JPH11143770A - 多バンクdram制御装置 - Google Patents

多バンクdram制御装置

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JPH11143770A
JPH11143770A JP9307709A JP30770997A JPH11143770A JP H11143770 A JPH11143770 A JP H11143770A JP 9307709 A JP9307709 A JP 9307709A JP 30770997 A JP30770997 A JP 30770997A JP H11143770 A JPH11143770 A JP H11143770A
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JP
Japan
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bank
dram
address
access
write
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JP9307709A
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Hideyuki Baba
秀行 馬場
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 アクセル効率が高くDRAMの特徴利点を生
かすことができる多バンクDRAM制御装置を提供す
る。 【解決手段】 複数のバンクを有するDRAMにアクセ
スするアドレスの順番を、任意の1つのバンクにプリチ
ャージを行うと同時に他の異なるバンクに書き込み又は
プリチャージのアクセスを行うように設定する。又は、
複数のバンクを有するDRAMにアクセスするアドレス
の順番を、同一バンクの同一ロウアドレスにおいて、カ
ラムアドレスを変えるだけで順次アクセスするように設
定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、多バンクDRAM
の制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のメモリコントローラは、DRAM
に対するアクセス要求に従って要求された順番にアドレ
スを指定し、DRAMへの読み出しと書き込みを行って
いる。
【0003】近年のDRAMは、SDRAMに代表され
るように2つ又は4つのバンクを有している。また最近
になりメモリセルを多バンクにするDRAMの他に、複
数のデータレジスタをDRAMに内蔵し、キャッシュメ
モリのようにこのデータレジスタを使用するDRAMが
開発され始めた。
【0004】このような多バンクDRAMに対するアク
セス方式は、SDRAMを例にすると、同時に2つ又は
4つのバンクをアクティブ状態にしておくことによりバ
ンクと同じ数のロウ(ROW)アドレスもアクティブ状態と
なる。なお、アクティブ状態とは、DRAMのセンスア
ンプに指定されたロウアドレスの全てのデータが転送さ
れていることをいう。このアクティブ状態にある2つ又
は4つのロウアドレスにアクセスする場合、カラム(COL
UMN)アドレスを変更するだけで高速にアクセスが可能と
なる。逆に、アクティブ状態にないロウアドレスにアク
セスする場合は、DRAM制御装置の制御動作の順序と
して、1)このロウアドレスが格納されているバンクを
アクティブ状態にして、2)カラムアドレスを指定して
DRAMの読み出し及び書き込みを行う。また、アクテ
ィブ状態のバンクの異なるロウアドレスにアクセスする
場合は、1)アクティブ状態にないロウアドレスが格納
されるバンクのプリチャージを行い、2)このロウアド
レスが格納されているバンクをアクティブ状態にして、
3)カラムアドレスを指定してDRAMの読み出し及び
書き込みを行う。
【0005】ここで具体的に次に示すアドレスのアクセ
スが発生した場合の例について説明する。ここでは4つ
のバンク(バンクA、バンクB、バンクC、バンクD)
を持つSDRAMに対して異なる5つのアドレスに対す
る書き込み動作を行うときのメモリコントローラの動作
について説明する。
【0006】メモリコントローラは以下に示す順番でア
クセスを行うとする。
【0007】 A(Z,z) A(Y,y) B(X,x) C(W,w) D(V,v)
【0008】ここでA、B、C、Dをバンク、Z、Y、
X、W、Vをロウアドレス、z、y、x、w、vをカラ
ムアドレスとする。
【0009】このとき、メモリコントローラの動作の順
番としては以下に示す動作となる。
【0010】バンクAのアクティブコマンド+ライト
コマンドの発行 バンクAのプリチャージコマンド+バンクAのアクテ
ィブコマンド+ライトコマンド バンクBのアクティブコマンド+ライトコマンドの発
行 バンクCのアクティブコマンド+ライトコマンドの発
行 バンクDのアクティブコマンド+ライトコマンドの発
【0011】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来のDRAM制御装置では、以下に示す欠点を有す
る。即ち、上記動作に注目すると、同一バンクAに
対して異なるロウアドレスZとYへのアクセスが連続し
て発生しているため、ロウアドレスYへの書き込みの前
に、バンクAのプリチャージ動作が発生している。バン
クAのプリチャージ期間中は、バンクAに対して書き込
みを行うことができないため、プリチャージが終了する
まで、コントローラは次の動作に移行することができな
い。同一バンクに対して異なるロウアドレスに連続して
書き込まれるため、ロウアドレスが変わるごとにプリチ
ャージ動作を実施することになり、アクセス効率が悪く
なる。
【0012】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、アクセル効率が高くDRAMの特徴利点を
生かすことができる多バンクDRAM制御装置を提供す
ることを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明に係る多バンクR
DAMは、複数のバンクを有するDRAMにアクセスす
るアドレスの順番を、任意の1つのバンクにプリチャー
ジを行うと同時に他の異なるバンクにアクセスするよう
に設定することを特徴とする。
【0014】本発明に係る他の多バンクDRAM制御装
置は、複数のバンクを有するDRAMにアクセスするア
ドレスの順番を、同一バンクの同一ロウアドレスにおい
て、カラムアドレスを変えるだけで順次アクセスするよ
うに設定することを特徴とする。
【0015】このDRAM制御装置において、前記DR
AMは同期式とすることができる。また、前記DRAM
は複数のバンクを有するキャッシュ用メモリ又はデータ
レジスタを内蔵するDRAMでとすることができる。
【0016】また、前記他のバンクへのアクセスは、読
み出し若しくは書き込み又はプリチャージとすることが
できる。
【0017】本発明においては、多バンクDRAMに対
して書き込むアドレスの順番を入れ替えることにより、
多バンクDRAMへのアクセス効率を向上させる。
【0018】DRAMは同一バンクのロウアドレスが変
化する毎にプリチャージが必要になるという問題点を具
備しているため、ランダムアクセス時の効率が悪くな
る。本発明は、この問題を克服するために多バンクDR
AMに対するアクセスの順番を入れ替え、DRAMのプ
リチャージ時間を見かけ上削減する。これにより、アク
セス効率が向上する。また、同一バンクかつ同一ロウア
ドレスを連続してアクセスするようにアドレスを入れ替
えるため、不要なプリチャージが発生せず、多バンクD
RAMへのアクセス効率は向上する。
【0019】
【発明の実施の形態】パーソナルコンピュータを例にと
ると、DRAM周辺の構成としては、CPUと、チップ
セットと、DRAMとなる。ここでいうCPUとは演算
を行い、チップセットとはCPUとDRAMを橋渡しす
るメモリコントローラである。DRAMへのアクセスは
CPUが必要なアドレスとデータをチップセット(メモ
リコントローラ)に教え、チップセットがDRAMにア
クセスを行っている。
【0020】この場合、CPUはチップセットに対し必
要なデータを順番に要求するだけであり、チップセット
(コントローラ)も要求どおりに順番にDRAMへアク
セスを行う。順番どおりにアクセスを行えば、前述のよ
うに、同一バンクに対して異なるロウアドレスが連続し
てアクセスされるため、DRAMへのアクセス効率が悪
くなる。
【0021】多バンクDRAMの最大の利点は、バンク
を2つ以上持つことにより、各バンクが独立して動作で
きることである。即ち、1つのバンクに対し読み出し又
は書き込みを行うと同時に、他バンクのプリチャージ動
作を行うことができる。
【0022】しかしながら、上述のDRAMに対する制
御では、この多バンクDRAMの最大の利点を十分に活
用していないことになる。前述のの動作に着目する
と、のバンクAに対しプリチャージコマンドを発行
し、プリチャージが完了するまでの時間内で、の動作
つまりバンクBの動作を行うことができる。
【0023】このようにとの動作を入れ替えること
により、のプリチャージ時間をの動作と同じ時間で
実行することができるため、プリチャージ時間の間コン
トローラは待つ必要がなくなり、DRAMのアクセス効
率は良くなる。
【0024】そこで、本願第1発明の構成においては、
DRAMにアクセスするアドレスの順番を入れ替え、任
意の1つのバンクにプリチャージを行うと同時に他の異
なるバンクにアクセスできるようにした。即ち、メモリ
コントローラがアクセスするDRAMのアドレスの順番
を以下に示す条件で入れ替えてアクセスを行う。
【0025】同一バンクでかつ異なるロウアドレスの
番地を連続しないように入れ替える。
【0026】において異なるロウアドレスの間に次
のアクセスを行う。同一バンク内で異なるロウアドレス
をアクセスすることになるので、このバンクのプリチャ
ージ動作を実施する。また、このバンクをプリチャージ
している間に異なるバンクのアドレスのアクセスを行
う。
【0027】本願第2発明の構成においては、DRAM
にアクセスするアドレスの順番を入れ替え、同一バンク
の同一ロウアドレスでカラムアドレスを変えるだけで順
次アクセスするようにした。即ち、メモリコントローラ
がアクセスするDRAMのアドレスの順番を以下に示す
条件で入れ替えアクセスを行う。
【0028】同一バンクかつ同一ロウアドレスの番地
を連続するように入れ替える。
【0029】上述の如く、多バンクDRAMのバンクと
ロウアドレスを入れ替えるために、バンクアドレスを格
納するレジスタとロウアドレスを格納するレジスタを複
数個使用する。多バンクDRAM制御装置が次々に要求
されるアドレスをこのレジスタ内に格納し、比較演算を
行い、多バンクDRAMへアクセスするアドレスに順番
を決定し、多バンクDRAMに対してアクセスを行う。
【0030】次に、添付の図面を参照して本発明の実施
例の構成について更に説明する。図1は4つのバンクを
持つSDRAMを例に、ランダムライトをSDRAMに
実施した場合の実施例を示すシステムのブロック図であ
る。
【0031】図1のブロック図に示すように、多バンク
DRAM制御装置1は、SDRAM2のライトをコント
ロールする。CPU(中央演算装置)は、演算する際に
必要なデータを多バンクDRAM制御装置1に要求し、
SDRAM2にアクセスし、データの書込動作を行う。
多バンクDRAM制御装置1は、SDRAM2との間で
データを送受するプリチャージ/アクティブコマンド制
御回路12及びライトコマンド制御回路13と、アクテ
ィブ用レジスタ群11、ライト用レジスタ14、メモリ
用レジスタ群17及びロウキャッシュレジスタ群18か
らなる各種レジスタ群と、CPUからのメモリアクセス
要求制御回路16と、を有する。
【0032】SDRAM2として、例えば、64Mビッ
トSDRAM(2Mビット×8ビットバス×4バンク)
を使用する。このとき、バンクアドレスは2ビット(A
12、A13)、ロウアドレスは12ビット(A0〜A
11)、カラムアドレスは9ビット(A0〜A8)の構
成となる。
【0033】次に、各種レジスタの構成について説明す
る。なお、各レジスタの初期値は全て”0”である。
【0034】図2に示すように、メモリ用レジスタ群1
7はCPUからのSDRAMに対するライト用のアドレ
スと書き込むデータを格納するレジスタ群であり、ここ
ではこのレジスタの数を8個とした。メモリ用レジスタ
のアドレスには、リードのみのデータが格納されてお
り、ここでは8個のレジスタとしているため、アドレス
は1から8までのデータがあらかじめ設定されている。
メモリ用レジスタのフラグには、リード/ライト可能な
1ビットの情報で”0”か”1”のデータが格納され
る。メモリ用レジスタに格納されているライトデータが
SDRAMに書き込まれているときは”0”が、書き込
まれていないときは”1”のデータがフラグに格納され
ている。
【0035】メモリ用レジスタのバンクアドレスには、
リード/ライト可能なSDRAMにアクセスするための
バンクアドレスが格納されている。ここではSDRAM
のバンクが4個であるため、バンクアドレスは2ビット
の情報を持ち、”00H”、”01H”、”10
H”、”11H”のいずれかのデータが格納され、SD
RAMのバンク選択時に使用される。
【0036】メモリ用レジスタのロウアドレス及びカラ
ムアドレスには、リード/ライト可能なSDRAMにア
クセスするためのロウアドレス及びカラムアドレスが夫
々格納されている。ここではロウアドレスが12ビッ
ト、カラムアドレスが9ビットの情報を持つ。メモリ用
レジスタのライトデータには、リード/ライト可能なS
DRAMに書き込むためのライトデータが書き込まれて
いる。
【0037】図3はライト用レジスタ14の構成図を示
す。ライト用レジスタ14は、SDRAM2ライトデー
タを書き込み際に必要なデータが格納されている。ライ
ト用レジスタはここでは1個とした。ライト用レジスタ
のフラグには、リード/ライト可能な1ビットの情報
で”0”か”1”のデータが格納される。ライト動作が
終了した時は”0”が、ライト動作中の時は”1”のデ
ータがフラグに格納されている。ライト用レジスタのバ
ンクアドレス、カラムアドレス、ライトデータは、メモ
リ用レジスタからのバンクアドレス、カラムアドレス、
ライトデータがそれぞれ書き込まれる。
【0038】図4はロウキャッシュ用レジスタ群18の
構成図を示す。ロウキャッシュ用レジスタは、現在SD
RAMがアクティブ中(センスアンプに格納されている
データ)の各バンクのロウアドレスのデータ群が格納さ
れている。ここではSDRAMのバンク4個であるた
め、ロウキャッシュ用レジスタは4個とした。
【0039】ロウキャッシュ用レジスタのフラグは、格
納されているロウアドレスが有効か無効かの情報を示
す。このフラグはSDRAMの各バンクに最初にアクセ
スする場合に使用される。一度各バンクアクセスされれ
ば、フラグは”1”となる。
【0040】ロウキャッシュ用レジスタのバンクアドレ
スには、リードのみのデータが格納されており、SDR
AMのバンクアドレス分の情報を持つ。ここではバンク
アドレスは2ビットの情報を持ち。”00H”、”01
H”、”10H”、”11H”のいずれかのデータが格
納されている。
【0041】ロウキャッシュ用レジスタのロウアドレス
には、リード/ライト可能なデータが格納されており、
現在SDRAMがアクティブ中(センスアンプに格納さ
れているデータ)の各バンクのロウアドレスのデータ群
が格納されている。ここでは12ビットのデータが格納
される。
【0042】図5はアクティブ用レジスタ群11の構成
図を示す。アクティブ用レジスタには、SDRAMにプ
リチャージとバンクアクティブ動作を行う際に必要なデ
ータが格納されている。アクティブ用レジスタはSDR
AMのバンクの数だけ持ち、ここでは4個とした。
【0043】アクティブ用レジスタのフラグには、リー
ド/ライト可能な1ビットの情報で”0”か”1”のデ
ータが格納される。プリチャージ動作が終了したとき
は”0”が、プリチャージとバンクアクティブ動作中の
ときは”1”のデータがフラグに格納されている。
【0044】アクティブ用レジスタのバンクアドレスと
ロウアドレスは、メモリ用レジスタ群17からのバンク
アドレスとロウアドレスが夫々書き込まれる。
【0045】図6乃至13に書き込むアドレス順番を変
えるアルゴリズムを示す。図6乃至9は初期動作のフロ
ーチャート、図10はライト制御系のフローチャート、
図11乃至13はアクティブ制御系のフローチャートで
ある。
【0046】先ず、図6乃至9を参照して初期動作のア
ルゴリズムを説明する。初期動作は、メモリ用レジスタ
に格納されているSDRAMにライトするデータをライ
ト制御2系統とアクティブ制御1系統に分類する処理を
行う。これらの系統の動作はロウキャッシュ用レジスタ
にヒットしたアドレス、即ちアクセスしようとするアド
レスが同一バンクで同一ロウアドレスのアクセスのみラ
イトし、ミスヒットしたアドレス、即ちアクセスしよう
とするアドレスが同一バンクで異なるロウアドレスのア
クセスはプリチャージとアクティブ動作が完了後、ライ
トするというアルゴリズムとなっている。
【0047】同一バンクで同一ロウアドレスのデータを
優先して書き込むための処理が、ステップS10、S1
4、S15、S16、S17の動作である。
【0048】同一バンクで異なるロウアドレスが連続し
てアクセスする場合の処理が、ステップS10、S1
4、S15、S16、S24の動作であり、ステップS
24はミスヒットしたアドレスを次回のアクセス時には
ヒットするためのアクティブにする動作である。
【0049】前述の処理の後、前回のミスヒットデータ
を優先して書き込むようにした処理がステップS10、
S11、S12、S13、S17の動作である。
【0050】ライト制御2系統への移行は、同一バンク
のロウキャッシュ用レジスタに格納されているロウレジ
スタのデータとメモリ用レジスタに格納されているロウ
レジスタのデータが一致したときにのみ、ライト制御系
の動作に移行する(ステップS13,S16)。ライト
制御2系統の分岐はステップS10で判断する。
【0051】次に、図10を参照してライト制御系の動
作について説明する。この動作は、全てにおいて最優先
の処理であり、ロウキャッシュ用レジスタにヒットした
アドレスのデータを最優先して書き込む。先ず、前のラ
イト動作が完了するまで待つ(ステップS17)。その
後、ライト動作を開始する(ステップS18)。その
後、ライトコマンドの発行のためにライト用レジスタに
データを書き込む(ステップS19)。
【0052】次いで、メモリ用レジスタに書き込みが完
了することを示すようにフラグ”0”をセットする(ス
テップS20)。その後、初期動作に戻る。その後、実
際にSDRAMに書き込みを行い(ステップS21)、
ライト用レジスタのフラグを”0”にする(ステップS
22)。その後、ステップS10で分岐し、プリチャー
ジしたあとすぐにこのアドレスのデータをライトするた
めの動作であり、このとき始めてバンクのプリチャージ
とバンクアクティブを完了したことを示すフラグ”0”
をセットする(ステップS23)。
【0053】次に、図11乃至13を参照してアクティ
ブ制御系の動作について説明する。ステップS16の動
作でロウ キャッシュ用レジスタにミスヒットしたこと
になり、次回ヒットするためにバンクのプリチャージ動
作とアクティブコマンドの動作を行う。
【0054】ステップS25において、アクティブにし
ようとするバンクが、プリチャージとバンクアクティブ
中であれば、ステップS1へ戻り、次のアドレスをスキ
ャンする。
【0055】ステップS26では、ライトの処理を優先
させるためにこの動作を実行する。
【0056】ステップS28、S29、S30で、プリ
チャージを実施するバンクがライト中でないことを確認
してから、ステップS31への移行の処理を続ける。
【0057】このように、本発明は、多バンクDRAM
に対するアクセスの順番を入れ替え、DRAMのプリチ
ャージ時間を見かけ上削減する。これにより、アクセス
効率が向上し、また、同一バンクかつ同一ロウアドレス
を連続してアクセスするようにアドレスを入れ替えるた
め、不要なプリチャージが発生せず、多バンクDRAM
へのアクセス効率は向上する。
【0058】多バンクDRAMの最大の特徴は、各バン
クが独立して動作することである。特に任意のバンクを
アクセスすると同時に他の任意のバンクのアクセスが可
能となる。但し、読み出し動作と書き込み動作は、DR
AMのデータバスを共に使用するため、読み出し又は書
き込み動作を各バンクに対して同時に実施することはで
きない。しかし、他のデータバスを使用しない動作であ
るプリチャージの動作は他の動作である読み出し及び書
き込みを実行している間でも可能である。また、ある一
つのバンクのプリチャージを実行している間での他のバ
ンクのプリチャージ動作が可能である。このプリチャー
ジを他の動作と同時に実施できるという多バンクDRA
Mの特徴を最大に引き出したのが本発明である。
【0059】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、ライト
を行うアドレスの順番を入れ替えることにより、プリチ
ャージ期間中に他のバンクのライトを実施することがで
き、また、同時に4バンク全てのプリチャージが可能で
ある。このため、多バンクDRAMのアクセス効率を著
しく高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係る多バンクDRAM制御装
置を示すシステムブロック図である。
【図2】メモリ用レジスタの構成を示す図である。
【図3】ライト用レジスタの構成を示す図である。
【図4】ロウキャッシュ用レジスタの構成を示す図であ
る。
【図5】アクティブ用レジスタの構成を示す図である。
【図6】本発明の実施例で使用する初期動作のフローチ
ャートである。
【図7】同じく本発明の実施例で使用する初期動作のフ
ローチャートである。
【図8】同じく本発明の実施例で使用する初期動作のフ
ローチャートである。
【図9】同じく本発明の実施例で使用する初期動作のフ
ローチャートである。
【図10】本発明の実施例で使用するライト制御系のフ
ローチャートである。
【図11】本発明の実施例で使用するアクティブ制御系
のフローチャートである。
【図12】本発明の実施例で使用するアクティブ制御系
のフローチャートである。
【図13】本発明の実施例で使用するアクティブ制御系
のフローチャートである。
【符号の説明】
1:多バンクDRAM制御装置 2:SDRAM 11:アクティブレジスタ群 12:プリチャージ/アクティブコマンド制御回路 13:ライトコマンド制御回路 14:ライト用レジスタ 15:メモリライト制御回路 16:CPUからのメモリアクセス要求制御回路 17:メモリ用レジスタ群 18:ロウキャッシュレジスタ群

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数のバンクを有するDRAMにアクセ
    スするアドレスの順番を、任意の1つのバンクにプリチ
    ャージを行うと同時に他の異なるバンクにアクセスする
    ように設定することを特徴とする多バンクDRAM制御
    装置。
  2. 【請求項2】 複数のバンクを有するDRAMにアクセ
    スするアドレスの順番を、同一バンクの同一ロウアドレ
    スにおいて、カラムアドレスを変えるだけで順次アクセ
    スするように設定することを特徴とするDRAM制御装
    置。
  3. 【請求項3】 前記DRAMは同期式であることを特徴
    とする請求項1又は2に記載の多バンクDRAM制御装
    置。
  4. 【請求項4】 前記DRAMは、複数のバンクを有する
    キャッシュ用メモリ又はデータレジスタを内蔵するDR
    AMであることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか
    1項に記載の多バンクDRAM制御装置。
  5. 【請求項5】 前記他のバンクへのアクセスは、読み出
    し又は書き込みであることを特徴とする請求項1に記載
    の多バンクDRAM制御装置。
  6. 【請求項6】 前記他のバンクへのアクセスは、プリチ
    ャージであることを特徴とする請求項1に記載の多バン
    クDRAM制御装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008210088A (ja) * 2007-02-26 2008-09-11 Fujitsu Ltd メモリコントローラ、半導体メモリのアクセス制御方法およびシステム
JP2014238768A (ja) * 2013-06-10 2014-12-18 オリンパス株式会社 データ処理装置およびデータ転送制御装置

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