JPH10228766A - Microcomputer - Google Patents

Microcomputer

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Publication number
JPH10228766A
JPH10228766A JP9032065A JP3206597A JPH10228766A JP H10228766 A JPH10228766 A JP H10228766A JP 9032065 A JP9032065 A JP 9032065A JP 3206597 A JP3206597 A JP 3206597A JP H10228766 A JPH10228766 A JP H10228766A
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JP
Japan
Prior art keywords
sense amplifier
signal
circuit
data
bit line
Prior art date
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Pending
Application number
JP9032065A
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Japanese (ja)
Inventor
Miki Takeuchi
幹 竹内
Toru Kaga
徹 加賀
Takao Watabe
▲隆▼夫 渡部
Nobuyoshi Kobayashi
伸好 小林
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 Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPH10228766A publication Critical patent/JPH10228766A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To increase the operational speed of a DRAM serving both as a DRAM and a cache for a microcomputer. SOLUTION: When plural sense amplifier lines 211 of a DRAM 101 is regionally localized. When a memory signal of any memory cell array 221 is read out, plural local bit lines among it are connected to a global bit line being common to the plural memory cell arrays, plural read out memory signals are detected by one of plural sense amplifier lines 211, and it is stored by the sense amplifier lines. The detected memory signal is divided into plural blocks, one of them is transmitted to a main amplifier section 231 through data lines being fewer than global bit lines. When post-read-access is hit, the hit data block is sent to the main amplifier section 231 from the sense amplifier lines 211 holding it.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術の分野】本発明は、半導体装置に関
し、特にセンスアンプをキャッシュとして用いることが
できるダイナミック・ランダム・アクセス・メモリ(D
RAM)をオンチップに設けたマイクロコンピュータの
構成に係るものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly, to a dynamic random access memory (D) which can use a sense amplifier as a cache.
(RAM) on a chip.

【0002】[0002]

【従来の技術】コンピュータシステムの半導体メモリ部
は、通常階層構造を有している。たとえば、スタティッ
ク・ランダム・アクセス・メモリ(SRAM)で通常構
成される高速で小容量のキャッシュ部と、DRAMで通
常構成される中速で大容量の主記憶部の構成である。こ
の階層構造は、SRAMの高速性とDRAMの低ビット
コストとをうまく組み合わせた結果である。さらに、近
年の微細化技術の進歩に伴い、図15のブロック図に示
すように、内部バス905に接続されたマイクロコンピ
ュータ部901、キャッシュ部902、DRAM903
および内部バス905および外部バス906に接続され
た外部バスインタフェース904をすべて一つの半導体
チップ900に搭載したコンピュータシステムの開発も
行われている。この様な例は、たとえば1996年国際
固体回路会議、技術論文ダイジェスト第216頁から2
17頁(1996 IEEE Internation
alSolid−State Circuits Co
nference,pp.216−217)に示されて
いる。
2. Description of the Related Art A semiconductor memory section of a computer system usually has a hierarchical structure. For example, a high-speed, small-capacity cache unit usually constituted by a static random access memory (SRAM) and a medium-speed, large-capacity main storage unit usually constituted by a DRAM. This hierarchical structure is the result of a good combination of the high speed of SRAM and the low bit cost of DRAM. Further, with the recent progress in miniaturization technology, as shown in the block diagram of FIG. 15, a microcomputer unit 901, a cache unit 902, and a DRAM 903 connected to an internal bus 905.
A computer system in which the external bus interface 904 connected to the internal bus 905 and the external bus 906 are all mounted on one semiconductor chip 900 is also being developed. Such an example is described, for example, in the International Conference on Solid-state Circuits, 1996, Technical Paper Digest, pp. 216 to 2
Page 17 (1996 IEEE International
alSolid-State Circuits Co
nreference, pp. 216-217).

【0003】一方、DRAMのセンスアンプもSRAM
と同じ構成なので、これをキャッシュ部として活用する
DRAMが、たとえば特開平07−211062号に示
されている。ここに示されたDRAMは、図16に示す
ように、離散的に配置された複数のメモリセルアレー9
21と離散的に配置された複数のセンスアンプ列911
からなり、各メモリセルアレー921の両側に二つのセ
ンスアンプ列911が位置する。カラムデコーダ907
は、複数のメモリセルアレー921および複数のセンス
アンプ列911の組の一端に近接して配置されている。
上記複数のセンスアンプ列911を選択するためのカラ
ム選択線908は、図示されるように、カラムデコーダ
907から複数のメモリセルアレー911および複数の
センスアンプ列911を横断するように設けられてい
る。
On the other hand, the sense amplifier of the DRAM is also an SRAM.
Since the configuration is the same as that described above, a DRAM utilizing this as a cache unit is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 07-211062. The DRAM shown here includes a plurality of memory cell arrays 9 arranged discretely as shown in FIG.
21 and a plurality of sense amplifier arrays 911 discretely arranged.
And two sense amplifier rows 911 are located on both sides of each memory cell array 921. Column decoder 907
Are arranged near one end of a set of a plurality of memory cell arrays 921 and a plurality of sense amplifier arrays 911.
As shown, a column selection line 908 for selecting the plurality of sense amplifier rows 911 is provided so as to cross from the column decoder 907 to the plurality of memory cell arrays 911 and the plurality of sense amplifier rows 911. .

【0004】センスアンプをキャッシュとして用いるた
めに、外部からのメモリアクセスに応答してあるメモリ
セル列をアクセスしたときに、そのメモリセル列に保持
された一群の記憶信号の検出に、そのメモリセル列の両
側に位置する二つのセンスアンプ列のいずれか一つを使
用する。そのセンスアンプ列にそのメモリセル列から読
み出された一群の記憶信号を保持させる。このような動
作を、いずれのセンスアンプ列に対しても実行する。い
ずれかの新たなメモリアクセスが発生したときに、その
アクセスが要求するメモリセル列に保持された一群の記
憶信号がいずれかのセンスアンプ列に保持されているか
を検出し、もしその一群の記憶信号がいずれかのセンス
アンプ列に保持されているときには、その特定のセンス
アンプ列に保持された一群の記憶信号を読み出し信号と
して出力し、そのメモリセル列にはアクセスしない。各
メモリセル列から読み出した一群の記憶信号は、そのメ
モリセル列の両側のセンスアンプ列のいずれかに保持さ
せることができるので、これらの両側のセンスアンプ列
が、2ウエイのセットアソシアティブキャッシュとして
動作する。
In order to use a sense amplifier as a cache, when a memory cell column is accessed in response to an external memory access, the memory cell column is used to detect a group of storage signals held in the memory cell column. One of the two sense amplifier rows located on both sides of the row is used. The sense amplifier array holds a group of storage signals read from the memory cell array. Such an operation is performed for any of the sense amplifier arrays. When any new memory access occurs, it is detected whether a group of storage signals held in the memory cell column requested by the access is held in any of the sense amplifier columns, and if the group of storage signals is stored, When a signal is held in one of the sense amplifier rows, a group of stored signals held in the specific sense amplifier row is output as a read signal, and the memory cell row is not accessed. A group of storage signals read from each memory cell column can be held in one of the sense amplifier columns on both sides of the memory cell column. Therefore, these sense amplifier columns on both sides serve as a two-way set associative cache. Operate.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】図15のような一チッ
プのコンピュータシステムにおいては、キャッシュ部9
02の容量が大きいほどキャッシュヒット率が向上し、
速度の遅いDRAM903を動作させる頻度が減るの
で、コンピュータシステムは実効的に高速になる。一
方、オンチップ化したDRAM(以下オンチップDRA
M)903の容量が大きければ、チップ外部のDRAM
(図示せず)が不要となり、コンパクトなシステムを構
築できる。すなわち、キャッシュ部902、オンチップ
DRAM部903ともにできるだけ容量を大きくするこ
とが望ましい。そのためには、特開平07−21106
2号に記載された技術を考慮すると、オンチップDRA
M903内のセンスアンプ列をキャッシュとしても使用
し、キャッシュ902を削除することが考えられる。
In a one-chip computer system as shown in FIG.
The larger the capacity of 02, the higher the cache hit rate,
Since the frequency of operating the slow DRAM 903 is reduced, the computer system becomes effectively faster. On the other hand, on-chip DRAM (hereinafter referred to as on-chip DRA)
M) If the capacity of 903 is large, DRAM outside the chip
(Not shown) becomes unnecessary, and a compact system can be constructed. That is, it is desirable to increase the capacity of both the cache unit 902 and the on-chip DRAM unit 903 as much as possible. For that purpose, Japanese Patent Application Laid-Open No. 07-21106
Considering the technology described in No. 2, on-chip DRA
It is conceivable to use the sense amplifier array in M903 as a cache and delete the cache 902.

【0006】しかしながら、オンチップDRAM903
を特開平07−211062号に記載されたように構成
すると、いくつかの問題が生じる。まず、このオンチッ
プDRAM内のキャッシュ部の動作速度が速くなる。す
なわち、図16においては、カラム選択線908が複数
のメモリセルアレー921および複数のセンスアンプ列
911を横断して配置されているので、この信号線の長
さが長くならざるを得ず、その信号線上の信号伝搬遅延
が大きくなる。このために、カラムデコーダ907から
遠方に位置するセンスアンプに保持された一群の記憶信
号を読み出す時間が長くなる。
However, the on-chip DRAM 903
Is configured as described in JP-A-07-211062, several problems arise. First, the operation speed of the cache unit in the on-chip DRAM increases. That is, in FIG. 16, since the column selection line 908 is arranged across the plurality of memory cell arrays 921 and the plurality of sense amplifier rows 911, the length of this signal line must be increased. The signal propagation delay on the signal line increases. For this reason, the time required to read out a group of storage signals held in the sense amplifier located far from the column decoder 907 becomes longer.

【0007】さらに図16の構造のDRAMでは、キャ
ッシュヒット率を上げる上で問題がある。一般に、セッ
トアソシアティブキャッシュでは、ウエイ数が多いほど
キャッシュヒット率を向上できることが知られている。
しかしながら、図16の構成において、2ウエイより大
きくすることは不可能である。
Further, the DRAM having the structure shown in FIG. 16 has a problem in increasing the cache hit rate. In general, it is known that in a set associative cache, the cache hit rate can be improved as the number of ways increases.
However, in the configuration of FIG. 16, it is impossible to make the size larger than two ways.

【0008】従って、本発明の目的は、センスアンプ列
をキャッシュ部として使用でき、キャッシュ部をより高
速に動作させるのに適したDRAMおよびそれを用いた
マイクロコンピュータを提供することである。
Accordingly, it is an object of the present invention to provide a DRAM that can use a sense amplifier array as a cache unit and is suitable for operating the cache unit at higher speed, and a microcomputer using the same.

【0009】さらに、本発明の他の目的は、センスアン
プ列をキャッシュ部として使用でき、キャッシュ部のウ
エイ数を増大するのに適したDRAMおよびそれを用い
たマイクロコンピュータを提供することである。
Still another object of the present invention is to provide a DRAM which can use a sense amplifier array as a cache unit and is suitable for increasing the number of ways in the cache unit, and a microcomputer using the same.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明に係るマイクロコ
ンピュータの望ましい態様では、DRAMがオンチップ
に設けられ、該DRAMの複数のセンスアンプ列がキャ
ッシュとしても用いられる。すなわち、ワード線に平行
な方向に並ぶセンスアンプ列を複数列、領域的に集めて
センスアンプキャッシュ部が構成される。センスアンプ
キャッシュ部とDRAMセル部とは、複数のグローバル
ビット線により接続される。一本のグローバルビット線
には異なるセンスアンプ列に属する複数のセンスアンプ
がスイッチを介して接続され、さらに該グローバルビッ
ト線には、複数のDRAMセルが接続されたローカルビ
ット線が複数本、スイッチを介して接続される。
In a preferred embodiment of the microcomputer according to the present invention, a DRAM is provided on-chip, and a plurality of sense amplifier arrays of the DRAM are also used as a cache. In other words, a plurality of sense amplifier rows arranged in a direction parallel to the word line are collectively arranged to form a sense amplifier cache unit. The sense amplifier cache unit and the DRAM cell unit are connected by a plurality of global bit lines. A plurality of sense amplifiers belonging to different sense amplifier columns are connected to one global bit line via switches, and a plurality of local bit lines connected to a plurality of DRAM cells are connected to the global bit line. Connected via

【0011】本発明に係るマイクロコンピュータのより
具体的な態様では、上記キャッシュ用センスアンプによ
り検出されたデータを読み出しマイクロコンピュータに
転送するためのメインアンプが、上記グローバルビット
線と異なるデータ線を介して上記複数のセンスアンプ列
に接続される。
In a more specific aspect of the microcomputer according to the present invention, a main amplifier for reading data detected by the cache sense amplifier and transferring the data to the microcomputer is connected to a data line different from the global bit line. Connected to the plurality of sense amplifier rows.

【0012】本発明に係るマイクロコンピュータの他の
より具体的な態様では、上記キャッシュ用センスアンプ
とそのデータを読み出すメインアンプとを接続するデー
タ線が、上記グローバルビット線で兼ねられる。
In another more specific aspect of the microcomputer according to the present invention, a data line for connecting the cache sense amplifier and a main amplifier for reading data from the cache is also used as the global bit line.

【0013】本発明に係るマイクロコンピュータのさら
に他の望ましい態様では、上記グローバルビット線一本
に対して、DRAMセルのリフレッシュ動作を行うため
のセンスアンプがさらに接続され、該リフレッシュ動作
用のセンスアンプはDRAMセル部とキャッシュ用セン
スアンプ部の中間に配置され、グローバルビット線は二
つのスイッチ回路列によりDRAMセル部、リフレッシ
ュ用センスアンプ部、及びセンスアンプキャッシュ部の
3つに適宜分割される。読み出しにおけるキャッシュミ
スヒット時には、上記キャッシュ用センスアンプとリフ
レッシュ動作用センスアンプとが一体となって増幅動作
する。書き込み時には、上記キャッシュ用センスアンプ
とリフレッシュ動作用センスアンプとに同時に書き込み
が行われる。
In another preferred embodiment of the microcomputer according to the present invention, a sense amplifier for performing a refresh operation of the DRAM cell is further connected to one of the global bit lines, and the sense amplifier for the refresh operation is connected to the global bit line. Is arranged between the DRAM cell section and the cache sense amplifier section, and the global bit line is appropriately divided into three sections of a DRAM cell section, a refresh sense amplifier section, and a sense amplifier cache section by two switch circuit rows. At the time of a cache mishit in reading, the cache sense amplifier and the refresh operation sense amplifier integrally perform an amplifying operation. At the time of writing, writing is simultaneously performed on the cache sense amplifier and the refresh operation sense amplifier.

【0014】本発明に係るマイクロコンピュータのさら
に他の望ましい態様では、同一のグローバルビット線に
接続された複数のセンスアンプキャッシュのうち、マイ
クロコンピュータ部からのアクセスから最も遠ざかって
いるセンスアンプを記憶するLRU(Least Re
cently Used)回路を有したキャッシュコン
トローラがオンチップに設けられる。
In still another preferred embodiment of the microcomputer according to the present invention, of a plurality of sense amplifier caches connected to the same global bit line, a sense amplifier which is farthest from access from the microcomputer is stored. LRU (Least Re
A cache controller having a centrally used circuit is provided on-chip.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るマイクロコン
ピュータ(以下、マイコンと呼ぶことがある)を図面に
示したいくつかの実施の形態を参照してさらに詳細に説
明する。なお、以下においては、同じ参照番号は同じも
のもしくは類似のものを表すものとする。また、第2の
実施の形態以降では、第1の実施の形態との相違点を主
に説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a microcomputer according to the present invention (hereinafter, may be referred to as a microcomputer) will be described in more detail with reference to some embodiments shown in the drawings. In the following, the same reference numerals represent the same or similar ones. In the second and subsequent embodiments, differences from the first embodiment will be mainly described.

【0016】<発明の実施の形態1>図1において、半
導体チップ100はいわゆる1チップマイクロコンピュ
ータを実現する大規模集積回路が形成される。すなわ
ち、その上には、マイクロコンピュータ部(マイコン部
とも呼ぶことがある)102、オンチップDRAM10
1、外部バスインタフェース103が搭載される。マイ
クロコンピュータ部102は、内部バス106を介し
て、DRAM101、外部バスインタフェース103に
接続され、外部バスインタフェース103は、さらに外
部バス109を介して外部回路(図示せず)に接続され
る。マイクロコンピュータ部102には、CPU、プロ
グラムを記憶したROMその他の回路が含まれる。DR
AM101は、マイクロコンピュータ部102の主記憶
として使用されるが、外部回路として、この主記憶とし
て使用する外部RAM(図示せず)がさらに接続されて
もよい。その場合には、DRAM101は、この主記憶
に保持すべきデータの一部を保持する、それにより、マ
イクロコンピュータ部102から主記憶内のデータへの
アクセスを高速化できる。なお、内部バス106は、内
部アドレスバス106a、内部データバス106b、簡
単化のために図示してない内部制御バスとを有する。以
下の構造と動作の詳細説明においてもこの内部制御バス
上の信号に関する説明は省略する。なお、半導体チップ
100上の各回路は、N型MOSトランジスタにより構
成されるが、他の型のトランジスタまたは互いに異なる
型を有する複数のトランジスタにより構成されてもよ
い。
<First Embodiment> In FIG. 1, a large-scale integrated circuit realizing a so-called one-chip microcomputer is formed as a semiconductor chip 100. That is, a microcomputer section (sometimes called a microcomputer section) 102 and an on-chip DRAM 10
1. The external bus interface 103 is mounted. The microcomputer unit 102 is connected to a DRAM 101 and an external bus interface 103 via an internal bus 106, and the external bus interface 103 is further connected to an external circuit (not shown) via an external bus 109. The microcomputer unit 102 includes a CPU, a ROM storing a program, and other circuits. DR
The AM 101 is used as a main memory of the microcomputer unit 102, but an external RAM (not shown) used as the main memory may be further connected as an external circuit. In this case, the DRAM 101 holds a part of the data to be held in the main memory, whereby the access from the microcomputer unit 102 to the data in the main memory can be speeded up. The internal bus 106 has an internal address bus 106a, an internal data bus 106b, and an internal control bus not shown for simplicity. In the following detailed description of the structure and operation, description of signals on the internal control bus is omitted. Each circuit on the semiconductor chip 100 is configured by an N-type MOS transistor, but may be configured by another type of transistor or a plurality of transistors having different types.

【0017】DRAM101のセンスアンプ列がDRA
M101のキャッシュとして用いられるようにDRAM
101が構成されている。このために半導体チップ10
0にはDRAM101のための別のキャッシュは搭載さ
れていない。DRAMセル部203は、領域的に集めら
れた、複数の、例えば4つのメモリセルアレー(MCア
レー)221を含み、センスアンプキャッシュ部201
は、領域的に集められた複数の、例えば6つのセンスア
ンプ列(SA列)211を含む。これらのメモリセルア
レー221は互いに隣接して配置され、複数のセンスア
ンプ列211も同じである。センスアンプキャッシュ部
201はDRAMセル部203の片側に隣接して配置さ
れている。メインアンプ部231が、センスアンプキャ
ッシュ部201の、DRAMセル部203と反対側に隣
接して配置され、センスアンプキャッシュ部201に接
続されるとともに、内部バス106を介してマイクロコ
ンピュータ部102と外部バスインタフェース103と
に接続されている。センスアンプキャッシュ部201の
上側と下側に隣接してセンスアンプ/メインアンプ(S
A/MA)接続回路251とセンスアンプ/メモリセル
アレー(SA/MC)接続回路241Aが設けられ、D
RAMメモリセル部203の上側に隣接してメモリセル
デコーダ(MCデコーダ)241Bが設けられている。
The sense amplifier row of the DRAM 101 is DRA
DRAM to be used as M101 cache
101 is configured. For this purpose, the semiconductor chip 10
0 does not have another cache for the DRAM 101. The DRAM cell unit 203 includes a plurality of, for example, four memory cell arrays (MC arrays) 221 collected in a region, and the sense amplifier cache unit 201.
Includes a plurality of, for example, six sense amplifier rows (SA rows) 211 collected in a region. These memory cell arrays 221 are arranged adjacent to each other, and the same applies to the plurality of sense amplifier rows 211. The sense amplifier cache unit 201 is arranged adjacent to one side of the DRAM cell unit 203. A main amplifier unit 231 is arranged adjacent to the sense amplifier cache unit 201 on the side opposite to the DRAM cell unit 203, is connected to the sense amplifier cache unit 201, and is connected to the microcomputer unit 102 via the internal bus 106 and to the outside. It is connected to the bus interface 103. Adjacent to the upper and lower sides of the sense amplifier cache unit 201, the sense amplifier / main amplifier (S
A / MA) connection circuit 251 and a sense amplifier / memory cell array (SA / MC) connection circuit 241A are provided.
A memory cell decoder (MC decoder) 241B is provided adjacent to the upper side of the RAM memory cell unit 203.

【0018】後に詳細に説明するように、各メモリセル
アレー221を構成する複数のワード線の各々に接続さ
れた複数のメモリセルは、例えば256個からなり、そ
の数は、内部データバス106bのデータ幅、例えば6
4ビットの複数倍に設定されている。同一のワード線に
接続されたそれらのメモリセルに記憶された複数の信号
がセンスアンプキャッシュ部201へ一度に読み出さ
れ、いずれかのセンスアンプ列211に保持される。し
かし、センスアンプキャッシュ部201は、このように
一度に読み出された複数の信号の内、外部データバス幅
に等しい64ビットを選択し、メインアンプ部231に
供給し、メインアンプ部231はこの64ビットを外部
データバス106bに転送する。このように、外部デー
タバスとの間で一度に転送されるデータをデータブロッ
クと呼ぶ。したがって、各ワード線に接続された複数の
メモリセルにより4つのデータブロック(これをデータ
ブロック群と呼ぶことがある)が記憶され、各センスア
ンプ列211が一つのワード線に接続された複数のメモ
リセルから読み出されたデータブロック群を保持し、メ
インアンプ部231には、その内の一つのデータブロッ
クを選択して転送する。DRAMメモリセル部203の
いずれかのワード線に接続された複数のメモリセルから
読み出されたデータを保持すべき列211は、そのワー
ド線が属する列211に依存して定められている。より
具体的には、本実施の形態では、二つのメモリセルアレ
ー221のそれぞれに一つのセンスアンプ列211が割
り当てられ、他の二つのメモリセルアレー221の各々
の半分の領域に一つのセンスアンプ列211が割り当て
られている。
As will be described in detail later, the plurality of memory cells connected to each of the plurality of word lines constituting each memory cell array 221 are, for example, 256, and the number thereof is determined by the number of the internal data bus 106b. Data width, eg 6
It is set to a multiple of 4 bits. A plurality of signals stored in those memory cells connected to the same word line are read out to the sense amplifier cache unit 201 at a time, and held in one of the sense amplifier rows 211. However, the sense amplifier cache unit 201 selects 64 bits equal to the external data bus width from the plurality of signals read at one time as described above and supplies the selected signal to the main amplifier unit 231. 64 bits are transferred to the external data bus 106b. Data transferred to and from the external data bus at one time is called a data block. Therefore, four data blocks (which may be referred to as a data block group) are stored by a plurality of memory cells connected to each word line, and each sense amplifier row 211 is connected to a plurality of memory cells connected to one word line. The data block group read from the memory cell is held, and one of the data blocks is selected and transferred to the main amplifier unit 231. The column 211 to hold data read from a plurality of memory cells connected to any one of the word lines of the DRAM memory cell unit 203 is determined depending on the column 211 to which the word line belongs. More specifically, in the present embodiment, one sense amplifier row 211 is assigned to each of two memory cell arrays 221, and one sense amplifier row is assigned to a half region of each of the other two memory cell arrays 221. Column 211 has been assigned.

【0019】マイクロコンピュータ部102は、メモリ
アクセスを実行するときには、内部アドレスバス106
aにメモリアドレスを出力すると共に、クロックCLKに
同期してオンチップDRAM選択信号DSを出力する。そのメ
モリアクセスがライトアクセスであるならば、線12に
ライトエネーブル信号WEをさらに出力する。なお、マ
イクロコンピュータ部102は線13を介してDRAM
101にクロックCLKを供給し続けている。アドレス
バッファ121は、アドレスバス106a上のメモリア
ドレスの内、DRAM101をアクセスするに必要なビ
ット部分A1〜ANを受信する。マイクロコンピュータ
部102が外部バス109に接続された外部RAMを必
要とする場合、このアドレスビットA1〜ANは、アド
レスバス106a上にマイクロコンピュータ部102が
送出したアドレスデータの一部である。マイクロコンピ
ュータ部102が外部RAMを必要としない場合、この
アドレスビットA1〜ANは、アドレスバス106a上
にマイクロコンピュータ部102が送出したアドレスの
全ビットに等しい。各メモリセルアレー221の容量が
16kビットで、DRAMメモリセル部203の容量が
64kビットとすると、このNの値は8となる。
The microcomputer unit 102 performs an internal address bus 106 when executing a memory access.
a, and outputs an on-chip DRAM selection signal DS in synchronization with the clock CLK. If the memory access is a write access, a write enable signal WE is further output on line 12. The microcomputer 102 is connected to the DRAM via the line 13
The clock CLK continues to be supplied to 101. The address buffer 121 receives bit portions A1 to AN necessary for accessing the DRAM 101 among the memory addresses on the address bus 106a. When the microcomputer unit 102 requires an external RAM connected to the external bus 109, the address bits A1 to AN are part of the address data transmitted from the microcomputer unit 102 to the address bus 106a. When the microcomputer unit 102 does not require an external RAM, the address bits A1 to AN are equal to all bits of the address transmitted by the microcomputer unit 102 on the address bus 106a. If the capacity of each memory cell array 221 is 16 kbits and the capacity of the DRAM memory cell section 203 is 64 kbits, the value of N is 8.

【0020】アドレスバッファ121は、受信したアド
レスビットA1〜ANをキャッシュコントローラ11に
供給し、さらに、そのアドレスの内、DRAMメモリセ
ル部203内のアクセスすべきワード線を選択するのに
必要な下位側のアドレス部分、ここではA3〜ANを、
線17を介してメモリセルデコーダ241Bに供給す
る。キャッシュコントローラ111は、アドレスバッフ
ァ121から与えられたアドレスA1〜ANに基づいて
キャッシュヒットチェックを行い、もしミスヒットが検
出されたときにはORゲート10にキャッシュミスヒッ
ト信号missを、線325を介して供給する。ORゲ
ート10は、キャッシュコントローラ111から与えら
れるキャッシュミスヒット信号missがハイとなる
と、線11を介して、センスアンプ/メモリセルアレー
(SA/MC)接続回路241A、メモリセルデコーダ
241B、センスアンプ/メインアンプ(SA/MA)
接続回路251に起動信号STARTを供給し、メモリ
読み出し動作を起動する。さらに、DRAM部203か
ら読み出されたデータブロック群を保持すべきセンスア
ンプ列を指定する選択信号SY1から6のいずれか一つ
をセンスアンプ列/メモリセルアレー接続回路241A
とセンスアンプ列/メインアンプ接続回路251とに線
14を介して供給する。さらに、そのデータブロック群
の内の読み出すべきデータブロックを指定するために、
メモリアドレスの上位2ビットA1,A2を、線15を
介してセンスアンプ列/メインアンプ接続回路251に
供給する。キャッシュコントローラ111は、キャッシ
ュヒットの場合にも、センスアンプ列選択信号SY1か
ら6のいずれか一つを供給し、さらに、ヒット信号hi
tをセンスアンプ/メインアンプ接続回路251に線3
27を介して供給する。この場合には、センスアンプキ
ャッシュ部201が起動され、DRAM部203は起動
されない。マイクロコンピュータ部102は、ライトア
クセスの場合には、ライトエネーブル信号WEを、線1
2を介してORゲート10に与え、ORゲート10は起
動信号STARTによりDRAM部203とセンスアン
プキャッシュ部201を駆動する。
The address buffer 121 supplies the received address bits A1 to AN to the cache controller 11, and further selects, from the addresses, lower bits necessary for selecting a word line to be accessed in the DRAM memory cell unit 203. Address part, here A3 to AN,
The signal is supplied to the memory cell decoder 241B via the line 17. The cache controller 111 performs a cache hit check based on the addresses A1 to AN given from the address buffer 121, and supplies a cache miss signal miss to the OR gate 10 via a line 325 if a miss is detected. I do. When the cache mishit signal “miss” supplied from the cache controller 111 becomes high, the OR gate 10 supplies a sense amplifier / memory cell array (SA / MC) connection circuit 241A, a memory cell decoder 241B, and a sense amplifier / Main amplifier (SA / MA)
A start signal START is supplied to the connection circuit 251 to start a memory read operation. Further, any one of the selection signals SY1 to SY6 for designating the sense amplifier row to hold the data block group read from the DRAM unit 203 is supplied to the sense amplifier row / memory cell array connection circuit 241A.
And the sense amplifier row / main amplifier connection circuit 251 via the line 14. Further, in order to specify a data block to be read out of the data block group,
The upper two bits A1 and A2 of the memory address are supplied to the sense amplifier column / main amplifier connection circuit 251 via the line 15. In the case of a cache hit, the cache controller 111 supplies any one of the sense amplifier column select signals SY1 to SY6, and further supplies the hit signal hi
t to the sense amplifier / main amplifier connection circuit 251 by line 3
27. In this case, the sense amplifier cache unit 201 is activated and the DRAM unit 203 is not activated. In the case of a write access, the microcomputer unit 102 outputs a write enable signal WE to a line 1
2, the OR gate 10 drives the DRAM unit 203 and the sense amplifier cache unit 201 in response to a start signal START.

【0021】図2を参照するに、DRAMメモリセル部
203には、複数のメモリセルアレー221の他に、プ
リチャージ回路202が設けられる。各メモリセルアレ
ー221は、その中央に設けられたスイッチ回路列22
3と、その両側に配置された一対のメモリセルブロック
222L及び222Rからなる。これらの二つのメモリ
ブロックにまたがって図の水平方向に延長する複数のロ
ーカルビット線対BL1/BB1〜BL256/BB2
56が設けられている。 さらに、一つのローカルビッ
ト線対にそれぞれ対応する複数のグローバルビット線対
GBL1/GBB1〜GBL256/GBB256が図
の水平方向に延長して設けられている。これらのグロー
バルビット線対は二つのメモリブロック222L,22
2Rに接続される。複数のグローバルビット線対GBL
1/GBB1〜GBL256/GBB256は複数のメ
モリセルアレー221および複数のセンスアンプ列21
1に接続されるように水平方向に延長している。これら
のグローバルビット線対GBL1/GBB1〜GBL2
56/GBB256は、上記複数のメモリセルアレー2
21内の複数のローカルビット線対BL1/BB1〜B
L256/BB256が形成されている配線層とは異な
る配線層に形成される。本実施の形態では、グローバル
ビット線対および各メモリセルアレー221内のローカ
ルビット線対の数は256とする。
Referring to FIG. 2, a DRAM memory cell section 203 is provided with a precharge circuit 202 in addition to a plurality of memory cell arrays 221. Each memory cell array 221 has a switch circuit row 22 provided at the center thereof.
3 and a pair of memory cell blocks 222L and 222R arranged on both sides thereof. A plurality of local bit line pairs BL1 / BB1 to BL256 / BB2 extending in the horizontal direction in the drawing across these two memory blocks
56 are provided. Further, a plurality of global bit line pairs GBL1 / GBB1 to GBL256 / GBB256 respectively corresponding to one local bit line pair are provided extending in the horizontal direction in the drawing. These global bit line pairs are connected to two memory blocks 222L and 22L.
Connected to 2R. Multiple global bit line pairs GBL
1 / GBB1 to GBL256 / GBB256 are a plurality of memory cell arrays 221 and a plurality of sense amplifier arrays 21.
1 to extend in the horizontal direction so as to be connected. These global bit line pairs GBL1 / GBB1 to GBL2
56 / GBB256 is the memory cell array 2
21, a plurality of local bit line pairs BL1 / BB1-B
It is formed on a wiring layer different from the wiring layer on which L256 / BB256 is formed. In the present embodiment, the number of global bit line pairs and the number of local bit line pairs in each memory cell array 221 are 256.

【0022】各メモリセルアレー221内の左側メモリ
セルブロック222Lには、メモリセルデコーダ241
Bから図の垂直方向に延長するワード線X1L,X2
L,,が設けられ、同様に右側メモリセルブロック22
2Rには、メモリセルデコーダ241Bから図の垂直方
向に延長するワード線X1R,X2R,,が設けられて
いる。それぞれのメモリブロックでは、各ワード線と各
ローカルビット線対との間の一対の交点の一方におい
て、そのワード線およびそのローカルビット線対の一方
のローカルビット線に接続してメモリセルが設けられて
いる。したがって、複数のメモリセルの配列は、いわゆ
る折り返しビット線構成である。さらに、複数のローカ
ルビット線対と交差するように一対のダミーワード線
(図示せず)が設けられ、各ダミーワード線と各ローカ
ルビット線対との間の一対の交点の一方にダミーセル
(図示せず)が設けられている。いずれかのワード線に
接続された複数のメモリセルを読み出すときには、その
ワード線に接続されたメモリセルが接続されたローカル
ビット線に対して対をなす他のローカルビット線に接続
されたダミーセルを選択するように、上記一対のダミー
ワード線の一方を選択して駆動する。各メモリセルは、
それ自体公知の1トランジスタメモリセルで、一つのト
ランジスタQMCと信号蓄積用のキャパシタンスCから
なる。
The left memory cell block 222L in each memory cell array 221 has a memory cell decoder 241
Word lines X1L and X2 extending in the vertical direction from FIG.
L,, and the right memory cell block 22
The 2R is provided with word lines X1R, X2R, extending from the memory cell decoder 241B in the vertical direction in the figure. In each memory block, at one of a pair of intersections between each word line and each local bit line pair, a memory cell is provided connected to the word line and one local bit line of the local bit line pair. ing. Therefore, the arrangement of the plurality of memory cells has a so-called folded bit line configuration. Further, a pair of dummy word lines (not shown) are provided so as to intersect with the plurality of local bit line pairs, and a dummy cell (see FIG. 1) is provided at one of a pair of intersections between each dummy word line and each local bit line pair. (Not shown). When reading a plurality of memory cells connected to any one of the word lines, a dummy cell connected to another local bit line forming a pair with the local bit line connected to the memory cell connected to the word line is read. One of the pair of dummy word lines is selected and driven so as to select it. Each memory cell is
A one-transistor memory cell known per se, comprising one transistor QMC and a signal storage capacitance C.

【0023】スイッチ回路列223は、それぞれ一つの
グローバルビット線対に対応して設けられた256個の
スイッチ回路SWA1,,SWAn(但し、n=25
6)からなり、各スイッチ回路SWA1,,又はSWA
nは、それに対応する一つのグローバルビット線対を、
それにさらに対応する一つのローカルビット線対BLi
/BBi(i=1,,,または256)に接続するため
の一対のトランジスタQS1,QS2からなり、この一
対のトランジスタQS1,QS2は、そのスイッチ回路
が属する各メモリセルアレー221に対して定められた
スイッチ制御線、例えばMX1を介してメモリセルデコ
ーダ241Bにより駆動される。各ローカルビット線対
BLi/BBi(i=1,,,または256)は、それ
に対応する一つのスイッチ回路SWAj(j=1,,,
または256)を介して一対のグローバルビット線GB
Li/GBBiに接続される。
The switch circuit row 223 includes 256 switch circuits SWA1, SWAn (where n = 25) provided corresponding to one global bit line pair.
6), each switch circuit SWA1, or SWA
n represents one corresponding global bit line pair,
One corresponding local bit line pair BLi
/ BBi (i = 1,, or 256) and a pair of transistors QS1 and QS2. The pair of transistors QS1 and QS2 is determined for each memory cell array 221 to which the switch circuit belongs. Driven by the memory cell decoder 241B via the switch control line, for example, MX1. Each local bit line pair BLi / BBi (i = 1,... Or 256) is connected to one corresponding switch circuit SWAj (j = 1,.
Or 256) via a pair of global bit lines GB
Connected to Li / GBBi.

【0024】いずれかのメモリセルアレー221に記憶
された信号を読み出すときには、メモリブロック222
L、222Rの一方に含まれたいずれか一つのワード線
がメモリセルデコーダ241BによりアドレスビットA
3〜ANに従って選択的に駆動され、そのワード線に接
続された一群のメモリセルの記憶信号により、それぞれ
のメモリセルに接続された、ローカルビット線BL1か
らBL256もしくはBB1からB256の電位が変化
する。その後、スイッチ制御線MX1がメモリセルデコ
ーダ241Bにより駆動されると、各ローカルビット線
対BLi/BBiの電位がそれに対応するスイッチ回路
SWAjを介して対応するグローバルビット線対に伝搬
されるようになっている。
When reading a signal stored in any of the memory cell arrays 221, the memory block 222
L or 222R, the memory cell decoder 241B controls the address bits A
3 to AN, and the potential of the local bit lines BL1 to BL256 or BB1 to B256 connected to each memory cell is changed by the storage signal of a group of memory cells connected to the word line. . Thereafter, when the switch control line MX1 is driven by the memory cell decoder 241B, the potential of each local bit line pair BLi / BBi is transmitted to the corresponding global bit line pair via the corresponding switch circuit SWAj. ing.

【0025】プリチャージ回路列202は、全てのメモ
リセルアレー221に対して共通に設けられ、それぞれ
一つのグローバルビット線対GBLi/GBBiに接続
された複数のプリチャージ回路PC1〜PCnからな
る。各プリチャージ回路は、それ自体は公知の構造を有
する。すなわち、各プリチャージ回路は、対応するグロ
ーバルビット線対にプリチャージ電位VPC(これは電
源電位の半分に等しいと仮定する)を与えるための一対
のトランジスタQP1、QP2と、そのグローバルビッ
ト線対のプリチャージ電位を等しくするための第3のト
ランジスタQP3からなる。この一対のトランジスタQ
P1,QP2のソースは、その対応するグローバルビッ
ト線対に接続され、それぞれのゲートは、メモリセルデ
コーダ241Bに接続されたプリチャージ制御線PCS
にともに接続され、それぞれのドレインは、メモリセル
デコーダ241Bに接続されたプリチャージ電位VPC
にともに接続されている。第3のトランジスタQP3の
ゲートは上記プリチャージ制御線PCSに接続され、そ
れぞれのソースは、対応するグローバルビット線対に接
続されている。
The precharge circuit array 202 is provided in common to all the memory cell arrays 221 and includes a plurality of precharge circuits PC1 to PCn each connected to one global bit line pair GBLi / GBBi. Each precharge circuit has a known structure. That is, each precharge circuit includes a pair of transistors QP1 and QP2 for applying a precharge potential VPC (this is assumed to be equal to half of the power supply potential) to a corresponding global bit line pair, and a pair of global bit line pairs. A third transistor QP3 for equalizing the precharge potential. This pair of transistors Q
The sources of P1 and QP2 are connected to the corresponding global bit line pair, and their gates are connected to a precharge control line PCS connected to the memory cell decoder 241B.
, And each drain has a precharge potential VPC connected to the memory cell decoder 241B.
Are connected together. The gate of the third transistor QP3 is connected to the precharge control line PCS, and each source is connected to the corresponding global bit line pair.

【0026】DRAM101をプリチャージするときに
は、メモリセルデコーダ241Bは、複数のメモリセル
アレー221の各々内の上記プリチャージ制御線PCS
を起動するとともに、各メモリセルアレー221内のス
イッチ制御線MXi(i=1,,,4)を駆動し、それ
により全てのグローバルビット線対のそれぞれを全ての
メモリセルアレー221内の対応するローカルビット線
対に接続する。この結果、全てのローカルビット線対も
プリチャージ回路列202により電位VCSにプリチャ
ージされる。
When precharging the DRAM 101, the memory cell decoder 241B operates the precharge control line PCS in each of the plurality of memory cell arrays 221.
And drives the switch control lines MXi (i = 1,..., 4) in each memory cell array 221 so that all global bit line pairs correspond to corresponding ones in all memory cell arrays 221. Connect to local bit line pair. As a result, all the local bit line pairs are also precharged to the potential VCS by the precharge circuit array 202.

【0027】図3を参照するに、メモリセルデコーダ2
41Bでは、プリチャージ制御回路401がORゲート
10(図1)から線11に与えられる起動信号STAR
Tにより起動され、上記プリチャージ制御線PCSを駆
動する。メモリセルアレー選択回路402は、この起動
信号STARTにより起動され、アドレスバッファ12
1から線11を介して与えられる下位側のアドレスビッ
トA3,A4で指定される一つのメモリセルアレー22
1を選択するための信号MXi(i=1,,,または
4)を生成する。Xデコーダ・ドライバ403は、上記
起動信号STARTにより起動され、生成されたメモリ
セルアレー選択信号MXiで決まる一つのメモリセルア
レー221に属する複数のワード線X1L,X2
R,,,X1L,X2Lの中から、アドレスビットA5
〜ANにより指定されるワード線とそれに対応する一つ
のダミーワード線を駆動する。
Referring to FIG. 3, memory cell decoder 2
In 41B, the precharge control circuit 401 causes the activation signal STAR supplied to the line 11 from the OR gate 10 (FIG. 1).
It is activated by T to drive the precharge control line PCS. The memory cell array selection circuit 402 is activated by the activation signal START, and the address buffer 12
1 to one memory cell array 22 specified by the lower address bits A3 and A4 applied via the line 11.
A signal MXi (i = 1,, or 4) for selecting 1 is generated. The X decoder / driver 403 is activated by the activation signal START, and includes a plurality of word lines X1L and X2 belonging to one memory cell array 221 determined by the generated memory cell array selection signal MXi.
R,..., X1L, X2L, address bit A5
The word line specified by .about.AN and one corresponding dummy word line are driven.

【0028】図4を参照するに、センスアンプキャッシ
ュ部201は、例えば6つのセンスアンプ列211から
なる。各列は、それぞれ4対のグローバルビット線対、
たとえばGBL1/GBB1〜GBL4/GBB4の組
に対応して設けられた複数(本実施の形態では64個)
のセンスアンプブロック214に区分されている。これ
らのセンスアンプブロックの一つにそれぞれ対応して6
4個のデータ線DL1〜DL64が設けられている。各
データ線DLi(i=1,,,または64)は、6個の
センスアンプ列211の中の互いに対応する6個のセン
スブロック214に共通に接続されている。メインアン
プ部231はこれらのデータ線の一つにそれぞれ接続さ
れた64個のメインアンプMaとこれらを制御する回路
261とからなる。各センスアンプブロック214は、
それぞれ一対のグローバルビット線対に対応して設けら
れたセンスアンプSAと、そのセンスアンプSAとその
対応するグローバルビット線対とを接続するための一対
のトランジスタQSA1,QSA2と、そのセンスアン
プSAをそのセンスアンプブロック214に対応するデ
ータ線DLiに接続するための第3のトランジスタQS
A3とからなる。リードアクセスあるいはライトアクセ
スの動作時には、後に説明するように、6個のセンスア
ンプ列211の内、そのメモリアクセスに使用する一つ
のセンスアンプ列211が選択的に使用される。例え
ば、リードアクセスがミスヒットした場合には、そのセ
ンスアンプ列211をDRAMメモリセル部203に接
続する必要がある。このようなときには、選択されたセ
ンスアンプ列211中の全接続用のトランジスタ対QS
A1,QSA2は、センスアンプ/メモリセルアレー接
続回路241Aにより駆動線SYiA(i=1,
2,,,または6)を介してスイッチオンされ、それぞ
れに対応するグローバルビット線対GBL1/GBB1
〜GBL256/GBB256に接続される。
Referring to FIG. 4, the sense amplifier cache unit 201 includes, for example, six sense amplifier rows 211. Each column has four global bit line pairs,
For example, a plurality (64 in the present embodiment) provided corresponding to a set of GBL1 / GBB1 to GBL4 / GBB4
Are divided into sense amplifier blocks 214. 6 corresponding to one of these sense amplifier blocks, respectively.
Four data lines DL1 to DL64 are provided. Each data line DLi (i = 1,, or 64) is commonly connected to six corresponding sense blocks 214 in the six sense amplifier rows 211. The main amplifier unit 231 includes 64 main amplifiers Ma connected to one of these data lines and a circuit 261 for controlling these. Each sense amplifier block 214
A sense amplifier SA provided corresponding to each pair of global bit lines, a pair of transistors QSA1 and QSA2 for connecting the sense amplifier SA to the corresponding global bit line pair, and Third transistor QS for connecting to data line DLi corresponding to sense amplifier block 214
A3. At the time of read access or write access operation, one of the six sense amplifier rows 211 used for the memory access is selectively used as described later. For example, when a read access has a mishit, it is necessary to connect the sense amplifier row 211 to the DRAM memory cell unit 203. In such a case, the transistor pairs QS for all connections in the selected sense amplifier row 211
A1 and QSA2 are connected to a drive line SYiA (i = 1, 2) by a sense amplifier / memory cell array connection circuit 241A.
, Or 6), and the corresponding global bit line pair GBL1 / GBB1
~ GBL256 / GBB256.

【0029】各センスアンプSAはフリップフロップに
より構成され、それ自体公知である。このセンスアンプ
SAは、そこに供給される活性化中止信号Siがローレ
ベルのときには、活性化された状態にあり、それまでの
フリップフロップの状態を維持する。すなわち、そのセ
ンスアンプSAが先に検出したメモリ読み出し信号を保
持した状態にある。しかし、この活性化中止信号Siが
ハイレベルのときには、そのセンスアンプSAは活性化
されない状態になり、この状態では、そのセンスアンプ
SAはそれに接続された一対のスイッチQSA1,QS
A2からの入力信号に応答する。したがって、選択され
たセンスアンプ列211がDRAMメモリセル部203
に接続されるときには、その中の全センスアンプSAに
はハイレベルの活性化中止信号Siがセンスアンプ/メ
モリセルアレー接続回路241Aにより与えられること
になる。例えば、リードアクセスがミスヒットしたとき
には、この選択されたセンスアンプ列211が、DRA
M部203から同時に読み出された4つのデータブロッ
クを検出し、保持することになる。このことはメモリラ
イトのときも同様である。すなわち、センスアンプキャ
ッシュ部201とDRAM部203の間では、4データ
ブロックが同時に転送される。
Each sense amplifier SA is constituted by a flip-flop and is known per se. When the activation stop signal Si supplied thereto is at a low level, the sense amplifier SA is in an activated state and maintains the state of the flip-flop up to that time. That is, the sense amplifier SA is holding the memory read signal detected earlier. However, when the activation stop signal Si is at a high level, the sense amplifier SA is not activated. In this state, the sense amplifier SA is connected to a pair of switches QSA1 and QS connected thereto.
Responds to the input signal from A2. Therefore, the selected sense amplifier row 211 is stored in the DRAM memory cell section 203.
, The high-level activation stop signal Si is supplied to all the sense amplifiers SA by the sense amplifier / memory cell array connection circuit 241A. For example, when a read access miss occurs, the selected sense amplifier row 211
The four data blocks read simultaneously from the M unit 203 are detected and held. This is the same for memory write. That is, between the sense amplifier cache unit 201 and the DRAM unit 203, four data blocks are simultaneously transferred.

【0030】図5に示すように、センスアンプ/メモリ
セルアレー接続回路241Aは、それぞれ複数のセンス
アンプ列211の一つに対応して設けられた複数のAN
Dゲート409を有し、各ANDゲート409は、前述
の起動信号STARTと、そのANDゲートに対応する
センスアンプ列211に対するセンスアンプ列選択信号
SYi(i=1,,,または6)がともにハイレベルに
なったときにハイレベルを出力する。そのANDゲート
409の出力に接続された立ち上がり検出回路410
は、そのANDゲート409の出力の立ち上がりのエッ
ジを検知し、その立ち上がり検出回路410に接続され
たパルス発生回路411を起動する。このパルス発生回
路41は、起動されると、それに対応するセンスアンプ
列211に接続信号SYiAおよびセンスアンプ活性化
中止信号Siを供給する。
As shown in FIG. 5, the sense amplifier / memory cell array connection circuit 241A includes a plurality of ANs provided corresponding to one of the plurality of sense amplifier rows 211, respectively.
Each of the AND gates 409 has both the above-described start signal START and a sense amplifier row selection signal SYi (i = 1,, or 6) for the sense amplifier row 211 corresponding to the AND gate. Outputs a high level when it reaches the level. Rise detection circuit 410 connected to the output of AND gate 409
Detects the rising edge of the output of the AND gate 409, and activates the pulse generation circuit 411 connected to the rising detection circuit 410. When activated, the pulse generation circuit 41 supplies the connection signal SYiA and the sense amplifier activation stop signal Si to the corresponding sense amplifier row 211.

【0031】各センスアンプブロック214内の4つの
センスアンプSAのそれぞれに対応して4つのスイッチ
QSA3が設けられている。異なるセンスアンプブロッ
ク214に属する互いに対応する64個のセンスアンプ
SAに対応して設けられた64個のスイッチQSA3
は、センスアンプ/メモリアレー接続回路251により
供給される同じ信号線Yi(i=1,,,または24)
に接続されている。したがって、信号線Yi上の信号が
ハイレベルになると、この信号線に接続された64個の
スイッチQSA3がオンされ、これらのスイッチQSA
3に接続された64個のセンスアンプSAを同時にデー
タ線DL1〜64に接続される。具体的には、信号Y1
がハイレベルになると、64個のセンスアンプブロック
214のそれぞれの中の先頭のセンスアンプSAが、デ
ータ線DL1〜64に接続される。したがって、選択さ
れたセンスアンプ列211とメインアンプ部231との
間のデータ転送は64ビットを単位に行われる。この6
4ビットをデータブロックと呼ぶ。したがって、各セン
スアンプ列211はそれぞれ同じ信号線Yiに接続され
た64個のセンスアンプSAからなる4つのセンスアン
プのグループに区分されている。以下ではこれらのグル
ープの各々を、データブロック別のセンスアンプグルー
プあるいはデータブロック対応センスアンプグループと
呼ぶことがある。また、各信号線Yiをデータブロック
選択信号線あるいはセンスアンプグループ選択信号線と
呼ぶことがある。
Four switches QSA3 are provided corresponding to each of the four sense amplifiers SA in each sense amplifier block 214. 64 switches QSA3 provided corresponding to 64 corresponding sense amplifiers SA belonging to different sense amplifier blocks 214
Are the same signal lines Yi (i = 1,, or 24) supplied by the sense amplifier / memory array connection circuit 251.
It is connected to the. Therefore, when the signal on the signal line Yi goes high, the 64 switches QSA3 connected to this signal line are turned on, and these switches QSA3 are turned on.
The 64 sense amplifiers SA connected to 3 are simultaneously connected to the data lines DL1 to DL64. Specifically, the signal Y1
Becomes high level, the first sense amplifier SA in each of the 64 sense amplifier blocks 214 is connected to the data lines DL1 to DL64. Therefore, data transfer between the selected sense amplifier row 211 and the main amplifier unit 231 is performed in units of 64 bits. This 6
The four bits are called a data block. Therefore, each sense amplifier row 211 is divided into four sense amplifier groups each including 64 sense amplifiers SA connected to the same signal line Yi. Hereinafter, each of these groups may be referred to as a sense amplifier group for each data block or a sense amplifier group corresponding to the data block. Each signal line Yi may be called a data block selection signal line or a sense amplifier group selection signal line.

【0032】図6に示すように、それぞれ上記6つのセ
ンスアンプ列211の一つに対応して6つのデコーダ4
19が設けられ、各デコーダ419には、キャッシュコ
ントローラ111から線14を介して対応するセンスア
ンプ列選択信号SYi(i=1,,,または6)およ
び、メモリアドレスの上位2ビットA1,A2が与えら
れる。各デコーダ419には、4つの立ち上がり検出回
路420と、さらにパルス発生回路421とが接続され
ている。各デコーダ419は、対応するセンスアンプ列
選択信号SYiがハイレベルのときに、そのデコーダの
4つの出力線の内、メモリアドレスの上位2ビットA
1,A2により決まる一つをハイレベルにする。その出
力線に接続された立ち上がり検出回路420は、その出
力線の電位の立ち上がりを検出し、対応するパルス発生
回路421を起動する。このパルス発生回路421に
は、遅延回路422を介して遅延された上記起動信号が
供給される。このパルス発生回路421は、この遅延さ
れた起動信号と、対応する立ち上がり検出回路420か
ら供給されるべき起動信号の両方が供給された時点で、
対応するデータブロック選択信号Yi(i=1,,,ま
たは24)を、対応するセンスアンプ列211に出力す
る。なお、遅延回路422は、上述したようにメモリセ
ルアレーへのアクセスが発生したときには、動作のタイ
ミングが全体に遅くなるので、パルス発生回路421に
よる接続制御信号の発生を遅延させるために使用され
る。起動信号STARTが生成されるのは、リードアク
セスがミスヒットした場合あるいはライトアクセスの場
合である。リードアクセスがヒットした場合には、線3
27を介してキャッシュコントローラ111からORゲ
ート423を介して与えられるヒット信号hitに応答
して、データブロック選択信号Yiが直ちに生成され
る。
As shown in FIG. 6, six decoders 4 correspond to one of the six sense amplifier rows 211, respectively.
In each decoder 419, a corresponding sense amplifier column selection signal SYi (i = 1, 6, or 6) from the cache controller 111 via a line 14 and upper two bits A1, A2 of a memory address are provided. Given. Each decoder 419 is connected to four rising detection circuits 420 and further a pulse generation circuit 421. When the corresponding sense amplifier column selection signal SYi is at a high level, each decoder 419 outputs the upper two bits A of the memory address among the four output lines of the decoder.
One, which is determined by A2, is set to a high level. The rising detection circuit 420 connected to the output line detects the rising of the potential of the output line and activates the corresponding pulse generation circuit 421. The start signal delayed by the delay circuit 422 is supplied to the pulse generation circuit 421. When both the delayed start signal and the start signal to be supplied from the corresponding rise detection circuit 420 are supplied, the pulse generation circuit 421
The corresponding data block selection signal Yi (i = 1,, or 24) is output to the corresponding sense amplifier row 211. The delay circuit 422 is used to delay the generation of the connection control signal by the pulse generation circuit 421 because the operation timing is generally delayed when the access to the memory cell array occurs as described above. . The start signal START is generated when a read access has a mishit or a write access. If read access hits, line 3
In response to a hit signal hit provided from the cache controller 111 via the OR gate 423 via the data block 27, the data block selection signal Yi is immediately generated.

【0033】図4において、メインアンプMAは制御回
路261により制御される。261はヒットかミスヒッ
トかに応じて、さらにリードかライトかに応じて、MA
の活性化信号AMA、プリチャージ信号PCM、及びW
Eをそれぞれの場合のタイミングで出力する。図17
に、メインアンプMAの一構成例を示す。プリチャージ
部1710はWEがロウレベルの時に信号PCMにより
制御され、データ線DL1をVPMの電位、たとえばV
cc/2にプリチャージする。ラッチ部1711は、信
号AMAにより制御され、DL1の電位が線1705の
電位より高いか低いかに応じて、線1701にVccま
たはVssの電位を出力する。線1702にはVccま
たはVssの電位が1701と相補的に出力される。リ
ード動作時、すなわちWEがロウレベルの時には、リー
ド・ライト切替部1712の働きにより、DL1の状態
に対応する線1702が1704に接続され、さらに1
704は図1のバス106に接続される(図示せず)。
ライト動作時、すなわちWEがハイレベルの時には、1
712は線1704をDL1に接続する。なお、相補デ
ータ線DB1を設けて、これを線1705に接続するよ
うにしてもよい。
In FIG. 4, the main amplifier MA is controlled by a control circuit 261. 261 is MA depending on whether it is a hit or mishit, and further depending on whether it is a read or a write.
Activation signal AMA, precharge signal PCM, and W
E is output at the timing in each case. FIG.
FIG. 1 shows a configuration example of the main amplifier MA. Precharge unit 1710 is controlled by signal PCM when WE is at a low level, and sets data line DL1 to the potential of VPM, for example, VPM.
Precharge to cc / 2. The latch unit 1711 is controlled by the signal AMA, and outputs a potential of Vcc or Vss to the line 1701 depending on whether the potential of DL1 is higher or lower than the potential of the line 1705. The potential of Vcc or Vss is output to the line 1702 in a complementary manner to the potential of 1701. At the time of a read operation, that is, when WE is at a low level, the line 1702 corresponding to the state of DL1 is connected to 1704 by the operation of the read / write switching unit 1712, and 1
704 is connected to the bus 106 of FIG. 1 (not shown).
During a write operation, that is, when WE is at a high level, 1
712 connects line 1704 to DL1. Note that a complementary data line DB1 may be provided and connected to the line 1705.

【0034】図4の構成では、各センスアンプ列211
は4個のデータブロックを保持し、センスアンプキャッ
シュ部201は合計6×4=24個のデータブロックを
保持することになる。同じセンスアンプ列211は、一
つのメモリアクセスのときに読み出された256ビット
のデータが4つのブロックに区分して保持することにな
る。したがって、これらの4つのデータブロックに対す
る4つのメモリアドレスは、A1,A2ビットのみ異な
り、A3からANビットが互いに同じである。
In the configuration shown in FIG.
Holds four data blocks, and the sense amplifier cache unit 201 holds a total of 6 × 4 = 24 data blocks. In the same sense amplifier row 211, 256-bit data read at the time of one memory access is divided and held in four blocks. Therefore, the four memory addresses for these four data blocks differ only in the A1 and A2 bits, and the A3 to AN bits are the same.

【0035】例えば、リードアクセスがミスヒットした
場合には、このアクセスのために選択されたセンスアン
プ列211中の複数のセンスアンプブロック214中の
互いに互いに対応する64個のセンスアンプSAが、対
応するデータ線たとえばDL1〜64を経て対応するメ
インアンプMAに接続される。こうして、DRAMメモ
リセル部203から256対のグローバルビット線GB
B1/GBL1〜GBB256/GBL256に読み出
されたメモリセル読みだし信号の内、64対のメモリセ
ル読みだし信号が、256個のセンスアンプSAにより
作動差動で検出され、その後それらのセンスアンプSA
の内の64個により検出された信号により、データ線D
L1〜DL64の電位が電源電位あるいは接地電位に変
化される。さらにそれぞれのデータ線に接続されたメイ
ンアンプMAがそれらのデータ線の電位に応じて64ビ
ットのデータを内部データバス106bに出力する。
For example, when a read access is missed, 64 sense amplifiers SA corresponding to each other in a plurality of sense amplifier blocks 214 in the sense amplifier row 211 selected for this access correspond to each other. Data line, for example, DL1-64, and connected to the corresponding main amplifier MA. In this way, 256 pairs of global bit lines GB
Of the memory cell read signals read to B1 / GBL1 to GBB256 / GBL256, 64 pairs of memory cell read signals are detected differentially by the 256 sense amplifiers SA, and then these sense amplifiers SA
Of the data lines D by the signals detected by 64 of them.
The potentials of L1 to DL64 are changed to the power supply potential or the ground potential. Further, main amplifier MA connected to each data line outputs 64-bit data to internal data bus 106b according to the potential of those data lines.

【0036】図7に示すように、キャッシュコントロー
ラ111は、キャッシュタグ320、ダイレクトマッピ
ング制御回路330と信号出力部310とで構成され
る。キャッシュタグ320は例えば4行6列に配置され
た24個のキャッシュタグブロック321からなる。各
キャッシュタグブロック321は、図4に示されたセン
スアンプキャッシュ部201に保持される24個のデー
タブロックの一つに対応し、その対応するデータブロッ
クへのメモリアクセスが実行された場合に、その対応す
るデータブロックのメモリアドレスの下位側の(N−
2)ビットA3からANからなるアドレスデータを保持
する。各キャッシュタグブロック321へのアドレスデ
ータの書き込みは後に説明する。
As shown in FIG. 7, the cache controller 111 includes a cache tag 320, a direct mapping control circuit 330, and a signal output unit 310. The cache tag 320 includes, for example, 24 cache tag blocks 321 arranged in four rows and six columns. Each cache tag block 321 corresponds to one of the 24 data blocks held in the sense amplifier cache unit 201 shown in FIG. 4, and when a memory access to the corresponding data block is executed, The lower (N-) of the memory address of the corresponding data block
2) Address data consisting of bits A3 to AN is held. Writing of address data to each cache tag block 321 will be described later.

【0037】新たなメモリアクセスのために、アドレス
バッファ121から供給されたメモリアドレスの内、上
位側の2ビットA1,A2からデコーダ341がキャッ
シュタグ320の4つの行の内の一つを選択し、その行
に属する6個のキャッシュタグブロック321に保持さ
れたアドレスデータを、キャッシュタグブロック321
の各列に対応して設けられた読み出しバス322上に読
み出す。キャッシュタグブロック321の各列に対応し
て設けられた比較器323は、オンチップDRAM選択
信号DSが与えられた場合に、その対応する列から読み
出されたアドレスデータと、アドレスバッファ121か
ら与えられたメモリアドレスの内の(N−2)ビットA
3〜ANとを比較し、一致を検出した場合、その比較器
324の出力信号BYi(i=1,2,,,または6)
がハイレベルとなる。6つの比較器324の出力信号B
Y1〜6のいずれもローレベルであった場合は、キャッ
シュミスヒットであったことを意味し、いずれかの比較
器出力がハイレベルであれば、そのことはキャッシュヒ
ットを意味する。信号BY1〜6は、後に説明するよう
に、キャッシュヒット時に、読み出すべきデータを保持
するセンスアンプ列を選択する信号として使用される。
NORゲート324には、これらの比較器出力信号BY
1〜6が入力され、DS信号立ち上がりから遅延して発
生するパルスΦmに同期して、キャッシュミスヒット時
にそのANDゲート329の出力信号missがハイレ
ベルとなり、インバータ328は線327にキャッシュ
ヒットのときにハイレベルとなる信号hitを供給す
る。ORゲート10(図1)はこのmiss信号がハイ
レベルのときに、すでに述べたメモリアクセス起動信号
STARTを生成する。こうして、ミスヒット時には、
DRAMメモリセル部203へのメモリ読み出しのため
のアクセスが始まる。
For a new memory access, the decoder 341 selects one of the four rows of the cache tag 320 from the upper two bits A1 and A2 of the memory address supplied from the address buffer 121. The address data held in the six cache tag blocks 321 belonging to the row is
Is read out on a read bus 322 provided corresponding to each column of. When the on-chip DRAM selection signal DS is supplied, the comparator 323 provided for each column of the cache tag block 321 receives the address data read from the corresponding column and the address data supplied from the address buffer 121. (N-2) bit A of the assigned memory address
3 to AN, and when a match is detected, the output signal BYi of the comparator 324 (i = 1, 2, 2, or 6)
Becomes high level. Output signals B of the six comparators 324
If any of Y1 to Y6 is at a low level, it means a cache mishit, and if any of the comparator outputs is at a high level, this means a cache hit. The signals BY1 to BY6 are used as signals for selecting a sense amplifier row holding data to be read when a cache hit occurs, as described later.
The NOR gate 324 has these comparator output signals BY
1 to 6 are input, the output signal "miss" of the AND gate 329 becomes a high level at the time of a cache mishit in synchronization with the pulse [Phi] m generated with a delay from the rise of the DS signal, Is supplied with a high level signal hit. The OR gate 10 (FIG. 1) generates the above-described memory access start signal START when the miss signal is at a high level. Thus, on a miss hit,
Access to the DRAM memory cell unit 203 for reading the memory starts.

【0038】キャッシュミスヒットのときには、ダイレ
クトマッピング制御回路330により、このメモリ読み
出し動作で読み出されるデータを検出し、かつ、保持す
べきセンスアンプ列211を以下のようにして決定す
る。デコーダ331は、アドレスバッファ121から与
えられたメモリアドレスのビットA3,A4をデコード
するための、図に示された4つのANDゲートと3つの
ORゲートを有する。デコーダ331は、デコードの結
果、4つの出力線の一つをエネーブルする。デコーダ3
32は、デコーダ331の4つの出力線の内A3=1に
対応する二つの出力線上の信号とアドレスビットA5と
の組をデコードするための、図に示された4つのAND
ゲートと一つのORゲートを有し、デコードの結果、A
3=1の場合に新たに4つの出力線の一つをエネーブル
する。こうして、マスク回路333には、デコーダ33
1からのA3=A4=0のときおよびA3=0,A4=
1のときにそれぞれエネーブルされる2本の出力線とデ
コーダ332の4本の出力線とが入力される。マスク回
路333は、ミスヒット信号missがハイレベルのと
きに、その回路への6本の入力線上の信号をミスヒット
時のセンスアンプ列選択信号CY1〜6として出力す
る。この結果、キャッシュミスヒット時にはセンスアン
プ列選択信号CY1〜6のいずれか一つがハイレベルと
なる。
In the case of a cache mishit, the data read by this memory read operation is detected by the direct mapping control circuit 330, and the sense amplifier row 211 to be held is determined as follows. Decoder 331 has four AND gates and three OR gates shown in the figure for decoding bits A3 and A4 of the memory address given from address buffer 121. As a result of decoding, the decoder 331 enables one of the four output lines. Decoder 3
Reference numeral 32 denotes four AND gates shown in the figure for decoding a set of a signal on two output lines corresponding to A3 = 1 among the four output lines of the decoder 331 and an address bit A5.
Gate and one OR gate, and as a result of decoding, A
When 3 = 1, one of the four output lines is newly enabled. Thus, the mask circuit 333 includes the decoder 33
When A3 = A4 = 0 from 1 and A3 = 0, A4 =
At the time of 1, two output lines respectively enabled and four output lines of the decoder 332 are input. The mask circuit 333 outputs the signals on the six input lines to the circuit as the sense amplifier column selection signals CY1 to CY6 at the time of the mishit when the mishit signal miss is at the high level. As a result, at the time of a cache miss, any one of the sense amplifier column selection signals CY1 to CY6 becomes a high level.

【0039】ダイレクトマッピング制御回路330が、
図7に示された内部構造を有する場合には、4つのメモ
リセルアレー221のうちの二つが二つのセンスアンプ
列211に一対一に対応し、残り二つのメモリセルアレ
ー221の各々の1/2の領域(たとえば図2の222
L,222Rなど)が4つのセンスアンプ列に一対一に
対応するマッピングとなっている。したがって、実行し
ようとするメモリアクセスが指定するメモリアドレスの
ビットA3〜ANにより決まるワード線が属するメモリ
セルアレー211に対して上記マッピングにより決まる
一つのセンスアンプ列を選択するように、ミスヒット時
のセンスアンプ列選択信号CY1〜6の一つがハイレベ
ルになる。
The direct mapping control circuit 330
In the case of having the internal structure shown in FIG. 7, two of the four memory cell arrays 221 correspond one-to-one to the two sense amplifier rows 211, and 1 / 2 (for example, 222 in FIG. 2)
L, 222R) correspond to the four sense amplifier rows in a one-to-one correspondence. Therefore, the memory cell array 211 to which the word line determined by the bits A3 to AN of the memory address designated by the memory access to be executed belongs is selected so that one sense amplifier row determined by the above mapping is selected. One of the sense amplifier column selection signals CY1 to CY6 goes high.

【0040】信号出力部310では、キャッシュヒット
時のセンスアンプ列選択信号BYi(i=1,,,また
は6)とキャッシュミスヒット時のセンスアンプ列選択
信号CYiとの組に対応して、その組の信号が入力され
るORゲート313とその出力の立ち上がりを検出する
立ち上がり検出回路311とその回路311の出力によ
り起動されると一定幅のパルスからなるセンスアンプ列
選択信号SYiを生成するパルス発生回路312を有す
る。したがって、この信号出力部310は、キャッシュ
ヒット時およびキャッシュミスヒット時のいずれにおい
ても、一つのセンスアンプ列選択信号SYiを生成し、
センスアンプ/メモリアレー接続回路251に供給す
る。
The signal output section 310 responds to a set of a sense amplifier column selection signal BYi (i = 1, 6, or 6) at the time of a cache hit and a sense amplifier column selection signal CYi at the time of a cache miss. An OR gate 313 to which a set of signals is input, a rise detection circuit 311 for detecting the rise of its output, and a pulse generation for generating a sense amplifier row selection signal SYi consisting of a pulse of a fixed width when activated by the output of the circuit 311 A circuit 312; Therefore, signal output section 310 generates one sense amplifier column selection signal SYi in both a cache hit and a cache miss,
It is supplied to the sense amplifier / memory array connection circuit 251.

【0041】キャッシュミスヒット時には、現在実行し
ようとするメモリアクセスに使用するアドレスのビット
A3からANが、以下のようにして、ダイレクトマッピ
ング回路330により選択されたセンスアンプ列に対応
するキャッシュタグブロック321に保持する。すなわ
ち、キャッシュタグ320の各列に対応して、アクセス
中のアドレスのビットA3からANをデータバス322
に転送するためのスイッチ334が設けられ、マスク回
路333から出力された、ハイレベルのセンスアンプ列
選択信号CYiによりその列に対応するスイッチ334
がオンにされ、上記アドレスビットA3からANがバス
322に供給される。その列に属する4つのキャッシュ
タグブロック321の内、コーダ321で選択されてい
る行に属する一つのブロックはこのデータを保持する。
At the time of a cache mishit, the bits A3 to AN of the address used for the memory access to be executed at present are replaced by the cache tag block 321 corresponding to the sense amplifier row selected by the direct mapping circuit 330 as follows. To hold. That is, corresponding to each column of the cache tag 320, the bit A3 to the AN of the address being accessed are transferred to the data bus 322.
Is provided, and the switch 334 corresponding to the column is provided by the high-level sense amplifier column selection signal CYi output from the mask circuit 333.
Is turned on, and AN is supplied to the bus 322 from the address bits A3. Of the four cache tag blocks 321 belonging to that column, one block belonging to the row selected by the coder 321 holds this data.

【0042】以下、図1の装置の動作を図8から図10
を参照して説明する。
The operation of the apparatus shown in FIG. 1 will now be described with reference to FIGS.
This will be described with reference to FIG.

【0043】図8は、リードヒット時の動作波形を示す
ものである。この場合には、DRAM部203に対する
読みだし動作は行われず、いずれか一つのセンスアンプ
列に保持されたデータブロックが読み出される。リード
ヒット時には信号WEはローレベルのままであり、キャ
ッシュコントローラ111においては、ヒット信号hi
tがハイレベルとなり、ヒット時のセンスアンプ列選択
信号BY1〜6のいずれか一つ、例えば、BY1がハイ
レベルとなり、センスアンプ列選択信号SY1〜6のい
ずれか一つ、例えば、SY1がハイレベルとなる。ミス
ヒット信号missとミスヒット時のセンスアンプ列選
択信号CY1〜6はローレベルのままである。この結
果、ORゲート10(図1)からは起動信号START
が出力されない。したがって、メモリセルデコーダ24
1Bとセンスアンプ/メモリセルアレー接続回路241
Aは起動されない。この状態では全てのローカルビット
ラインと全てのグローバルビットラインはプリチャージ
された状態にある。従って、このセンスアンプ/メモリ
セルアレー接続回路241Aから与えられるセンスアン
プ選択信号SY1A〜SY6Aはローレベルのままであ
り、全てのセンスアンプ列211は全てのグローバルビ
ット線対GBB1/GBL1から切り離されたままであ
る。
FIG. 8 shows operation waveforms at the time of a read hit. In this case, the read operation for the DRAM unit 203 is not performed, and the data block held in any one of the sense amplifier arrays is read. At the time of a read hit, the signal WE remains at the low level, and the cache controller 111 outputs the hit signal hi.
t becomes a high level, any one of the sense amplifier column selection signals BY1 to BY6 at the time of hit, for example, BY1, becomes a high level, and one of the sense amplifier column selection signals SY1 to SY6, for example, SY1 becomes high. Level. The mishit signal miss and the sense amplifier row select signals CY1 to CY6 at the time of mishit remain at low level. As a result, the start signal START is output from the OR gate 10 (FIG. 1).
Is not output. Therefore, the memory cell decoder 24
1B and sense amplifier / memory cell array connection circuit 241
A is not activated. In this state, all local bit lines and all global bit lines are in a precharged state. Therefore, the sense amplifier selection signals SY1A to SY6A provided from the sense amplifier / memory cell array connection circuit 241A remain at the low level, and all the sense amplifier rows 211 are disconnected from all the global bit line pairs GBB1 / GBL1. Up to.

【0044】センスアンプ列活性化中止信号S1〜S6
は全てローレベルのままであり、全てのセンスアンプ列
211は活性化された状態にあり、それまで保持してい
たデータをラッチし続ける。ヒット信号hitとセンス
アンプ列選択信号SY1がハイレベルになったことに応
答して、センスアンプ/メモリアレー接続回路251
は、第1のセンスアンプ列211に対するデータブロッ
ク選択信号Y1〜Y4の一つを、アドレスビットA1、
A2の値に応じて選択する。例えば、A1=0,A2=
0の場合には、線Y1が選択される。こうして、第1の
センスアンプ列211に含まれる線Y1に接続された6
4個のトランジスタQSA3がオンとなり、これらのト
ランジスタQSA3に接続された64個のセンスアンプ
SAに保持された64ビットのデータがデータ線DL1
〜64に読み出される。メインアンプ部231はこれら
のデータをAMA信号に同期してラッチし、内部データ
バス106bを介してマイクロコンピュータ部102に
転送する。メインアンプ部231によるこのラッチ後に
は、センスアンプ/メモリアレー接続回路251はデー
タブロック選択信号Y1をローレベルに戻す。なお、デ
ータ線のプリチャージ電圧(図17のVPM)は、電源
電圧の半分である。
Sense amplifier row activation stop signals S1 to S6
Are all at the low level, all the sense amplifier rows 211 are in the activated state, and continue to latch the data held until then. In response to the hit signal hit and the sense amplifier column selection signal SY1 going high, the sense amplifier / memory array connection circuit 251
Converts one of the data block selection signals Y1 to Y4 for the first sense amplifier row 211 into address bits A1,
Select according to the value of A2. For example, A1 = 0, A2 =
If it is 0, the line Y1 is selected. In this way, the 6 connected to the line Y1 included in the first sense amplifier row 211
The four transistors QSA3 are turned on, and the 64-bit data held in the 64 sense amplifiers SA connected to these transistors QSA3 is transferred to the data line DL1.
~ 64. The main amplifier unit 231 latches these data in synchronization with the AMA signal and transfers the data to the microcomputer unit 102 via the internal data bus 106b. After this latch by the main amplifier unit 231, the sense amplifier / memory array connection circuit 251 returns the data block selection signal Y1 to the low level. The precharge voltage of the data line (VPM in FIG. 17) is half of the power supply voltage.

【0045】図9は、リードミス時の動作波形を示すも
のである。この場合には、DRAM部203に対する読
み出し動作が実行され、いずれか一つのセンスアンプ列
が読み出された信号の検出のためにそのために使用され
る。リードミス時には、信号WEがローレベルのままで
あるが、キャッシュコントローラ111においては、信
号missがハイレベルとなり、ミスヒット時のセンス
アンプ列選択信号CY1〜6のいずれか一つ、例えば、
CY1がハイレベルとなり、対応するセンスアンプ列選
択信号SY1がハイレベルとなる。ヒット時のセンスア
ンプ列選択信号BY1〜6はローレベルのままである。
miss信号の発生前には、プリチャージ制御信号PC
Sとメモリセルアレー選択信号MX1〜4はハイレベル
のままであり、すべてのグローバルビット線、ローカル
ビット線はVPC電位にプリチャージされている。mi
ss信号発生により、起動信号STARTが発生され
る。メモリセルデコーダ241Bが起動される。アドレ
スビットA3,A4の値に依存して、4つのメモリセル
アレー221の一つを選択し、その選択されたメモリセ
ルアレーのための選択信号、例えばMX1をハイレベル
に維持し続け、それ以外のメモリセルアレー選択信号M
X2〜4をローレベルにする。この結果、選択された一
つのメモリセルアレー以外の3つのメモリセルアレーの
すべてのローカルビット線はすべてのグローバルビット
線から切り離される。
FIG. 9 shows operation waveforms at the time of a read error. In this case, a read operation is performed on the DRAM unit 203, and one of the sense amplifier arrays is used for detecting a read signal. At the time of a read miss, the signal WE remains at a low level, but in the cache controller 111, the signal miss goes to a high level, and any one of the sense amplifier column selection signals CY1 to CY6 at the time of a miss hit, for example,
CY1 goes high, and the corresponding sense amplifier column selection signal SY1 goes high. At the time of a hit, the sense amplifier row select signals BY1 to BY6 remain at the low level.
Before the generation of the miss signal, the precharge control signal PC
S and the memory cell array selection signals MX1 to MX4 remain at a high level, and all global bit lines and local bit lines are precharged to the VPC potential. mi
A start signal START is generated by the generation of the ss signal. The memory cell decoder 241B is activated. Depending on the values of the address bits A3 and A4, one of the four memory cell arrays 221 is selected, and a selection signal for the selected memory cell array, for example, MX1, is kept at a high level. Memory cell array selection signal M
X2-4 are set to low level. As a result, all the local bit lines of the three memory cell arrays other than the selected one memory cell array are disconnected from all the global bit lines.

【0046】起動信号STARTの発生により、センス
アンプ/メモリセルアレー接続回路241Aも起動さ
れ、その結果、ハイレベルとなったセンスアンプ列選択
信号SY1に応答して、第1番のセンスアンプ列211
に対する接続信号SY1A及びセンスアンプ活性化中止
信号S1をハイレベルとする。その結果、選択された第
1番目のセンスアンプ列に属するすべてのセンスアンプ
SAが非活性状態となり、対応するグローバルビット線
対に接続される。これらのセンスアンプSAがプリチャ
ージされたタイミングで、メモリセルデコーダ241B
は、プリチャージ制御信号PCSをローレベルにし、全
てのグローバルビット線をフローティング状態にする。
その後、メモリセルデコーダ241Bは、たとえばアド
レスビットA3〜ANで決まるワード線、例えばX1R
を駆動し、そのワード線に接続された一群のメモリセル
を読み出す。この結果、全グローバルビット線対に読み
出し信号が発生する。
The generation of the start signal START also activates the sense amplifier / memory cell array connection circuit 241A. As a result, in response to the high level sense amplifier column selection signal SY1, the first sense amplifier column 211
Is set to a high level. As a result, all the sense amplifiers SA belonging to the selected first sense amplifier row are deactivated and connected to the corresponding global bit line pair. At the timing when these sense amplifiers SA are precharged, the memory cell decoder 241B
Sets the precharge control signal PCS to a low level and brings all the global bit lines into a floating state.
Thereafter, the memory cell decoder 241B outputs a word line determined by, for example, the address bits A3 to AN, for example, X1R.
To read a group of memory cells connected to the word line. As a result, a read signal is generated on all global bit line pairs.

【0047】その後、センスアンプ/メモリセルアレー
接続回路241Aがセンスアンプ活性化中止信号S1を
再びローレベルにすることにより、選択された第1番の
センスアンプ列を活性化する。こうして、各グローバル
ビット線対上のメモリ読み出し信号が増幅される。セン
スアンプ/メモリアレー接続回路251では、リードミ
スヒットの場合には、遅延回路422により遅延された
起動信号STARTに応答して、図8の場合より遅れた
タイミングにデータブロック選択信号Y1をハイレベル
にする。この遅延回路422の遅延時間は、選択された
センスアンプ列による上記増幅が完了した時点で、選択
信号Y1が出力されるように定められている。こうし
て、データ線DL1〜64にメモリ読み出し信号が出力
され、メインアンプ部231にラッチされる。メインア
ンプ部231によるこのラッチ後に、センスアンプ/メ
モリアレー接続回路251はデータブロック選択信号Y
1をローレベルに戻す。その後、メモリセルデコーダ2
41Bは、選択したワード線X1Rをローレベルに戻
す。センスアンプ/メモリセルアレー接続回路241A
は信号SY1Aをローレベルに戻し、選択されたセンス
アンプ列211を全グローバルビット線対から分離す
る。さらに、メモリセルデコーダ241Bは、プリチャ
ージ制御信号PCSをハイレベルに戻し、全てのグロー
バルビット線を再度プリチャージする。さらに、メモリ
セルアレー選択信号MX1をハイレベルに戻す。なお、
miss信号はDSの立ち上がりをトリガとして発生す
るパルス信号Φmのパルス幅に対応してローレベルに戻
される。
Thereafter, the sense amplifier / memory cell array connection circuit 241A sets the sense amplifier activation stop signal S1 to the low level again to activate the selected first sense amplifier row. Thus, the memory read signal on each global bit line pair is amplified. In the case of a read miss, the sense amplifier / memory array connection circuit 251 sets the data block selection signal Y1 to a high level at a timing later than in the case of FIG. 8 in response to the start signal START delayed by the delay circuit 422. I do. The delay time of the delay circuit 422 is determined so that the selection signal Y1 is output when the amplification by the selected sense amplifier train is completed. Thus, the memory read signal is output to the data lines DL1 to DL64 and latched by the main amplifier unit 231. After this latch by the main amplifier unit 231, the sense amplifier / memory array connection circuit 251 outputs the data block selection signal Y
Return 1 to low level. After that, the memory cell decoder 2
41B returns the selected word line X1R to the low level. Sense amplifier / memory cell array connection circuit 241A
Returns the signal SY1A to low level, and separates the selected sense amplifier row 211 from all the global bit line pairs. Further, the memory cell decoder 241B returns the precharge control signal PCS to the high level, and precharges all the global bit lines again. Further, the memory cell array selection signal MX1 is returned to the high level. In addition,
The miss signal is returned to a low level in accordance with the pulse width of the pulse signal Φm generated with the rising edge of DS as a trigger.

【0048】図10はライト時の動作の波形を示すもの
である。このときの動作は、キャッシュヒット、ミスヒ
ットによらず同じである。ライト動作時には、マイクロ
コンピュータ部102が内部アドレスバス106aにメ
モリアドレスを供給するとともに、内部データバス10
6bに書き込みデータを送り出し、さらにライトエネー
ブル信号WEを、線12を介してDRAM101に供給
する。キャッシュコントローラ111の動作は図9の場
合と同じである、従ってこの回路に関連する信号は、S
Y1〜6のみを示している。DRAM部203およびセ
ンスアンプキャッシュ部201の動作は、信号WEに応
答する点で図9の場合と異なるのみである。しかし、ラ
イト動作の場合には、メインアンプ部231が書き込み
データをラッチし、その書き込みデータがDRAM部2
03に書き込まれるように、センスアンプキャッシュ部
201およびDRAM部203が動作する点で図9と異
なる。すなわち、DRAM部203は図9のリードミス
ヒット時と同じ読み出し動作を、書き込みデータを書き
込むべき一群のメモリセルを含むメモリセルアレー22
1に対して実行する。このときに、書き込みデータの書
き込みに使用する一つのセンスアンプ列211も図9と
同様に選択され、それらのセンスアンプ列も信号SY1
Aによりグローバルビット線対GBL1/GBB1〜G
BL64/GBB64に接続された後に、信号S1によ
り活性化される。
FIG. 10 shows the waveform of the write operation. The operation at this time is the same regardless of a cache hit or a mishit. During a write operation, the microcomputer unit 102 supplies a memory address to the internal address bus 106a and the internal data bus 10a.
The write data is sent to 6b, and a write enable signal WE is supplied to the DRAM 101 via the line 12. The operation of the cache controller 111 is the same as in FIG. 9, so the signals associated with this circuit are S
Only Y1 to Y6 are shown. The operations of the DRAM unit 203 and the sense amplifier cache unit 201 differ from the case of FIG. 9 only in responding to the signal WE. However, in the case of a write operation, the main amplifier 231 latches the write data, and the write data is stored in the DRAM 2
9 differs from FIG. 9 in that the sense amplifier cache unit 201 and the DRAM unit 203 operate so that the data is written to the address 03. That is, the DRAM unit 203 performs the same read operation as that at the time of the read mishit in FIG.
Execute for 1. At this time, one sense amplifier row 211 used for writing the write data is also selected in the same manner as in FIG.
A sets the global bit line pair GBL1 / GBB1 to G
After being connected to BL64 / GBB64, it is activated by a signal S1.

【0049】一方、以上の動作と並行して、メインアン
プ部231に書き込みデータがラッチされ、データライ
ンDL1〜64の電位も対応するメインアンプMAに保
持されたデータにより電源電位あるいは接地電位に変化
される。図9の場合と同様に、メモリセルアレー221
へのデータ読みだし動作がほぼ終了した時点で、データ
ブロック選択信号Y1が活性化されると、データライン
DL1〜64および信号Y1によりオンされる一群の接
続用トランジスタ、およびそれに接続された一群のセン
スアンプSA、および一群の接続用トランジスタQSA
1,QSA2を介して、メインアンプ部231にラッチ
された書き込みデータに応じてグローバルビット線対G
BL1/GBB1〜GBL64/GBB64の電位に転
送される。これらのグローバルビット線対GBL1/G
BB1〜GBL64/GBB64上の信号は、上記選択
されたセンスアンプ列211の中の、上記信号S1によ
り活性化された64個のセンスアンプSAにより、読み
だし動作が実行された上記一群のメモリセルに書き込ま
れる。本ライト動作によれば、選択されたセンスアンプ
部214に新たにラッチされたデータと、キャッシュタ
グで対応づけられたDRAMセルに格納されたデータと
が一致する。
On the other hand, in parallel with the above operation, the write data is latched in the main amplifier unit 231 and the potential of the data lines DL1 to DL64 is changed to the power supply potential or the ground potential by the data held in the corresponding main amplifier MA. Is done. As in the case of FIG. 9, the memory cell array 221
When the data block selection signal Y1 is activated at the time when the data read operation to the memory cell is almost completed, a group of connection transistors turned on by the data lines DL1 to 64 and the signal Y1, and a group of connection transistors connected thereto are turned on. Sense amplifier SA and group of connection transistors QSA
1, the global bit line pair G according to the write data latched by the main amplifier unit 231 via the QSA2.
The potential is transferred to the potential of BL1 / GBB1 to GBL64 / GBB64. These global bit line pairs GBL1 / G
The signals on BB1 to GBL64 / GBB64 correspond to the group of memory cells in which the read operation has been executed by the 64 sense amplifiers SA activated by the signal S1 in the selected sense amplifier row 211. Is written to. According to this write operation, the data newly latched in the selected sense amplifier unit 214 matches the data stored in the DRAM cell associated with the cache tag.

【0050】このように、本実施の形態ではセンスアン
プ部がキャッシュとしても使用されるので、これらを一
つの半導体集積回路上に別々に設ける場合よりも、キャ
ッシュの容量を大きくすることができる。その結果、キ
ャッシュのヒット率を向上でき、速度の遅いDRAMセ
ルをアクセスする頻度を小さくできるので、実効的に高
速動作のマイクロコンピュータが得られる。
As described above, in this embodiment, since the sense amplifier section is also used as a cache, the capacity of the cache can be made larger than when these are separately provided on one semiconductor integrated circuit. As a result, the cache hit rate can be improved, and the frequency of accessing slow DRAM cells can be reduced, so that a high-speed microcomputer can be obtained effectively.

【0051】また、複数のセンスアンプ列211が場所
的に集中しているので、これらのセンスアンプ列とメイ
ンアンプを接続するデータ線DL1〜64を短くでき
る。その結果、これらのデータ線の静電容量および抵抗
を小さくでき、したがって、これらのデータ線を介した
メモリセルの読み出しあるいは書き込みはそうでない場
合に比べて高速に実行できる。
Further, since the plurality of sense amplifier rows 211 are locally concentrated, the data lines DL1 to 64 connecting these sense amplifier rows to the main amplifier can be shortened. As a result, the capacitance and resistance of these data lines can be reduced, so that reading or writing of a memory cell via these data lines can be performed at a higher speed than in the other case.

【0052】さらに、本実施の形態はより容量の大きな
あるいはより高速のオンチップDRAMを構成するのに
適している。すなわち、通常一つのセンスアンプにビッ
ト線が接続され、そのビット線に多数のメモリセルが接
続しているDRAMでは、ビット線に接続するDRAM
セル数を大きくすると、ビット線の容量が増大し、DR
AMセルに記憶される信号量が必要量以下に低下してし
まう。しかし、本実施の形態では、メモリセルアレーを
複数のセルアレーに区分し、各セルアレー内のローカル
ビット線にそのセルアレーのメモリセルだけを接続し、
各メモリセルアレーの各ローカルビット線を、複数のメ
モリセルアレーに共通に設けたグローバルビット線を介
してセンスアンプに接続した。このようにビット線を階
層化すると、DRAMセルのデータを読み出す際のセン
スアンプの負荷となるビット線容量は、一本のグローバ
ルビット線の容量と一本のローカルビット線の容量の和
にほぼ等しくなる。グローバルビット線は、接合容量や
対ワード線容量、対プレート容量をほとんど有しないの
で、ローカルビット線に比べ単位長さ当たりの容量は非
常に小さくできる。
Further, the present embodiment is suitable for configuring an on-chip DRAM having a larger capacity or a higher speed. That is, in a DRAM in which a bit line is connected to one sense amplifier and a large number of memory cells are connected to the bit line, a DRAM connected to the bit line is usually used.
When the number of cells is increased, the capacity of the bit line is increased, and DR
The signal amount stored in the AM cell is reduced below the required amount. However, in the present embodiment, the memory cell array is divided into a plurality of cell arrays, and only the memory cells of the cell array are connected to local bit lines in each cell array.
Each local bit line of each memory cell array was connected to a sense amplifier via a global bit line provided commonly to a plurality of memory cell arrays. When the bit lines are hierarchized in this way, the bit line capacity, which is a load on the sense amplifier when reading data from the DRAM cell, is almost equal to the sum of the capacity of one global bit line and the capacity of one local bit line. Become equal. Since the global bit line has almost no junction capacitance, no word line capacitance, and no plate capacitance, the capacitance per unit length can be much smaller than the local bit line.

【0053】図18はメモリセルMCの断面構造を示し
たものである。グローバルビット線GBL1(180
1)の縦方向の寄生容量は、対ビット線BL1の容量C
bbがその主要な成分であって、層間膜厚を増やすこと
により低減できる。一方、ローカルビット線BL1(1
802)の縦方向の寄生容量としては、拡散層1804
の接合容量Cbj、対ワード線1806の容量Cbw、
対プレート線1808の容量Cbpなどがある。ここ
で、Cbpを小さくするために1802と1808との
間隔を広げることは、困難である。なぜなら、1802
と1804とを電気的に接続するプラグを形成するため
に、図18のhで示す距離を小さくする必要があるが、
蓄積部1807とプレート1808とで形成されるキャ
パシタCやワード線1806の厚みを加えると、180
2と1808との距離は小さくしなくてはならない。な
お、図18において、1803は半導体基板、1805
は1803と同様な拡散層である。
FIG. 18 shows a sectional structure of the memory cell MC. Global bit line GBL1 (180
The parasitic capacitance in the vertical direction 1) is the capacitance C of the bit line BL1.
bb is a main component thereof, and can be reduced by increasing the interlayer film thickness. On the other hand, local bit line BL1 (1
As the vertical parasitic capacitance 802), the diffusion layer 1804
, The capacitance Cbw of the paired word line 1806,
There is a capacitance Cbp of the pair plate line 1808 and the like. Here, it is difficult to widen the interval between 1802 and 1808 to reduce Cbp. Because 1802
It is necessary to reduce the distance shown by h in FIG. 18 in order to form a plug that electrically connects
When the thickness of the capacitor C or the word line 1806 formed by the storage section 1807 and the plate 1808 is added,
The distance between 2 and 1808 must be reduced. In FIG. 18, reference numeral 1803 denotes a semiconductor substrate;
Is a diffusion layer similar to 1803.

【0054】以上の理由で、たとえば、単位長さ当たり
のグローバルビット線の容量がローカルビット線の容量
の約20%にできる。したがって、実施の形態1におい
て、一つのセンスアンプに接続可能なDRAMセルの数
を、グローバルビット線を使用しない従来のメモリで使
用されるローカルビット線に接続されるメモリセルの数
のほぼ4倍に設計しても、グローバルビット線の長さ
を、グローバルビット線を使用しない従来のメモリで使
用されるローカルビット線の長さの4倍にし、実施の形
態1でのローカルビット線の長さをグローバルビット線
の長さの20分の一にすると、実施の形態1における、
各センスアンプSAの負荷となる容量は、グローバルビ
ット線を使用しない従来のメモリにおける、センスアン
プの負荷となる容量である一つのビット線の容量にほぼ
同じになる。したがって、実施の形態1において、一つ
のセンスアンプに接続するDRAMセル数を、グローバ
ルビット線を使用しない従来のメモリの各ビット線に接
続されたメモリセルの数のほぼ4倍にしても、DRAM
セルに記憶される信号量は低下しない。逆に実施の形態
1におけるメモリセルの数を、グローバルビット線を使
用しない従来のメモリでのそれと同じにした場合、実施
の形態1によるメモリでは、センスアンプの負荷となる
容量が従来のメモリにおけるそれの5分の一にできるの
で、この実施の形態1に依るメモリは、従来のメモリよ
り高速にメモリセルの読み出しあるいは書き込みを実行
できる。
For the above reasons, for example, the capacity of the global bit line per unit length can be made about 20% of the capacity of the local bit line. Therefore, in the first embodiment, the number of DRAM cells connectable to one sense amplifier is approximately four times the number of memory cells connected to local bit lines used in a conventional memory not using global bit lines. , The length of the global bit line is set to four times the length of the local bit line used in the conventional memory that does not use the global bit line, and the length of the local bit line in the first embodiment is reduced. Is 1 / 20th of the length of the global bit line,
The load capacity of each sense amplifier SA is almost the same as the capacity of one bit line which is the load load of the sense amplifier in a conventional memory not using a global bit line. Therefore, in the first embodiment, even if the number of DRAM cells connected to one sense amplifier is almost four times the number of memory cells connected to each bit line of a conventional memory not using a global bit line,
The amount of signal stored in the cell does not decrease. Conversely, when the number of memory cells in the first embodiment is the same as that in the conventional memory that does not use the global bit line, the memory according to the first embodiment has a capacity as a load of the sense amplifier in the conventional memory. Since the memory can be reduced to one fifth, the memory according to the first embodiment can read or write the memory cells at a higher speed than the conventional memory.

【0055】<発明の実施の形態1の変形例>実施の形
態1に対して、いろいろの変形が可能である。以下は、
それらの変形例の例示である。
<Modifications of First Embodiment of the Invention> Various modifications can be made to the first embodiment. The following is
It is an illustration of those modifications.

【0056】(1)キャッシュタグ320 図4に示されたセンスアンプ列211の構成では、すで
に説明したように、同じセンスアンプ列211に保持さ
れた4つのデータブロックは、一つのメモリアクセスの
ときに同時に読み出される。従って、図4のセンスアン
プ列の構成では、キャッシュタグ320の、同じ列に属
する4個のブロックに保持されるアドレスビットA3か
らANは同じ値である。従って、図4の構成に対して
は、キャッシュタグ320は、4行×1列で十分であ
る。しかし、図7に示したキャッシュタグ320は、図
4の構成以外の構成、例えば後に説明する図13に示す
センスアンプ列の構成を有するセンスアンプキャッシュ
部201にも適用可能に構成されている。
(1) Cache Tag 320 In the configuration of the sense amplifier array 211 shown in FIG. 4, as described above, the four data blocks held in the same sense amplifier array 211 are used when one memory access is performed. At the same time. Therefore, in the configuration of the sense amplifier array of FIG. 4, the address bits A3 to AN held in the four blocks belonging to the same column of the cache tag 320 have the same value. Therefore, for the configuration of FIG. 4, 4 rows × 1 column of the cache tag 320 is sufficient. However, the cache tag 320 illustrated in FIG. 7 is configured to be applicable to a configuration other than the configuration illustrated in FIG. 4, for example, a sense amplifier cache unit 201 having a configuration of a sense amplifier array illustrated in FIG.

【0057】(2)プリチャージ回路PC1 実施の形態1では、各プリチャージ回路PC1,,,ま
たは64は、一つのグローバルビット線対に対応して設
けられているが、これに代えて、各メモリセルアレー2
21の各ビット線対毎に設けてもよい。この場合、プリ
チャージ回路の総数が本実施の形態よりも増大するが、
プリチャージの完了までの時間を短くすることができ
る。また、ローカルビット線およびグローバルビット線
のプリチャージ電位VCSを電源電位の半分以外の値、
例えば、電源電位あるいはそれに近い値にすることもで
きる。
(2) Precharge Circuit PC1 In the first embodiment, each precharge circuit PC1,..., Or 64 is provided corresponding to one global bit line pair. Memory cell array 2
21 may be provided for each bit line pair. In this case, the total number of precharge circuits is larger than in the present embodiment,
The time until completion of the precharge can be shortened. Further, the precharge potential VCS of the local bit line and the global bit line is set to a value other than half the power supply potential,
For example, the power supply potential or a value close thereto can be used.

【0058】(3)ダイレクトマッピング回路330 図7に示されたダイレクトマッピング回路330は、複
数のメモリセルアレー221と複数のセンスアンプ列2
11との間のすでに説明した特定のマッピングに依存し
て決定されている。したがって、このマッピングを変更
する場合には、あるいは複数のメモリセルアレー221
と複数のセンスアンプ列211の数を変更する場合に
は、それに応じてこのダイレクトマッピング回路330
の構造を変更すればよい。
(3) Direct Mapping Circuit 330 The direct mapping circuit 330 shown in FIG. 7 includes a plurality of memory cell arrays 221 and a plurality of sense amplifier arrays 2.
11 has been determined depending on the particular mapping already described. Therefore, when this mapping is changed, or when a plurality of memory cell arrays 221 are changed.
When the number of sense amplifier rows 211 is changed, the direct mapping circuit 330
May be changed.

【0059】<発明の実施の形態2>図11は、図1の
構造を利用し、より大きな容量のDRAMを実現した半
導体チップを示す。マイクロコンピュータ部102の両
側に複数のマット701が設けられ、各マットには、D
RAMメモリセル部203、メモリセルデコーダ241
B、センスアンプキャッシュ部201、センスアンプ/
メモリセルアレー接続回路241A、メインアンプ部2
31の組が二組設けられ、これらの二組に共通に、セン
スアンプ/メモリアレー接続回路251、アドレスバッ
ファ121およびきキャッシュコントローラ111が設
けられている。各マットは二つの内部バス106の一方
によりマイクロコンピュータ部102に接続されてい
る。但し、DRAMメモリセル部203に含まれたメモ
リセルアレー221の数は図1の場合と異なり16とす
る。なお、図の左半分に位置するマット701の大きさ
は縮小して示されているが、図の右側に示されたマット
701と同じ大きさである。たとえばマット701の数
が8の場合、4MbitのDRAMがオンチップ化され
る。本実施の形態においても、実施の形態1と同様に、
センスアンプキャッシュ部201がメインアンプ部23
1に近接し、メインアンプ部231がマイクロコンピュ
ータ部102に近接する配置となっているので、センス
アンプキャッシュ部201へのアクセスは高速である。
<Embodiment 2> FIG. 11 shows a semiconductor chip which realizes a DRAM having a larger capacity by using the structure of FIG. A plurality of mats 701 are provided on both sides of the microcomputer unit 102, and each mat has a D
RAM memory cell section 203, memory cell decoder 241
B, sense amplifier cache unit 201, sense amplifier /
Memory cell array connection circuit 241A, main amplifier 2
Two sets of 31 are provided, and a sense amplifier / memory array connection circuit 251, an address buffer 121, and a cache controller 111 are provided in common to these two sets. Each mat is connected to the microcomputer unit 102 by one of two internal buses 106. However, the number of memory cell arrays 221 included in the DRAM memory cell unit 203 is assumed to be 16 unlike the case of FIG. Although the size of the mat 701 located on the left half of the figure is shown in a reduced size, it is the same size as the mat 701 shown on the right side of the figure. For example, when the number of mats 701 is 8, a 4-Mbit DRAM is formed on-chip. Also in the present embodiment, similar to the first embodiment,
The sense amplifier cache unit 201 is the main amplifier unit 23
1 and the main amplifier unit 231 is arranged close to the microcomputer unit 102, so that access to the sense amplifier cache unit 201 is fast.

【0060】<発明の実施の形態3>図12は、センス
アンプキャッシュ部201の他の回路例を示す。図12
の回路構成は、同じグローバルビット線対に接続するD
RAMセルのデータを同時にメインアンプ部に取り出せ
る構成である。図12においては、センスアンプ/メモ
リアレー接続回路251からのセンスアンプ列選択線は
センスアンプ列211を横切る方向に設けられ、メイン
アンプ部231へのデータ出力線DL1A〜DL16
A,DL1B〜DL16B,DL1C〜DL16C,D
L1D〜DL16Dはセンスアンプ列211に沿った方
向に設けられる。センスアンプ列211に平行に設けら
れたセンスアンプメインアンプ接続回路251は、セン
スアンプ列211内のブロック212の4つのセンスア
ンプを同時選択し、メインアンプ部231へ接続する。
一方、センスアンプメモリセル接続回路241Aは、図
4のセンスアンプメモリセル接続回路241Aと同様で
ある。図12では、図16に示した従来のセンスアンプ
キャッシュに比べてSA選択線を短くできる。また、キ
ャッシュをオンチップ化したマイクロコンピュータとD
RAMとの2チップで構成するシステムに比べ、コンパ
クトで携帯機器に好適なシステムが得られる。
<Third Embodiment of the Invention> FIG. 12 shows another circuit example of the sense amplifier cache unit 201. FIG.
The circuit configuration of D is connected to the same global bit line pair.
In this configuration, data in the RAM cell can be simultaneously taken out to the main amplifier. 12, sense amplifier column selection lines from sense amplifier / memory array connection circuit 251 are provided in a direction crossing sense amplifier column 211, and data output lines DL1A to DL16 to main amplifier unit 231 are provided.
A, DL1B to DL16B, DL1C to DL16C, D
L1D to DL16D are provided in a direction along the sense amplifier row 211. The sense amplifier main amplifier connection circuit 251 provided in parallel with the sense amplifier row 211 simultaneously selects the four sense amplifiers of the block 212 in the sense amplifier row 211 and connects them to the main amplifier unit 231.
On the other hand, the sense amplifier memory cell connection circuit 241A is similar to the sense amplifier memory cell connection circuit 241A of FIG. In FIG. 12, the SA selection line can be made shorter than in the conventional sense amplifier cache shown in FIG. A microcomputer with an on-chip cache and D
As compared with a system constituted by two chips with a RAM, a system which is compact and suitable for portable equipment can be obtained.

【0061】<発明の実施の形態4>図13は、他のセ
ンスアンプキャッシュ部とそれに関連する回路の構成を
示す。図13の構成は、図4と以下の二点で異なる。第
一に、キャッシュとして用いられるセンスアンプ列21
1とは別に、DRAMメモリセル部のリフレッシュ動作
用にセンスアンプブロック部502が設けられ、ここに
は、グローバルビット線GBL1/GBB1〜GBL2
56/GBB256に対応して設けられたセンスアンプ
521が含まれている。これに付随して、センスアンプ
ブロック部502の両端には二つのスイッチ回路列50
3L及び503Rが設けられている。スイッチ回路列5
03Rには、各グローバルビット線GBLiまたはGB
Bi(i=1,,,または256)を分断するためのト
ランジスタQRが設けられ、スイッチ回路列503Lに
は、各グローバルビット線GBLiまたはGBBi(i
=1,,,または256)を分断するためにトランジス
タQLが設けられている。センスアンプメモリセル接続
回路241Aはこれらのスイッチ回路列503R,50
3Lを制御する。 第二に、メインアンプ部231へ接
続するデータ線は特に設けられていないで、グローバル
ビット線GBL1/GBB1〜GBL256/GBB2
56がデータ線を兼ね、メインアンプ部231に接続さ
れている。このため、各センスアンプ列211には、図
4で使用された接続制御用のトランジスタQSA3は用
いられない。メインアンプ部231は、相隣接する4対
のグローバルビット線に対応して、それらの対の一つを
選択するためのマルチプレクサMPXが設けられ、各マ
ルチプレクサMPXにより選択された一対のグローバル
ビット線がそのマルチプレクサMPXに対応するメイン
アンプMAに接続される。なお、図4においては241
Aで発生していた信号S1〜S6は、図13においては
251により発生する。そして、 SY1〜SY6から
ではなくY1〜Y6から発生するようにする。また、メ
インアンプの制御回路261は、信号miss, hit, WEに
加えて、A1, A2を入力とし、マルチプレクサMPXの制御
信号を出力する。
<Fourth Embodiment of the Invention> FIG. 13 shows a configuration of another sense amplifier cache unit and a circuit related thereto. The configuration of FIG. 13 differs from FIG. 4 in the following two points. First, the sense amplifier array 21 used as a cache
1, a sense amplifier block unit 502 is provided for refresh operation of the DRAM memory cell unit, and includes global bit lines GBL1 / GBB1 to GBL2.
A sense amplifier 521 provided corresponding to 56 / GBB256 is included. Accordingly, two switch circuit rows 50 are provided at both ends of the sense amplifier block section 502.
3L and 503R are provided. Switch circuit row 5
03R, each global bit line GBLi or GBLi
Transistor QR for dividing Bi (i = 1,, or 256) is provided, and each global bit line GBLi or GBBi (i
= 1, 256 or 256) is provided with a transistor QL. The sense amplifier memory cell connection circuit 241A is connected to these switch circuit rows 503R, 503R.
Control 3L. Second, the data line connected to the main amplifier unit 231 is not particularly provided, and the global bit lines GBL1 / GBB1 to GBL256 / GBB2
Reference numeral 56 also serves as a data line, and is connected to the main amplifier unit 231. Therefore, the connection control transistor QSA3 used in FIG. 4 is not used in each sense amplifier row 211. The main amplifier unit 231 is provided with a multiplexer MPX for selecting one of the pairs of global bit lines adjacent to each other, and a pair of global bit lines selected by each multiplexer MPX is provided. It is connected to the main amplifier MA corresponding to the multiplexer MPX. Note that in FIG.
The signals S1 to S6 generated at A are generated at 251 in FIG. Then, it is generated not from SY1 to SY6 but from Y1 to Y6. Further, the control circuit 261 of the main amplifier receives A1 and A2 in addition to the signals miss, hit, and WE, and outputs a control signal for the multiplexer MPX.

【0062】以下、この装置の動作を、図14を参照し
て、主としてリフレッシュ動作用センスアンプ521と
その両側に設けられたスイッチQR、QLの働きを中心
に説明する。以下では、あるメモリアクセスに対して、
図13の6つのセンスアンプ列211の内、最右列のも
のが選択され、さらに各センスアンプブロック214の
内の最上のセンスアンプが含まれる、データブロック対
応のセンスアンプ群が選択されている場合について、グ
ローバルビット線対GBL1/GBB1に対するメモリ
アクセス動作を例に取り説明する。なお、図14(a)
から(c)において、DRAMメモリセル部203内の
Xiは、実行中のメモリアクセスが要求するブロックデ
ータを保持する一群のメモリセルが接続されたワード線
を表し、スイッチ回路SWA11は、このワード線Xi
に対応するスイッチ回路SWA1を表し、信号MX1は
このスイッチ回路を制御するための信号を表す。スイッ
チ回路SWA12、信号MX2は他のワード線に対する
ものを表す。
Hereinafter, the operation of this device will be described with reference to FIG. 14, mainly focusing on the operation of the refresh operation sense amplifier 521 and the switches QR and QL provided on both sides thereof. Below, for a certain memory access,
13, the rightmost column is selected from the six sense amplifier columns 211, and a sense amplifier group corresponding to the data block including the uppermost sense amplifier in each of the sense amplifier blocks 214 is selected. The case will be described with an example of a memory access operation to the global bit line pair GBL1 / GBB1. FIG. 14 (a)
In (c), Xi in the DRAM memory cell unit 203 represents a word line to which a group of memory cells holding block data requested by the memory access being executed is connected, and the switch circuit SWA11 is connected to the word line. Xi
, And a signal MX1 represents a signal for controlling this switch circuit. The switch circuit SWA12 and the signal MX2 represent signals for other word lines.

【0063】(a)リードヒット時には、図14(a)
に示すように、選択されたセンスアンプSAに接続され
たスイッチQSA1,QSA2をデータブロック選択信
号Y1によりオンにし、このセンスアンプSAをグロー
バルビット線対GBL1/GBB1に接続し、選択され
たセンスアンプSAに保持されていたデータをメインア
ンプMAへ読み出す。メモリアクセスがない状態では、
左スイッチ制御信号SYLはローレベルに保持され、右
スイッチ制御信号SYRはハイレベルに保持される。こ
の結果、グローバルビット線対GBL1/GBB1のセ
ンスアンプSA側の領域とリフレッシュ動作用センスア
ンプ521側の領域は一対のスイッチQLにより切り離
されている。リードヒットしたときもこれらの信号は変
化しない。これにより、メインアンプMAに対する負荷
となるビット線容量を減らすことができ、高速動作が可
能となる。この選択されたセンスアンプ列211に保持
されたデータブロックの読み出しと並行して、DRAM
メモリセル部203では、選択されたワード線Xiに接
続された複数のメモリセルに対してリフレッシュ動作が
実行される。すなわち、実施の形態1の場合と異なり、
メモリセルデコーダ241B(図2)がこのワード線X
iを駆動し、さらに、信号MXiを供給して、ワード線
Xiに対応するスイッチSWA11をオンする。これに
より、リフレッシュ動作用センスアンプ521がこのワ
ード線Xiに接続された複数のメモリセルの記憶信号を
増幅する。上記複数のメモリセルはこの読み出し動作に
よりリフレッシュされる。
(A) At the time of a read hit, FIG.
As shown in the figure, the switches QSA1 and QSA2 connected to the selected sense amplifier SA are turned on by the data block selection signal Y1, and this sense amplifier SA is connected to the global bit line pair GBL1 / GBB1, and the selected sense amplifier SA is connected. The data held in the SA is read out to the main amplifier MA. Without memory access,
The left switch control signal SYL is held at a low level, and the right switch control signal SYR is held at a high level. As a result, the region of the global bit line pair GBL1 / GBB1 on the side of the sense amplifier SA and the region on the side of the refresh operation sense amplifier 521 are separated by a pair of switches QL. These signals do not change when a read hit occurs. As a result, the bit line capacitance acting as a load on the main amplifier MA can be reduced, and high-speed operation can be performed. In parallel with the reading of the data block held in the selected sense amplifier row 211, the DRAM
In the memory cell unit 203, a refresh operation is performed on a plurality of memory cells connected to the selected word line Xi. That is, unlike the case of Embodiment 1,
The memory cell decoder 241B (FIG. 2)
i, and further supplies the signal MXi to turn on the switch SWA11 corresponding to the word line Xi. Thus, the refresh operation sense amplifier 521 amplifies the storage signals of the plurality of memory cells connected to the word line Xi. The plurality of memory cells are refreshed by this read operation.

【0064】(b)リードミス時には、図14(b)に
示すように、信号SYL,SYRともにハイレベルにさ
れ、グローバルビット線対GBL1/GBB1はメイン
アンプMAからDRAMセル部203までつなげられ
る。その状態で、DRAMセル部203内の選択された
メモリセルに対して読みだし動作が実行され、リフレッ
シュ動作用センスアンプ521は選択されたセンスアン
プSAと協同して読み出されたメモリセルの信号を増幅
するのに用いられる。このように、選択されたセンスア
ンプSAとリフレッシュ動作用センスアンプ521が同
時に信号増幅に用いることにより、高速に読み出し動作
が行える。
(B) At the time of a read error, as shown in FIG. 14B, the signals SYL and SYR are both set to the high level, and the global bit line pair GBL1 / GBB1 is connected from the main amplifier MA to the DRAM cell unit 203. In this state, the read operation is performed on the selected memory cell in the DRAM cell unit 203, and the refresh operation sense amplifier 521 cooperates with the selected sense amplifier SA to read the signal of the memory cell. Used to amplify As described above, the read operation can be performed at high speed by using the selected sense amplifier SA and the refresh operation sense amplifier 521 simultaneously for signal amplification.

【0065】図19は、センスアンプSA及び521の具
体的回路例、図20は図19のセンスアンプ構成を図1
3へ適用した場合の、リードミス時の動作波形である。
図19及び図20によりSA、521協同の増幅動作を説
明する。図19において、 SA及び521は良く知られ
たフリップフロップ回路で構成されている。図20にお
いて、リードミスヒット時には、SYL、SYRともに
ハイレベルとなる。そして、S1によりSAは非活性状態
にされ、ラッチされていたキャッシュデータが解除され
る。図9と同様にしてGBL1/GBB1へメモリセル
の信号が発生したら、S1、SRによりSA及び521を
ほぼ同時に活性化する。この結果、 SA及び521が
協同して信号増幅する。なお、この際、図9とは異な
り、センスアンプ増幅の開始にほぼ引き続いて、AMA
によるメインアンプ動作を開始できる。なぜなら、図9
のデータ線はグローバルデータ線で兼ねられており、セ
ンスアンプキャッシュを経ることなく、メモリセルから
メインアンプまで直接の信号伝達経路が形成されるから
である。
FIG. 19 is a specific circuit example of the sense amplifiers SA and 521, and FIG.
3 is an operation waveform at the time of a read error when applied to No. 3.
The SA and 521 cooperative amplification operation will be described with reference to FIGS. In FIG. 19, SA and 521 are formed by well-known flip-flop circuits. In FIG. 20, at the time of a read miss, both SYL and SYR are at a high level. Then, SA is deactivated by S1, and the latched cache data is released. When a memory cell signal is generated in GBL1 / GBB1 in the same manner as in FIG. 9, SA and 521 are activated almost simultaneously by S1 and SR. As a result, SA and 521 cooperate to amplify the signal. At this time, unlike FIG. 9, the AMA almost follows the start of the sense amplifier amplification.
To start the main amplifier operation. Because Figure 9
This is because the data line is also used as a global data line, and a direct signal transmission path is formed from the memory cell to the main amplifier without passing through the sense amplifier cache.

【0066】(c)ライト時の動作はキャッシュヒッ
ト、ミスヒットによらない。図14(c)に示すよう
に、まず、信号SYLはハイレベルに保持され、信号S
YRはローレベルに変化され、選択信号Y1もハイレベ
ルにされる。その結果、グローバルビット線対GBL1
/GBB1が選択されたセンスアンプSAとリフレッシ
ュ動作用センスアンプ521とに接続された部分と、D
RAMセル部203に接続された部分に分離され、選択
されたセンスアンプSAに対応するスイッチQSA1,
QSA2はオンにされる。その結果、書き込みデータが
メインアンプMAにより、選択されたセンスアンプSA
とリフレッシュ動作用センスアンプ521とに同時に書
き込まれる。このように、選択されたセンスアンプSA
およびリフレッシュ動作用センスアンプ521への書き
込みデータの書き込みは、グローバルビット線対GBL
1/GBB1の一部を用いて行われる。したがって、メ
インアンプMAの負荷容量が軽くなるので、この書き込
みは高速に行える。この書き込みの間、DRAMセル部
203でも選択されたワード線Xiに接続された複数の
メモリセルの読み出しが行われる。
(C) The operation at the time of writing does not depend on a cache hit or a mishit. As shown in FIG. 14C, first, the signal SYL is held at a high level,
YR is changed to low level, and the selection signal Y1 is also changed to high level. As a result, global bit line pair GBL1
/ GBB1 is connected to the selected sense amplifier SA and refresh operation sense amplifier 521;
The switches QSA1 and QSA1 corresponding to the selected sense amplifier SA are separated into portions connected to the RAM cell unit 203.
QSA2 is turned on. As a result, the write data is transferred to the selected sense amplifier SA by the main amplifier MA.
And the refresh operation sense amplifier 521 are simultaneously written. Thus, the selected sense amplifier SA
And writing of write data to the refresh operation sense amplifier 521 is performed by using the global bit line pair GBL.
This is performed using a part of 1 / GBB1. Therefore, since the load capacity of the main amplifier MA is reduced, this writing can be performed at high speed. During this writing, a plurality of memory cells connected to the selected word line Xi are also read in the DRAM cell unit 203.

【0067】次に、信号SYLとY1はローレベルにさ
れ、信号SYRはハイレベルにされる。その結果、リフ
レッシュ動作用センスアンプ521を選択されたセンス
アンプSAから切り離し、DRAMセル部203に接続
する。この後、リフレッシュ動作用センスアンプ521
は、そこに保持したデータをDRAMセル203選択さ
れたワード線に接続された選択されたメモリセルにライ
トバックする。こうして、選択されたセンスアンプSA
に保持されたデータとDRAMセル部203に保持され
た対応するデータを常に一致させておくことができる。
なお、このライトバックの間に次のメモリアクセスが同
じデータブロックもしくは他のデータブロックの読み出
しを要求し、そのメモリアクセスがヒットした場合に
は、そのメモリアクセスはそのデータブロックを保持す
るセンスアンプ列211に対してそのライトバックと並
行して実行される。
Next, the signals SYL and Y1 are set to low level, and the signal SYR is set to high level. As a result, the refresh operation sense amplifier 521 is disconnected from the selected sense amplifier SA and connected to the DRAM cell unit 203. After that, the refresh operation sense amplifier 521
Writes the data held therein to the selected memory cell connected to the selected word line in the DRAM cell 203. Thus, the selected sense amplifier SA
And the corresponding data held in the DRAM cell unit 203 can always be matched.
During the write-back, the next memory access requests reading of the same data block or another data block, and if the memory access hits, the memory access is performed by the sense amplifier array holding the data block. It is executed in parallel with the write-back for 211.

【0068】本実施の形態によれば、メインアンプMA
とセンスアンプSAとを接続するデータ線をグローバル
データ線で兼ねることにより、リードミスヒット時の高
速化を図れる効果がある。すなわち、センスアンプキャ
ッシュを経ることなく、メモリセルからメインアンプま
で直接の信号伝達経路が形成される。従って、図9と図
20との比較に示すように、図13の構成では、SRに
よるセンスアンプ502の活性化とほぼ同時にAMAによ
りメインアンプを活性化することが出来る。リードヒッ
ト時には、センスアンプキャッシュ部201は、スイッ
チ回路列503LによりDRAMセル部203に属する
グローバルビット線部分を切り離しておけるので、セン
スアンプキャッシュ部201はキャッシュとして高速に
動作可能である。さらに、センスアンプキャッシュ部2
01をキャッシュとして用いて、そこに保持されたデー
タを読み出すのに使用している間、DRAMセル部20
3のリフレッシュ動作を並行して行うことができるの
で、このメモリがリフレッシュ動作のためにアクセスで
きなくなる期間が低減される。また、ライト動作時に
は、DRAMセル部203へのライトバックの間、後続
のリードアクセスがヒットした場合に、そのリードアク
セスをライトバックと並行して実行できるので、選択さ
れたセンスアンプSAへデータの書き込みおよびその後
のDRAMセル部203へのライトバックによるメモリ
の動作速度の低下を実効的に軽減できる。
According to the present embodiment, main amplifier MA
And the sense amplifier SA serve as a global data line, which has the effect of speeding up read misses. That is, a direct signal transmission path is formed from the memory cell to the main amplifier without passing through the sense amplifier cache. Therefore, as shown in a comparison between FIGS. 9 and 20, in the configuration of FIG. 13, the main amplifier can be activated by AMA almost simultaneously with the activation of the sense amplifier 502 by SR. At the time of a read hit, the sense amplifier cache unit 201 can operate as a cache at high speed because the global bit line portion belonging to the DRAM cell unit 203 can be separated by the switch circuit row 503L. Further, the sense amplifier cache unit 2
01 is used as a cache and the DRAM cell unit 20 is used for reading data held therein.
Since the three refresh operations can be performed in parallel, the period during which this memory cannot be accessed due to the refresh operation is reduced. Also, during a write operation, if a subsequent read access hits during a write back to the DRAM cell unit 203, the read access can be performed in parallel with the write back, so that the data is transferred to the selected sense amplifier SA. A decrease in the operating speed of the memory due to writing and subsequent write-back to the DRAM cell unit 203 can be effectively reduced.

【0069】<発明の実施の形態4の変形例>実施の形
態4によるセンスアンプキャッシュ部201は、同一ワ
ード線上のDRAMセルを複数(図13では4つ)の組
に分け、それらを個別に扱うことが容易なように構成さ
れている。たとえば、キャッシュミスヒット時に、信号
Y1のみをハイレベルとすることにより、同一ワード線
に接続された複数のメモリセルが記憶する4つのデータ
ブロックの内、一つのみをキャッシュにラッチして、残
りをラッチしないことが可能である。すなわち、ブロッ
クサイズを可変に出来る。アプリケーションに応じてブ
ロックサイズを最適に設定し、キャッシュヒット率を上
げることができる効果が得られる。なお、この場合図7
のようにキャッシュタグ302は4x6=24のブロッ
クを持つことが必須である。
<Modification of the Fourth Embodiment of the Invention> The sense amplifier cache unit 201 according to the fourth embodiment divides DRAM cells on the same word line into a plurality (four in FIG. 13) of sets and individually divides them. It is configured to be easy to handle. For example, at the time of a cache mishit, by setting only the signal Y1 to the high level, only one of the four data blocks stored by the plurality of memory cells connected to the same word line is latched in the cache, and the remaining data blocks are latched. May not be latched. That is, the block size can be made variable. This has the effect of setting the block size optimally according to the application and increasing the cache hit rate. In this case, FIG.
, It is essential that the cache tag 302 has 4 × 6 = 24 blocks.

【0070】図21には、ブロックサイズを可変にする
ための、SA/MA接続回路の回路例が示されている。該回
路には、ブロックサイズを指定する信号A(N+1)及びA(N+
2)が図6に加えて与えられる。 A(N+1)がハイレベルの
場合には、SY1〜6は有効であるがA1及びA2は無効とな
る。すなわち、たとえばY1〜4が同時に活性化され、同
一ワード線上のメモリセルのデータをひとかたまりとし
て、センスアンプキャッシュとのデータのやりとりが行
われる。 A(N+1)がロウレベルで A(N+2)がハイレベルの
場合には、 SY1〜6及びA1は有効であるがA2は無効とな
る。すなわち、たとえばY1、2が同時に活性化され、同
一ワード線上の1/2のメモリセルのデータをひとかた
まりとして、センスアンプキャッシュとのデータのやり
とりが行われる。 A(N+1)、 A(N+2)がともにロウレベル
の場合には、 SY1〜6、A1、A2すべてが有効となる。す
なわち、たとえばY1のみが活性化され、同一ワード線上
の1/4のメモリセルのデータをひとかたまりとして、
センスアンプキャッシュとのデータのやりとりが行われ
る。なお、センスアンプキャッシュに接続しないメモリ
セルの情報は、リフレッシュ用センスアンプ521によ
り書き戻される。
FIG. 21 shows a circuit example of an SA / MA connection circuit for making the block size variable. The circuit includes signals A (N + 1) and A (N +
2) is given in addition to FIG. When A (N + 1) is at a high level, SY1 to SY6 are valid, but A1 and A2 are invalid. That is, for example, Y1 to Y4 are activated at the same time, and data of the memory cells on the same word line is exchanged with the sense amplifier cache as a group. When A (N + 1) is low and A (N + 2) is high, SY1-6 and A1 are valid but A2 is invalid. That is, for example, Y1 and Y2 are activated at the same time, and data is exchanged with the sense amplifier cache using the data of メ モ リ memory cells on the same word line as a group. When both A (N + 1) and A (N + 2) are at low level, all of SY1 to SY6, A1, and A2 are valid. That is, for example, only Y1 is activated, and the data of 1 / memory cells on the same word line are grouped together.
Data is exchanged with the sense amplifier cache. The information of the memory cells not connected to the sense amplifier cache is written back by the refresh sense amplifier 521.

【0071】<発明の実施の形態5>発明の実施の形態
1では、各メモリセルアレー221の同じメモリ信号を
保持するキャッシュとして使用できるセンスアンプ列は
一つであった。本実施の形態では、2より大きなウエイ
数を有するセットアソシアティブキャッシュを提供す
る。このために、本実施の形態では、4つの各メモリセ
ルアレー221のいずれにも、6つのセンスアンプ列2
11を対応させ、各メモリセルアレー221から読み出
したデータを、いずれのセンスアンプ列によっても保持
可能にする。具体的には、ダイレクトマッピング制御回
路330(図7)に代えて、各メモリセルアレー221
のデータを保持すべきセンスアンプ列を一定の基準で決
定する回路を使用する。この回路は、6個のセンスアン
プ列211が過去どのような順番でアクセスされたかを
記録しておく。その後、いずれかのメモリアクセスに対
してミスヒットが発生した場合には、6つのセンスアン
プ列の中の一つを予め定めた基準で選択する。このよう
な回路の一番典型的なものは、LRU(LeastRe
cent Used)回路である。
<Fifth Embodiment> In the first embodiment of the present invention, one sense amplifier array can be used as a cache for holding the same memory signal of each memory cell array 221. In the present embodiment, a set associative cache having a number of ways larger than two is provided. For this reason, in the present embodiment, each of the four memory cell arrays 221 has six sense amplifier arrays 2
The data read from each memory cell array 221 can be held by any of the sense amplifier arrays. Specifically, each memory cell array 221 is replaced with the direct mapping control circuit 330 (FIG. 7).
A circuit for determining the sense amplifier row to hold the data of the above-mentioned data on a predetermined basis is used. This circuit records the order in which the six sense amplifier arrays 211 were accessed in the past. Thereafter, if a mishit occurs for any of the memory accesses, one of the six sense amplifier rows is selected based on a predetermined reference. The most typical of such circuits is LRU (LeastRe
cent Used) circuit.

【0072】図22に、LRU回路を利用したキャッシ
ュコントローラの構成を示す。図7のダイレクトマッピ
ィング制御回路に代えて設けられたセットアソシアティ
ブ制御回路2230には、 A1、A2で選択されるキャッ
シュタグ320の4行に対応して4つのLRU回路22
10が設けられる。LRU回路2210は、各キャッシ
ュタグブロック321に対応して、それに対応するセン
スアンプ群の最近の利用時刻を記憶し、かつ、複数のキ
ャッシュタグブロック321の各列に対応して、その列
に属する4つのキャッシュタグブロック321の内、そ
れに対応するセンスアンプ群が最近に利用された一つの
キャッシュタグブロック321(最近に利用されたキャ
ッシュタグブロックの番号)とそのセンスアンプ群の最
近の利用時刻とを記憶する。すなわち、キャッシュヒッ
トしたメモリアクセスを実行するごとに、そのメモリア
クセスのアドレスビットA1,A2およびそのメモリア
クセスに対してキャッシュタグ320(図3)から与え
られるヒット時のセンスアンプ列選択信号BY1,,,
または6により選択されるキャッシュタグブロック32
1に対して記憶された、そのキャッシュブロックに対応
するセンスアンプ群の利用時刻を更新する。また、その
キャッシュタグブロック321が属する列に対して記憶
された、その列に対応するセンスアンプ列の最近の利用
時刻と最近に利用されたキャッシュブロックの番号を更
新する。以上のヒット時の動作は、hit及びBY1〜6信号
を入力とするLRU情報ヒット時制御回路2211で制
御される。その後、いずれかのメモリアクセスに対して
ミスヒットが検出され、ORゲート324から与えられ
るmiss信号がハイレベルとなった場合、このLRU
回路は、6つのセンスアンプ列に対応して記憶された最
近利用時刻に基づいて、過去最もアクセスから遠ざかっ
ているセンスアンプ列を選択するように、ミスヒット時
のセンスアンプ列選択信号CY1,,,または6を発生
する。また、LRU回路の情報もこれに対応して書き換
えられる。以上のミスヒット時の動作は、LRU情報ミ
スヒット時制御回路2212で制御される。その後の装
置動作は、すでに述べたのと同じである。こうして、6
ウエイのセットアソシアティブ方式のキャッシュが実現
され、キャッシュヒット率を向上する。センスアンプ列
211の数を変えることにより、6以外のウエイ数のキ
ャッシュも実現できる。
FIG. 22 shows a configuration of a cache controller using an LRU circuit. The set associative control circuit 2230 provided in place of the direct mapping control circuit of FIG. 7 includes four LRU circuits 22 corresponding to four rows of the cache tag 320 selected by A1 and A2.
10 are provided. The LRU circuit 2210 stores the latest use time of the sense amplifier group corresponding to each cache tag block 321, and belongs to the corresponding column of the plurality of cache tag blocks 321. Among the four cache tag blocks 321, one cache tag block 321 (the number of the recently used cache tag block) in which the sense amplifier group corresponding to the cache amplifier block has been used recently, the latest use time of the sense amplifier group, and Is stored. That is, every time a memory access that has a cache hit is executed, the address bits A1 and A2 of the memory access and the sense amplifier column select signals BY1,. ,
Or the cache tag block 32 selected by 6
The use time of the sense amplifier group corresponding to the cache block stored for 1 is updated. Also, the latest use time and the number of the recently used cache block of the sense amplifier array corresponding to the column to which the cache tag block 321 belongs are updated. The above-described operation at the time of a hit is controlled by the LRU information hit-time control circuit 2211 that receives the hit and the BY1 to BY6 signals. Thereafter, when a mishit is detected for any of the memory accesses and the miss signal supplied from the OR gate 324 goes high, the LRU
The circuit selects the sense amplifier row selection signals CY1,... CY,... At the time of mishit so as to select the sense amplifier row farthest away from access based on the latest use time stored corresponding to the six sense amplifier rows. , Or 6. The information of the LRU circuit is also rewritten correspondingly. The above-mentioned operation at the time of a mishit is controlled by the LRU information mishit control circuit 2212. Subsequent operation of the apparatus is the same as described above. Thus, 6
A way set associative cache is realized, and the cache hit rate is improved. By changing the number of sense amplifier rows 211, a cache with a way number other than 6 can be realized.

【0073】[0073]

【発明の効果】本発明に係るマイクロコンピュータによ
れば、DRAM部分に対するセンスアンプがキャッシュ
としても使用できるセンスアンプキャッシュであるの
で、スペースの無駄がなくなる。
According to the microcomputer of the present invention, the sense amplifier for the DRAM portion is a sense amplifier cache that can be used as a cache, so that there is no waste of space.

【0074】とくに、センスアンプキャッシュ部分が領
域的に集め、アクセスされたメモリセルアレー内のロー
カルビット線を複数のメモリセルアレーに共通に設けた
グローバルビット線を介して一つのセンスアンプ列に接
続した場合、このセンスアンプキャッシュ部分は高速動
作に適している。
In particular, the sense amplifier cache portion is locally collected, and the local bit lines in the accessed memory cell array are connected to one sense amplifier row via global bit lines provided in common for a plurality of memory cell arrays. In this case, the sense amplifier cache portion is suitable for high-speed operation.

【0075】オンチップDRAMのビット線を階層化構
成とするとともに、キャッシュコントローラにLRU回
路を備える本発明の実施の形態によれば、任意のDRA
Mセルが複数のセンスアンプのうち一つを選択して接続
できるので、セットアソシアティブのキャッシュが実現
でき、キャッシュヒット率が向上する。
According to the embodiment of the present invention in which the bit lines of the on-chip DRAM are hierarchized and the cache controller is provided with the LRU circuit, any DRA
Since the M cell can select and connect one of the plurality of sense amplifiers, a set associative cache can be realized, and the cache hit rate is improved.

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

【図1】本発明に係る半導体チップの概略回路ブロック
図。
FIG. 1 is a schematic circuit block diagram of a semiconductor chip according to the present invention.

【図2】図1の装置中のDRAMセル部の概略回路ブロ
ック図。
FIG. 2 is a schematic circuit block diagram of a DRAM cell unit in the device of FIG.

【図3】図2の回路中のメモリセルデコーダの概略回路
ブロック図。
FIG. 3 is a schematic circuit block diagram of a memory cell decoder in the circuit of FIG. 2;

【図4】図1の装置中のセンスアンプキャッシュ部の概
略回路ブロック図。
FIG. 4 is a schematic circuit block diagram of a sense amplifier cache unit in the device of FIG. 1;

【図5】図1の装置中のセンスアンプ/メモリセルアレ
ー接続回路の概略回路ブロック図。
FIG. 5 is a schematic circuit block diagram of a sense amplifier / memory cell array connection circuit in the device of FIG. 1;

【図6】図1の装置中のセンスアンプ/メインアンプ接
続回路の概略回路ブロック図。
FIG. 6 is a schematic circuit block diagram of a sense amplifier / main amplifier connection circuit in the device of FIG. 1;

【図7】図1の装置中のキャッシュコントローラの概略
回路ブロック図。
FIG. 7 is a schematic circuit block diagram of a cache controller in the device of FIG. 1;

【図8】図1の装置の、リードヒット時の動作波形図。FIG. 8 is an operation waveform diagram at the time of a read hit of the device of FIG. 1;

【図9】図1の装置の、リードミス時の動作波形図。FIG. 9 is an operation waveform diagram of the device of FIG. 1 at the time of a read error.

【図10】図1の装置の、ライト時の動作波形図。FIG. 10 is an operation waveform diagram at the time of writing of the device of FIG. 1;

【図11】本発明に係る他の半導体チップの概略回路ブ
ロック図。
FIG. 11 is a schematic circuit block diagram of another semiconductor chip according to the present invention.

【図12】本発明に係るさらに他の半導体チップの概略
回路ブロック図。
FIG. 12 is a schematic circuit block diagram of still another semiconductor chip according to the present invention.

【図13】本発明に係るさらに他の半導体チップの概略
回路ブロック図。
FIG. 13 is a schematic circuit block diagram of still another semiconductor chip according to the present invention.

【図14】図13の装置の動作を説明する図FIG. 14 is a view for explaining the operation of the apparatus in FIG. 13;

【図15】従来技術によるマイクロコンピュータの概略
回路図。
FIG. 15 is a schematic circuit diagram of a microcomputer according to the related art.

【図16】従来技術によるDRAMの概略回路図。FIG. 16 is a schematic circuit diagram of a conventional DRAM.

【図17】メインアンプの回路構成の一例を示す図。FIG. 17 is a diagram illustrating an example of a circuit configuration of a main amplifier.

【図18】メモリセルの断面構造図。FIG. 18 is a cross-sectional structure diagram of a memory cell.

【図19】センスアンプの回路構成の一例を示す図。FIG. 19 illustrates an example of a circuit configuration of a sense amplifier.

【図20】図13の装置の、リードミス時の動作波形
図。
20 is an operation waveform diagram of the device of FIG. 13 at the time of a read error.

【図21】図13の装置のセンスアンプ/メインアンプ
接続回路の概略回路ブロック図。
FIG. 21 is a schematic circuit block diagram of a sense amplifier / main amplifier connection circuit of the device of FIG. 13;

【図22】図1の装置中のキャッシュコントローラの概
略回路ブロック図。
FIG. 22 is a schematic circuit block diagram of a cache controller in the device of FIG. 1;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

GBL1/GBB1・・・グローバルビット線対、BL
1/BB1・・・ローカルビット線対、DL1・・・デ
ータ線
GBL1 / GBB1 global bit line pair, BL
1 / BB1 ... local bit line pair, DL1 ... data line

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小林 伸好 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (72) Inventor Nobuyoshi Kobayashi 1-280 Higashi Koigakubo, Kokubunji-shi, Tokyo Inside Central Research Laboratory, Hitachi, Ltd.

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】CPUを有するマイクロコンピュータ部分
と、 上記マイクロコンピュータ部分によりアクセスされるダ
イナミック・ランダム・アクセス・メモリ(DRAM)
とを有し、 上記DRAMは、 少なくとも一つのビット線と、 上記ビット線に接続された複数のメモリセルと、 上記マイクロコンピュータ部分からの先行するデータリ
ードアクセス要求が指定するいずれか一つのメモリセル
に記憶された信号を該ビット線に読み出すためのデータ
読み出し回路と、 該ビット線上に読み出された上記信号を検出し、検出さ
れた上記信号を上記マイクロコンピュータ部分に転送す
るための検出転送回路とを有し、 上記検出転送回路は、 上記複数のメモリセルの近傍に集中して、かつ、上記ビ
ット線の延在する方向に配列された複数のセンスアンプ
であって、各センスアンプは、それが上記複数のメモリ
セルの一つから読み出された信号を検出したときに、そ
の検出した信号を保持するように構成されているもの
と、 上記複数のセンスアンプの内の一つを選択的に上記ビッ
ト線に接続するための第1のスイッチ回路と、 上記複数のセンスアンプの内、上記先行するデータリー
ドアクセス要求に応答して、そのデータリードアクセス
要求が要求する、いずれか一つのメモリセルに保持され
た信号を検出するために第1のセンスアンプを選択し、
上記マイクロコンピュータ部分からの後続のデータリー
ドアクセス要求に応答して、その要求が指定するいずれ
か一つのメモリセルに記憶された信号を保持するいずれ
かの第2のセンスアンプを選択するための選択回路と、 上記読み出し回路により上記信号が読み出されたとき
に、上記第1のセンスアンプを上記ビット線に接続する
ように上記第1のスイッチ回路を制御する制御回路と、 上記先行するデータリードアクセス要求に応答して、上
記第1のセンスアンプにより検出された信号を読み出し
上記マイクロコンピュータ部分に転送し、上記後続のデ
ータリードアクセス要求に応答して、上記第2のセンス
アンプに保持された記憶信号を読み出し、上記マイクロ
コンピュータ部分に転送するためのデータ転送回路とを
有するマイクロコンピュータ。
1. A microcomputer having a CPU, and a dynamic random access memory (DRAM) accessed by the microcomputer.
The DRAM has at least one bit line, a plurality of memory cells connected to the bit line, and any one memory cell specified by a preceding data read access request from the microcomputer part. A data read circuit for reading the signal stored in the bit line, and a detection transfer circuit for detecting the signal read on the bit line and transferring the detected signal to the microcomputer portion Wherein the detection and transfer circuit is a plurality of sense amplifiers concentrated in the vicinity of the plurality of memory cells and arranged in a direction in which the bit lines extend. When it detects a signal read from one of the plurality of memory cells, it is configured to hold the detected signal. A first switch circuit for selectively connecting one of the plurality of sense amplifiers to the bit line; and a response to the preceding data read access request among the plurality of sense amplifiers. Selecting a first sense amplifier to detect a signal held in any one of the memory cells required by the data read access request,
In response to a subsequent data read access request from the microcomputer portion, a selection for selecting any second sense amplifier holding a signal stored in one of the memory cells specified by the request. A control circuit that controls the first switch circuit so as to connect the first sense amplifier to the bit line when the signal is read by the read circuit; and the preceding data read. In response to the access request, the signal detected by the first sense amplifier is read and transferred to the microcomputer part, and held in the second sense amplifier in response to the subsequent data read access request. A microcomputer having a data transfer circuit for reading the stored signal and transferring the read signal to the microcomputer portion. Computer.
【請求項2】上記ビット線は、 グローバルビット線と、 上記グローバルビット線の延在方向に配列された複数の
ローカルビット線と、 上記複数のローカルビット線の内、上記先行するデータ
リード要求が指定するメモリセルが接続された一つのロ
ーカルビット線を選択的に該グローバルビット線に接続
するための第2のスイッチ回路とからなり、 上記複数のメモリセルは、複数のメモリセルアレーに区
分され、各メモリセルアレーに属する複数のメモリセル
は、そのメモリセルアレーに対応する上記複数のローカ
ルビット線の一つに接続され、 上記第1のスイッチ回路は、上記複数のセンスアンプの
一つを選択的に上記グローバルビット線に接続する回路
からなる請求項2記載のマイクロコンピュータ。
2. The method according to claim 1, wherein the bit line includes a global bit line, a plurality of local bit lines arranged in a direction in which the global bit line extends, and the preceding data read request among the plurality of local bit lines. A second switch circuit for selectively connecting one local bit line to which the designated memory cell is connected to the global bit line, wherein the plurality of memory cells are divided into a plurality of memory cell arrays. A plurality of memory cells belonging to each memory cell array are connected to one of the plurality of local bit lines corresponding to the memory cell array; and the first switch circuit connects one of the plurality of sense amplifiers. 3. The microcomputer according to claim 2, further comprising a circuit selectively connected to said global bit line.
【請求項3】上記グローバルビット線および上記第1の
スイッチ回路によりそのグローバルビット線に接続され
た上記一つのローカルビット線を介して、上記読み出し
回路により読み出されたメモリセルにリフレッシュ動作
を行うための、上記グローバルビット線に接続されてい
るリフレッシュ用センスアンプをさらに有する請求項2
記載のマイクロコンピュータ。
3. A refresh operation is performed on a memory cell read by the read circuit via the global bit line and the one local bit line connected to the global bit line by the first switch circuit. And a refresh sense amplifier connected to the global bit line.
The microcomputer as described.
【請求項4】上記リフレッシュ動作用センスアンプは、
上記複数のローカルビット線と上記複数のセンスアンプ
との間に配置され、 上記グローバルビット線は、 上記複数のローカルビット線に並置された第1の部分
と、 上記リフレッシュ動作用センスアンプの近傍に位置する
第2の部分と、 上記複数のセンスアンプの近傍に位置する第3の部分
と、 上記第1,第2の部分を接続するための第3のスイッチ
回路と、 上記第2,第3の部分を接続するための第4のスイッチ
回路とからなり、 上記リフレッシュ動作用センスアンプは、上記第2の部
分に接続され、 上記第1のスイッチ回路は、上記複数のセンスアンプの
一つを上記第3の部分に選択的に接続する回路からな
り、 上記第2のスイッチ回路は、上記読み出し回路により読
み出された上記メモリセルが接続された上記一つのロー
カルビット線を上記第1の部分に選択的に接続する回路
からなる請求項3記載のマイクロコンピュータ。
4. The refresh operation sense amplifier,
The global bit line is disposed between the plurality of local bit lines and the plurality of sense amplifiers. A second portion located; a third portion located near the plurality of sense amplifiers; a third switch circuit for connecting the first and second portions; And a fourth switch circuit for connecting the first and second portions. The refresh operation sense amplifier is connected to the second portion. The first switch circuit connects one of the plurality of sense amplifiers. The second switch circuit is connected to the one local bit to which the memory cell read by the read circuit is connected. The microcomputer according to claim 3 comprising a line from the circuit for selectively connecting to said first portion.
【請求項5】上記第3のスイッチ回路は、上記第1のセ
ンスアンプが上記読み出された信号を検出する間および
上記信号の検出の終了後は上記第1,第2の部分を接続
し、もって上記リフレッシュ動作用センスアンプにより
リフレッシュ動作を実行させ、 上記第4のスイッチ回路は、上記第1のセンスアンプが
上記読み出された信号を検出する間は上記第2,第3の
部分を接続し、上記信号の検出の終了後に上記リフレッ
シュ動作用センスアンプがリフレッシュ動作を実行する
間は、上記第2,第3の部分を分離する請求項4記載の
マイクロコンピュータ。
5. The third switch circuit connects the first and second parts while the first sense amplifier detects the read signal and after the detection of the signal is completed. The refresh operation is performed by the refresh operation sense amplifier, and the fourth switch circuit controls the second and third portions while the first sense amplifier detects the read signal. 5. The microcomputer according to claim 4, wherein the second and third portions are separated while the refresh operation is performed by the refresh operation sense amplifier after the detection of the signal is completed.
【請求項6】上記選択回路は、上記マイクロコンピュー
タ部分からのデータライト要求に応答して、その要求が
指定した書き込みデータを書き込むべき第3のセンスア
ンプを上記複数のセンスアンプから選択し、 上記データ転送回路は、上記第3のセンスアンプに上記
書き込みデータを書き込む回路を有し、 上記第4のスイッチ回路は、上記書き込みの間は上記第
2,第3の部分を接続し、もってその書き込みデータを
上記上記リフレッシュ動作用センスアンプにも書き込
み、上記第3のセンスアンプへの書き込みの完了後に上
記第2,第3の部分を分離し、 上記第3のスイッチ回路は、上記第3のセンスアンプへ
の書き込みの間は上記第1,第2の部分を分離し、その
書き込みの完了後に上記第1,第2の部分を接続し、も
って、そのデータライト要求が指定するメモリセルへの
上記書き込みデータの書き込みを上記リフレッシュ動作
用センスアンプに実行させる請求項4記載のマイクロコ
ンピュータ。
6. In response to a data write request from the microcomputer, the selection circuit selects a third sense amplifier from which the write data designated by the request is to be written, from the plurality of sense amplifiers. The data transfer circuit has a circuit for writing the write data to the third sense amplifier, and the fourth switch circuit connects the second and third parts during the write, and The data is also written to the refresh operation sense amplifier, and after the completion of the writing to the third sense amplifier, the second and third portions are separated from each other. During the writing to the amplifier, the first and second portions are separated, and after the writing is completed, the first and second portions are connected, and the The microcomputer according to claim 4, wherein the writing of the write data into the memory cell to be executed by the sense amplifier the refresh operation Taraito request specifies.
【請求項7】上記データ転送回路は、 上記複数のセンスアンプの近傍に設けられたデータ線
と、 上記複数のセンスアンプの一つを上記データ線に選択的
に接続するための第3のスイッチ回路とを有し、 上記制御回路は、 上記先行するデータリードアクセス要求に応答して、上
記第1のセンスアンプにより検出された上記信号を上記
データ転送回路が読み出すときに、上記第1のセンスア
ンプを選択的に上記データ線に接続するように、上記第
3のスイッチ回路を制御し、上記後続のデータリードア
クセス要求に応答して、上記第2のセンスアンプに保持
された信号を上記データ転送回路が読み出すときに、上
記第3のセンスアンプを選択的に上記データ線に接続す
るように上記第3のスイッチ回路を制御し、 上記データ転送回路は、上記データ線に接続され、上記
先行するデータリード要求および上記後続のデータリー
ド要求の各々に応答し、上記データ線上の信号を検出
し、検出した信号を上記マイクロコンピュータ部分に送
出するためのメインアンプをさらに有する請求項2記載
のマイクロコンピュータ。
7. A data transfer circuit comprising: a data line provided near the plurality of sense amplifiers; and a third switch for selectively connecting one of the plurality of sense amplifiers to the data line. The control circuit, when the data transfer circuit reads out the signal detected by the first sense amplifier in response to the preceding data read access request, The third switch circuit is controlled so as to selectively connect an amplifier to the data line, and in response to the subsequent data read access request, the signal held by the second sense amplifier is transmitted to the data line. When the transfer circuit reads, the third switch circuit is controlled so as to selectively connect the third sense amplifier to the data line. A main amplifier connected to the data line, for responding to each of the preceding data read request and the subsequent data read request, detecting a signal on the data line, and transmitting the detected signal to the microcomputer portion. The microcomputer according to claim 2, further comprising:
【請求項8】上記グローバルビット線は、 該複数のローカルビット線の近傍に位置する第1の部分
と、 上記複数のセンスアンプの近傍に位置する第2の部分
と、 上記第1,第2の部分とを接続するための第3のスイッ
チ回路とを有し、 上記データ転送回路は、上記第2の部分に接続され、上
記第2の部分上の信号を検出し、検出した信号を上記マ
イクロコンピュータ部分に送出するためのメインアンプ
を有し、 上記第3のスイッチ回路は、上記後続のデータリードア
クセス要求に応答し、上記読み出し回路が上記信号を読
み出すときに、上記第1と第2の部分を接続し、上記後
続のデータリードアクセス要求に応答し、その要求が指
定するメモリセルに記憶された信号を、上記第3のセン
スアンプから上記データ転送回路が読み出すときに、上
記第1,第2の部分を分離する請求項2記載のマイクロ
コンピュータ。
8. The global bit line comprises: a first portion located near the plurality of local bit lines; a second portion located near the plurality of sense amplifiers; And a third switch circuit for connecting to the second portion, wherein the data transfer circuit is connected to the second portion, detects a signal on the second portion, and outputs the detected signal to the second portion. A main amplifier for sending the signal to a microcomputer portion, wherein the third switch circuit responds to the subsequent data read access request, and the first and second switch circuits read the signal when the read circuit reads the signal. In response to the subsequent data read access request, and when the data transfer circuit reads a signal stored in a memory cell designated by the request from the third sense amplifier. The first microcomputer according to claim 2, wherein separating the second portion.
【請求項9】上記選択回路は、上記複数のセンスアンプ
の各々を選択するごとに、選択されたセンスアンプの履
歴を記録し、新たにセンスアンプを選択するときに、そ
の記録された履歴に基づいてその新たなセンスアンプを
選択する回路を有する請求項1記載マイクロコンピュー
タ。
9. The selection circuit records the history of the selected sense amplifier every time each of the plurality of sense amplifiers is selected, and stores the history when the new sense amplifier is selected. 2. The microcomputer according to claim 1, further comprising a circuit for selecting the new sense amplifier based on the signal.
【請求項10】上記履歴を記録し、選択する回路は、最
近に選択されなかったセンスアンプを選択する回路から
なる請求項9記載マイクロコンピュータ。
10. The microcomputer according to claim 9, wherein the circuit for recording and selecting the history comprises a circuit for selecting a sense amplifier that has not been selected recently.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6671219B1 (en) 1999-05-28 2003-12-30 Hitachi, Ltd. Storage, storage method, and data processing system
US6944056B2 (en) * 2001-04-02 2005-09-13 Renesas Technology Corp. Semiconductor non-volatile storage device
US7653780B2 (en) 2003-05-26 2010-01-26 Nec Electronics Corporation Semiconductor memory device and control method thereof

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