JPH10187592A - メモリバスシステム - Google Patents

メモリバスシステム

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JPH10187592A
JPH10187592A JP8342140A JP34214096A JPH10187592A JP H10187592 A JPH10187592 A JP H10187592A JP 8342140 A JP8342140 A JP 8342140A JP 34214096 A JP34214096 A JP 34214096A JP H10187592 A JPH10187592 A JP H10187592A
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JP
Japan
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clock
memory
line
bus
memory bus
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Withdrawn
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JP8342140A
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English (en)
Inventor
Yasuhiko Takahashi
保彦 高橋
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Nippon Steel Corp
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Nippon Steel Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 バス遅延の影響を取り除き、コントローラ端
で書き込みと読み出しのデータの位相を簡単に一致させ
ることができるメモリバスシステムを提供する。 【解決手段】 メモリコントローラ1はデータ等の信号
線3と、第1のクロック信号線4、第2のクロック信号
線5で構成されたメモリバス6に接続されている。メモ
リバス6のメモリ接続部2a、2b、2c、3dにメモ
リが接続される。第1のクロック信号線4に対して第2
のクロック信号線5は配線長が2倍になるように屈曲し
て配置されている。従って第2のクロック信号線5は第
1のクロック信号線4に対して倍の伝送遅延時間を持つ
事になる。メモリはクロック1とクロック2間の位相の
ずれを求め、メモリが自己の位置からコントローラ1ま
での信号遅延時間を知る。求めた信号遅延時間T1だけ
メモリの内部動作クロックを進めておけばコントローラ
1端でのデータの衝突が回避できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はプリント基板上に実
現される高速のクロック同期メモリバスシステムに関す
る。
【0002】
【従来の技術】一般的には、バスは、一つのメモリコン
トローラと複数のメモリデバイス間をつなぐ配線と考え
られ、多くはプリント基板上に実現されている。バス上
を伝送される信号は光速より若干遅い有限の速度を持つ
ので、実用的な長さのバスでも信号の伝送速度が上がる
と、バスの遅延の影響が顕著になる。
【0003】クロックに同期してデータを転送するバス
の場合、同期のためのクロックをデータとともにバス上
を同一経路で伝送する事により、データとクロックの位
相関係を一定に保っている。メモリーバスの場合、デー
タの流れはコントローラからデバイスへとデバイスから
コントローラへの二つの方向がある。よってクロック
も、この二つの方向を必要とする。
【0004】一般的にクロックはコントローラが生成す
るので、デバイスからコントローラの方向へのデータ転
送のためのクロックは、コントローラからデバイスへデ
ータを送る為のクロックをバスの最遠端で折り返して使
用したり、実際にデータを出力するデバイスがその都度
クロックラインを駆動するようになっている場合が多
い。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】バスの最遠端で折り返
したクロックやデバイスで折り返したクロックを使用す
ると、コントローラ側からみたクロックやデータの位相
が、バスの長さやデバイスの速度でまちまちになってし
まう。フルトランジスタのカスタム設計をされるメモリ
と違い、論理合成などのASIC手法で作られるコントロー
ラはこうした複雑なタイミング処理に向かない。
【0006】また、メモリーにはRead-Modify-Write と
よばれる、データを読み出して、必要な変更を加え同一
箇所に書き戻すという動作がある。読み出しクロックの
位相が書き込みクロックより遅れているバスの場合、読
み出し直後の書き込みは、バス上でデータの衝突が起こ
るので、バスの往復時間以上の待ち時間が必要となる。
【0007】本発明の目的はバス遅延の影響を取り除い
たメモリバスシステムを提供することにある。本発明の
他の目的は、コントローラ端で書き込みと読み出しのデ
ータの位相を簡単に一致させることができるメモリバス
システムを提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のメモリバスシステムは、第1のクロック線
および第2のクロック線と第1のクロック線または第2
のクロック線によるクロックに同期して情報を伝送する
信号線を有するメモリバスと、メモリバス上に設けられ
た複数のメモリ接続手段と、メモリバスに接続されたメ
モリコントローラとを備えたメモリバスシステムにおい
て、第1または第2のクロック線の一方のクロック信号
線にメモリバスのバス長に応じて予め定められたクロッ
ク遅延を発生させる遅延手段を有する。
【0009】遅延手段は例えば第2のクロック線の配線
長を前記第1のクロック線に対して予め定められた倍数
だけ長くする事により達成される。例えば、第2のクロ
ック線に供給される第2のクロック信号は第1のクロッ
クと2倍又は3倍の配線長又は伝達時間をもつ。メモリ
接続手段に接続されるメモリは、クロック以外の信号と
同一の配線経路をとる第1のクロックに対して、第2の
クロックを用いて補正を掛けて、補正されたクロックを
用いてデータ取り込み、データ出力を行う。この様にす
ることによりコントローラ端で信号の位相を統一するこ
とができる。
【0010】例えば第2のクロック線の配線長を第1の
クロック線の配線長の2倍にしたとすると、メモリ接続
手段に入力される第2のクロックの或エッジが到着した
時には同時にコントローラから出力された第1のクロッ
クの同一エッジはメモリ接続手段で反射されちょうどコ
ントローラに戻った場合と同じ距離を進むことになる。
従って各メモリはメモリバス上の任意の位置に配置され
ても第1のクロックと第2のクロックを比較することに
よりその位置でのバス遅延量を知ることができ、バス遅
延量に応じたタイミング補正を行ってデータ取り込み、
データ出力を行うことによりコントローラ端でのバス遅
延に起因するデータの衝突を防止することができる。
【0011】コントローラ端で位相が統一されているの
で、コントローラは単純な一系統のクロックのみで動作
可能で、位相調整手段を必要としたり、メタステーブル
などの問題が起きない。メモリに必要な回路は、単純な
DLL/PLL(Delay Locked Loop / PhaseLocked L
oop)で、実測された遅延量を基準に動作するので、温
度や電圧の変動による問題がない。
【0012】従来の方式では、バス全体のクロックの変
動は、折り返しクロックの場合、コントローラの出力ク
ロックの位相の変動+バスの遅延×2だったのに対し
て、本発明ではバス全体のクロックの変動はコントロー
ラの出力クロックの位相の変動±バスの遅延となり、実
用的な速度およびバス長の範囲で、基準クロックから前
後一クロックの範囲におさまり、扱いやすい(バス長2
0cmで遅延約1.2ns 800MHzは、1.25ns。条件によっ
て、1クロックを越えたり越えなかったりするのは扱い
づらい。)。
【0013】クロックをデバイスで折り返す場合のよう
に、バースト的に切り替えないので、クロックのスター
ト、ストップに起因する高調波の発生が無い。バースト
波形の最初の立ち上がりは位相が(多量に含む高調波成
分が有限の伝送路や入力回路でフィルターされるため)
乱れやすい。
【0014】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面を用い
て説明する。図1は本発明のメモリバスシステムの構成
を示すブロック図である。図1においてメモリコントロ
ーラ1はアドレス、データ、コマンドの各データを伝達
する信号線3と、第1のクロック信号線4、第2のクロ
ック信号線5に接続されている。信号線3と、第1のク
ロック信号線4、第2のクロック信号線5でメモリバス
6を構成している。メモリバス6には所定間隔毎にメモ
リ接続部2a、2b、2c、3dが設けられており、メ
モリ接続部2a、2b、2c、3dに直接またはスロッ
トを介してメモリが接続される。以下第1のクロック信
号線4を流れるクロックをクロック1、第2のクロック
信号線5を流れるクロックをクロック2と呼ぶ。
【0015】第1のクロック信号線4に対して第2のク
ロック信号線5は配線長が2倍になるように屈曲して配
置されている。従って第2のクロック信号線5は第1の
クロック信号線4に対して倍の伝送遅延時間を持つ事に
なる。第1のクロック信号線4はアドレス、データ、コ
マンドの各データを伝達する信号線3と同一の配線長を
持つ。
【0016】第2のクロック信号線5の配線長は第1の
クロック信号線4の2倍に限らず3倍でも良いし、屈曲
させた配線長以外の遅延手段でもよい。尚、配線は、な
るべくCやL成分を持たないように配置に注意する必要
がある。図2にT1で示す遅延時間がバス最終端で第1
のクロック信号線4およびアドレス、データ、コマンド
の各データを伝達する信号線3に発生する。一方第2の
クロック信号線5の最終端ではT1の2倍のT2の遅延
時間が発生する。
【0017】従来のバスシステムとの比較を行う為に従
来のバスシステムの構成を図3に示し、そのタイミング
を図4に示す。従来ではクロックは1つのクロック信号
線4によって伝送されていた。図4に示すように、バス
の長さによる遅延時間T1が発生するために、コントロ
ーラ端部からタイミングTaで発生した読み出しクロッ
クは、バスの最終端のメモリではタイミングTa’でメ
モリに読み取られ実際の読み出しはクロックの立ち上が
りから少し遅れて開始する(タイミングTb)。この読
み出されたデータがコントローラ1に到達するのにまた
遅延時間T1かかり、コントローラ1に到達するタイミ
ングはTcとなる。次の書き込みはタイミングTdで始
まるので、図に示すように次の書き込みが実際に行われ
るタイミングTeではメモリからの読み出しデータと、
コントローラ1からの書き込みデータがデータバス上で
ぶつかり上書きされてしまう事になる。
【0018】一方本発明によれば、図2に示すようにク
ロック1とクロック2間の位相のずれを求める事により
メモリが自己の位置からコントローラ1までの信号遅延
時間を知る事ができるので、求めた信号遅延時間T1だ
けメモリの内部動作クロックを進めておけばコントロー
ラ1端でのデータの衝突が回避できる。図5を用いてそ
の詳細を説明する。コントローラ1端での立ち上がりエ
ッジ(例えばTf)に対してバスの最遠端でのクロック
の立ち上がりエッジは遅延時間T1だけ進んでいる(例
えばTg)。従って、タイミングThでバスの最遠端の
メモリから読み出されたデータはタイミングTiでコン
トローラ1に取り込まれ、コントローラ1での次のクロ
ック立ち上がりタイミングTjまでには処理が終了し、
タイミングTkからの次回の書き込みデータと衝突する
ことは無い。
【0019】以上の説明では各メモリはコントローラ1
端までの遅延時間T1を求めるとして説明した。もちろ
ん、クロック1を遅延させてクロック2に一致させるこ
とで遅延量を計測することも可能だが、遅延ゼロの遅延
回路は設計できないので、現実的でない。また、書き込
み用のクロックの入力回路等の遅延の補正のために、別
の位相調整回路が必要となる。
【0020】そこで、本実施の形態では、この補正量の
遅延と等しい遅延を持つ可変遅延回路を二段使用し、ク
ロック1を遅延させている。図6にその具体的な回路ブ
ロックを示す。このタイミングコントローラはメモリバ
スに接続されるメモリ内に設けられ、内部クロックを発
生させる回路である。この回路は第1のクロックと可変
遅延回路61で遅延された第2のクロックを入力とする
位相比較器64と、クロック1を遅延する2段に直列接
続された可変遅延回路62、63および制御回路65を
備える。可変遅延回路61、62、63は制御回路65
からの同一の制御信号によって遅延量が制御される。
【0021】図7にタイミングチャートを示す。コント
ローラ1の端部ではクロック1、2共に図7(1)に示
す様になっている。これに対してメモリに入力されるク
ロック1、2は図7(2)、(3)に示すようにバスの
長さに応じてT1、T2の遅れを持って入力される。ク
ロック2は可変遅延回路61によってクロック1と位相
が一致するように遅延される(図7(4)参照)。タイ
ミングTmでクロック1とクロック2の位相が一致して
いるのが図7から読みとれる。このクロックを書き込み
ようクロックとして用いれば、バスを伝送されてきたデ
ータと同一の遅れを持ったタイミングでメモリへの書き
込みが行える。これに対してクロック1は可変遅延回路
62、63によってクロック2の2倍の時間遅延され、
図7(5)に示すように、コントローラ端でのクロック
1の立ち上がりに対してT1早いタイミングで立ち上が
るクロックとなる。図7でタイミングTnはToに対し
てT1進んでいる。従って、この可変遅延回路63の出
力を用いれば、タイミングTnで読み出されたデータは
タイミングToでコントローラ1端に到着することにな
り、コントローラ端で書き込みと読み出しのデータの位
相が一致し、バスの長さに起因するクロックの遅れの問
題が解決される。
【0022】クロック1は、(コントローラのクロック
出力+バスの遅延量)だから上記の処理をすると(コン
トローラのクロック出力+バスの遅延量)+(クロック
周期−バスの遅延量)+(クロック周期−バスの遅延
量)となり、結果は、(コントローラのクロック出力−
バスの遅延量)というクロックを得ることができる。も
ちろん実際には2クロック周期分の遅延が有るが、連続
したクロックなので問題はない。
【0023】もちろん、バス上の違う位置にあるデバイ
スの連続的な読み出しや、書き込みに引き続く読み出し
はデータの衝突がおこる。こういった場合は、バスの遅
延時間分程度の待ち時間が必要となる。たとえば、クロ
ックの立ち上がりと立ち下がりの両方のエッジを利用し
てデータを転送している場合などは1クロック遅らせる
とバスの利用効率が大きく悪化するので、クロックの立
ち上がりから転送を開始する命令と、立ち下がりから転
送を開始する命令を用意して必要に応じて使い分ける。
【0024】また、違うバス上の位置にあるデバイスの
連続的な読み出しの場合には、インターフェースのレベ
ルをプラスマイナスで信号のH/Lを決めるタイプや、
どちらかのレベルを0Vにしたタイプを使うことで、転
送時間の何割かに衝突が有っても十分データの判別可能
なバスシステムが構成できる。次に、図8を用いて本発
明の第2の実施の形態を説明する。図8の回路は第1の
クロック信号線を終端器8を用いて折り返してコントロ
ーラ1に返す様に構成した例である。終端器8には、コ
ントローラ1から出力されたクロックが第1のクロック
信号線、終端器8および第2のクロック信号線を経由し
てコントローラ1に戻ったクロックがちょうど1周期ず
れる様にするための遅延回路を備えている。尚、この遅
延回路は第1のクロック信号線、終端器8および第2の
クロック信号線の配線長を調整することにより特別な遅
延回路を設けなくても実現できる。但し、基板の大きさ
レイアウトによっては図のような回線レイアウトによっ
て遅延回路を設ける事が必要になる場合もある。
【0025】この実施の形態では、メモリは第1のクロ
ック信号線からのクロック1にもとづいてデータ取り込
みを行い、第2のクロック信号線からのクロック2に基
づいてデータ読み出しを行う。この様にすることにより
コントローラ端から見たクロックの位相を合わせる事が
できるのでデータバス上でのデータの衝突が起こらな
い。
【0026】以上の説明では、信号線3はアドレス、デ
ータ、コマンドの各データを伝達する信号線として説明
したが、アドレス、データ、コマンドのそれぞれに信号
線を割り当てる事もできるし、信号線は共有しパケット
的にアドレス、データ、コマンドを伝送する場合であっ
ても本発明は適用可能である。
【0027】
【発明の効果】以上の様に本発明によれば、メモリバス
システムにおいて、コントローラ端で書き込みと読み出
しのデータの位相を簡単に一致させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のメモリバスシステムの第1の実施の形
態の構成を示すブロック図である。
【図2】図1のメモリバスシステムの動作を説明するタ
イミング図である。
【図3】従来のメモリバスシステムの構成を示すブロッ
ク図である。
【図4】図3のメモリバスシステムの動作を説明するタ
イミング図である。
【図5】図1のメモリバスシステムの動作を説明するタ
イミング図である。
【図6】本発明のメモリバスシステムでのメモリ内での
タイミング発生回路の構成を示すブロック図である。
【図7】図6の回路の動作を説明するタイミング図であ
る。
【図8】本発明のメモリバスシステムの第2の実施の形
態の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
1 メモリコントローラ 2a、2b、2c、3d メモリ接続部 3 アドレス・データ・コマンド信号線 4 第1のクロック信号線 5 第2のクロック信号線 6 メモリバス 61、62、63 可変遅延回路 64 位相比較器 65 制御回路

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1のクロック線および第2のクロック
    線と前記第1のクロック線または第2のクロック線によ
    るクロックに同期して情報を伝送する信号線を有するメ
    モリバスと、 前記メモリバス上に設けられた複数のメモリ接続手段
    と、 前記メモリバスに接続されたメモリコントローラと、 前記第1または第2のクロック線の一方のクロック信号
    線に前記メモリバスのバス長に応じて予め定められたク
    ロック遅延を発生させる遅延手段と、 を設けた事を特徴とするメモリバスシステム。
  2. 【請求項2】 請求項1において、前記遅延手段は前記
    第1または第2のクロック線の一方のクロック線の線路
    長を他方のクロック線の線路長よりも長くする事により
    クロック遅延を発生させる事を特徴とするメモリバスシ
    ステム。
  3. 【請求項3】 請求項1において、前記メモリ接続手段
    に接続されるメモリは、前記第2のクロック線からの第
    2のクロックが入力される第1の可変遅延回路と、 前記第1のクロック線からの第1のクロックが入力され
    る直列接続された第2、第3の可変遅延回路と、 前記第1のクロックと前記第1の可変遅延回路の出力の
    位相を比較する位相比較手段と、 前記位相比較手段の出力に応じて前記第1、第2、第3
    の可変遅延回路の遅延量を制御する制御手段を備えた事
    を特徴とするメモリバスシステム。
  4. 【請求項4】 第1のクロック線と前記第1のクロック
    線上のクロックに同期して情報を伝送する信号線を有す
    るメモリバスと、前記メモリバス上に設けられた複数の
    メモリ接続手段と、前記メモリバスに接続されたメモリ
    コントローラとを備えたメモリバスシステムにおいて、 前記第1のクロック線に供給される第1のクロック信号
    に対して前記メモリバスのバス長に応じて予め定められ
    たクロック遅延を有する第2のクロックが供給される第
    2のクロック線を設えた事を特徴とするメモリバスシス
    テム。
  5. 【請求項5】 請求項4において、前記メモリ接続手段
    に接続されるメモリは、前記第2のクロック線からの第
    2のクロックよって前記第1のクロック線からの第1の
    クロックの位相を補正する位相補正手段を有し、位相補
    正されたクロックにもとづいてメモリへのデータの書き
    込み/読み出しを制御する事を特徴とするメモリバスシ
    ステム。
  6. 【請求項6】 第1のクロック線と前記第1のクロック
    線上のクロックに同期して情報を伝送する信号線を有す
    るメモリバスと、前記メモリバス上に設けられた複数の
    メモリ接続手段と、前記メモリバスに接続されたメモリ
    コントローラとを備えたメモリバスシステムにおいて、 前記複数のメモリ接続手段の各メモリ接続手段と前記メ
    モリコントローラとの距離が前記第1のクロック線に対
    して予め定められた倍数だけ長く設定された第2のクロ
    ック線を設えた事を特徴とするメモリバスシステム。
  7. 【請求項7】 請求項6において、前記メモリ接続手段
    に接続されるメモリは、前記第2のクロック線からの第
    2のクロックよって前記第1のクロック線からの第1の
    クロックの位相を補正する位相補正手段を有し、位相補
    正されたクロックにもとづいてメモリへのデータの書き
    込み/読み出しを制御する事を特徴とするメモリバスシ
    ステム。
JP8342140A 1996-12-20 1996-12-20 メモリバスシステム Withdrawn JPH10187592A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6330627B1 (en) * 1998-01-20 2001-12-11 Kabushiki Kaisha Toshiba System for fast data transfer between memory modules and controller using two clock lines each having a go line portion and a return line portion
JP2009033617A (ja) * 2007-07-30 2009-02-12 Yokogawa Electric Corp 通信システム

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