JPH10222987A - Semiconductor integrated circuit and data processing system - Google Patents

Semiconductor integrated circuit and data processing system

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Publication number
JPH10222987A
JPH10222987A JP9022439A JP2243997A JPH10222987A JP H10222987 A JPH10222987 A JP H10222987A JP 9022439 A JP9022439 A JP 9022439A JP 2243997 A JP2243997 A JP 2243997A JP H10222987 A JPH10222987 A JP H10222987A
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JP
Japan
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output
input
decoder
latch
signal
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP9022439A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kenji Sasamoto
賢治 笹本
Hirofumi Zushi
弘文 厨子
Sadayuki Morita
貞幸 森田
Atsushi Hiraishi
厚 平石
Tomohiro Nagano
知博 長野
Masaki Harada
昌樹 原田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi ULSI Engineering Corp
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi ULSI Engineering Corp
Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPH10222987A publication Critical patent/JPH10222987A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the number of transfer gates to realize high speed operation of a latch circuit by decoding an input signal and forming a slave stage of the master/slave latch with an output transfer gate and output static latch. SOLUTION: A decoder 1 decodes the input signals A0, A1 of two bits to output the decoded signals S0 to S3 of four bits. The master/slave latch 2 has the master stage in the input side of the decoder 1 and has the input transfer gates 20, 21 and input static latches 30, 31 for each input signals A0, A1 of two bits of the decoder 1. The slave stage is provided with the output transfer gates 40 to 43 and output static latches 50 to 53 for each output signal S0 to S3 of four bits of the decoder 1. The number of the input transfer gates 20, 21 forming the master stage is equal to the 2-bit signal same as the input signals A0, A1 of two bits and reduces a load of the clock signal CLK.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、デコーダとマスタ
スレーブラッチとを組み合わせて半導体基板に形成され
たデコード機能付きラッチ回路に関する。さらに、その
デコード機能付きラッチ回路を備えた半導体記憶装置、
そして当該半導体記憶装置をキャッシュメモリに適用し
たデータ処理システムに関する。本発明は、例えば、シ
ンクロナスSRAMやパイプラインバーストSRAMな
どに適用して有効な技術に関する。
The present invention relates to a latch circuit with a decoding function formed on a semiconductor substrate by combining a decoder and a master / slave latch. Further, a semiconductor memory device including the latch circuit with the decode function,
Further, the present invention relates to a data processing system in which the semiconductor storage device is applied to a cache memory. The present invention relates to a technology effective when applied to, for example, a synchronous SRAM or a pipeline burst SRAM.

【0002】[0002]

【従来の技術】シンクロナスSRAMやパイプラインバ
ーストSRAMなどのクロック同期型の半導体記憶装置
は、外部から供給されたアドレス信号をラッチするアド
レス入力ラッチ回路、アドレスデコーダのデコード出力
をラッチするデコードラッチ回路、デコードラッチ回路
の出力によって選択されたメモリセルから読出されたデ
ータをラッチするデータ出力ラッチ回路などのパイプラ
インラッチ回路を有し、それらパイプラインラッチ回路
をクロック信号に同期させてメモリ動作を行うようにな
っている。このようなクロック同期型の半導体記憶装置
に対するアクセスが連続する場合、最初のデータが読出
された後は、上記パイプラインラッチ回路のラッチ動作
毎に読み出しデータを得ることができる。すなわち、マ
イクロプロセッサのパイプライン動作と同様、クロック
信号サイクル単位で(ラッチ回路のラッチ動作のサイク
ル単位で)パイプラインを刻むように外部にデータを出
力することができる。このようなクロック同期型の半導
体記憶装置は、メモリアクセスが連続する用途において
メモリアクセスの高速化に寄与する。
2. Description of the Related Art A clock synchronous semiconductor memory device such as a synchronous SRAM or a pipeline burst SRAM includes an address input latch circuit for latching an externally supplied address signal and a decode latch circuit for latching a decode output of an address decoder. Has a pipeline latch circuit such as a data output latch circuit for latching data read from a memory cell selected by the output of the decode latch circuit, and performs a memory operation by synchronizing the pipeline latch circuits with a clock signal. It has become. When access to such a clock-synchronous semiconductor memory device is continuous, after the first data is read, read data can be obtained every latch operation of the pipeline latch circuit. That is, similarly to the pipeline operation of the microprocessor, data can be output to the outside so that the pipeline is ticked in clock signal cycle units (in latch operation cycle units of the latch circuit). Such a clock-synchronous semiconductor memory device contributes to speeding up memory access in applications where memory access is continuous.

【0003】上記パイプラインラッチ回路としては通
常、マスタスレーブ形式のラッチが用いられる。このラ
ッチは周知であり、例えば各々がCMOSトランスファ
ゲートとスタティックラッチを備えたマスタ段とスレー
ブ段を直列接続で有し、マスタ段のCMOSトランスフ
ァゲートとスレーブ段のCMOSトランスファゲートが
クロック信号の変化に基づいて逆相でスイッチ制御され
る。
As the above-mentioned pipeline latch circuit, a master-slave type latch is usually used. This latch is well known. For example, a master stage and a slave stage each having a CMOS transfer gate and a static latch are connected in series, and the CMOS transfer gate of the master stage and the CMOS transfer gate of the slave stage change the clock signal. Switch control is carried out in reverse phase based on this.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】本発明者は、デコーダ
の出力を受けるラッチ回路について検討した。デコーダ
の出力をラッチさせる場合には、デコード出力のビット
数に等しい数の上記ラッチが並列配置される。並列配置
されたラッチのラッチ動作を制御するには共通のクロッ
ク信号が用いられる。
The inventor has studied a latch circuit that receives the output of a decoder. When latching the output of the decoder, a number of the latches equal to the number of bits of the decoded output are arranged in parallel. A common clock signal is used to control the latch operation of the latches arranged in parallel.

【0005】しかしながら、ラッチの並列配置数が多く
なると、CMOSトランスファゲートの制御端子が持つ
入力ゲート容量成分は全体として大きくなる。この結
果、クロック信号の負荷が増大し、クロック信号の動作
周波数を上げてラッチ動作サイクルを短くできなくなる
ことが本発明者によって明らかにされた。上記クロック
同期型の半導体記憶装置の場合には、アドレス信号のビ
ット数が多くなればなる程、デコードラッチ回路の規模
が大きくなってクロック信号の負荷が増大し、メモリ動
作の高速動作が阻まれてしまう。
However, as the number of latches arranged in parallel increases, the input gate capacitance component of the control terminal of the CMOS transfer gate increases as a whole. As a result, the present inventor has clarified that the load of the clock signal increases and the operating frequency of the clock signal cannot be increased to shorten the latch operation cycle. In the case of the above-mentioned clock synchronous type semiconductor memory device, as the number of bits of the address signal increases, the scale of the decode latch circuit increases, and the load of the clock signal increases. Would.

【0006】本発明の目的は、マスタスレーブ形式でデ
コード出力をラッチするためのクロック信号の負荷を低
減できるデコード機能付きラッチ回路を提供することに
ある。
An object of the present invention is to provide a latch circuit with a decode function which can reduce the load of a clock signal for latching a decode output in a master-slave format.

【0007】本発明の別の目的は、クロック同期のアク
セス速度を向上させることができる半導体記憶装置を提
供することにある。
Another object of the present invention is to provide a semiconductor memory device capable of improving an access speed of clock synchronization.

【0008】本発明のその他の目的は、キャッシュメモ
リの高速動作の点でメモリアクセス動作を伴うデータ処
理速度の高速化に寄与できるデータ処理システムを提供
することにある。
Another object of the present invention is to provide a data processing system capable of contributing to an increase in data processing speed accompanying a memory access operation in terms of a high speed operation of a cache memory.

【0009】本発明の前記並びにその他の目的と新規な
特徴は本明細書の記述及び添付図面から明らかになるで
あろう。
The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば下記
の通りである。
The following is a brief description of an outline of a typical invention among the inventions disclosed in the present application.

【0011】すなわち、半導体集積回路は、nビットの
入力信号をデコードして2nビットの出力信号を生成す
るデコーダと、前記デコーダに前記入力信号を供給する
入力トランスファゲートと、各々の入力トランスファゲ
ートから供給された前記入力信号をラッチして前記デコ
ーダに与える入力スタティックラッチと、前記デコーダ
の各々の出力信号を前記入力トランスファゲートと逆相
で通過させる出力トランスファゲートと、各々の出力ト
ランスファゲートの出力をラッチする出力スタティック
ラッチと有するデコード機能付きラッチ回路を半導体基
板に含んで成る。
That is, the semiconductor integrated circuit decodes an n- bit input signal to generate a 2 n -bit output signal, an input transfer gate for supplying the input signal to the decoder, and each input transfer gate. An input static latch which latches the input signal supplied from the decoder and supplies it to the decoder, an output transfer gate which passes each output signal of the decoder in a phase opposite to that of the input transfer gate, and an output of each output transfer gate And a latch circuit with a decode function having an output static latch for latching the latch circuit.

【0012】前記入力トランスファゲート及び入力スタ
ティックラッチはマスタスレーブラッチのマスタ段を構
成し、前記出力トランスファゲート及び出力スタティッ
クラッチはマスタスレーブラッチのスレーブ段を構成す
る。マスタ段を構成する前記入力トランスファゲートの
数はnビットの入力信号をデコードする前のビット数
(nビット)で済む。これに対し、デコーダの出力を直
接マスタスレーブラッチ回路でラッチする構成では、当
該マスタスレーブラッチ回路のマスタ段は、デコーダ出
力のビット数に等しい数のトランスファゲートを持たな
ければならない。したがって、トランスファゲートの数
は本発明に係るデコード機能付きラッチ回路の方が格段
に少なくなる。トランスファゲートの数が少なくなるこ
とにより、ラッチ動作を制御するクロック信号の負荷を
構成するトランスファゲートの入力容量成分が全体的に
小さくされる。クロック信号の負荷を低減できることに
より、ラッチ回路の動作速度を高速化することが容易に
なる。
The input transfer gate and the input static latch constitute a master stage of a master-slave latch, and the output transfer gate and the output static latch constitute a slave stage of a master-slave latch. The number of the input transfer gates constituting the master stage may be the number of bits (n bits) before decoding the n-bit input signal. On the other hand, in a configuration in which the output of the decoder is directly latched by the master-slave latch circuit, the master stage of the master-slave latch circuit must have a number of transfer gates equal to the number of bits of the decoder output. Therefore, the number of transfer gates is much smaller in the latch circuit with the decode function according to the present invention. By reducing the number of transfer gates, the input capacitance component of the transfer gates constituting the load of the clock signal for controlling the latch operation is reduced as a whole. Since the load on the clock signal can be reduced, the operation speed of the latch circuit can be easily increased.

【0013】前記デコード機能付きラッチ回路を、アド
レスデコーダ及びラッチ回路に代えてメモリに採用する
ことにより、クロック同期型メモリのクロック信号周波
数を高くでき、クロックに同期したアクセス速度を向上
させることができる。
By adopting the above-mentioned latch circuit with a decoding function in a memory instead of an address decoder and a latch circuit, the clock signal frequency of a clock synchronous memory can be increased, and the access speed synchronized with the clock can be improved. .

【0014】上記メモリをマイクロプロセッサの2次キ
ャッシュメモリ等に採用すれば、キャッシュメモリの高
速動作の点でメモリアクセス動作を伴うデータ処理速度
の高速化に寄与できる。
If the above-mentioned memory is used as a secondary cache memory of a microprocessor, etc., it is possible to contribute to an increase in data processing speed accompanied by a memory access operation in terms of high-speed operation of the cache memory.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】図1にはデコード機能付きラッチ
回路の一例が示される。同図において1はデコーダ、2
はマスタスレーブラッチである。デコーダ1は2ビット
の入力信号A0,A1をデコードして4ビットのデコー
ド信号S0〜S3を出力する。デコーダ1の論理構成は
公知の内容であり、入力信号A0,A1をインバータ1
0,11で相補信号とし、その相補信号を4個の2入力
ナンドゲート12〜15の入力信号に割り振って、2ビ
ットの入力信号A0,A1のレベルの4通りの組み合わ
せに応じて出力信号S0〜S3に4通りの状態を得る、
論理構成を備えている。換言すれば、2ビットの入力信
号A0,A1の状態に応じて4ビットの出力信号S0〜
S3の内の何れか一つをローレベルにするデコード論を
有する。
FIG. 1 shows an example of a latch circuit having a decoding function. In the figure, 1 is a decoder, 2
Is a master-slave latch. Decoder 1 decodes 2-bit input signals A0 and A1 and outputs 4-bit decode signals S0 to S3. The logical configuration of the decoder 1 is a known content, and the input signals A0 and A1 are
The complementary signals are assigned to 0 and 11 and the complementary signals are allocated to the input signals of the four 2-input NAND gates 12 to 15, and the output signals S0 to S0 are set according to the four combinations of the levels of the 2-bit input signals A0 and A1. Obtain four states in S3,
It has a logical configuration. In other words, the 4-bit output signals S0 to S0 depend on the state of the 2-bit input signals A0 and A1.
There is a decoding theory that makes any one of S3 low level.

【0016】マスタスレーブラッチ2は、デコーダ1の
入力側にマスタ段を有し、デコーダ1の出力側にスレー
ブ段を有する。マスタ段は、前記デコーダ1の2ビット
の入力信号A0,A1毎に入力トランスファゲート2
0,21と入力スタティックラッチ30,31とを備え
て構成される。同様にスレーブ段は、前記デコーダ1の
4ビットの出力信号S0〜S3毎に出力トランスファゲ
ート40〜43と出力スタティックラッチ50〜53と
を備えて構成される。それぞれのトランスファゲート2
0,21,40〜43はCMOSトランスファゲートに
よって構成される。それぞれのスタティックラッチ3
0,31,50〜53は相互に一方の入力が他方の出力
に結合された一対のCMOSインバータによって構成さ
れる。前記トランスファゲート20,21と40〜43
とはクロック信号CLKによって相互に逆相でスイッチ
制御される。
The master / slave latch 2 has a master stage on the input side of the decoder 1 and a slave stage on the output side of the decoder 1. The master stage supplies an input transfer gate 2 for each 2-bit input signal A0, A1 of the decoder 1.
0, 21 and input static latches 30, 31. Similarly, the slave stage is provided with output transfer gates 40 to 43 and output static latches 50 to 53 for each of the 4-bit output signals S0 to S3 of the decoder 1. Each transfer gate 2
0, 21, 40 to 43 are constituted by CMOS transfer gates. Each static latch 3
Each of 0, 31, 50 to 53 is constituted by a pair of CMOS inverters having one input mutually coupled to the other output. The transfer gates 20, 21 and 40 to 43
Are switch-controlled in opposite phases by the clock signal CLK.

【0017】上記デコード機能付きラッチ回路によれ
ば、マスタ段を構成する前記入力トランスファゲート2
0,21の数は2ビットの入力信号A0,A1と同じ2
ビットで済む。これに対し、図2に例示されるようにデ
コーダ6の出力を直接マスタスレーブラッチ回路7でラ
ッチする構成では、当該マスタスレーブラッチ回路7の
マスタ段は、デコーダ出力のビット数(4ビット)に等
しい数の4個のトランスファゲートを持たなければなら
ない。したがって、トランスファゲートの数は図1のデ
コード機能付きラッチ回路の方が少なくなる。トランス
ファゲートの数が少なくなることにより、ラッチ動作を
制御するクロック信号CLKの負荷を構成するトランス
ファゲートの入力容量(入力ゲート容量)成分が全体的
に小さくされる。クロック信号CLKの負荷を低減でき
ることにより、ラッチ回路の動作速度を高速化すること
が容易になる。
According to the latch circuit having the decoding function, the input transfer gate 2 constituting the master stage
The numbers 0 and 21 are the same as the 2-bit input signals A0 and A1.
Just a bit. On the other hand, in the configuration in which the output of the decoder 6 is directly latched by the master-slave latch circuit 7 as illustrated in FIG. 2, the master stage of the master-slave latch circuit 7 has the number of bits (4 bits) of the decoder output. It must have an equal number of four transfer gates. Therefore, the number of transfer gates is smaller in the latch circuit with the decode function in FIG. By reducing the number of transfer gates, the input capacitance (input gate capacitance) component of the transfer gates constituting the load of the clock signal CLK for controlling the latch operation is reduced as a whole. Since the load of the clock signal CLK can be reduced, the operation speed of the latch circuit can be easily increased.

【0018】図3には入力信号及び出力信号のビット数
を拡張した場合のデコード機能付きラッチ回路の例が示
される。同図の例では、デコード機能付きラッチ回路
は、3ビットの入力信号A0〜A2を受けて8ビットの
出力信号S0〜S7を形成する。当業者にとって図3の
構成は図1の説明から理解することは容易であろうか
ら、その詳細な説明は省略する。図3において20〜2
2は入力トランスファゲート、30〜32は入力スタテ
ィックラッチ、40〜47は出力トランスファゲート、
50〜57は出力スタティックラッチである。
FIG. 3 shows an example of a latch circuit with a decoding function when the number of bits of an input signal and an output signal is expanded. In the example shown in the figure, the latch circuit with a decode function receives 8-bit input signals A0 to A2 and forms 8-bit output signals S0 to S7. 3 will be easily understood by those skilled in the art from the description of FIG. 1, and a detailed description thereof will be omitted. In FIG.
2 is an input transfer gate, 30 to 32 are input static latches, 40 to 47 are output transfer gates,
50 to 57 are output static latches.

【0019】図4にはデコード機能付きラッチ回路を適
用したシンクロナスSRAMのブロック図が示される。
図4においてデコード機能付きラッチ回路はロウアドレ
スデコード回路802及びカラムアドレスデコード回路
805に適用されている。
FIG. 4 is a block diagram of a synchronous SRAM to which a latch circuit with a decoding function is applied.
In FIG. 4, a latch circuit with a decoding function is applied to a row address decode circuit 802 and a column address decode circuit 805.

【0020】図4において800は多数のスタティック
型のメモリセルMCがマトリクス配置されたメモリセル
アレイである。図4には1個のメモリセルMCが代表的
に示されている。メモリセルMCの選択端子は代表的に
示されたワード線WLに、データ入出力端子は代表的に
示された相補ビット線BLに結合されている。
In FIG. 4, reference numeral 800 denotes a memory cell array in which a large number of static memory cells MC are arranged in a matrix. FIG. 4 representatively shows one memory cell MC. The selection terminal of the memory cell MC is coupled to a representatively shown word line WL, and the data input / output terminal is coupled to a typically shown complementary bit line BL.

【0021】メモリセルを選択するためのロウアドレス
信号はロウアドレスラッチ回路803にラッチされ、ラ
ッチされたロウアドレス信号はロウアドレスデコード回
路802に与えられる。ロウアドレスデコード回路80
2はロウアドレス信号をデコードしてワード線選択信号
を形成する。ワード線選択信号はワードドライバ回路8
01に与えられ、ワードドライバ回路801はワード線
選択信号によって選択される前記ワード線WLを選択レ
ベルに駆動する。
A row address signal for selecting a memory cell is latched by a row address latch circuit 803, and the latched row address signal is applied to a row address decode circuit 802. Row address decode circuit 80
2 decodes a row address signal to form a word line selection signal. The word line selection signal is sent to the word driver circuit 8
01, the word driver circuit 801 drives the word line WL selected by the word line selection signal to a selected level.

【0022】メモリセルを選択するためのカラムアドレ
ス信号はカラムアドレスラッチ回路806にラッチさ
れ、カラムアドレスデコード回路805に与えられる。
カラムアドレスデコード回路805はカラムアドレス信
号をデコードしてビット線選択信号を形成する。前記相
補ビット線BLはカラムスイッチ回路804を介して相
補コモンデータ線CDに共通結合されている。カラムス
イッチ回路804は前記ビット線選択信号によって選択
される相補ビット線を相補コモンデータ線CDに導通さ
せる。
A column address signal for selecting a memory cell is latched by a column address latch circuit 806 and applied to a column address decode circuit 805.
A column address decode circuit 805 decodes a column address signal to form a bit line selection signal. The complementary bit line BL is commonly coupled to a complementary common data line CD via a column switch circuit 804. The column switch circuit 804 makes the complementary bit line selected by the bit line selection signal conductive to the complementary common data line CD.

【0023】読み出し動作においてメモリセルから相補
コモンデータ線CDに読出された信号はセンスアンプ8
07で増幅され、センスアンプ807の出力がデータ出
力ラッチ回路808にラッチされ、データ入出力回路8
10を介して外部に出力される。書込み動作において、
外部からデータ入出力回路810に与えられる書込みデ
ータはデータ入力ラッチ回路809にラッチされて前記
相補コモンデータ線CDに供給される。前記データ入力
ラッチ回路809及びデータ出力ラッチ回路808は特
に図示はしないが、マスタスレーブラッチによって構成
される。
In the read operation, the signal read from the memory cell to the complementary common data line CD is applied to the sense amplifier 8
07, the output of the sense amplifier 807 is latched by the data output latch circuit 808, and the data input / output circuit 8
The signal is output to the outside through the line 10. In the write operation,
Write data externally applied to the data input / output circuit 810 is latched by the data input latch circuit 809 and supplied to the complementary common data line CD. Although not shown, the data input latch circuit 809 and the data output latch circuit 808 are constituted by a master slave latch.

【0024】図4において811で示されるものはタイ
ミングコントローラであり、外部からチップセレクト信
号CS、ライトイネーブル信号WE、アウトプットイネ
ーブル信号OE及びクロック信号CKが供給される。タ
イミングコントローラ811はチップセレクト信号CS
によってチップ選択状態が指示されたとき、ライトイネ
ーブル信号WEのアサートによって書込み動作を制御
し、アウトプットイネーブル信号OEのアサートによっ
て読み出し動作を制御する。書込み動作及び読み出し動
作における内部動作タイミングはクロック信号CKに同
期される。CLKはシンクロナスSRAMの内部動作タ
イミングを規定するための内部クロック信号の一つであ
る。
In FIG. 4, reference numeral 811 denotes a timing controller to which a chip select signal CS, a write enable signal WE, an output enable signal OE, and a clock signal CK are supplied from outside. The timing controller 811 outputs the chip select signal CS
When the chip selection state is instructed, the write operation is controlled by the assertion of the write enable signal WE, and the read operation is controlled by the assertion of the output enable signal OE. Internal operation timings in the write operation and the read operation are synchronized with the clock signal CK. CLK is one of the internal clock signals for defining the internal operation timing of the synchronous SRAM.

【0025】前記ロウアドレスデコード回路802及び
カラムアドレスデコード回路805において、入力信号
と出力信号のビット数は図1よりも格段に多い点を除い
て、その基本的な構成は図1の構成と変わりない。ロウ
アドレスデコード回路802においては図1のアドレス
デコーダ1がロウアドレスデコーダとしてのデコード論
理を有し、カラムアドレスデコード回路805において
は図1のアドレスデコーダ1がカラムアドレスデコーダ
としてのデコード論理を有する。
The basic configuration of the row address decode circuit 802 and the column address decode circuit 805 is the same as that of FIG. 1 except that the number of bits of input signals and output signals is much larger than that of FIG. Absent. In the row address decode circuit 802, the address decoder 1 of FIG. 1 has decode logic as a row address decoder, and in the column address decode circuit 805, the address decoder 1 of FIG. 1 has decode logic as a column address decoder.

【0026】前記ロウアドレス入力ラッチ回路803、
カラムアドレス入力ラッチ回路806、ロウアドレスデ
コード回路802、カラムアドレスデコード回路80
5、データ出力ラッチ回路808及びデータ入力ラッチ
回路809のラッチ動作は、特に制限されないが、前記
クロック信号CLKに同期される。それら回路に含まれ
るラッチ回路はクロック信号CLKのローレベル期間に
マスタ段が入力動作を行い、スレーブ段が保持動作を行
う。また、クロック信号CLKのハイレベル期間にマス
タ段が保持動作を行い、スレーブ段が入力動作を行う。
したがって、シンクロナスSRAM8の読み出し動作で
は、アドレス信号が前記ロウアドレス入力ラッチ回路8
03及びカラムアドレス入力ラッチ回路806にラッチ
されてからクロック信号CLKの2サイクル後に、読み
出しデータがデータ入出力回路810から外部に出力さ
れる。シンクロナスSRAMに対する読み出し動作が連
続される場合には、クロック信号CLKのサイクル毎に
外部にデータが読出される。この読出しサイクルは、ク
ロック信号CLKの周波数が高いほど短くなる。
The row address input latch circuit 803,
Column address input latch circuit 806, row address decode circuit 802, column address decode circuit 80
5. The latch operation of the data output latch circuit 808 and the data input latch circuit 809 is not particularly limited, but is synchronized with the clock signal CLK. In the latch circuits included in these circuits, the master stage performs an input operation and the slave stage performs a holding operation during a low level period of the clock signal CLK. In addition, the master stage performs the holding operation and the slave stage performs the input operation during the high level period of the clock signal CLK.
Therefore, in the read operation of the synchronous SRAM 8, the address signal is applied to the row address input latch circuit 8
03 and the column address input latch circuit 806, the read data is output to the outside from the data input / output circuit 810 two cycles after the clock signal CLK. When the read operation for the synchronous SRAM is continued, data is read out to the outside every cycle of the clock signal CLK. This read cycle becomes shorter as the frequency of the clock signal CLK becomes higher.

【0027】このとき、ロウアドレスデコード回路80
2及びカラムアドレスデコード回路805の出力ビット
数は前記ロウアドレス入力ラッチ回路803、カラムア
ドレス入力ラッチ回路806、データ出力ラッチ回路8
08及びデータ入力ラッチ回路809の出力ビット数よ
りもはるかに多い。これを考慮したとき、前記ロウアド
レスデコード回路802及びカラムアドレスデコード回
路805には図1に示される構成を採用して、クロック
信号CLKの負荷を構成するトランスファゲートの入力
容量成分を全体的に小さくしているので、クロック信号
CKの周波数を上げてそれに同期したアクセス速度を高
速化することが容易になる。書込み動作についても同様
である。
At this time, the row address decode circuit 80
2 and the number of output bits of the column address decode circuit 805 correspond to the row address input latch circuit 803, the column address input latch circuit 806, and the data output latch circuit 8
08 and the number of output bits of the data input latch circuit 809. In consideration of this, the configuration shown in FIG. 1 is adopted for the row address decode circuit 802 and the column address decode circuit 805, and the input capacitance component of the transfer gate constituting the load of the clock signal CLK is reduced as a whole. Therefore, it is easy to increase the frequency of the clock signal CK and increase the access speed in synchronization with it. The same applies to the write operation.

【0028】図5には図4のシンクロナスSRAMを適
用したデータ処理システムが示される。100で示され
るものはマイクロプロセッサであり、このマイクロプロ
セッサ100に外部バス101を介して2次キャッシュ
メモリ102が接続されている。
FIG. 5 shows a data processing system to which the synchronous SRAM of FIG. 4 is applied. Reference numeral 100 denotes a microprocessor, and a secondary cache memory 102 is connected to the microprocessor 100 via an external bus 101.

【0029】マイクロプロセッサ100は、特に制限さ
れないが、32ビットRISC(Reduced Instruction S
et Computer)アーキテクチャを有する。マイクロプロセ
ッサ100は、浮動小数点ユニット103を有する。さ
らに、マイクロプロセッサ100は中央処理装置(CP
U)104を有し、このCPU104は整数を処理する
能力を持つ整数ユニットとされる。前記CPU104は
内部バス105を介して前記浮動小数点ユニット103
に結合されている。CPU104及び浮動小数点ユニッ
ト103は1次キャッシュメモリ106から命令及びデ
ータをフェッチする。1次キャッシュメモリ106はキ
ャッシュバス107を介してバスコントローラ108に
接続される。1次キャッシュメモリ106におけるキャ
ッシュミス等に起因する外部アクセスのための命令アド
レスやデータアドレスは前記バスコントローラ108に
与えられる。バスコントローラ108はそれら命令アド
レス又はデータアドレスに従って、外部メモリなどをア
クセスするために外部バスサイクルを起動する。
The microprocessor 100 is not particularly limited, but may be a 32-bit reduced instruction command RISC (RISC).
et Computer) architecture. The microprocessor 100 has a floating point unit 103. Further, the microprocessor 100 has a central processing unit (CP).
U) 104, and the CPU 104 is an integer unit capable of processing integers. The CPU 104 is connected to the floating point unit 103 via an internal bus 105.
Is joined to. The CPU 104 and the floating point unit 103 fetch instructions and data from the primary cache memory 106. The primary cache memory 106 is connected to a bus controller 108 via a cache bus 107. An instruction address and a data address for external access due to a cache miss or the like in the primary cache memory 106 are given to the bus controller 108. The bus controller 108 activates an external bus cycle to access an external memory or the like according to the instruction address or the data address.

【0030】外部バスサイクルが起動されると、2次キ
ャッシュメモリ102が検索され、ヒットの場合には、
2次キャッシュメモリ102からデータが読出され、或
いは2次キャッシュメモリ102にデータが書込まれ
る。キャッシュミスの場合には、特に制限されないが、
メインメモリ109などから2次キャッシュメモリにキ
ャッシュフィルが行われ、必要なデータがマイクロプロ
セッサ100に与えられ、或いはキャッシュフィルされ
たキャッシュエントリに書き込みデータがストアされ
る。
When the external bus cycle is activated, the secondary cache memory 102 is searched.
Data is read from the secondary cache memory 102 or data is written to the secondary cache memory 102. In the case of a cache miss, there is no particular limitation,
A cache fill is performed from the main memory 109 or the like to the secondary cache memory, necessary data is given to the microprocessor 100, or write data is stored in the cache entry where the cache fill is performed.

【0031】特に制限されないが、図5において109
で示されるものは、メインメモリであり、2次キャッシ
ュメモリ102の後段で外部バス101に接続されてい
る。
Although not particularly limited, in FIG.
Is a main memory, which is connected to the external bus 101 at a stage subsequent to the secondary cache memory 102.

【0032】図6には2次キャッシュメモリ102のデ
ータメモリ部110とアドレスメモリ部111が示され
ている。2次キャッシュメモリ102は、特に制限され
ないが、複数個のウェイを有する公知のセットアソシア
ティブキャッシュメモリとしての構成を有する。図4で
説明したシンクロナスSRAMは2次キャッシュメモリ
102のデータメモリ部110を構成するのに利用され
る。アドレスメモリ部111はキャッシュタグや有効ビ
ット等を格納するフィールドを有し、データメモリ部1
10はそれに対応してキャッシュエントリを保有するフ
ィールドを有する。バスコントローラ108による外部
バスアクセスのためのアドレス信号は、タグアドレス1
12、インデックスアドレス113及びオフセット11
4から成る。アドレスメモリ部111とデータメモリ部
110に対するインデックスはインデックスアドレス1
13で行われる。アドレスメモリ部111では、インデ
ックスされたキャッシュタグとアドレスタグ112が比
較される。比較動作はウェイ毎に行われる。データメモ
リ部110は、キャッシュヒットの場合におけるウェイ
選択信号115、インデックスアドレス113、及びオ
フセット114によってアクセスされる。ウェイ選択信
号115、インデックスアドレス113、及びオフセッ
ト114が図4のシンクロナスSRAMに供給されるロ
ウアドレス信号及びカラムアドレス信号に対応される。
データメモリ部110はそのアドレス信号によってアク
セスされる。尚、図6においては、キャッシュフィル動
作やタグアドレスの書き込みのためのアクセス経路は図
示を省略してある。
FIG. 6 shows a data memory section 110 and an address memory section 111 of the secondary cache memory 102. Although not particularly limited, the secondary cache memory 102 has a configuration as a known set-associative cache memory having a plurality of ways. The synchronous SRAM described with reference to FIG. 4 is used to configure the data memory unit 110 of the secondary cache memory 102. The address memory unit 111 has fields for storing cache tags, valid bits, and the like.
10 has a corresponding field for holding a cache entry. An address signal for external bus access by the bus controller 108 is a tag address 1
12, index address 113 and offset 11
Consists of four. The index for the address memory unit 111 and the data memory unit 110 is index address 1
13 is performed. The address memory unit 111 compares the indexed cache tag with the address tag 112. The comparison operation is performed for each way. The data memory unit 110 is accessed by way selection signal 115, index address 113, and offset 114 in the case of a cache hit. The way selection signal 115, index address 113, and offset 114 correspond to the row address signal and the column address signal supplied to the synchronous SRAM of FIG.
The data memory unit 110 is accessed by the address signal. In FIG. 6, the access path for the cache fill operation and the writing of the tag address is not shown.

【0033】上記図4のシンクロナスSRAMをマイク
ロプロセッサ100の2次キャッシュメモリ102に採
用すれば、キャッシュメモリ102の高速動作の点でメ
モリアクセス動作を伴うデータ処理速度の高速化に寄与
できる。
If the synchronous SRAM shown in FIG. 4 is used for the secondary cache memory 102 of the microprocessor 100, the cache memory 102 can contribute to a higher data processing speed accompanied by a memory access operation in terms of a high-speed operation.

【0034】以上本発明者によってなされた発明を実施
形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限
定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲にお
いて種々変更可能であることは言うまでもない。
Although the invention made by the inventor has been specifically described based on the embodiments, it is needless to say that the present invention is not limited to the embodiments and can be variously modified without departing from the gist of the invention. No.

【0035】例えば、デコード機能付きラッチ回路のデ
コード入力信号ビット数は2ビット、3ビットに限定さ
れず、適宜変更可能である。デコード機能付きラッチ回
路はシンクロナスSRAMに適用する場合に限定され
ず、シンクロナスDRAMなどの他のメモリ、論理LS
Iの論理段などに適用することができる。また、デコー
ド機能付きラッチ回路を応用したキャッシュメモリの構
成は、セットアソシアティブ形式に限定されず、ダイレ
クトマップ、フルアソシアティブ形式などのキャッシュ
メモリのも適用できる。更に、汎用的なメモリにも適用
できる。
For example, the number of bits of the decode input signal of the latch circuit with a decode function is not limited to 2 bits or 3 bits, but can be changed as appropriate. The latch circuit with the decode function is not limited to the case where the latch circuit is applied to a synchronous SRAM.
It can be applied to the I logic stage and the like. Further, the configuration of the cache memory to which the latch circuit with the decoding function is applied is not limited to the set associative type, and a cache memory of a direct map, full associative type, or the like can be applied. Further, the present invention can be applied to a general-purpose memory.

【0036】[0036]

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下記
の通りである。
The effects obtained by typical ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.

【0037】すなわち、入力トランスファゲート及び入
力スタティックラッチはマスタスレーブラッチのマスタ
段を構成し、出力トランスファゲート及び出力スタティ
ックラッチはマスタスレーブラッチのスレーブ段を構成
する。マスタ段を構成する前記入力トランスファゲート
の数はnビットの入力信号と同じビット数で済む。これ
に対し、デコーダの出力を直接マスタスレーブラッチ回
路でラッチする構成では、当該マスタスレーブラッチ回
路のマスタ段は、デコーダ出力のビット数に等しい数の
トランスファゲートを持たなければならない。したがっ
て、トランスファゲートの数は本発明に係るデコード機
能付きラッチ回路の方が格段に少なくなる。トランスフ
ァゲートの数が少なくなることにより、ラッチ動作を制
御するクロック信号の負荷を構成するトランスファゲー
トの入力容量成分を全体的に小さくすることができる。
クロック信号の負荷を低減できるから、ラッチ回路の動
作速度を高速化することが容易になる。
That is, the input transfer gate and the input static latch constitute a master stage of the master-slave latch, and the output transfer gate and the output static latch constitute a slave stage of the master-slave latch. The number of the input transfer gates constituting the master stage is the same as that of the n-bit input signal. On the other hand, in a configuration in which the output of the decoder is directly latched by the master-slave latch circuit, the master stage of the master-slave latch circuit must have a number of transfer gates equal to the number of bits of the decoder output. Therefore, the number of transfer gates is much smaller in the latch circuit with the decode function according to the present invention. By reducing the number of transfer gates, the input capacitance component of the transfer gates constituting the load of the clock signal for controlling the latch operation can be reduced as a whole.
Since the load on the clock signal can be reduced, it is easy to increase the operating speed of the latch circuit.

【0038】前記デコード機能付きラッチ回路を、アド
レスデコーダ及びラッチ回路に代えてメモリに採用する
ことにより、クロック同期型メモリのクロック信号周波
数を高くでき、クロックに同期したアクセス速度を向上
させることができる。
By adopting the latch circuit with the decoding function in the memory instead of the address decoder and the latch circuit, the clock signal frequency of the clock synchronous memory can be increased, and the access speed synchronized with the clock can be improved. .

【0039】上記メモリをマイクロプロセッサのキャッ
シュメモリに採用すれば、キャッシュメモリの高速動作
の点でメモリアクセス動作を伴うデータ処理速度の高速
化に寄与できる。
If the above-mentioned memory is adopted as a cache memory of a microprocessor, it can contribute to an increase in data processing speed accompanied by a memory access operation in terms of a high-speed operation of the cache memory.

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

【図1】デコード機能付きラッチ回路の一例を示すブロ
ック図である。
FIG. 1 is a block diagram illustrating an example of a latch circuit with a decoding function.

【図2】デコーダの出力を直接マスタスレーブラッチ回
路でラッチする構の比較例を示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing a comparative example in which an output of a decoder is directly latched by a master-slave latch circuit.

【図3】入力信号及び出力信号のビット数を拡張した場
合のデコード機能付きラッチ回路のブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram of a latch circuit with a decoding function when the number of bits of an input signal and an output signal is expanded.

【図4】デコード機能付きラッチ回路を適用したシンク
ロナスSRAMのブロック図である。
FIG. 4 is a block diagram of a synchronous SRAM to which a latch circuit with a decoding function is applied.

【図5】図4のシンクロナスSRAMを適用したデータ
処理システムのブロック図である。
5 is a block diagram of a data processing system to which the synchronous SRAM of FIG. 4 is applied.

【図6】図5に示される2次キャッシュメモリのデータ
メモリ部とアドレスメモリ部を示すブロック図である。
6 is a block diagram showing a data memory unit and an address memory unit of the secondary cache memory shown in FIG.

【符号の説明】 1 デコーダ 2 マスタスレーブラッチ 20〜22 入力トランスファゲート 30〜32 入力スタティックラッチ 40〜47 出力トランスファゲート 50〜57 出力スタティックラッチ A0,A1,A2 入力信号 S0〜S7 出力選択信号 CLK クロック信号 800 メモリセルアレイ MC メモリセル 802 ロウアドレスデコード回路 805 カラムアドレスデコード回路 100 マイクロプロセッサ 101 外部バス 102 2次キャッシュメモリ 110 データメモリ部 111 アドレスメモリ部[Description of Signs] 1 Decoder 2 Master-Slave Latch 20-22 Input Transfer Gate 30-32 Input Static Latch 40-47 Output Transfer Gate 50-57 Output Static Latch A0, A1, A2 Input Signal S0-S7 Output Selection Signal CLK Clock Signal 800 Memory cell array MC Memory cell 802 Row address decode circuit 805 Column address decode circuit 100 Microprocessor 101 External bus 102 Secondary cache memory 110 Data memory unit 111 Address memory unit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 厨子 弘文 東京都小平市上水本町5丁目20番1号 日 立超エル・エス・アイ・エンジニアリング 株式会社内 (72)発明者 森田 貞幸 東京都小平市上水本町5丁目20番1号 日 立超エル・エス・アイ・エンジニアリング 株式会社内 (72)発明者 平石 厚 東京都小平市上水本町五丁目20番1号 株 式会社日立製作所半導体事業部内 (72)発明者 長野 知博 東京都小平市上水本町5丁目20番1号 日 立超エル・エス・アイ・エンジニアリング 株式会社内 (72)発明者 原田 昌樹 東京都小平市上水本町5丁目20番1号 日 立超エル・エス・アイ・エンジニアリング 株式会社内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Hirofumi Kuriko 5-20-1, Josuihoncho, Kodaira-shi, Tokyo Inside Hitachi RLS Engineering Co., Ltd. (72) Inventor Sadayuki Morita Kodaira, Tokyo Hitachi, Ltd. Semiconductor Company, Hitachi, Ltd. 5-2-1, Josuihoncho, Incorporated (72) Inventor Atsushi Hiraishi 5-2-1, Josuihonmachi, Kodaira-shi, Tokyo (72) Inventor Tomohiro Nagano 5-20-1, Josuihoncho, Kodaira-shi, Tokyo Intraday Hitachi SRL Engineering Co., Ltd. (72) Inventor Masaki Harada 5, Josuihoncho, Kodaira-shi, Tokyo Chome 20-1 Nichiyo Cho LSI Engineering Co., Ltd.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 nビットの入力信号をデコードして2n
ビットの出力信号を生成するデコーダと、前記デコーダ
に前記入力信号を供給する入力トランスファゲートと、
各々の入力トランスファゲートから供給された前記入力
信号をラッチして前記デコーダに与える入力スタティッ
クラッチと、前記デコーダの各々の出力信号を前記入力
トランスファゲートとは逆相で通過させる出力トランス
ファゲートと、各々の出力トランスファゲートの出力を
ラッチする出力スタティックラッチと有するデコード機
能付きラッチ回路を半導体基板に含んで成るものである
ことを特徴とする半導体集積回路。
1. An n-bit input signal is decoded to obtain 2 n
A decoder for generating a bit output signal, an input transfer gate for supplying the input signal to the decoder,
An input static latch for latching the input signal supplied from each input transfer gate and providing the input signal to the decoder, an output transfer gate for passing each output signal of the decoder in a phase opposite to that of the input transfer gate, A semiconductor integrated circuit comprising a latch circuit with a decoding function having an output static latch for latching the output of the output transfer gate.
【請求項2】 アドレス信号に基づいてメモリセルアレ
イからメモリセルを選択するアドレスレスデコーダと、
アドレスデコーダから出力されるデコード信号をラッチ
するラッチ回路を有し、クロック信号に同期して前記ラ
ッチ回路のラッチ動作が制御される半導体集積回路であ
って、前記デコード機能付きラッチ回路を、前記アドレ
スデコーダとラッチ回路に代えて有するものであること
を特徴とする請求項1記載の半導体集積回路。
2. An addressless decoder for selecting a memory cell from a memory cell array based on an address signal,
A semiconductor integrated circuit having a latch circuit for latching a decode signal output from an address decoder, wherein a latch operation of the latch circuit is controlled in synchronization with a clock signal; 2. The semiconductor integrated circuit according to claim 1, further comprising a decoder and a latch circuit.
【請求項3】 半導体集積回路化されたマイクロプロセ
ッサと、このマイクロプロセッサに結合されたキャッシ
ュメモリと、キャッシュメモリが結合されたバスとを含
んで成るデータ処理システムであって、前記キャッシュ
メモリは請求項2記載の半導体集積回路をメモリ部に備
えて成るものであることを特徴とするデータ処理システ
ム。
3. A data processing system comprising a microprocessor integrated into a semiconductor integrated circuit, a cache memory coupled to the microprocessor, and a bus coupled to the cache memory, wherein the cache memory is A data processing system comprising a semiconductor integrated circuit according to item 2 provided in a memory unit.
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