追加のメモリアレイが追加され得ることが
理解されよう。追加のメモリサブサイクルは二つ以上の
メモリアレイをサポートする相互書き込み動作を処理す
るために追加され得る。４ウェイのセット連想キャッシ
ュデザインをサポートするために組み込まれた特徴に関
しては、本発明の好ましい実施例は、キャッシュデザイ
ンの種々のコンフィギュレーションをサポートするため
に適合される。

【００３７】

【発明の効果】本発明は、改善されたディジタル電子メ
モリデバイスを提供する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の好ましい実施例によるマルチポートＣ
ＰＵ、メインメモリ、及びデュアルポートキャッシュメ
モリを有するデータ処理システムの高水準ブロック図を
示す図である。

【図２】図１のデータ処理システムを実施するために使
用されるキャッシュメモリチップの詳細をさらに示す図
である。

【図３】図２のキャッシュメモリ２００の動作のタイミ
ングをさらに示すタイムチャートである。

【符号の説明】

１００ データ処理システム ２００ キャッシュメモリ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 デニス トーマス コックス アメリカ合衆国55901、ミネソタ州ロチェ スター、サーティーサード ストリート ノースウエスト 1127

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 デュアルポート電子データ記憶システム
   であって、 データ及びアドレス情報を格納するためのデータ及びア
   ドレスラッチの第１のセットと、 データ及びアドレスラッチの前記第１のセットと連結さ
   れた第１のメモリアレイと、 データ及びアドレス情報を格納するためのデータ及びア
   ドレスラッチの第２のセットと、 データ及びアドレスラッチの前記第２のセットと連結さ
   れた第２のメモリアレイと、 前記第１のメモリアレイに事前に書き込まれ、かつデー
   タ及びアドレスラッチの前記第１のセット内に格納され
   たデータに応答して前記第２のメモリアレイにデータを
   書き込むこと、及び前記第２のメモリアレイに事前に書
   き込まれ、かつデータ及びアドレスラッチの前記第２の
   セット内に格納されたデータに応答して前記第１のメモ
   リアレイにデータを書き込むことによって、相互書き込
   み動作を実行するために、前記第１のメモリアレイと、
   前記第２のメモリアレイと、データ及びアドレスラッチ
   の前記第１のセットと、データ及びアドレスラッチの前
   記第２のセットとに連結された相互書き込み回路と、 を備え、 これによって、前記第１及び前記第２のメモリアレイの
   いづれかに書き込まれたデータの冗長コピーが生成され
   ることよりなるデュアルポート電子データ記憶システ
   ム。
2. 【請求項２】 メモリサイクルタイムが複数のサブサイ
   クルへ分割され、前記第１と前記第２のメモリアレイへ
   の外部メモリアクセスが選択されたサブサイクルの間だ
   け許容されることよりなる請求項１に記載のデュアルポ
   ート電子データ記憶システム。
3. 【請求項３】 前記相互書き込み回路が、相互書き込み
   イネーブルラインと連結された信号に応答して使用可能
   となったり、使用不能となったりすることよりなる請求
   項１に記載のデュアルポート電子データ記憶システム。
4. 【請求項４】 マルチプレクサの各々と連結された複数
   の後期選択信号に応答して、前記第１及び第２のメモリ
   アレイから複数のデータ出力のうちの一つを選択するた
   めに前記第１及び第２のメモリアレイの各々と連結され
   た前記マルチプレクサをさらに備えることよりなる請求
   項１に記載のデュアルポート電子データ記憶システム。
5. 【請求項５】 電子データ記憶システムであって、 データ及びアドレス情報を格納するためのデータ及びア
   ドレスラッチの第１のセットと、 データ及びアドレス情報を格納するためのデータ及びア
   ドレスラッチの第２のセットと、 複数のメモリアレイと、 前記複数のメモリアレイのうちの一つに書き込むために
   事前に使用され、かつデータ及びアドレスラッチの前記
   第１及び前記第２のセットの内の一方に格納された前記
   アドレス及びデータ情報に応答して、前記複数のメモリ
   アレイ内に格納されたデータを変更するためにデータ及
   びアドレスラッチの前記第１及び前記第２のセット並び
   に前記複数のメモリアレイに連結された手段と、 を備え、 これによって前記複数のメモリアレイの内の一つのメモ
   リアレイに書き込まれたデータの冗長コピーが前記複数
   のメモリアレイの内の他の一つのメモリアレイに複写さ
   れることよりなる電子データ記憶システム。
6. 【請求項６】 前記複数のメモリアレイが第１のメモリ
   アレイと第２のメモリアレイを備える請求項５に記載の
   電子データ記憶システム。
7. 【請求項７】 データ処理システムにおけるメモリ内に
   格納された冗長データセットへの同時アクセスを提供す
   る方法であって、 メモリサイクルの第１の部分の間、第１のシングルポー
   トメモリアレイをアクセスするステップと、 前記メモリサイクルの前記第１の部分の間、第２のシン
   グルポートメモリアレイをアクセスするステップと、 前記第１及び前記第２のシングルポートメモリアレイの
   内の少なくとも一方への書き込み動作に応答して前記メ
   モリサイクルの第２の部分の間は相互書き込み動作を自
   動的に実行するステップとを備え、 これによって前記第１及び第２のメモリアレイの内の一
   方に書き込まれたデータの冗長コピーが生成されること
   よりなる同時アクセス方法。
8. 【請求項８】 外部書き込み動作に応答してデータ入力
   ラッチ内にデータワードを格納するステップと、 外部読み取り動作に応答してデータ出力ラッチ内にデー
   タワードを格納するステップと、 外部書き込み及び読み取り動作の一方に応答してアドレ
   スラッチ内にアドレスを格納するステップと、 をさらに含む請求項７に記載の同時アクセス方法。
9. 【請求項９】 読み取り動作の後で、又は前記相互書き
   込み動作の後で、前記第１及び前記第２のシングルポー
   トメモリアレイ内にビット検知ラインを復元するステッ
   プをさらに含む請求項７に記載の同時アクセス方法。