JPH10111828A - メモリシステム、データ転送方法 - Google Patents
メモリシステム、データ転送方法Info
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- JPH10111828A JPH10111828A JP8257127A JP25712796A JPH10111828A JP H10111828 A JPH10111828 A JP H10111828A JP 8257127 A JP8257127 A JP 8257127A JP 25712796 A JP25712796 A JP 25712796A JP H10111828 A JPH10111828 A JP H10111828A
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Dram (AREA)
- Memory System (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 アクセスがどのバンクにどのような順番で行
われたとしてもクロックパルス周波数に比べて実質的に
バンド幅が低下することを未然に防止せしめ、読み出し
動作のみならず、書き込み動作でもシームレスな動作が
可能であるDRAMで構成されたメモリシステムを提供
すること。 【解決手段】 読み出し、書き込みにプリフェッチ機構
を適用して、メモリアレイとデータを早期に分離し、メ
モリアレイ中で次の読み出しに必要な操作である活性化
・プリフェッチ等の動作がアクセス速度の低下要因にな
らないようにする。アレイタイムコンスタントの2倍の
データをプレフェッチすることによって、単一バンク構
成によりいかなるロウアクセスがなされてもシームレス
動作を読み出し、書き込みの両方を同時に実現するもの
である。
われたとしてもクロックパルス周波数に比べて実質的に
バンド幅が低下することを未然に防止せしめ、読み出し
動作のみならず、書き込み動作でもシームレスな動作が
可能であるDRAMで構成されたメモリシステムを提供
すること。 【解決手段】 読み出し、書き込みにプリフェッチ機構
を適用して、メモリアレイとデータを早期に分離し、メ
モリアレイ中で次の読み出しに必要な操作である活性化
・プリフェッチ等の動作がアクセス速度の低下要因にな
らないようにする。アレイタイムコンスタントの2倍の
データをプレフェッチすることによって、単一バンク構
成によりいかなるロウアクセスがなされてもシームレス
動作を読み出し、書き込みの両方を同時に実現するもの
である。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本願発明はDRAMシステム
(DRAMで構成されたメモリアレイシステム)の新規
な動作及びアーキテクチャに関するものである。より具
体的にいうと、本願発明はDRAMシステムにおいてデ
ータバンド幅の低下を極力回避し、高速動作可能とする
DRAMシステムの新規な動作及びアーキテクチャに関
するものである。
(DRAMで構成されたメモリアレイシステム)の新規
な動作及びアーキテクチャに関するものである。より具
体的にいうと、本願発明はDRAMシステムにおいてデ
ータバンド幅の低下を極力回避し、高速動作可能とする
DRAMシステムの新規な動作及びアーキテクチャに関
するものである。
【0002】
【従来技術】DRAMは極めて簡単な構成によって安
価、かつ、大容量のメモリシステムを構成することが可
能である。従って、コンピュータシステムに使用するメ
モリ素子としてはこの点では最適である。一方、DRA
Mの転送速度(バンド幅といい、一般にデータ幅とクロ
ックレートとの積で表す)は同様のメモリ素子であるS
RAMに比べて遅い。DRAMのバンド幅は最近のMP
Uのスピードの向上に追従することができず、コンピュ
ータシステムの性能向上における一つの阻害要因となっ
ている。このために、従来からDRAMのバンド幅を向
上させるためにさまざまな工夫がなされて来た。
価、かつ、大容量のメモリシステムを構成することが可
能である。従って、コンピュータシステムに使用するメ
モリ素子としてはこの点では最適である。一方、DRA
Mの転送速度(バンド幅といい、一般にデータ幅とクロ
ックレートとの積で表す)は同様のメモリ素子であるS
RAMに比べて遅い。DRAMのバンド幅は最近のMP
Uのスピードの向上に追従することができず、コンピュ
ータシステムの性能向上における一つの阻害要因となっ
ている。このために、従来からDRAMのバンド幅を向
上させるためにさまざまな工夫がなされて来た。
【0003】代表的なものはシンクロナスDRAM(S
DRAM)やランバスDRAM(RDRAM)といわれ
るものであり、これらは高速クロックに同期して連続し
たアドレスのデータの読み書きを行う方式を採用する。
高速クロックを使用するこれらの方式においては、理論
的には入出力部分をクロックの動作速度である100〜
250MHz(SDRAM)、500〜600MHz
(RDRAM)で動作させることが可能である。しか
し、入出力部分に接続されたメモリアレイ部分において
はアレイの活性化、プリチャージ等の動作が必要とな
る。従って、入出力部分とメモリアレイを含むメモリシ
ステム全体のバンド幅としては著しい低下を起こす。例
えば、SDRAMにおいて典型的な数値は200MHz
のクロックを用いた場合、16ビット(2バイト)のデ
ータ幅の場合入出力部分におけるバンド幅は400MB
/S(1秒当たり400MB)を実現することが可能で
あるが、メモリアレイにおけるアレイの活性化、プリチ
ャージ時間を含めるとバンド幅は146MB/Sと約3
分の1に低下してしまう。これは、4ビットの連続した
データ読み出し、書き込みを行うためには2回ずつのア
レイ活性化、プリチャージが必要となる結果、合計22
クロック周期分がこれらの作業に消費されるためであ
る。また、RDRAMにおいても全く同様である。つま
り、500MHzの高速クロック周期を生かすことがで
きず、実働速度はその25%〜40%程度となってしま
う。また、RDRAMの場合、ヒットミスが生じると極
端な時間(例えは、140ns)を必要とし、バンド幅
は極端な低下を生じる。
DRAM)やランバスDRAM(RDRAM)といわれ
るものであり、これらは高速クロックに同期して連続し
たアドレスのデータの読み書きを行う方式を採用する。
高速クロックを使用するこれらの方式においては、理論
的には入出力部分をクロックの動作速度である100〜
250MHz(SDRAM)、500〜600MHz
(RDRAM)で動作させることが可能である。しか
し、入出力部分に接続されたメモリアレイ部分において
はアレイの活性化、プリチャージ等の動作が必要とな
る。従って、入出力部分とメモリアレイを含むメモリシ
ステム全体のバンド幅としては著しい低下を起こす。例
えば、SDRAMにおいて典型的な数値は200MHz
のクロックを用いた場合、16ビット(2バイト)のデ
ータ幅の場合入出力部分におけるバンド幅は400MB
/S(1秒当たり400MB)を実現することが可能で
あるが、メモリアレイにおけるアレイの活性化、プリチ
ャージ時間を含めるとバンド幅は146MB/Sと約3
分の1に低下してしまう。これは、4ビットの連続した
データ読み出し、書き込みを行うためには2回ずつのア
レイ活性化、プリチャージが必要となる結果、合計22
クロック周期分がこれらの作業に消費されるためであ
る。また、RDRAMにおいても全く同様である。つま
り、500MHzの高速クロック周期を生かすことがで
きず、実働速度はその25%〜40%程度となってしま
う。また、RDRAMの場合、ヒットミスが生じると極
端な時間(例えは、140ns)を必要とし、バンド幅
は極端な低下を生じる。
【0004】上述したように、これらの方式でバンド幅
を低下させる大きな要因はメモリアレイに必要な活性
化、プリチャージによるものである。そこで、これらの
方式においては複数のバンク(メモリアレイのブロッ
ク)を用意し、各バンクをそれぞれ独立に活性化・プリ
チャージができるようにする。そして、ある一つのバン
クにアクセスする間に他のバンクの活性化・プリチャー
ジを実施することによって、活性化・プリチャージの時
間を見掛け上隠し、バンド幅の向上を図っている。この
ような方式の代表的な例がSyncLink方式である(NIKKEI
MICRODEVICES 1995年8月号 152頁)。この方式は読み出
しと書き込みを独立に行うのであるが、メモリアレイは
複数のバンクに分割されている。このような方式におい
ては、アクセスが順次異なったバンクに対して行われる
ときは、シームレスな動作が保証されるが、同一のバン
クに対して連続して行われる場合はシームレス動作はで
きない。従って、このような場合を考えると平均のデー
タレートは大幅に低下する。
を低下させる大きな要因はメモリアレイに必要な活性
化、プリチャージによるものである。そこで、これらの
方式においては複数のバンク(メモリアレイのブロッ
ク)を用意し、各バンクをそれぞれ独立に活性化・プリ
チャージができるようにする。そして、ある一つのバン
クにアクセスする間に他のバンクの活性化・プリチャー
ジを実施することによって、活性化・プリチャージの時
間を見掛け上隠し、バンド幅の向上を図っている。この
ような方式の代表的な例がSyncLink方式である(NIKKEI
MICRODEVICES 1995年8月号 152頁)。この方式は読み出
しと書き込みを独立に行うのであるが、メモリアレイは
複数のバンクに分割されている。このような方式におい
ては、アクセスが順次異なったバンクに対して行われる
ときは、シームレスな動作が保証されるが、同一のバン
クに対して連続して行われる場合はシームレス動作はで
きない。従って、このような場合を考えると平均のデー
タレートは大幅に低下する。
【0005】これら従来の手法による高速化はアクセス
が必ず異なったバンクに順次なされることが前提とな
る。なぜならば、ある一つのバンクにアクセスがなされ
た後に、再度連続して同じバンクにアクセスがなされた
場合は依然としてそのバンクに係わるメモリセルの活性
化・プリチャージを行う必要があり、これらの過程を隠
すことはできないからである。ところが、データのアク
セスはかならずしも交互に他のバンクに対してなされる
ものではないことは周知である。従って、このような交
互バンクアクセス方式とも呼べるような解決方法は抜本
的なものではない。加えて、バンクを複数設定するとい
うことは実装コストや製品テストのコストに反映し不利
である。
が必ず異なったバンクに順次なされることが前提とな
る。なぜならば、ある一つのバンクにアクセスがなされ
た後に、再度連続して同じバンクにアクセスがなされた
場合は依然としてそのバンクに係わるメモリセルの活性
化・プリチャージを行う必要があり、これらの過程を隠
すことはできないからである。ところが、データのアク
セスはかならずしも交互に他のバンクに対してなされる
ものではないことは周知である。従って、このような交
互バンクアクセス方式とも呼べるような解決方法は抜本
的なものではない。加えて、バンクを複数設定するとい
うことは実装コストや製品テストのコストに反映し不利
である。
【0006】複数バンクを設ける方法の欠点にかんがみ
て、発明者らは "A Full Bit Prefetch Architecture F
or Synchrnous DRAM's" (IEEE JSSC, Vol. SC-30, No.9
(1995.9), pp 998-1005)、及び、特願平07−283
849号において、メモリアレイに接続されている25
6本のビットラインのうち32本を一つのセットとして
それぞれにローカルラッチを設け合計8つのデータビッ
トをラッチし、8つのローカルラッチをさらにローカル
バッファに接続しデータを直列にバースト転送するとい
う機構を開示する。この読み出し機構はローカルラッチ
に予めデータをフェッチしておくことからプリフェッチ
方式と呼ばれる。この方式はSDRAMからの読み出し
に限っていえば、バンド幅の低下を十分に補償でき、シ
ームレスな動作(データとデータの転送との間に無駄な
クロック周期が存在しない状態)を可能ならしめる。し
かしながら、この方式によれば書き込み時はシームレス
の動作を実現できなかった。
て、発明者らは "A Full Bit Prefetch Architecture F
or Synchrnous DRAM's" (IEEE JSSC, Vol. SC-30, No.9
(1995.9), pp 998-1005)、及び、特願平07−283
849号において、メモリアレイに接続されている25
6本のビットラインのうち32本を一つのセットとして
それぞれにローカルラッチを設け合計8つのデータビッ
トをラッチし、8つのローカルラッチをさらにローカル
バッファに接続しデータを直列にバースト転送するとい
う機構を開示する。この読み出し機構はローカルラッチ
に予めデータをフェッチしておくことからプリフェッチ
方式と呼ばれる。この方式はSDRAMからの読み出し
に限っていえば、バンド幅の低下を十分に補償でき、シ
ームレスな動作(データとデータの転送との間に無駄な
クロック周期が存在しない状態)を可能ならしめる。し
かしながら、この方式によれば書き込み時はシームレス
の動作を実現できなかった。
【0007】次に、発明者は "A Full Bit Prefetch DR
AM Sensing Circuit" (IEEE JSSC,Vol. SC-31, No.6 (1
996.6), pp 762-772 )において、単一のCASアクセ
スによってフルバーストのリードデータがI/Oセンス
アンプにラッチされる構成を示した。この構成によれ
ば、データバーストサイクルの始まる2クロック前から
プリチャージを開始することができる。このように、プ
リチャージを早いタイミングで開始できるので、従前の
データのバーストリードを行っている間に、次のRA
S、CASアクセスが可能である。バースト長として8
ビットを採用すれば、同一バンク内に対するアクセスで
あってもシームレスのリード動作が可能である。しか
し、この方法でも書き込みにおけるシームレス動作は保
証できない。
AM Sensing Circuit" (IEEE JSSC,Vol. SC-31, No.6 (1
996.6), pp 762-772 )において、単一のCASアクセ
スによってフルバーストのリードデータがI/Oセンス
アンプにラッチされる構成を示した。この構成によれ
ば、データバーストサイクルの始まる2クロック前から
プリチャージを開始することができる。このように、プ
リチャージを早いタイミングで開始できるので、従前の
データのバーストリードを行っている間に、次のRA
S、CASアクセスが可能である。バースト長として8
ビットを採用すれば、同一バンク内に対するアクセスで
あってもシームレスのリード動作が可能である。しか
し、この方法でも書き込みにおけるシームレス動作は保
証できない。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本願発明の第一の目的
はクロックパルス周波数に比べて実質的にバンド幅が低
下することを未然に防止せしめた、DRAMシステムを
提供することである。本願発明のこの目的は、つまり、
入出力回路におけるバンド幅と同等なバンド幅をメモリ
システム全体で実現することである。本願発明の第二の
目的はアクセスがどのバンクにどのような順番で行われ
たとしても上述した第一の目的が達成できるようなDR
AMで構成されたメモリシステムを提供することであ
る。本願発明の第三の目的は読み出し動作のみならず、
書き込み動作でもシームレスな動作が可能であるDRA
Mで構成されたメモリシステムを提供することである。
本願発明の第四の目的は読み出しと書き込みを上述のシ
ームレスで同時進行できる機能を提供することである。
本願発明の第五の目的はプリフェッチ方式を改良して上
述した第一から第四の目的を実現するDRAMで構成さ
れたメモリシステムを構成することである。
はクロックパルス周波数に比べて実質的にバンド幅が低
下することを未然に防止せしめた、DRAMシステムを
提供することである。本願発明のこの目的は、つまり、
入出力回路におけるバンド幅と同等なバンド幅をメモリ
システム全体で実現することである。本願発明の第二の
目的はアクセスがどのバンクにどのような順番で行われ
たとしても上述した第一の目的が達成できるようなDR
AMで構成されたメモリシステムを提供することであ
る。本願発明の第三の目的は読み出し動作のみならず、
書き込み動作でもシームレスな動作が可能であるDRA
Mで構成されたメモリシステムを提供することである。
本願発明の第四の目的は読み出しと書き込みを上述のシ
ームレスで同時進行できる機能を提供することである。
本願発明の第五の目的はプリフェッチ方式を改良して上
述した第一から第四の目的を実現するDRAMで構成さ
れたメモリシステムを構成することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本願発明においては読み
出し、書き込みにプリフェッチ機構を適用して、メモリ
アレイとデータを早期に分離し、メモリアレイ中で次の
読み出しに必要な操作である活性化・プリフェッチ等の
動作がアクセス速度の低下要因にならないようにするも
のである。また、アレイタイムコンスタントの2倍のデ
ータをプリフェッチすることによって、単一バンク構成
によりいかなるロウアクセスがなされてもシームレス動
作を読み出し、書き込みの両方を同時に実現するもので
ある。
出し、書き込みにプリフェッチ機構を適用して、メモリ
アレイとデータを早期に分離し、メモリアレイ中で次の
読み出しに必要な操作である活性化・プリフェッチ等の
動作がアクセス速度の低下要因にならないようにするも
のである。また、アレイタイムコンスタントの2倍のデ
ータをプリフェッチすることによって、単一バンク構成
によりいかなるロウアクセスがなされてもシームレス動
作を読み出し、書き込みの両方を同時に実現するもので
ある。
【0010】より具体的には、本願発明に係わるメモリ
システムは、複数の記憶素子からなるメモリアレイと、
外部からデータを入力するための入力データパスと、外
部にデータを出力するための出力データパスと、メモリ
アレイと上記データパスに介在する入力データビット格
納機構と、メモリアレイと出力データパスとに介在する
出力データビット格納機構とを有し、メモリアレイから
読み出されたデータビットはこのデータビット格納機構
に保持され、出力データパスを介して外部に対して出力
可能な状態にされるとともに、メモリアレイ中で次の読
み出しに必要な操作である活性化・プリフェッチ等のサ
イクルが行われるメモリシステムに関するものである。
また、かかるメモリシステムを利用して、本願発明はメ
モリアレイから出力データビット格納機構に対して予め
データビットを転送しておいて第一のバースト出力を行
い、その間に、メモリアレイ中で次の読み出しに必要な
操作を行い、及び、次の読み出しアドレスを確定し、そ
の後、メモリアレイから出力データビット格納機構に対
してさらにデータビットを転送して第二のバースト出力
を上記第一のバースト出力に対してシームレスで行うも
のである。書き込みを行う場合には、入力データビット
格納手段に対して外部からデータビットを格納し、入力
データビット格納手段から上記メモリアレイに対してデ
ータビットを格納するが、このステップは、第一のバー
スト出力及び上記第二のバースト出力のタイミングに左
右されることなく行うことができる。これは、入力デー
タビット格納手段と出力データビット格納手段がそれぞ
れ独立に動作可能だからである。
システムは、複数の記憶素子からなるメモリアレイと、
外部からデータを入力するための入力データパスと、外
部にデータを出力するための出力データパスと、メモリ
アレイと上記データパスに介在する入力データビット格
納機構と、メモリアレイと出力データパスとに介在する
出力データビット格納機構とを有し、メモリアレイから
読み出されたデータビットはこのデータビット格納機構
に保持され、出力データパスを介して外部に対して出力
可能な状態にされるとともに、メモリアレイ中で次の読
み出しに必要な操作である活性化・プリフェッチ等のサ
イクルが行われるメモリシステムに関するものである。
また、かかるメモリシステムを利用して、本願発明はメ
モリアレイから出力データビット格納機構に対して予め
データビットを転送しておいて第一のバースト出力を行
い、その間に、メモリアレイ中で次の読み出しに必要な
操作を行い、及び、次の読み出しアドレスを確定し、そ
の後、メモリアレイから出力データビット格納機構に対
してさらにデータビットを転送して第二のバースト出力
を上記第一のバースト出力に対してシームレスで行うも
のである。書き込みを行う場合には、入力データビット
格納手段に対して外部からデータビットを格納し、入力
データビット格納手段から上記メモリアレイに対してデ
ータビットを格納するが、このステップは、第一のバー
スト出力及び上記第二のバースト出力のタイミングに左
右されることなく行うことができる。これは、入力デー
タビット格納手段と出力データビット格納手段がそれぞ
れ独立に動作可能だからである。
【0011】
【発明の実施の態様】シームレスな動作を実現するため
の条件は、RAS−CAS遅延(tRCD)とRASプリチ
ャージ時間(tRP)との合計がバースト長(LB)より
も小さいとき、つまり、 tRCD+tRP<LB ・・・・ (1) を具備することが必要である。ここで、上記それぞれの
時間は実際はクロックの周期数で表される時間である。
そして、このときにどのようなロウアドレス間でデータ
のアクセスが行われたとしてもシームレス動作が可能と
なる。つまり、アレイの活性化、プリチャージを含んで
いたとしても連続した読み出し・書き込みが可能となる
のである。
の条件は、RAS−CAS遅延(tRCD)とRASプリチ
ャージ時間(tRP)との合計がバースト長(LB)より
も小さいとき、つまり、 tRCD+tRP<LB ・・・・ (1) を具備することが必要である。ここで、上記それぞれの
時間は実際はクロックの周期数で表される時間である。
そして、このときにどのようなロウアドレス間でデータ
のアクセスが行われたとしてもシームレス動作が可能と
なる。つまり、アレイの活性化、プリチャージを含んで
いたとしても連続した読み出し・書き込みが可能となる
のである。
【0012】以下、上式の右辺tRCD+tRPは、メモリ
アレイのアクセスに必要な最小時間であるから、アレイ
タイムコンスタントと呼ぶ。通常の使用時においては、
読み出しと書き込みが交互に行われることを想定する
と、実際のシームレス動作の条件は 2(tRCD+tRP)<LB ・・・・ (2) と定義できる。
アレイのアクセスに必要な最小時間であるから、アレイ
タイムコンスタントと呼ぶ。通常の使用時においては、
読み出しと書き込みが交互に行われることを想定する
と、実際のシームレス動作の条件は 2(tRCD+tRP)<LB ・・・・ (2) と定義できる。
【0013】以上の条件を実現するために、本願発明に
係わるDRAMで構成されるメモリシステムはメモリア
レイとデータの入出力回路をラッチ等を介して接続する
ことによってその動作を分離することを特徴としてい
る。さらに、入力回路と出力回路とを分離することによ
って、独立した動作を保証し、読み出しと書き込みの交
互繰返しにもバンド幅の低下を引き起こさない構成とし
ている。
係わるDRAMで構成されるメモリシステムはメモリア
レイとデータの入出力回路をラッチ等を介して接続する
ことによってその動作を分離することを特徴としてい
る。さらに、入力回路と出力回路とを分離することによ
って、独立した動作を保証し、読み出しと書き込みの交
互繰返しにもバンド幅の低下を引き起こさない構成とし
ている。
【0014】図1に本願発明に係わる実施例の模式図を
記載する。ここで、メモリアレイ1、2と入力回路2
0、出力回路30とは読み出し/書き込み用のラッチ1
0を介して接続されている。入力回路20、出力回路3
0はそれぞれレシーバ及び入力ピン21、出力バッファ
及び出力ピン31を介して外部と接続される。入力及び
出力には4個の入力ラッチ26、27、28、29が、
また、出力ラッチ46、47、48、49がそれぞれ設
置される。これらの入力ラッチ、出力ラッチは複数の入
力データパス22、23、24、25及び出力データパ
ス32、33、34、35から構成される。
記載する。ここで、メモリアレイ1、2と入力回路2
0、出力回路30とは読み出し/書き込み用のラッチ1
0を介して接続されている。入力回路20、出力回路3
0はそれぞれレシーバ及び入力ピン21、出力バッファ
及び出力ピン31を介して外部と接続される。入力及び
出力には4個の入力ラッチ26、27、28、29が、
また、出力ラッチ46、47、48、49がそれぞれ設
置される。これらの入力ラッチ、出力ラッチは複数の入
力データパス22、23、24、25及び出力データパ
ス32、33、34、35から構成される。
【0015】図2に図1に示した回路の詳細を開示す
る。読み出し/書き込み用のラッチ10は実際は読み出
し用ラッチ12と書き込み用ラッチ11に分離される。
それぞれのデータパス22〜25及び32〜35にはそ
れぞれ4つのラッチが接続されている。この例ではデー
タパスは4本あり、それぞれのデータパスに4つのラッ
チが接続されているから書き込みラッチ/読み出しラッ
チとも計16個が256個のビット線に配分されている
ことになる。つまり、言いかえれば、16個のビット線
に一つのラッチが配置されているという構成をとる。
る。読み出し/書き込み用のラッチ10は実際は読み出
し用ラッチ12と書き込み用ラッチ11に分離される。
それぞれのデータパス22〜25及び32〜35にはそ
れぞれ4つのラッチが接続されている。この例ではデー
タパスは4本あり、それぞれのデータパスに4つのラッ
チが接続されているから書き込みラッチ/読み出しラッ
チとも計16個が256個のビット線に配分されている
ことになる。つまり、言いかえれば、16個のビット線
に一つのラッチが配置されているという構成をとる。
【0016】256本のビットラインの集合ごとに配置
するラッチの個数はタイムアレイコンスタントとクロッ
ク周波数との関係で定まる。例えば、通常の16〜64
MbのDRAMではアレイタイムコンスタントは32n
sであり、データのクロックが250MHz(4ns)
である場合、上述した式(2)より16ビットのバース
ト転送を行えばいいことがわかる。従って、そのために
は、256本のビットラインの集合ごとに16のラッチ
を設け、プリフェッチを行い、16ビットのバースト転
送に備える必要がある。このように、図2の構成は想定
したアレイタイムコンスタント及びクロック周波数から
導かれた一例であり、本願発明は図2の態様に限定され
るものではない。
するラッチの個数はタイムアレイコンスタントとクロッ
ク周波数との関係で定まる。例えば、通常の16〜64
MbのDRAMではアレイタイムコンスタントは32n
sであり、データのクロックが250MHz(4ns)
である場合、上述した式(2)より16ビットのバース
ト転送を行えばいいことがわかる。従って、そのために
は、256本のビットラインの集合ごとに16のラッチ
を設け、プリフェッチを行い、16ビットのバースト転
送に備える必要がある。このように、図2の構成は想定
したアレイタイムコンスタント及びクロック周波数から
導かれた一例であり、本願発明は図2の態様に限定され
るものではない。
【0017】本願発明ではデータをラッチしている間に
メモリアレイの活性化・プリチャージを行う。この点
は、上述した先行技術と同様である。図2に示した実施
態様では、アレイタイムコンスタント32nsの間に、
16ビットをラッチする。ラッチから4本の出力データ
パスへの出力は16nsに1ビットずつ4ビット幅で、
各出力データパス32〜35に接続された読み出しバッ
ファ36、37、38、39を通じて行われる。外部へ
の読み出しは出力ラッチと出力バッファを用いて、各出
力データパスから漸次4ns(250MHz)ごとにな
される。これによって、16ビットバースト出力を計6
4nsで完了でき、上記(2)式を満たすことが可能と
なる。
メモリアレイの活性化・プリチャージを行う。この点
は、上述した先行技術と同様である。図2に示した実施
態様では、アレイタイムコンスタント32nsの間に、
16ビットをラッチする。ラッチから4本の出力データ
パスへの出力は16nsに1ビットずつ4ビット幅で、
各出力データパス32〜35に接続された読み出しバッ
ファ36、37、38、39を通じて行われる。外部へ
の読み出しは出力ラッチと出力バッファを用いて、各出
力データパスから漸次4ns(250MHz)ごとにな
される。これによって、16ビットバースト出力を計6
4nsで完了でき、上記(2)式を満たすことが可能と
なる。
【0018】次に、書き込み動作については入力で図1
の26、27、28、29で示した4ビットのラッチを
設ける。この4ビットラッチは16nsごとに入力デー
タパスをドライブして、4ビット幅で書き込みラッチ1
1にビットをストアする。16ビットすべてがそろった
後に、アレイに書き込みを行う。
の26、27、28、29で示した4ビットのラッチを
設ける。この4ビットラッチは16nsごとに入力デー
タパスをドライブして、4ビット幅で書き込みラッチ1
1にビットをストアする。16ビットすべてがそろった
後に、アレイに書き込みを行う。
【0019】図2に示した回路の動作の詳細について述
べる。読み出しが行われる場合にはスイッチRG(U)
61またはRG(L)62のいずれかがハイになる。こ
こで、RG(U)61がハイになった場合はメモリアレ
イ1が選択されている場合であり、また、RG(L)6
2がハイになり、メモリアレイ2が選択されている場合
である。図3に読み出しの場合で、RG(U)61がハ
イになったときのタイミングチャートを示す。RG
(U)61がハイになることによって、メモリアレイ1
に接続されたセンスアンプのTRUE(T)/COMP
LEMENT(C)線がスイッチRG(U)61を介し
て読み出しラッチ42に接続される状態となる。一方、
RG(L)62はハイの状態にはないので、メモリアレ
イ2は読み出しラッチ42に接続されることはない。こ
のような状態ではあらかじめセンスアンプから読み出し
ラッチ42に1ビットのデータがラッチされる。読み出
しラッチ42はセンスアンプの16ビットごとに一つも
うけられており、従って、メモリアレイ(256ビット
幅)について合計16ビットもうけられている。そし
て、上述したように64ビットに一つずつ外部出力のた
めの読み出しバッファ36、37、38、39が設けら
れており、各バッファはスイッチRG1、RG2、RG
3、RG4によって各読み出しラッチ(42以外は図示
せず)と接続されている。以下においては便宜上センス
アンプの64ビット線の単位をブロックと呼ぶ。
べる。読み出しが行われる場合にはスイッチRG(U)
61またはRG(L)62のいずれかがハイになる。こ
こで、RG(U)61がハイになった場合はメモリアレ
イ1が選択されている場合であり、また、RG(L)6
2がハイになり、メモリアレイ2が選択されている場合
である。図3に読み出しの場合で、RG(U)61がハ
イになったときのタイミングチャートを示す。RG
(U)61がハイになることによって、メモリアレイ1
に接続されたセンスアンプのTRUE(T)/COMP
LEMENT(C)線がスイッチRG(U)61を介し
て読み出しラッチ42に接続される状態となる。一方、
RG(L)62はハイの状態にはないので、メモリアレ
イ2は読み出しラッチ42に接続されることはない。こ
のような状態ではあらかじめセンスアンプから読み出し
ラッチ42に1ビットのデータがラッチされる。読み出
しラッチ42はセンスアンプの16ビットごとに一つも
うけられており、従って、メモリアレイ(256ビット
幅)について合計16ビットもうけられている。そし
て、上述したように64ビットに一つずつ外部出力のた
めの読み出しバッファ36、37、38、39が設けら
れており、各バッファはスイッチRG1、RG2、RG
3、RG4によって各読み出しラッチ(42以外は図示
せず)と接続されている。以下においては便宜上センス
アンプの64ビット線の単位をブロックと呼ぶ。
【0020】このようにブロックという概念を導入する
と、本願発明の構成は以下のようになる。つまり、25
6ビット幅のセンスアンプは4つの64ビット幅を単位
とするブロックによって構成されている。各ブロックに
は出力のために一つずつのバッファ(36、37、3
8、39)が接続されている。これらのバッファは出力
の際の駆動力を増大させる機能はあるが、ビットをラッ
チする機能を有する必然性はない。各ブロックはそれぞ
れ4つの読み出しラッチ42を有する。4つの読み出し
ラッチは各ブロックごとに接続されたバッファとスイッ
チRG1、RG2、RG3、RG4を介して一つのデー
タパス(たとえば、32)によって接続されている。R
G1、RG2、RG3、RG4は図3のタイミング図に
示されるように、RG(U)がハイになるタイミングの
4分の1の周期で漸次ハイにされる。たとえば、RG1
がハイになったときは、読み出しラッチ42中にストア
されているビットがバッファ36により外部に出力され
る(D1)。その次には、RG2がハイになる。そし
て、RG2に接続されている読み出しラッチ中にストア
されているビットがバッファ36を介して外部に出力さ
れる(D2)。このような繰り返しがRG3、RG4に
ついて漸次なされ、データD3、D4がバッファ36を
介して外部に出力される。これらの操作が各ブロックに
ついて行われる。メモリアレイ全体(256ビット幅)
について4ブロックが設けられ、それに対応するバッフ
ァ、データパスともに4つずつ設けられているから、外
部への出力は図3に示したように4ビットずつが一つの
単位となる。つまり、それぞれのブロックでたとえばR
G1がハイになったときに相当するデータがバッファ3
6、37、38、39を介して、これにそれぞれ接続さ
れた出力ラッチ46、47、48、49から並列に出力
される。図1に示すように、出力ラッチ46、47、4
8、49は最終的には一つの出力ピン31を介して外部
に出力されるから4つの並列なデータは4倍のクロック
を用いて少しずつタイミングを遅らせられて、バースト
モードで外部に出力されることになる。
と、本願発明の構成は以下のようになる。つまり、25
6ビット幅のセンスアンプは4つの64ビット幅を単位
とするブロックによって構成されている。各ブロックに
は出力のために一つずつのバッファ(36、37、3
8、39)が接続されている。これらのバッファは出力
の際の駆動力を増大させる機能はあるが、ビットをラッ
チする機能を有する必然性はない。各ブロックはそれぞ
れ4つの読み出しラッチ42を有する。4つの読み出し
ラッチは各ブロックごとに接続されたバッファとスイッ
チRG1、RG2、RG3、RG4を介して一つのデー
タパス(たとえば、32)によって接続されている。R
G1、RG2、RG3、RG4は図3のタイミング図に
示されるように、RG(U)がハイになるタイミングの
4分の1の周期で漸次ハイにされる。たとえば、RG1
がハイになったときは、読み出しラッチ42中にストア
されているビットがバッファ36により外部に出力され
る(D1)。その次には、RG2がハイになる。そし
て、RG2に接続されている読み出しラッチ中にストア
されているビットがバッファ36を介して外部に出力さ
れる(D2)。このような繰り返しがRG3、RG4に
ついて漸次なされ、データD3、D4がバッファ36を
介して外部に出力される。これらの操作が各ブロックに
ついて行われる。メモリアレイ全体(256ビット幅)
について4ブロックが設けられ、それに対応するバッフ
ァ、データパスともに4つずつ設けられているから、外
部への出力は図3に示したように4ビットずつが一つの
単位となる。つまり、それぞれのブロックでたとえばR
G1がハイになったときに相当するデータがバッファ3
6、37、38、39を介して、これにそれぞれ接続さ
れた出力ラッチ46、47、48、49から並列に出力
される。図1に示すように、出力ラッチ46、47、4
8、49は最終的には一つの出力ピン31を介して外部
に出力されるから4つの並列なデータは4倍のクロック
を用いて少しずつタイミングを遅らせられて、バースト
モードで外部に出力されることになる。
【0021】次に書き込みについて述べる。書き込みの
場合は先に4倍のタイミングで入力ラッチ26、27、
28、29にデータが入力されている。このデータはW
G1、WG2、WG3、WG4を図4に示したように漸
次ハイにすることによって、4ビットずつ書き込みラッ
チ41及び他のブロックのこれに相当する書き込みラッ
チ(図示せず)にストアされる。つまり、メモリアレイ
には4つのブロックが存在し、それぞれがデータパス2
2、23、24、25に接続されている。また、それぞ
れのデータパスには4つのスイッチWG1、WG2、W
G3、WG4が接続されている。従って、それぞれのデ
ータパス22、23、24、25についてWG1をハイ
にすれば、図4に示すように4ビットのデータ(D1)
が4つの書き込みラッチにストアされるのである。この
ような操作を漸次WG2、WG3、WG4の順でハイに
することによって、計16ビットのデータを16個の書
き込みラッチすべてに1ビットずつストアする。この一
連の操作が完了後、WG(U)をハイにすれば、16ビ
ットがバースとモードでメモリアレイ中に格納される。
図4に示すように、WG4をハイにすると同時に、書き
込みラッチのすべてに1ビットずつのデータがストアさ
れるので、WG(U)はWG4をハイにするのと同時に
ハイにすることができる。
場合は先に4倍のタイミングで入力ラッチ26、27、
28、29にデータが入力されている。このデータはW
G1、WG2、WG3、WG4を図4に示したように漸
次ハイにすることによって、4ビットずつ書き込みラッ
チ41及び他のブロックのこれに相当する書き込みラッ
チ(図示せず)にストアされる。つまり、メモリアレイ
には4つのブロックが存在し、それぞれがデータパス2
2、23、24、25に接続されている。また、それぞ
れのデータパスには4つのスイッチWG1、WG2、W
G3、WG4が接続されている。従って、それぞれのデ
ータパス22、23、24、25についてWG1をハイ
にすれば、図4に示すように4ビットのデータ(D1)
が4つの書き込みラッチにストアされるのである。この
ような操作を漸次WG2、WG3、WG4の順でハイに
することによって、計16ビットのデータを16個の書
き込みラッチすべてに1ビットずつストアする。この一
連の操作が完了後、WG(U)をハイにすれば、16ビ
ットがバースとモードでメモリアレイ中に格納される。
図4に示すように、WG4をハイにすると同時に、書き
込みラッチのすべてに1ビットずつのデータがストアさ
れるので、WG(U)はWG4をハイにするのと同時に
ハイにすることができる。
【0022】図6に本願発明に係わるDRAMシステム
の動作タイミングチャートを従来のSDRAMとの比較
(図5)で説明する。ここで、従来のSDRAMのバー
スト長、本願発明に係わるDRAMシステムのバースト
長はそれぞれ4,16であり、クロック周波数はともに
125MHzである。
の動作タイミングチャートを従来のSDRAMとの比較
(図5)で説明する。ここで、従来のSDRAMのバー
スト長、本願発明に係わるDRAMシステムのバースト
長はそれぞれ4,16であり、クロック周波数はともに
125MHzである。
【0023】図5を参照すると、SDRAMではRA
S,CASの立ち下がり(活性化)によって、ロウアド
レスR1、カラムアドレスC1が決定する。これに基づ
いて、データが4ビット連続でバースト出力される。し
かし、4ビットバーストが終了しても、メモリアレイの
活性化・プリチャージングに時間が取られて、次のロウ
アドレスR2、カラムアドレスC2の指定は遅れる。従
って、次の4ビットバーストは前の4ビットバーストに
連続してはできない。つまり同一バンクに対するアクセ
スがされている場合はシームレス動作はできないのであ
る。
S,CASの立ち下がり(活性化)によって、ロウアド
レスR1、カラムアドレスC1が決定する。これに基づ
いて、データが4ビット連続でバースト出力される。し
かし、4ビットバーストが終了しても、メモリアレイの
活性化・プリチャージングに時間が取られて、次のロウ
アドレスR2、カラムアドレスC2の指定は遅れる。従
って、次の4ビットバーストは前の4ビットバーストに
連続してはできない。つまり同一バンクに対するアクセ
スがされている場合はシームレス動作はできないのであ
る。
【0024】次に、図6を参照する。RASとCASの
立ち下がりによってロウアドレス、カラムアドレスがそ
れぞれ指定される点はSDRAMと同様である。最初の
アドレス(R1,C1)に基づいてデータの読み出しが
16ビットバーストで開始される。この16ビットバー
ストは上述したように、メモリアレイとは独立に動作す
る読み出しラッチ群からなされる。従って、16ビット
バースト転送がなされている間にメモリアレイの活性化
・プリチャージ等、次のバースト転送までに必要なオペ
レーションが可能である。次の読み出しのためのアドレ
ス(R3,C3)が指定されるまでにはこれらのメモリ
のオペレーションは完了している。なぜならば、16ビ
ットバーストに必要な時間は上式(1)を満たすからで
ある。
立ち下がりによってロウアドレス、カラムアドレスがそ
れぞれ指定される点はSDRAMと同様である。最初の
アドレス(R1,C1)に基づいてデータの読み出しが
16ビットバーストで開始される。この16ビットバー
ストは上述したように、メモリアレイとは独立に動作す
る読み出しラッチ群からなされる。従って、16ビット
バースト転送がなされている間にメモリアレイの活性化
・プリチャージ等、次のバースト転送までに必要なオペ
レーションが可能である。次の読み出しのためのアドレ
ス(R3,C3)が指定されるまでにはこれらのメモリ
のオペレーションは完了している。なぜならば、16ビ
ットバーストに必要な時間は上式(1)を満たすからで
ある。
【0025】アクセスが読み出しのみであれば、図6に
示したタイミングよりもより短いバースト長でシームレ
ス動作の実現が可能となる。しかし、実際には読み出し
の他に、書き込み動作が適宜介入する。そこで、本願発
明では上式(1)以上にバースト長が長い式(2)を用
いる。これによれば、読み出しのバースト転送を行って
いる間に、書き込みのためのアドレス指定ができ、読み
出しのバースト転送と同時に書き込みが可能となる。図
6を参照すると、R1、C1によって読み出しのバース
ト転送アドレスが指定され、バースト転送アドレスが終
了するまでに次の読み出しのバースト転送アドレスR
3、C3が指定されるとともに、書き込みのバースト転
送アドレスR2、C2が指定されている。これによっ
て、書き込みが読み出しのバースト転送の途中に介入し
たとしても読み出しが中断することはない。これは、上
式(2)を満たすバースト長を採用したこと、及び、読
み出し・書き込みを独立に動作できる機構を採用したこ
とによる。そして、読み出し・書き込みを独立に動作す
るために、読み出し用のラッチ11と書き込み用のラッ
チ12を独立に動作可能とするのである。
示したタイミングよりもより短いバースト長でシームレ
ス動作の実現が可能となる。しかし、実際には読み出し
の他に、書き込み動作が適宜介入する。そこで、本願発
明では上式(1)以上にバースト長が長い式(2)を用
いる。これによれば、読み出しのバースト転送を行って
いる間に、書き込みのためのアドレス指定ができ、読み
出しのバースト転送と同時に書き込みが可能となる。図
6を参照すると、R1、C1によって読み出しのバース
ト転送アドレスが指定され、バースト転送アドレスが終
了するまでに次の読み出しのバースト転送アドレスR
3、C3が指定されるとともに、書き込みのバースト転
送アドレスR2、C2が指定されている。これによっ
て、書き込みが読み出しのバースト転送の途中に介入し
たとしても読み出しが中断することはない。これは、上
式(2)を満たすバースト長を採用したこと、及び、読
み出し・書き込みを独立に動作できる機構を採用したこ
とによる。そして、読み出し・書き込みを独立に動作す
るために、読み出し用のラッチ11と書き込み用のラッ
チ12を独立に動作可能とするのである。
【0026】
【発明の効果】本願発明によればアクセスがどのバンク
にどのような順番で行われたとしても、クロックパルス
周波数に比べて実質的にバンド幅が低下することを未然
に防止せしめた、DRAMシステムを提供することがで
きる。この結果、読み出し動作のみならず、書き込み動
作でもシームレスな動作が可能であるDRAMで構成さ
れたメモリシステムを提供することができる。
にどのような順番で行われたとしても、クロックパルス
周波数に比べて実質的にバンド幅が低下することを未然
に防止せしめた、DRAMシステムを提供することがで
きる。この結果、読み出し動作のみならず、書き込み動
作でもシームレスな動作が可能であるDRAMで構成さ
れたメモリシステムを提供することができる。
【図1】本願発明に係わるメモリシステムの模式図であ
る。
る。
【図2】本願発明に係わるメモリシステムの詳細な模式
図である。
図である。
【図3】本願発明に係わるメモリシステムの読み出し動
作のタイミング図である。
作のタイミング図である。
【図4】本願発明に係わるメモリシステムの書き込み動
作のタイミング図である。
作のタイミング図である。
【図5】従来技術に係わるメモリシステムの動作のタイ
ミング図である。
ミング図である。
【図6】本願発明に係わるメモリシステムの動作のタイ
ミング図である。
ミング図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 砂永 登志男 滋賀県野洲郡野洲町大字市三宅800番地 日本アイ・ビー・エム株式会社 野洲事業 所内
Claims (6)
- 【請求項1】複数の記憶素子からなるメモリアレイと、
外部からデータを入力するための入力データパスと、外
部にデータを出力するための出力データパスと、上記メ
モリアレイと上記入力データパスに介在する入力データ
ビット格納機構と、上記メモリアレイと上記出力データ
パスとに介在する出力データビット格納機構と、を有す
るメモリシステムであって、 上記メモリアレイから読み出されたデータビットは上記
出力データビット格納機構に保持され、上記出力データ
パスを介して外部に対して出力可能な状態にされるとと
もに、上記メモリアレイ中で次の読み出しに必要な操作
が行われ、かつ、上記出力データビット格納手段と上記
入力データビット格納手段とは独立に動作可能な、メモ
リシステム。 - 【請求項2】外部からのデータが上記入力データパスを
介して上記データビット格納機構に保持され、その後、
上記メモリアレイに書き込まれる請求項1のメモリシス
テム。 - 【請求項3】複数の記憶素子からなるメモリアレイと、
外部からデータを入力するための入力データパスと、外
部にデータを出力するための出力データパスと、上記メ
モリアレイと上記入力データパスに介在する入力データ
ビット格納機構と、上記メモリアレイと上記出力データ
パスとに介在する出力データビット格納機構と、を有す
るメモリシステムにおいて、外部とデータを転送するデ
ータ転送方法であって、 上記メモリアレイから上記データビット格納機構に対し
て予めデータビットを転送しておいて第一のバースト出
力を実行するステップと、 上記第一のバースト出力を実行するステップの間に、上
記メモリアレイ中で次の読み出しに必要な操作、及び、
次の読み出しアドレスを確定するステップと、 上記メモリアレイから上記データビット格納機構に対し
てさらにデータビットを出力して第二のバースト出力を
上記第一のバースト出力に対してシームレスで行うステ
ップと、を含む、データ転送方法。 - 【請求項4】上記メモリアレイ中で次の読み出しに必要
な操作の所要時間であるアレイタイムコンスタント(t
1)と所定のバースト転送ビット長に係わるバースト転
送を行うための所要時間(t2)との関係が、2t1<t
2となる、上記バースト転送ビット長を設定する、請求
項3のデータ転送方法。 - 【請求項5】複数の記憶素子からなるメモリアレイと、
外部からデータを入力するための入力データパスと、外
部にデータを出力するための出力データパスと、上記メ
モリアレイと上記入力データパスに介在する入力データ
ビット格納機構と、上記メモリアレイと上記出力データ
パスとに介在する出力データビット格納機構と、を有す
るメモリシステムにおいて外部とデータを交換するため
のデータ転送方法であって、 上記メモリアレイから上記出力データビット格納機構に
対して予めデータビットを転送しておいて第一のバース
ト出力を実行するステップと、 上記第一のバースト出力を実行するステップの間に、上
記メモリアレイ中で次の読み出しに必要な操作、及び、
次の読み出しアドレスの確定を実行するステップと、 上記メモリアレイから上記出力データビット格納機構に
対してさらにデータビットを転送して第二のバースト出
力を上記第一のバースト出力に対してシームレスで行う
ステップと、 上記入力データビット格納手段に対して外部からデータ
ビットを格納するステップと、 上記入力データビット格納手段から上記メモリアレイに
対してデータビットを格納するステップと、を含む、デ
ータ転送方法。 - 【請求項6】上記入力データビット格納手段から上記メ
モリアレイに対してデータビットを格納するステップ
は、上記第一のバースト出力及び上記第二のバースト出
力のタイミングに左右されることなく行われる、請求項
5のデータ転送方法。
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8257127A JPH10111828A (ja) | 1996-09-27 | 1996-09-27 | メモリシステム、データ転送方法 |
TW086107341A TW325535B (en) | 1996-09-27 | 1997-05-29 | Memory system and data transfer method |
KR1019970035511A KR100268566B1 (ko) | 1996-09-27 | 1997-07-28 | Dram 시스템 |
SG1997002951A SG77144A1 (en) | 1996-09-27 | 1997-08-15 | Memory system and data transfer method |
EP97307182A EP0833342A3 (en) | 1996-09-27 | 1997-09-16 | Memory system and data transfer method |
US08/934,034 US6085300A (en) | 1996-09-27 | 1997-09-19 | DRAM system with simultaneous burst read and write |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8257127A JPH10111828A (ja) | 1996-09-27 | 1996-09-27 | メモリシステム、データ転送方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10111828A true JPH10111828A (ja) | 1998-04-28 |
Family
ID=17302110
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8257127A Pending JPH10111828A (ja) | 1996-09-27 | 1996-09-27 | メモリシステム、データ転送方法 |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
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