JPH0793215A - Semiconductor memory - Google Patents

Semiconductor memory

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JPH0793215A
JPH0793215A JP5233649A JP23364993A JPH0793215A JP H0793215 A JPH0793215 A JP H0793215A JP 5233649 A JP5233649 A JP 5233649A JP 23364993 A JP23364993 A JP 23364993A JP H0793215 A JPH0793215 A JP H0793215A
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JP
Japan
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write
data
memory
buffer
cache memory
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP5233649A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Nobuo Kawamoto
本 信 夫 川
Nobuo Watanabe
辺 信 夫 渡
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Toshiba Corp
Toshiba Electronic Device Solutions Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Toshiba Microelectronics Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp, Toshiba Microelectronics Corp filed Critical Toshiba Corp
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Publication of JPH0793215A publication Critical patent/JPH0793215A/en
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Abstract

PURPOSE:To provide the semiconductor memory which eliminates unmatching between data held in a cache memory and data held in a main memory and can consist of a main storage device at high operating speed in a computer system using the cache memory. CONSTITUTION:Concerning the semiconductor memory for which a write buffer 7 to be operated at high speed for temporarily storing a write address and write data applied form the outside and a large storage capacity DRAM with comparatively low-speed operations are integrated on the same substrate and when the semiconductor memory is not accessed from the outside, the write buffer 7 can transfer the stored write address and write data to the DRAM and can update the transferred write address and write data after the transfer. Therefore, since write to a main memory 4a can be performed at high speed, even in the case of a write through system, system speed is not decelerated.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は半導体記憶装置に関する
もので、特に、コンピュータシステムの主記憶装置(メ
インメモリ)に使用して好都合な半導体記憶装置に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor memory device, and more particularly to a semiconductor memory device which is convenient for use as a main memory (main memory) of a computer system.

【0002】[0002]

【従来の技術】コンピュータシステムにはメインメモリ
が不可欠である。メインメモリは、通常、ビット当たり
単位が安く、大容量であるDRAM(ダイナミックRA
M)で構成される。このDRAMの動作速度はCPUの
動作速度と比べてかなり遅いので、CPUの待ち時間を
増やし、CPUの動作効率を低下させる。これを回避す
るため、記憶容量は少ないが高速で動作するキャッシュ
メモリ(バッファ)をCPUとメインメモリ間に介在さ
せる。このキャッシュメモリを持つコンピュータシステ
ムでは、キャッシュメモリにCPUが頻繁にアクセスす
るデータ部分をメインメモリから予め写しとっておき、
CPUはメインメモリへアクセスする代わりに高速なキ
ャッシュメモリへアクセスを行う。
2. Description of the Related Art A main memory is indispensable for a computer system. The main memory is usually a DRAM (Dynamic RA
M). Since the operating speed of this DRAM is considerably slower than the operating speed of the CPU, the waiting time of the CPU is increased and the operating efficiency of the CPU is lowered. In order to avoid this, a cache memory (buffer) which has a small storage capacity but operates at high speed is interposed between the CPU and the main memory. In a computer system having this cache memory, a data part that the CPU frequently accesses is copied from the main memory in advance,
The CPU accesses the high speed cache memory instead of accessing the main memory.

【0003】図3は、このようなキャッシュメモリを備
えるコンピュータシステムのCPU及びメモリの接続関
係を示している。同図において、CPU1からメモリへ
のアクセスが発生すると、まず、CPU1からアドレス
バス5にアドレス信号が送出される。送出されたアドレ
ス信号をキャッシュメモリ2が取り込み、キャッシュメ
モリ2に既に記憶されているデータへのアクセスである
かの判定を行う。キャッシュメモリ2に記憶されている
データであるとき、キャッシュメモリ2はアドレスバス
5及びデータバス6のゲート3を閉じて、CPU1及び
メインメモリ4相互間のデータの送受を阻止する。これ
により、CPU1はキャッシュメモリ2とアクセスを行
う。キャッシュメモリ2に記憶されていないデータであ
るとき、ゲート3はキャッシュメモリ2によって開けら
れ、CPU1はメインメモリ4とのアクセスを行う。こ
のキャッシュメモリ2の制御方法としては、大別して、
以下に示すライトスルーとライトバックの二通りがあ
る。
FIG. 3 shows a connection relationship between a CPU and a memory of a computer system having such a cache memory. In the figure, when an access from the CPU 1 to the memory occurs, first, an address signal is sent from the CPU 1 to the address bus 5. The cache memory 2 fetches the sent address signal, and determines whether or not it is an access to the data already stored in the cache memory 2. When the data is the data stored in the cache memory 2, the cache memory 2 closes the gate 3 of the address bus 5 and the data bus 6 to prevent data transmission / reception between the CPU 1 and the main memory 4. As a result, the CPU 1 accesses the cache memory 2. When the data is not stored in the cache memory 2, the gate 3 is opened by the cache memory 2 and the CPU 1 accesses the main memory 4. The control method of the cache memory 2 is roughly classified into
There are two types of write-through and write-back shown below.

【0004】ライトスルー方式では、メモリリードサイ
クルにおいてキャッシュメモリ2がヒットしたとき、す
なわち、メインメモリ4と等しいデータをキャッシュメ
モリ2が保持しており、そのデータに対して読み出しが
行われる場合には、CPU1はキャッシュメモリ2から
データを読み出す。また、メモリリードサイクルにおい
てキャッシュメモリ2がミスしたとき、すなわち、読み
出すデータがキャッシュメモリにない場合には、メイン
メモリ4からデータを読み出すと共にキャッシュメモリ
2にそのデータを書込む。この方式のメモリライトサイ
クルでは、キャッシュメモリ2がヒットしたとき、すな
わち、書換えるメインメモリの番地のデータをキャッシ
ュメモリ2が持っている場合には、CPU1はキャッシ
ュメモリ2及びメインメモリ4の両方にデータの書込み
を行う。キャッシュメモリ2がミスしたとき、すなわ
ち、書換えるメインメモリの番地のデータをキャッシュ
メモリ2が持っていない場合には、メインメモリ4への
書込みを行う。
In the write-through method, when the cache memory 2 is hit in the memory read cycle, that is, when the cache memory 2 holds the same data as the main memory 4 and the data is read. , CPU 1 reads data from cache memory 2. When the cache memory 2 misses in the memory read cycle, that is, when the data to be read is not in the cache memory, the data is read from the main memory 4 and the data is written in the cache memory 2. In the memory write cycle of this method, when the cache memory 2 is hit, that is, when the cache memory 2 has the data of the address of the main memory to be rewritten, the CPU 1 stores the data in both the cache memory 2 and the main memory 4. Write data. When the cache memory 2 misses, that is, when the cache memory 2 does not have the data of the address of the main memory to be rewritten, the writing to the main memory 4 is performed.

【0005】一方、ライトバック方式では、メモリリー
ドサイクルにおいてキャッシュメモリ2がヒットしたと
きには、ライトスルー方式と同様に、CPU1はキャッ
シュメモリ2からデータを読み出す。ミスしたときに
は、キャッシュメモリ2に記憶しているデータのうち
で、アクセス頻度の低いデータを選び出す。選択された
データがライトサイクルのヒットで書換えられているデ
ータであった場合には、選択されたデータをメインメモ
リ4へ書込んだ後、消去してキャッシュメモリ2の記憶
場所を空ける。また、ライトサイクルで書換えられてい
ないデータであればそのまま消去してキャッシュメモリ
2の記憶場所を空ける。そして、メインメモリ4からデ
ータをCPU1に読み出すと共に、読み出したデータを
キャッシュメモリ2の空けられた所へ書込む。
On the other hand, in the write-back method, when the cache memory 2 is hit in the memory read cycle, the CPU 1 reads data from the cache memory 2 as in the write-through method. When a miss occurs, the data having a low access frequency is selected from the data stored in the cache memory 2. When the selected data is the data that has been rewritten by the hit of the write cycle, the selected data is written to the main memory 4 and then erased to free the storage location of the cache memory 2. Further, if the data has not been rewritten in the write cycle, the data is erased as it is to free the storage location of the cache memory 2. Then, the data is read from the main memory 4 to the CPU 1, and the read data is written in the empty space of the cache memory 2.

【0006】この方式のメモリライトサイクルでは、キ
ャッシュメモリ2がヒットしたとき、CPU1はキャッ
シュメモリ2にのみデータの書込みを行い、メインメモ
リ4には書込まない。キャッシュメモリ2がミスのとき
は、キャッシュメモリ2に記憶しているデータのうち
で、アクセス頻度の低いデータを選び出す。選択された
データがライトサイクルのヒットで書換えられているデ
ータであった場合には、そのデータをメインメモリ4へ
書込んだ後、消去してキャッシュメモリ2の記憶場所を
空ける。また、ライトサイクルで書換えられていないデ
ータであればそのまま消去してキャッシュメモリ2の記
憶場所を空ける。そして、CPU1からの書込みのデー
タをキャッシュメモリ2の空けられた所へ書込む。
In the memory write cycle of this system, when the cache memory 2 is hit, the CPU 1 writes data only to the cache memory 2 and not to the main memory 4. When the cache memory 2 is missed, the data having a low access frequency is selected from the data stored in the cache memory 2. When the selected data is the data that has been rewritten by the hit of the write cycle, the data is written to the main memory 4 and then erased to free the storage location of the cache memory 2. Further, if the data has not been rewritten in the write cycle, the data is erased as it is to free the storage location of the cache memory 2. Then, the write data from the CPU 1 is written into the empty space of the cache memory 2.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】このようなキャッシュ
メモリを持つコンピュータシステムでは、リードサイク
ルの場合には、キャッシュメモリから高速にメインメモ
リの複写データを読み出すことができる。しかし、ライ
トサイクルでは必ず低速のメインメモリへの書込みが必
要となり、以下のような問題が発生する。
In a computer system having such a cache memory, in the case of a read cycle, copy data in the main memory can be read out from the cache memory at high speed. However, in the write cycle, writing to the low-speed main memory is always required, and the following problems occur.

【0008】ライトバック方式では、リード及びライト
サイクル共に、ヒットした場合には全てキャッシュメモ
リとのアクセスで済むため、ヒットが続く限りシステム
の高速動作が可能となる。しかし、ライトサイクルのヒ
ットではキャッシュメモリしか書換えないため、メイン
メモリのデータとキャッシュメモリの保持データの内容
が異なってしまう。この場合、マスタユニット(CP
U、DMA等のメモリを直接アクセスするユニット)が
一つのシステムでは問題ないが、マルチマスタのシステ
ムでは複数のマスタユニットが夫々に共用のメインメモ
リを直接アクセスするため、メインメモリとキャッシュ
メモリのデータの同一性が問題となる。
In the write-back method, since it is sufficient to access the cache memory in the case of hits in both read and write cycles, the system can operate at high speed as long as the hits continue. However, in a write cycle hit, only the cache memory is rewritten, so the contents of the data in the main memory and the data held in the cache memory differ. In this case, the master unit (CP
Although there is no problem in a system in which one unit that directly accesses the memory such as U and DMA is used, in a multi-master system, since multiple master units directly access the shared main memory, the data in the main memory and the cache memory are the same. Sex matters.

【0009】ライトスルー方式では、メモリライトサイ
クルでヒットした場合にキャッシュメモリとメインメモ
リの両方に書込みを行うため、常にキャッシュメモリは
メインメモリの一部の写しとなっている。このため、ラ
イトバック方式のような、キャッシュメモリとメインメ
モリのデータの同一性の問題は発生しない。
In the write-through method, when a hit occurs in the memory write cycle, writing is performed in both the cache memory and the main memory, so the cache memory is always a copy of the main memory. For this reason, the problem of the sameness of the data in the cache memory and the data in the main memory unlike the write-back method does not occur.

【0010】しかし、ライトサイクルでは必ずキャッシ
ュメモリに加えてメインメモリの書込みを行うことか
ら、ライトサイクルが二回以上連続したときには、メイ
ンメモリの書込速度に合わせてシステムの動作速度を遅
くしなければならない。
However, in the write cycle, the main memory is always written in addition to the cache memory. Therefore, when the write cycle continues twice or more, the operation speed of the system must be slowed down in accordance with the write speed of the main memory. I have to.

【0011】このようにライトバック方式は、書込速度
の遅いメインメモリへの書込回数を減らすことによりス
ピードの低下を防ぐことが出来るが、キャッシュメモリ
とメインメモリの内容の同一性が保たれない。そのため
複数のマスタで構成されるシステムには使用し難い。ま
た、ライトスルー方式は、キャッシュメモリとメインメ
モリのデータの内容の同一性を保つことが出来るが、メ
インメモリの書込み回数が増し、システムの動作速度が
遅くなるという不具合がある。
As described above, the write-back method can prevent a decrease in speed by reducing the number of times of writing to the main memory having a slow writing speed, but the contents of the cache memory and the main memory are kept the same. Absent. Therefore, it is difficult to use in a system composed of multiple masters. Further, the write-through method can maintain the same data contents in the cache memory and the main memory, but has a problem that the number of times of writing in the main memory increases and the operation speed of the system slows down.

【0012】よって、本発明は、キャッシュメモリを用
いたコンピュータシステムにおいて、キャッシュメモリ
が保持するデータとメインメモリが保持するデータとの
不一致が無く、しかも、動作速度の速い主記憶装置を構
成することの出来る半導体記憶装置を提供することを目
的とする。
Therefore, according to the present invention, in a computer system using a cache memory, there is no inconsistency between the data held in the cache memory and the data held in the main memory, and a main storage device having a high operation speed is constructed. It is an object of the present invention to provide a semiconductor memory device capable of performing the above.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明の半導体記憶装置は、外部から与えられる書込ア
ドレス及び書込データを一時記憶する高速動作の書込バ
ッファと、比較的に低速動作かつ大記憶容量のDRAM
と、が同一基板上に集積される半導体記憶装置におい
て、上記書込バッファは、半導体記憶装置が外部からア
クセスされないときに、記憶している上記書込アドレス
及び書込データを上記DRAMに転送し、転送後に転送
済みの書込アドレス及び書込データを更新可能とする、
ことを特徴とする。
In order to achieve the above object, a semiconductor memory device of the present invention has a high speed operation write buffer for temporarily storing an externally supplied write address and write data, and a relatively low speed write buffer. Dynamic and high capacity DRAM
And the semiconductor memory device integrated on the same substrate, the write buffer transfers the stored write address and write data to the DRAM when the semiconductor memory device is not accessed from the outside. , It is possible to update the transferred write address and write data after transfer,
It is characterized by

【0014】[0014]

【作用】半導体記憶装置は、コンピュータの主記憶装置
(メインメモリ)として使われているDRAMに高速動
作の可能な書込バッファを組み込んだ構成となってい
る。メモリへのデータ書込みでは、書込バッファへの高
速書込みを行う。書込バッファからセルアレイへのデー
タ転送は、メインメモリがスタンバイ状態のときに行
う。キャッシュメモリを持つシステムでは、一般に90
%以上のメモリアクセスがキャッシュメモリに対して行
われ、その間、メインメモリはスタンバイ状態となって
いる。
The semiconductor memory device has a structure in which a write buffer capable of high-speed operation is incorporated in a DRAM used as a main memory device (main memory) of a computer. When writing data to the memory, high-speed writing to the write buffer is performed. Data transfer from the write buffer to the cell array is performed when the main memory is in the standby state. Generally 90 in a system with cache memory
% Or more memory accesses are made to the cache memory, and the main memory is in the standby state during that time.

【0015】メインメモリへの書込みが高速で行えるよ
うになると、ライトスルー方式においてもシステムスピ
ードは遅くならない。
When writing to the main memory can be performed at high speed, the system speed does not slow down even in the write-through method.

【0016】[0016]

【実施例】以下、本発明の半導体記憶装置の実施例につ
いて図1を参照して説明する。同図に示されるコンピュ
ータシステムにおいて、図3と対応する部分には同一符
号を付し、かかる部分の説明は省略する。本発明の半導
体記憶装置は、従来と同様のキャッシュメモリを有する
コンピュータシステムの構成に、書込バッファを備える
メインメモリ4aとして提供される。メインメモリ4a
は、同一半導体基板上に形成された大容量のDRAM
と、高速動作の書込バッファとを備える。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the semiconductor memory device of the present invention will be described below with reference to FIG. In the computer system shown in the figure, parts corresponding to those in FIG. 3 are designated by the same reference numerals, and description of such parts will be omitted. The semiconductor memory device of the present invention is provided as a main memory 4a having a write buffer in the configuration of a computer system having a cache memory similar to the conventional one. Main memory 4a
Is a large-capacity DRAM formed on the same semiconductor substrate
And a write buffer that operates at high speed.

【0017】図2は、メインメモリ4aの構成を示して
おり、DRAMは、データバス11、メモリセルアレイ
12、ローアドレスバス13、カラムアドレスバス1
4、アドレスバッファ15及びデータ入出力バッファ1
6等によって構成される。書込バッファ7は、DRAM
に書込むべきデータを一時記憶する高速動作のデータバ
ッファ8と、そのデータに対するアドレスを記憶する高
速動作のタグバッファ9及び書込バッファの制御回路1
0等によって構成される。DRAMのデータバス11に
は、メモリセルアレイ12と並列に書込バッファ7のデ
ータバッファ8が接続される。ローアドレスバス13及
びカラムアドレスバス14には、メモリセルアレイ12
内の図示しないデコーダと並列に、書込バッファ7のタ
グバッファ9が接続される。制御回路10は、書込バッ
ファへの書込読出回路及びアドレスの比較回路等で構成
される。
FIG. 2 shows the configuration of the main memory 4a. The DRAM is a data bus 11, a memory cell array 12, a row address bus 13, and a column address bus 1.
4, address buffer 15 and data input / output buffer 1
It is composed of 6 and the like. The write buffer 7 is a DRAM
High-speed operation data buffer 8 for temporarily storing data to be written to, high-speed operation tag buffer 9 for storing an address for the data, and write buffer control circuit 1
It is composed of 0 and the like. The data buffer 8 of the write buffer 7 is connected to the data bus 11 of the DRAM in parallel with the memory cell array 12. The memory cell array 12 is connected to the row address bus 13 and the column address bus 14.
The tag buffer 9 of the write buffer 7 is connected in parallel with a decoder (not shown). The control circuit 10 is composed of a write / read circuit for a write buffer, an address comparison circuit, and the like.

【0018】次に、メインメモリ4aの動作について説
明する。メインメモリ4aは、半導体記憶装置4は、D
RAMとしての書込動作モード及び読出動作モードに加
え、CPU1或いはキャッシュメモリ2から転送される
書込データを一旦書込バッファ7に高速で書込んだ後、
書込バッファ7からメモリセルアレイ12へ書込データ
を移動する転送動作モードを備える。
Next, the operation of the main memory 4a will be described. The main memory 4a is the semiconductor memory device 4 is D
In addition to the write operation mode and the read operation mode as the RAM, the write data transferred from the CPU 1 or the cache memory 2 is once written in the write buffer 7 at a high speed,
A transfer operation mode for moving write data from write buffer 7 to memory cell array 12 is provided.

【0019】まず、メインメモリ4aへの書込動作モー
ドでは、CPU1から(或いはキャッシュメモリ2か
ら)メインメモリ4aに書込むべきデータが転送されて
来る。CPU1からメモリ4に書込指令が与えられ、C
PU1から出力されるアドレス信号及びデータ信号が夫
々アドレスバッファ15及びデータ入出力バッファ16
に取り込まれる。次に、書込バッファ7の制御回路10
でアドレスバッファ15に保持される書込アドレスと、
タグバッファ9に記憶しているタグデータとの比較が行
われる。一致するタグデータを保持しているとき、すな
わち、ヒットした場合には、そのタグデータと対になる
データバッファ8の記憶位置にデータ入出力バッファ1
6に保持されているデータの書込みを行う。一致するタ
グデータがないとき、すなわち、ミスの場合には、書込
バッファ7のバッファ領域に空きが有ると、データバッ
ファ8及びタグバッファ9に夫々書込むべきデータ及び
アドレスが書込まれる。このとき、メモリセルアレイ1
2は、制御回路10によってスタンバイ状態のままにな
される。書込バッファ7のバッファ領域に、書込むべき
データを一時保持する空きがない場合には、通常のメモ
リセルアレイ12への書込みとなり、メモリセルアレイ
12は、アドレスバッファ15により与えられるアドレ
スに、データ入出力バッファ16に保持されているデー
タを書込む。メモリセルアレイ12等からなるDRAM
の動作は知られているのでここで詳述しない。
First, in the write operation mode to the main memory 4a, the data to be written to the main memory 4a is transferred from the CPU 1 (or from the cache memory 2). A write command is given from the CPU 1 to the memory 4, and C
The address signal and the data signal output from PU1 are the address buffer 15 and the data input / output buffer 16, respectively.
Is taken into. Next, the control circuit 10 of the write buffer 7
And the write address held in the address buffer 15 by
The comparison with the tag data stored in the tag buffer 9 is performed. When the matching tag data is held, that is, when there is a hit, the data input / output buffer 1 is stored in the storage position of the data buffer 8 which is paired with the tag data.
The data held in 6 is written. When there is no matching tag data, that is, when there is a miss, if there is a vacancy in the buffer area of the write buffer 7, the data and address to be written are written in the data buffer 8 and the tag buffer 9, respectively. At this time, the memory cell array 1
2 is kept in the standby state by the control circuit 10. When the buffer area of the write buffer 7 does not have a space for temporarily holding the data to be written, the writing is performed to the normal memory cell array 12, and the memory cell array 12 stores the data at the address given by the address buffer 15. The data held in the output buffer 16 is written. DRAM including memory cell array 12 and the like
The operation of is known and will not be detailed here.

【0020】CPU1からメインメモリ4aに転送され
て書込バッファ7に一旦記憶されたデータは、メインメ
モリがアクセスされない期間に、書込バッファ7からD
RAMに転送されて記憶される。キャッシュメモリを持
つコンピュータシステムでは、一般的に、キャッシュメ
モリへのヒット率(全てのメモリアクセス回数に対する
キャッシュメモリからのアクセスの割合)が90%以上
となっている。また、ライトスルー方式での書込時間を
含めた外部バスの使用率は50%以下である。このた
め、キャッシュメモリを持つコンピュータシステムで
は、メインメモリ4aはシステムの動作中においても5
0%以上スタンバイ状態となっており、その間使用され
ていない。このスタンバイ状態の空時間を活用して、C
PU1から高速で転送されたデータ群を、書込バッファ
7からDRAMに転送する。これにより、見かけ上DR
AMの書込動作が高速化される。
The data transferred from the CPU 1 to the main memory 4a and temporarily stored in the write buffer 7 is transferred from the write buffer 7 to D while the main memory is not accessed.
It is transferred to the RAM and stored. In a computer system having a cache memory, the hit rate to the cache memory (the ratio of access from the cache memory to all memory access times) is generally 90% or more. Further, the usage rate of the external bus including the write time in the write-through method is 50% or less. For this reason, in a computer system having a cache memory, the main memory 4a is kept at 5 even during system operation.
It is in a standby state for 0% or more and has not been used during that time. Utilizing this idle time in the standby state, C
The data group transferred at high speed from PU1 is transferred from write buffer 7 to DRAM. As a result, the apparent DR
The AM write operation is speeded up.

【0021】メインメモリ4aへの書込動作モードに続
く、書込バッファ7からメモリセルアレイ12への転送
モードでは、メインメモリ4aへの書込指令或いは読出
指令の存在を監視している制御回路は、いずれの指令も
存在していないと、書込バッファ7に読出動作を行わ
せ、メモリセルアレイ12に書込動作を行わせる。書込
バッファ7のタグバッファ9からアドレスデータがアド
レスバス13及び14に出力され、メモリセルアレイ1
2に入力されるデータの書込アドレスを指定する。デー
タバッファ8から該アドレスデータに対応するデータが
データバス11に読み出され、メモリセルアレイ12に
書込まれる。その後、書込バッファ7から転送したデー
タを消去し、バッファを空ける。この転送モードの実行
中にCPU1からアクセスがあると、転送モードを一時
中断する。データの書込指令であるときは、書込動作モ
ードを優先し、供給される書込データを受入れる。デー
タの読出指令であるときは、後述の読出動作モードの実
行を優先する。
In the transfer mode from the write buffer 7 to the memory cell array 12 following the write operation mode to the main memory 4a, the control circuit monitoring the existence of the write command or the read command to the main memory 4a is If neither command exists, the write buffer 7 is caused to perform the read operation and the memory cell array 12 is caused to perform the write operation. Address data is output from the tag buffer 9 of the write buffer 7 to the address buses 13 and 14, and the memory cell array 1
The write address of the data input to 2 is specified. Data corresponding to the address data is read from the data buffer 8 to the data bus 11 and written in the memory cell array 12. After that, the transferred data is erased from the write buffer 7 and the buffer is emptied. If there is an access from the CPU 1 during execution of this transfer mode, the transfer mode is suspended. When it is a data write command, the write operation mode is given priority and the supplied write data is accepted. When it is a data read command, priority is given to execution of a read operation mode described later.

【0022】書込バッファに格納されている複数のデー
タの中からセルアレイへ転送するデータを選択する方法
は、この記憶装置の設計者の任意である。例えば、FI
FO(First-In First-Out)の巡回バッファとしても良
い。また、DRAMに転送済みの書込バッファ内のデー
タを積極的に消去する変わりにフラグを使用し、データ
更新の可否を判別することができる。例えば、CPU1
から書込バッファ7にデータを取込んだときに書込フラ
グを、データ毎に或いはデータブロック毎にセットし、
メモリセルアレイ12への転送終了と共に該フラグをリ
セットすることによってメモリセルアレイ12への転送
の対象となる残りデータの判別、データ更新の可否等の
判別をすることもできる。
The method of selecting the data to be transferred to the cell array from the plurality of data stored in the write buffer is up to the designer of this memory device. For example, FI
It may be a FO (First-In First-Out) cyclic buffer. Further, instead of positively erasing the data in the write buffer that has been transferred to the DRAM, a flag can be used to determine whether or not the data can be updated. For example, CPU1
When the data is fetched from the write buffer 7 to the write buffer 7, the write flag is set for each data or each data block,
By resetting the flag when the transfer to the memory cell array 12 is completed, it is possible to judge the remaining data to be transferred to the memory cell array 12, and to judge whether the data can be updated.

【0023】メインメモリ4aからの読出動作モードで
は、制御回路10によってタグバッファ9に記憶してい
るタグデータとCPU1から与えられた読み出しアドレ
スとの比較が行われる。書込バッファ7内に一致するタ
グデータが有る(ヒットした)場合には、そのタグデー
タと対になるデータバッファ8の記憶位置からデータを
読み出す。この読み出されたデータは、未だメモリセル
アレイ12に記憶されていない。読み出したデータはデ
ータバス11及び入出力バッファ16を介して外部バス
6へ出力される。この動作と同時に、メモリセルアレイ
12が書込動作に入り、データバス11に出力された書
込バッファ7のデータを内部に取込み、アドレスバス1
3及び14に出力されているアドレスに記憶する。この
後、読み出された書込バッファ7内のデータが消去さ
れ、或いは書込フラグがリセットされて、バッファが空
けられる。もし、書込バッファ7内に一致するタグデー
タがない(ミス)場合には、通常のメモリセルアレイ1
2からのDRAM動作によるデータ読み出しを行う。こ
うして、大容量で比較的に低速のDRAM及び小容量で
比較的に高速の書込バッファを備える半導体記憶装置が
キャッシュメモリを備えるコンピュータシステムのメイ
ンメモリとして使用される。
In the read operation mode from the main memory 4a, the control circuit 10 compares the tag data stored in the tag buffer 9 with the read address given from the CPU 1. When there is matching tag data in the write buffer 7 (hit), the data is read from the storage position of the data buffer 8 which is paired with the tag data. The read data is not yet stored in the memory cell array 12. The read data is output to the external bus 6 via the data bus 11 and the input / output buffer 16. Simultaneously with this operation, the memory cell array 12 enters the write operation, and the data of the write buffer 7 output to the data bus 11 is taken in internally, and the address bus 1
It stores in the address output to 3 and 14. After that, the read data in the write buffer 7 is erased, or the write flag is reset to empty the buffer. If there is no matching tag data in the write buffer 7 (miss), the normal memory cell array 1
Data is read from the DRAM operation from 2. Thus, a semiconductor memory device having a large-capacity, relatively low-speed DRAM and a small-capacity, relatively high-speed write buffer is used as the main memory of a computer system having a cache memory.

【0024】本半導体記憶装置を使用したメインメモリ
においては、書込バッファのサイズだけの連続高速書込
みが可能となる。ライトスルー方式でライトサイクルが
発生した場合、書込バッファに空きがある限りシステム
の速度を落とさずに実行し続けることができる。また、
上述のようにマスタユニットからのアクセスがキャッシ
ュメモリにヒットしている時間は、メインメモリはスタ
ンバイ状態であり、その空き時間を利用して書込バッフ
ァからセルアレイに転送する。前述したように、キャッ
シュメモリを持つコンピュータシステムでは、一般的
に、キャッシュメモリへのヒット率が90%以上となっ
ている。また、ライトスルー方式での書込み時間を含め
た外部バスの使用率は50%以下であるので、キャッシ
ュメモリ2とメインメモリ4aとのデータの同一性を保
ち、ライトサイクルにおいても速度の遅くならないコン
ピュータシステムが可能となる。
In the main memory using this semiconductor memory device, continuous high-speed writing of the size of the write buffer is possible. When a write cycle occurs in the write-through method, execution can be continued without reducing the system speed as long as the write buffer has a free space. Also,
As described above, while the access from the master unit hits the cache memory, the main memory is in the standby state, and the free time is used to transfer from the write buffer to the cell array. As described above, in a computer system having a cache memory, the hit rate to the cache memory is generally 90% or more. Further, since the usage rate of the external bus including the write time in the write-through system is 50% or less, the data consistency between the cache memory 2 and the main memory 4a is maintained, and the computer does not slow down in the write cycle. The system becomes possible.

【0025】また、特に図示して説明していないが、キ
ャッシュメモリ2とメインメモリ4とを直接合体したキ
ャッシュ−DRAM構成の半導体記憶装置に比べると、
書込バッファのみであるから、バッファ容量が小さくて
済み、DRAMの大記憶容量というメリットを維持でき
る、データ転送のために外部バス5及び6を占有する時
間が減少する、という利点もある。
Although not particularly shown and described, as compared with a semiconductor memory device having a cache-DRAM structure in which the cache memory 2 and the main memory 4 are directly combined,
Since only the write buffer is used, the buffer capacity can be small, the merit of large storage capacity of the DRAM can be maintained, and the time for occupying the external buses 5 and 6 for data transfer can be reduced.

【0026】また、実施例では、メモリセルアレイはダ
イナミックRAMであるが、これ以外のRAMに本発明
を適用することも勿論可能である。
Further, in the embodiment, the memory cell array is a dynamic RAM, but the present invention can be applied to other RAMs.

【0027】[0027]

【発明の効果】以上説明したように本発明の半導体記憶
装置は、DRAMの他に高速動作の書込バッファメモリ
を備えるので、これを、例えば、キャッシュメモリを用
いたコンピュータシステムに用いると、キャッシュメモ
リがアクセスされている間に書込バッファメモリに書込
まれた内容をDRAMにコピーするので、キャッシュメ
モリが保持するデータとメインメモリが保持するデータ
との不一致がなく、しかも、動作速度が速い主記憶装置
を構成することが可能となる。
As described above, the semiconductor memory device of the present invention includes a high speed write buffer memory in addition to the DRAM. Therefore, if this is used in a computer system using a cache memory, for example, Since the contents written in the write buffer memory are copied to the DRAM while the memory is being accessed, there is no mismatch between the data held in the cache memory and the data held in the main memory, and the operation speed is fast. It becomes possible to configure the main storage device.

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

【図1】本発明の半導体記憶装置を用いるキャッシュメ
モリを持つコンピュータシステムの構成を示すブロック
図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a computer system having a cache memory using a semiconductor memory device of the present invention.

【図2】本半導体記憶装置(DRAMの場合)の構成を
示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of the present semiconductor memory device (in the case of DRAM).

【図3】キャッシュメモリを持つコンピュータシステム
の従来構成を示すブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram showing a conventional configuration of a computer system having a cache memory.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 CPU 2 キャッシュメモリ 3 ゲート 4 主記憶装置(メインメモリ) 5 アドレスバス 6 データバス 7 書込バッファ 8 データバッファ 9 タグバッファ 10 書込バッファ制御回路 11 メモリ内データバス 12 セルアレイ 13 メモリ内ローアドレスバス 14 メモリ内カラムアドレスバス 15 アドレスバッファ 16 データ入出力バッファ 17 アドレス入力 1 CPU 2 cache memory 3 gate 4 main storage device (main memory) 5 address bus 6 data bus 7 write buffer 8 data buffer 9 tag buffer 10 write buffer control circuit 11 in-memory data bus 12 cell array 13 in-memory low address bus 14 In-memory column address bus 15 Address buffer 16 Data input / output buffer 17 Address input

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】外部から与えられる書込アドレス及び書込
データを一時記憶する高速動作の書込バッファと、比較
的に低速動作かつ大記憶容量のDRAMと、が同一基板
上に集積される半導体記憶装置であって、 前記書込バッファは、半導体記憶装置が外部からアクセ
スされないときに、記憶している前記書込アドレス及び
書込データを前記DRAMに転送し、転送後に転送済み
の書込アドレス及び書込データを更新可能とする、 ことを特徴とする半導体記憶装置。
1. A semiconductor in which a high-speed operation write buffer for temporarily storing an externally supplied write address and write data and a DRAM having a relatively low speed operation and a large storage capacity are integrated on the same substrate. A memory device, wherein the write buffer transfers the stored write address and write data to the DRAM when the semiconductor memory device is not accessed from the outside, and the transferred write address after the transfer. And a write data updateable semiconductor storage device.
【請求項2】前記書込バッファは、外部からの読出指令
に応答して該当する書込アドレス及び書込データを探索
し、探索された書込アドレス及び書込データを半導体記
憶装置の外部に出力すると共に前記DRAMにも転送
し、転送後に転送済みの書込アドレス及び書込データを
更新可能とする、 ことを特徴とする請求項1記載の半導体記憶装置。
2. The write buffer searches for a corresponding write address and write data in response to a read command from the outside, and sends the searched write address and write data to the outside of the semiconductor memory device. 3. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the semiconductor memory device outputs the data, transfers the data to the DRAM, and updates the transferred write address and write data after the transfer.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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