KR100201057B1 - 고성능 버스 인터페이스를 사용하는 집적회로 입출력 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 적어도 하나의 디바이스(15, 16 또는 17)를 포함하며 버스(18)에 접속되는 적어도 2개의 반도체 디바이스(15, 16, 17)를 구비하는 메모리 서브 시스템을 포함하는데, 버스는 상기 메모리 디바이스(15, 16 또는 17)가 필요로 하는 실질적으로 모든 어드레스, 데이터 및 제어정보를 전달하기 위한 다수의 버스라인을 포함하고, 제어정보는 디바이스-선정정보를 포함하고 버스(18)는 단일어드레스에 있는 비트의 수보다 실질적으로 적은 버스라인을 가지며, 버스(18)는 개별디바이스에 직접 접속되는 분리된 디바이스-선정라인의 필요없이 디바이스-선정정보를 운반한다. 본 발명은 또한 마스터 및 슬레이브 디바이스가 버스(18)상에서 통신하기 위한 그리고 각 디바이스내의 레지스터가 각 디바이스를 구별하여 버스요구가 단일 또는 모든 디바이스(15, 16, 17)로 향해지도록 하는 프로토콜을 포함한다.
본 발명은 성행기술의 디바이스에 대한 수정을 포함하여 그들이 본 발명의 새로운 특징을 구현하도록 한다. 바람직한 실시예에서 8개의 버스데이터라인 및 어드레스 유효버스라인은 40비트폭가지의 모모리 어드레스를 위한 어드레스, 데이터 및 제어정보를 전달한다.
Description
[발명의 명칭]
고성능 버스 인터페이스를 사용하는 집적회로 입출력
[발명의 분야]
감소된 전력소비 및 증가된 시스템 신뢰도로써 특히 메모리 장치로 그리고 메모리장치로부터 데이터 블록의 고속전송을 가능하게 하는 컴퓨터 및 비데오 시스템용 집적회로 버스 인터페이스가 설명된다. 버스 아키텍처를 물리적으로 구현하는 새로운 방법이 또한 설명된다.
[발명의 배경]
반도체 컴퓨터 메모리는 전통적으로 어떠한 개별 컴퓨터 워드의 각각의 비트 또는 작은 군의 비트에 대해 하나의 메모리 디바이스를 사용하도록 설계되고 구조화되었는데, 워드 크기는 컴퓨터의 선택에 의해 지배된다. 전형적인 워드 크기는 4 내지 64 비트의 범위이다. 각 메모리 디바이스는 전형적으로 일련의 어드레스 라인에 병렬로 접속되고 일련의 데이터 라인중 하나에 접속된다. 컴퓨터가 특정한 메모리 장소로부터 판독하거나 또는 특정한 메모리 장소로 기입하려고 할 때, 어드레스가 어드레스 라인상에 놓여지고 메모리 디바이스의 일부 또는 전부가 각각의 필요로 하는 디바이스에 대한 별개의 디바이스 선정라인을 사용하여 액티브로 된다. 하나 또는 그 이상의 디바이스가 각 데이터 라인에 접속될 수 있으나 전형적으로 작은 수의 데이터 라인만이 단일 메모리 디바이스에 접속된다. 이리하여 데이터 라인(0)은 디바이스(0)에 접속되고, 데이터 라인(1)은 디바이스(1)에 접속되고, 이하 마찬가지이다. 데이터는 이리하여 각 메모리 판독 또는 기입동작에 대해 병렬로 억세스되거나 또는 제공된다. 시스템이 올바르게 동작하기 위해서, 모든 메모리 디바이스에 있는 모든 단일 메모리 비트는 신뢰할 수 있고 올바르게 동작하여야 한다.
본 발명의 개념을 이해하기 위해서, 종래 메모리 디바이스의 아키텍처를 살펴보는 것이 도움이 된다. 거의 모든 형식의 메모리 디바이스(가장 널리 사용되는 DRAM, SRAM 및 ROM 디바이스를 포함한다) 내부에서는 많은 수의 비트가 시스템이 메모리 억세스 사이클을 수행할 때마다 병렬로 억세스된다. 그러나, 메모리 디바이스가 사이클될 때마다 내부적으로 이용가능한 적은 백분율의 억세스되는 비트만이 디바이스 경계를 넘어 외부 세계로 나간다.
제1도를 참조하면, 모든 최신의 DRAM, SRAM 및 ROM 설계는 메모리 셀이 2차원 영역(1)을 이루도록 행(워드) 라인(5) 및 열(비트) 라인(6)을 갖는 내부 아키텍처를 가진다. 1 비트의 데이터가 각 워드 및 비트라인의 교차점에 기억된다. 특정한 워드라인이 인에이블될 때, 대응하는 데이터 비트의 모두가 비트라인에 전송된다. 몇몇 선행기술의 DRAM은 어드레스를 전송하는데 요하는 핀의 수를 감소하기 위해 이 구성을 이용한다. 주어진 메모리 셀의 어드레스는 2 어드레스 즉 행과 열로 분할되는데, 각각은 선행기술의 메모리 셀 어드레스가 요구하는 폭의 단지 절반폭의 버스로 멀티플렉스될 수 있다.
[선행기술과의 비교]
선행 기술의 메모리 시스템은 메모리에 대한 고속 억세스의 문제를 해결하려고 하였으나 제한적으로 성공하였다. 최초의 4-비트 마이크로프로세서에 대한 미국특허번호 3,821,715(Hoff 외 다수)가 인텔 코오퍼레이션에 부여되었다. 그 특허는 단일 중앙처리장치(CPU)를 다수의 RAM 및 ROM과 접촉하는 버스를 기술하고 있다. 그 버스는 4-비트폭 버스를 통해 어드레스 및 데이터를 멀티플렉스하고 특정한 RAM 또는 ROM을 선정하기 위해 지점-대-지점 제어신호를 사용한다. 억세스 시간은 고정되고 단일 처리소자만이 허용된다. 블록-모드 형식의 동작은 없으며, 가장 중요한 것은 디바이스 사이의 인터페이스 신호중 모두가 버스되는 것이 아니라는 것이다(ROM 및 RAM 제어라인 및 RAM 선정라인은 지점-대-지점이다).
미국특허번호 4,315,308(Jackson)에서, 단일버스를 버스 인터페이스 유니트에 접속하는 버스가 기술되어 있다. 발명은 단일 16-비트폭 버스상에서 멀티플렉스된 어드레스, 데이터 및 제어정보를 사용한다. 블록-모드 동작은 제어 시퀀스의 일부로서 보내지는 블록의 길이로 정해진다. 그 밖에, 스트레치 사이클 신호를 사용하는 변경가능한 억세스-시간 동작이 제공된다. 다중처리소자도 없으며, 다중 미해결 요구를 위한 능력도 없으며, 인터페이스 신호의 모두가 버스되는 것도 아니다.
미국특허번호 4,449,207(Kung 외 다수)에서, 내부 버스상에서 어드레스 및 데이터를 멀티플렉스하는 DRAM이 기술되어 있다. 이 DRAM에 대한 외부 인터페이스는 별도의 제어, 어드레스 및 데이터 접속을 갖는 전통적인 것이다.
미국특허번호 4,764,846 및 4,706,166(Go)에서, 한변에 따라서만 접속이 있는 스택된 다이의 3차원 패키지 배열이 기술되어 있다. 이런 패키지는 종래의 메모리 디바이스를 처리소자와 접속하는데 요하는 지점-대-지점 배선 때문에 사용하기 어렵다. 양 특허는 이들 문제를 해결하기 위한 복잡한 방안을 기술하고 있다. 인터페이스를 변경함으로써 문제를 해결하는 시도는 없다.
미국특허번호 3,969,706(Proebsting 외 다수)에서, 현재의 기술상태인 DRAM 인터페이스가 기술되어 있다. 어드레스는 2-웨이 멀티플렉스되며, 데이터 및 제어(RAS, CAS, WE, CS)에 대해 별도의 핀이 있다. 핀의 수는 DRAM의 크기와 함께 많아지며, 접속의 대다수는 이런 DRAM을 사용하는 메모리 시스템에서 지점-대-지점으로 되어야 한다.
선행기술에서 많은 백플레인(backplane) 버스가 기술되고 있으나 본 발명의 특징을 가지고 있거나 또는 결합된 것은 기술되어 있지 않다. 많은 백플레인 버스는 단일버스(예를 들면, NU버스) 상에서 어드레서 및 데이터를 멀티플렉스한다. ELXSI 및 다른 것은 분할트랜스액션 버스(미국 특허번호 4,595,923 및 4,481,625(Roberts))를 구현하였다. ELXSI는 또한 비교적으로 저전압스윙 전류모드 ECL 구동기(대략 1V 스윙)를 구현하였다. 어드레스 공간 레지스터가 블록모드동작의 어떤 형태처럼 대부분의 백플레인 버스상에 구현된다.
거의 모든 최신의 백플레인 버스는 어떤 형식의 조정 방안을 구현하고 있으나, 본 발명에서 사용되는 조정 방안은 이들과는 다르다. 미국특허번호 4, 837, 682(Culler), 4, 818, 985(Ikeda), 4, 779, 089(Theus) ,및 4, 745, 548(Blahut)(여기에서 N은 잠재적인 버스 요구자의 수이다) 또는 버스의 제어를 얻기 위한 추가 지연(Ikeda, Culler)을 포함한다. 특허 또는 다른 문헌에서 기술되는 버스는 어느것도 버스된 접속만을 사용하지 않는다. 모두가 백플레인상에 몇몇 지점-대-지점 접속을 포함하고 있다. 단일 디바이스로부터 각각의 데이터 블록을 페치함으로써 얻어지는 전력 감소 또는 소형이고 저가인 3차원 패키징과 같은 본 발명의 다른 관점 중 어느 것도 백플레인 버스에 적용되지 않는다.
본 발명에서 사용되는 클록킹 방안은 전에 사용된 적이 없으며 실제로 커넥터스 터브에 의해 야기되는 신호열화로 인해 백플레인 버스에서 구현하는 것이 어렵다. 미국특허번호 4,247,817(Heller)은 2개의 클록라인을 사용하는 클록킹 방안을 기술하고 있으나 본 발명에서 사용되는 정상적인 상승-시간신호와 대조해서 램프형 클록신호에 의존한다.
미국특허번호 4,646,270(Voss)에서는, DRAM의 출력에서 평행-로드 직렬-아우트 시프트 레지스터를 구현하는 비데오 램이 기술되어 있다. 이것은 일반적으로 크게 개선된 대역폭을 허용한다(그리고 2, 4 및 보다 큰 폭의 시프트 아우트 경로로 확장되었다). DRAM에 대한 인터페이스의 나머지(RAS, CAS, 멀티플렉스된 어드레스 등)는 종래의 DRAM에 있어서와 같다.
본 발명의 목적은 효율적이고 비용효과적인 방식으로 마이크로프로세서와 같은 데이터의 외부 사용자에 의한 단일 메모리 디바이스로부터의 큰 블록이 데이터에 대한 고속 억세스를 지원하기 위해 반도체 디바이스로 만들어진 새로운 버스 인터페이스를 사용하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 고속클록신호가 디바이스 사이에 최소클록스큐(skew)를 가지고 버스를 따라 보내지도록 하는 클록킹 방안을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 결함있는 메모리 디바이스 또는 메모리 디바이스의 부분을 표시해낼 수 있도록 하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 유일한 식별자를 각 디바이스에 부여함으로써 그렇지 않으면 동일한 디바이스를 구별하기 위한 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 비교적 좁은 버스를 통해 어드레스, 데이터 및 제어 정보를 전송하기 위한 방법을 제공하고 그리고 다수의 디바이스가 버스를 동시에 사용하려고 할 때 버스 조정의 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 이전의 캐시방법보다 훨씬 더 효과적인 메모리 시스템의 DRAM 칩내에 고속 메모리 캐시를 분산시크는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 본 발명의 버스 아키텍처와 함께 사용하는데 적당한 디바이스 특히 DRAM을 제공하는 것이다.
[발명의 요약]
본 발명은 버스에 병렬로 접속되는 적어도 하나의 메모리 디바이스를 포함하여 적어도 2개의 반도체 디바이스를 구비하는 메모리 서브시스템을 포함하는데, 버스는 상기 메모리 디바이스가 필요로 하는 실질적으로 모든 어드레스, 데이터 및 제어정보를 전달하는 다수의 버스 라인을 포함하며, 제어 정보는 디바이스-선정 정보를 포함하고 버스는 단일 어드레스에 있는 비트의 수보다 실질적으로 적은 버스라인을 가지며, 버스는 개별 디바이스에 직접 접속되는 별개의 디바이스-선정 라인의 필요없이 디바이스-선정 정보를 전달한다.
제2도를 참조하면, 표준 DRAM(13,14), ROM(또는 SRAM)(12), 마이크로프로세서 CPU(11), I/O 디바이스, 디스크 제어기 또는 고속 스위치와 같은 그밖의 전용 디바이스는 선행기술인 지점-대-지점과 이들 디바이스의 종래의 버션과 함께 사용되는 버스에 기초한 배선의 결합보다는 전적으로 버스에 기초한 인터페이스를 사용하도록 수정되었다. 새로운 버스는 클록신호, 전력과 멀티플렉스된 어드레스, 데이터 및 제어신호를 포함한다. 바람직한 실시예에서, 8개의 버스 데이터 라인 및 어드레스 유효(Address Valid) 버스라인은 어드레스, 데이터 및 40 비트폭까지의 메모리 어드레스에 대한 제어정보를 전달한다. 해당분야에 숙련된 사람은 16개의 버스 데이터 라인 또는 다른 수의 버스 데이터 라인이 본 발명의 사상을 구현하는데 사용될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 새로운 버스는 메모리, 주변기기, 스위치 및 처리장치와 같은 소자를 접속하는데 사용된다.
본 발명의 시스템에서, DRAM 및 다른 디바이스는 버스를 통해 어드레스 및 제어정보를 수신하고 동일한 버스를 통해 요구되는 데이터를 송신하거나 또는 수신한다. 각각의 메모리 디바이스는 다른 신호핀이 없는 단일 버스 인터페이스만을 내장한다. 시스템에 포함될 수 있는 다른 디바이스는 버스 및 입력/출력 라인과 같은 다른 비버스 라인에 접속될 수 있다. 버스는 사용자가 고속버스이용을 성취하도록 큰 데이터 블록전송 및 분할 트랜스액션을 지원한다. 한번에 큰 블록의 데이터를 하나의 단일 디바이스로 신속하게 판독하거나 또는 기입하는 이러한 능력이 본 발명의 중요한 이점이다.
이 버스에 연결되는 DRAM은 여러면에서 종래의 DRAM과 다르다. 제어 정보, 디바이스 식별, 디바이스 형식 및 디바이스의 각 독립된 부분에 대한 어드레스 범위와 같은 칩에 적절한 다른 정보를 기억할수 있는 레지스터가 제공된다. 새로운 버스 인터페이스 회로가 추가되어야 하며 선행기술의 DRAM 디바이스의 내부는 버스의 최고 데이터 전송속도에서 버스에 데이터를 제공하고 버스로부터 데이터를 받아들일 수 있도록 수정될 필요가 있다. 이것은 다이 크기에서 단지 최소의 증가로써 DRAM에서 열 억세스 회로에 대한 변경을 요한다. 버스상의 디바이스에 대해 낮은 스큐 내부 디바이스 클록을 발생하기 위한 회로가 제공되며 다른 회로는 입력신호를 디멀티플렉스하고 출력신호를 멀티플렉스하기 위해 제공된다.
높은 버스 대역폭은 매우 높은 클록 속도(수백 ㎒)에서 버스를 운용함으로써 달성된다. 이 높은 클록 속도는 버스의 제한된 환경에 의해 가능하게 된다. 버스라인은 제어 임피던스 이중 단말 라인이다. 500㎒의 데이터 전송속도에 대해서, 최대 버스전파시간은 1㎱ 미만이다(실제 버스 길이는 약 10㎝이다). 그밖에, 사용되는 패키징때문에, 핀의 피치는 패드의 피치에 매우 가깝게 될 수 있다. 개별 디바이스로부터 결과되는 버스상의 로딩은 매우 작다. 바람직한 실시예에서, 이것은 일반적으로 1-2㎊의 스터브 커패시턴스 및 0.5-2nH의 인덕턴스를 허용한다. 제3도에 보이는 각 디바이스(15, 16, 17)는 한쪽에만 핀을 가지고 있고 이들 핀은 버스(18)에 직접 접속된다. 트랜시버 디바이스(19)가 다중 유니트를 핀(20)을 통해 고위 버스에 인터페이스하기 위해 포함될 수 있다.
본 발명의 아키텍처의 주 결과는 DRAM 억세스의 대역폭을 증가시키는 것이다. 발명은 또한 제조 및 생산원가, 전력소비를 감소시키고 실장밀도 및 시스템 신뢰도를 증가시킨다.
[도면의 간단한 설명]
제1도는 메모리 디바이스의 기본적인 2차원 구성을 도시하는 다이어그램.
제2도는 시스템에서 모든 버스 라인의 병렬 접속 및 각 디바이스에 대한 직렬 리세트(Reset) 라인을 도시하는 개략 블록도.
제3도는 주 버스상의 반도체 디바이스의 3차원 패키징을 도시하는 발명의 시스템의 투시도.
제4도는 요구 패키트(packet)의 포맷을 보여주는 도.
제5도는 슬레이브로부터의 재시행 응답의 포맷을 보여주는 도.
제6도는 요구 패키트 충돌이 버스상에서 생긴후의 버스 사이클 및 조정이 어떻게 취급되는지를 보여주는 도.
제7도는 2 디바이스로부터의 신호가 일시적으로 중복되어 버스를 동시에 구동시킬 수 있는 타이밍을 보여주는 도.
제8도는 버스 클록과 버스상의 디바이스 사이의 접속 및 타이밍을 보여주는 도.
제9도는 다수의 버스 유니트를 트랜시버 버스에 접속하기 위해 트랜시버가 어떻게 사용될 수 있는지를 보여주는 투시도.
제10도는 디바이스를 버스에 접속하는데 사용되는 입력/출력회로의 개략 블록도.
제11도는 버스입력수신기로 사용되는 클록되는 감지 증폭기의 개략도.
제12도는 1 세트의 조정가능지연라인을 사용하여 내부 디바이스 클록이 어떻게 2개의 버스클록신호로부터 발생되는지를 보여주는 블록도.
제13도는 제12도의 블록도에서 신호의 관계를 보여주는 타이밍도.
제14도는 본 발명의 리세트 절차를 구현하는 바람직한 수단의 타이밍도.
제15도는 8개의 서브어레이로 분할되는 4 메가비트 DRAM의 일반적 구성을 보여주는 도.
[상세한 설명]
본 발명은 처리 디바이스와 메모리 디바이스 사이의 통신을 위한 고속 멀티플렉스된 버스를 제공하고 그리고 버스 시스템에서 사용되도록 된 디바이스를 제공하도록 설계되었다. 발명은 또한 버스상에 메모리 디바이스가 있거나 또는 없거나 처리 디바이스와 I/O 인터페이스 또는 디스크 제어기와 같은 다른 디바이스를 접속하는데 사용될 수 있다. 버스는 버스상의 각 디바이스에 병렬로 접속되는 비교적 적은수의 라인으로 구성된다. 버스는 버스상의 다른 디바이스와의 통신을 위해 디바이스가 필요로 하는 실질적으로 모든 어드레스, 데이터 및 제어정보를 전달한다. 본 발명을 사용하는 대다수 시스템에서, 버스는 전체 시스템에 있는 모든 디바이스 사이에 거의 모든 신호를 전달한다. 버스상의 각 디바이스에 대한 디바이스-선정정보가 버스를 통해 전달되므로 별도의 디바이스-선정라인의 필요가 없다. 어드레스 및 데이터 정보가 동일한 라인을 통해 보내질 수 있으므로 별도의 어드레스 및 데이터 라인의 필요가 없다. 여기에서 설명되는 구성을 사용하여, 매우 큰 어드레스(바람직한 실시예에서 40 비트) 및 큰 데이터 블록(1024 바이트) 이 작은수의 버스라인(바람직한 실시예에서 8 더하기 1 제어라인)을 통해 보내질 수 있다.
실제적으로 컴퓨터가 필요로 하는 신호의 전부가 버스를 통해 보내질 수 있다. 해당분야에 숙련된 사람은 CPU와 같은 어떤 디바이스가 다른 신호라인 및 어쩌면 본 발명의 버스외에 독립된 버스 예를 들면 독립된 캐시 메모리에 대한 버스에 연결될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 어떤 디바이스 예를 들어 교차점(cross-point) 스위치가 본 발명의 다중독립버스에 접속될 수 있다. 바람직한 실시예에서, 여기에서 설명되는 버스 접속과는 다른 접속을 가지지 않는 메모리 디바이스가 제공되고 본 발명의 버스를 전적이지는 않지만 메모리 및 버스상의 다른 버스에 대한 주 접속으로 사용하는 CPU가 제공된다.
모든 최신의 DRAM, SRAM 및 ROM 설계는 2차원 영역을 효율적으로 꾸미기 위해 행(워드) 및 열(비트) 라인을 갖는 내부 아키텍처를 가진다. 제1도를 참조하면, 데이터의 1 비트는 각 워드라인(5)과 비트라인(6)의 교차점에 기억된다. 특정한 워드라인이 인에이블될 때, 대응하는 데이터 비트의 모두가 비트라인상에 전송된다. 이 데이터는 4 메가비트 DRAM에서 한번에 약 400 비트인데 열 감지증폭기(3)로 로드되고 I/O 회로에 의해 사용되도록 유지된다.
여기에서 제시되는 발명에서, 감지 증폭기로부터의 데이터는 대략 125㎒에서 운용되는 내부 디바이스 버스상에 한번에 32 비트씩 인에이블된다. 이 내부 디바이스 버스는 데이터가 대략 500㎒에서 운용되는 8 비트폭의 외부 버스 인터페이스로 멀티플렉스되는 디바이스의 주변에 데이터를 이송한다.
본 발명의 버스 아키텍처는 CPU, 직접메모리억세스(DMA) 디바이스, 또는 부동점유닛(FPU)와 같은 마스터 또는 버스 제어기 디바이스와 DRAM, SRAM 또는 ROM 메모리 디바이스와 같은 슬레이브 디바이스를 접속한다. 슬레이브 디바이스는 제어신호에 응답한다; 마스터는 제어신호를 보낸다. 해당분야에 숙련된 사람은 어떤 디바이스는 동작모드 및 시스템의 상태에 따라 여러 시간에서 마스터 및 슬레이브 양쪽으로 행동할 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 예를들면, 메모리 디바이스는 전형적으로 슬레이브 기능만을 가지고 있으나 DMA 제어기, 디스크 제어기 또는 CPU는 슬레이브 및 마스터 기능을 둘다 포함할 수 있다. I/O 디바이스, 디스크 제어기 또는 고속 스위치와 같은 그밖의 전용 디바이스를 포함하여 대다수 다른 반도체 디바이스는 본 발명의 버스와 함께 사용되도록 수정될 수 있다.
각각의 반도체 디바이스는 디바이스 식별(디바이스 ID) 레지스터, 디바이스-형식 디스크립터 레지스터, 제어 레지스터 및 디바이스의 형식에 관한 다른 정보를 내장하는 그밖의 레지스터를 포함하는 것이 바람직한 1 세트의 내부 레지스터를 내장한다. 바람직한 실시예에서, 버스에 접속되는 반도체 디바이스는 그 디바이스내에 내장된 메모리 어드레스를 정하여주는 레지스터 및 디바이스가 데이터를 보내거나 또는 수신할 수 있는 또는 하여야 하는 1 세트의 하나 또는 그이상의 지연시간을 기억하는 억세스-타임 레지스터를 내장한다.
이들 레지스터의 대부분은 수정될 수 있으며 시스템의 전원을 온시킬 때 또는 리세트될 때 생기는 초기화 시퀀스의 일부로서 설정되는 것이 바람직하다. 초기화 시퀀스중에 버스상의 각 디바이스는 유일한 이바이스 ID 번호가 부여되는데 디바이스 ID 레지스터에 기억된다. 버스 마스터는 그다음에 시스템을 구성하는 억세스-타임 레지스터, 제어 레지스터 및 메모리 레지스터를 포함하여 다른 디바이스에서 적절한 레지스터를 억세스하고 설정하기 위해 이들 디바이스 ID 번호를 사용할 수 있다. 각 슬레이브는 하나 또는 여러개의 억세스-시간 레지스터를 가질 수 있다(바람직한 실시예에서는 4개). 바람직한 실시예에서, 각 슬레이브에 있는 하나의 억세스-시간 레지스터는 어떤 제어기능을 용이하게 하기 위해 고정된 값으로 영구적으로 또는 반영구적으로 프로그램된다. 초기화 시퀀스의 바람직한 실시예는 하기에서 더 상세히 설명된다.
마스터 디바이스와 슬레이브 디바이스 사이에 보내지는 모든 정보는 예를 들어 8비트 폭일 수 있는 외부 버스를 통해 보내진다. 이것은 마이크로프로세서와 같은 마스터 디바이스가 외부 버스의 전적인 제어를 장악하고(즉, 버스 마스터가 된다) 버스상의 하나 또는 그이상의 슬레이브 디바이스에게 요구 패키트(어드레스 및 제어정보를 포함하는 일련의 바이트)를 보냄으로써 버스 트랜스액션을 개시하는 프로토콜을 정함으로써 성취된다. 어드레스는 본 발명의 사상에 따라 16 내지 40 또는 그이상의 비트로 구성될 수 있다. 버스상의 각 슬레이브는 그 슬레이브가 패키트에 응답할 필요가 있는지를 알아보기 위해 요구 패키트를 디코드하여야 한다. 패키트가 향해지는 슬레이브는 그 다음에 요구되는 시간에서 요구되는 버스 트랜스액션을 수행하는 데 필요한 어떠한 내부 프로세스를 시작하여야 한다. 요구하는 마스터는 또한 버스 트랜스액션이 시작되기 전에 어떤 내부 프로세스를 집행할 필요가 있다. 규정된 억세스 시간후에 슬레이브는 1 또는 그 이상의 바이트(8비트)의 데이터를 돌려주는 것으로 또는 버스로부터 이용가능하게된 정보를 기억하는 것으로 응답한다. 상이한 형식의 응답이 상이한 시간에 일어나도록 1이상의 억세스 시간이 제공될 수 있다.
요구 패키트 및 대응하는 버스 억세스는 선택된 수의 버스 사이클만큼 떨어져서, 추가 요구 또는 짧은 버스 억세스를 위해 동일한 또는 다른 마스터에 의해 버스가 중간에 낀 버스 사이클에서 사용되도록 한다. 이리하여 다중 독립적인 억세스가 허용되어 짧은 블록의 데이터 전송에 있어서 버스의 최대 이용을 가능하게 한다. 긴 블록의 데이터의 전송은 버스 어드레스, 제어 및 억세스 시간으로 인한 오버헤드가 블록을 요구하고 전송하는 전체 시간에 비해 적기 때문에 중첩없이 효율적으로 사용한다.
[디바이스 어드레스 매핑(mapping)]
본 발명의 또다른 독특한 관점은 각 메모리 디바이스가 종래의 백플레인 버스 컴퓨터 시스템에서 선행기술의 메모리 보드의 모든 기능성을 갖는 완전하고 독립된 메모리 서브시스템이라는 것이다. 개별적인 메모리 디바이스는 단일 메모리 섹션을 포함할 수도 있고 또는 하나 이상의 이산적인 메모리 섹션으로 분할될 수도 있다. 메모리 디바이스는 각 이산적인 메모리 섹션에 대한 메모리 어드레스 레지스터를 포함하는 것이 바람직하다. 장해가 있는 메모리 디바이스는 (또는 디바이스의 서브섹션까지도) 근본적으로 완전한 시스템 능력을 유지하면서 메모리의 소부분의 상실만으로써 추려내질 수 있다. 불량한 디바이스를 추려내는 것은 2가지 방식으로 성취될 수 있는데, 둘다 본 발명과 모순이 없다.
바람직한 방법은 이 메모리 디바이스가 응답할 버스 어드레스의 범위를 정하는 정보를 기억하기 위해 각 메모리 디바이스(또는 그것의 독립적인 이산부분)에서 어드레스 레지스터를 사용한다. 이것은 종래의 백플레인 버스 시스템에서 메모리 보드에 사용되는 선행기술의 방안과 유사하다. 어드레스 레지스터는 통상 알고있는 크기의 블록을 가리키는 단일 포인터, 포인터 및 고정된 또는 가변 블록 크기값 또는 하나는 각 메모리 블록의 시작을 가리키고 하나는 끝을 가리키는(또는 상부 및 하부를 가리키는) 2개의 포인터를 포함할 수 있다. 어드레스 레지스터의 적절한 세팅에 의해, 일련의 기능적인 메모리 디바이스 또는 이산적인 메모리 섹션이 연속적인 어드레스의 범위에 응답하게 될 수 있어 연속적인 양호한 메모리의 블록에 대한 시스템 억세스를 제공하는데 버스에 접속되는 양호한 디바이스의 수에 의해서 주로 제한된다. 제1 메모리 디바이스 또는 메모리 섹션에 있는 메모리 블록은 어떤 범위의 어드레스가 부여될 수 있고, 그다음에 다음 메모리 디바이스 또는 메모리 섹션에 있는 메모리 블록에 있는 이전 블록의 마지막 어드레스보다 하나 높은(또는 낮은, 메모리 구조에 달려 있다) 어드레스로 시작하는 어드레스가 부여될 수 있다.
본 발명에서 사용하기 위한 바람직한 디바이스는 그 디바이스상에서 얼마나 많은 메모리가 어떤 형상으로 이용가능한지를 포함하여 칩의 형식을 규정하는 디바이스-형식 레지스터 정보를 포함한다. 마스터는 (부분적으로 디바이스 ID 번호 및 디바이스 형식과 같은 정보에 기초하여) 메모리의 각 억세스가능한 이산부분의 올바른 기능을 시험하고 디바이스 어드레스-공간 레지스터에 연속적인 것이 바람직한 어드레스값(바람직한 실시예에서 40 비트까지, 1012바이트)을 기입하기 위해 하나 또는 그 이상의 선정된 순서로 각 메모리 셀을 판독하고 그리고 기입하는 것과 같은 적절한 메모리 테스트를 수행할 수 있다. 비기능적인 또는 손상된 메모리 섹션은 시스템이 그 메모리 사용을 피하기 위해 해석할 수 있는 특별 어드레스 값이 부여될 수 있다.
제2 수법은 불량 디바이스를 회피하는 부담을 시스템 마스터상에 지운다. CPU 및 DMA 제어기는 전형적으로 가상 어드레스를 물리적 (버스) 어드레스로 맵(map)하는 TLB(translation look-aside buffer)류를 가지고 있다. 비교적 간단한 소프트웨어로, TLB는 작업 메모리만을 사용하도록 프로그램될 수 있다(기능적 메모리를 기술하는 데이터 구조는 쉽게 발생된다). TLB를 내장하지 않는 마스터(예를 들어, 비데오 디스플레이 발생기)에 대해서는, 연속하는 범위의 어드레스를 기능적인 메모리 디바이스의 어드레스로 맵하기 위해서 작고 간단한 RAM이 사용될 수 있다.
어떤 방안도 잘 들으며 시스템이 상당한 백분율의 비기능적인 디바이스를 가지고도 남아 있는 메모리로써 계속 동작하게 할 수 있다. 이것은 본 발명으로 구축된 시스템은 필드 장해가 거의 없는 시스템을 구축하는 능력을 포함하여 기존의 시스템보다 훨씬 개선된 신뢰도를 가질 것이다라는 것을 의미한다.
[버스]
본 발명이 바람직한 버스 아키텍처는 11개의 신호를 포함한다: BusData[0:7]; AddrValid; Clk1 및 Clk2; 각 디바이스에 병렬로 접속되는 입력기준레벨, 전력 및 접지 라인. 신호는 종래의 버스 사이클동안 버스상에 구동된다. 표기 신호[i:j]는 특정한 범위의 신호 또는 라인을 지칭하는데, 예를 들어, BusData[0:7]는 BusData1, BusData2,..., BusData7을 의미한다. BusData[0:7] 신호용 버스라인은 바이트 폭의 멀티플렉스되는 데이터/어드레스/제어버스를 형성한다. AddrValid는 버스가 언제 유효 어드레스 요구를 가지는지를 나타내고, 슬레이브에게 버스 데이터를 어드레스로서 디코드하고, 어드레스가 그 슬레이브상에 포함되어 있으면 현안의 요구를 취급할 것을 명령한다. 2개의 클록은 함께 버스상의 모든 디바이스에 대해 동기화된 고속 클록을 제공한다. 버스된 신호외에, 시스템내의 모든 디바이스에게 독특한 디바이스 ID 번호를 부여하기 위해 초기화동안에 사용되는 각 디바이스를 직렬로 접속하는 다른 한 라인(ResetIn, ResetOut)이 있다(이하에서 상세히 설명된다).
내부 논리의 게이트 지연에 상대적인 극도로 높은 이 외부 버스의 데이터 전송속도를 용이하게 하기 위해, 버스 사이클은 우수/기수 사이클의 쌍으로 분류된다. 버스에 접속된 모든 디바이스는 버스 사이클의 동일한 우수/기수 라벨링을 사용하는 것이 바람직하고 우수사이클에서 동작을 시작하는 것이 바람직하다는 것을 유의한다. 이것은 클록킹 방안에 의해 강요된다.
[프로토콜 및 버스동작]
버스는 버스 트랜스액션에 대해 상대적으로 간단한 동기 분할-트랜스액션 블록 지향 프로토콜을 사용한다. 시스템의 목표중 하나는 정보가 마스터에 집중되도록 하여 슬레이브를 가능한한 간단하게 하는 것이다(전형적으로 마스터보다 훨씬 많은 슬레이브가 있기 때문이다). 슬레이브의 복잡성을 감소시키기 위해, 슬레이브는 슬레이브가 뒤따르는 버스 억세스단계에 선행하는 어떠한 내부동작을 포함하는 디바이스-내부단계를 시작하거나 또는 어쩌면 완료하도록 하기에 충분한 규정된 시간내에 요구에 응답하는 것이 바람직하다. 이 버스 억세스 단계에 대한 시간은 버스상의 모든 디바이스에게 알려지며 각 마스터는 버스 억세스가 시작될 때 버스가 자유롭게 될 것이라는 것을 확실하게 하는 책임을 진다. 이리하여 슬레이브는 버스에 대한 조정에 대해 전혀 염려하지 않는다. 이 수법은 단일 마스터 시스템에서 조정을 제거하며 또한 슬레이브-버스 인터페이스를 더 간단하게 만든다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 버스상으로 버스 전송을 개시하기 위해, 마스터는 어드레스 및 제어정보를 포함하는 연속적인 일련의 바이트인 요구 패키트를 내보낸다. 우수의 바이트를 포함하는 요구 패키트를 사용하는 것이 바람직하며 또한 우수 버스 사이클에서 각 패키트를 시작하는 것이 바람직하다.
디바이스-선정 기능은 버스 데이터 라인을 사용하여 취급된다. AddrValid가 구동되면, 모든 슬레이브에게 요구 패키트 어드레스를 디코드하고, 그들이 요구된 어드레스를 포함하고 있는지를 결정하고, 포함하고 있으면 데이터 블록 전송에서 데이터를 마스터에게 도로 제공하거나 (판독요구의 경우에) 마스터로부터 데이터를 받아들이도록 (기입요구의 경우에)명령한다. 마스터는 또한 요구 패키트에서 디바이스 ID 번호를 송신함으로써 특정한 디바이스를 선정할 수 있다. 바람직한 실시예에서, 특별한 디바이스 ID 번호는 패키트가 버스상의 모든 디바이스에 의해 해석되어야 한다는 것을 나타내도록 선택된다. 이것은 마스터가 메시지를 방송하도록 예를 들어 동일한 값을 갖는 모든 디바이스의 선정된 제어 레지스터를 설정하도록 한다.
데이터 블록 전송은 우수 사이클에서 시작하는 것이 바람직한 요구 패키트 제어 정보에서 규정된 시간에서 나중에 일어난다. 디바이스는 버스 억세스 단계가 시작되기전에 디바이스가 메모리 어드레싱을 설정하는 것과 같은 어떤 기능을 개시하는 것과 거의 동시에 디바이스-내부 단계로써 데이터 블록 전송을 시작한다. 데이터 블록이 버스라인에 구동되는 시간은 슬레이브 억세스-시간 레지스터에 기억된 값으로부터 선정된다. 판독 및 기입을 위한 데이터의 타이밍은 동일한 것이 바람직하다; 유일한 차이점은 어느 디바이스가 버스를 구동하느냐 하는 것이다. 판독에 대해서는, 슬레이브가 버스를 구동하고 마스터는 버스로부터의 값을 래치한다. 기입에 대해서는 마스터가 버스를 구동하고 선정된 슬레이브는 버스로부터의 값을 래치한다.
제4도에 보이는 본 발명의 바람직한 실시예에서, 요구 패키트(22)는 6 바이트의 데이터를 포함한다 -- 4.5 어드레스 바이트와 1.5 제어 바이트. 각 요구 패키트는 모두 6 바이트의 요구 패키트에 대해서 모두 9 비트의 멀티플렉스되는 데이터/어드레스 라인(AddrValid)(23) + BusData[0:7](24))을 사용한다. 다르게 사용되지 않은 우수 사이클에서 AddrValid(23)=1로 설정하는 것은 요구 패키트(제어정보)의 시작을 나타낸다. 유효한 요구 패키트에서, AddrValid(27)는 마지막 바이트에서 0이 되어야 한다. 마지막 바이트에서 이 신호를 긍정하는 것은 요구 패키트를 무효화한다. 이것은 충돌 검출 및 조정 논리에 사용된다(이하에서 설명된다). 바이트(25-26)는 제1 35 어드레스 비트 즉 Address[0:35]를 포함한다. 마지막 바이트는 AddrValid(27)(무효화 스위치), 나머지 어드레스 비트(28) 즉 Address[36:39] 및 BlockSize[0:3](제어정보)를 포함한다.
제1 바이트는 제어정보, AccessType[0:3], 예를 들어 억세스의 형식을 규정하는 op 코드(명령코드) 및 마스터 ID 번호를 포함한 패키트를 보내는 마스터를 위해 유보된 자리인 Master[0:3]를 포함하는 2개의 4비트 필드를 포함한다. 마스터 번호(1 내지 15)만이 허용된다 -- 마스터 번호(0)는 특별한 시스템 명령을 위해 유보되어 있다. Master[0:3]=0인 어떤 패키트도 무효 또는 특별 패키트이며 그에 따라 처리된다.
AccessType 필드는 요구되는 동작이 판독인지 기입인지 및 억세스의 형식 예를 들어 그것이 제어 레지스터에 대한 것인지 또는 같은 디바이스의 다른 부분에 대한 것인지를 규정한다. 바람직한 실시예에서, AccessType[0]은 판독/기입 스위치이다: 그것이 1이면, 동작은 슬레이브로부터의 판독을 요청한다(슬레이브는 요구되는 메모리 블록을 판독하고 메모리 내용을 버스상에 구동한다); 그것이 0이면, 동작은 슬레이브로의 기입을 요청한다(슬레이브는 버스로부터 데이터를 판독하고 그것을 메모리에 기입한다). AccessType[1:3]은 슬레이브에 대한 8개의 상이한 억세스 형식을 제공한다. AccessType[1:2]는 응답의 타이밍을 나타내는 것이 바람직한데, 억세스-시간 레지스터(AccessRegN)에 기억된다. 억세스-시간 레지스터의 선택은 어떤 명령코드가 그 레지스터를 선택하게 함으로써 직접 선정될 수도 있거나 또는 슬레이브가 미리선정된 억세스 시간(하기의 테이블을 참고한다)으로 선정된 명령코드에 응답하게 함으로써 간접적으로 선정될 수 있다.
특별한 형식의 억세스는 제어 레지스터 억세스인데, 선정된 슬레이브에서 선정된 레지스터를 어드레싱하는 것을 포함한다. 본 발명의 바람직한 실시예에서 0이 되는, AccessType[1:3]은 제어 레지스터 요구를 나타내며 패키트의 어드레스 필드는 원하는 제어 레지스터를 나타낸다. 예를 들면, 최상위 2 바이트는 (어느 슬레이브가 어드레스되고 있는지를 규정하는) 디바이스 ID 번호일 수 있으며 최하위 3 바이트는 레지스터 어드레스를 규정할 수 있으며 또한 그 제어 레지스터에 로드될 데이터를 나타내거나 포함할 수 있다. 제어 레지스터 억세스는 억세스-시간 레지스터를 초기화하는데 사용될 수 있어서, 예를 들어 AccessReg0에 있는 값, 8 사이클이 바람직한 프로그램될 수 있거나 또는 하드배선될 수 있는 고정된 응답시간을 사용하는 것이 바람직하다. 제어 레지스터 억세스는 또한 어드레스 레지스터를 포함하여 다른 레지스터를 초기화하거나 수정하는데 사용될 수 있다.
본 발명의 방법은 특히 DRAM을 위한 억세스 모드 제어를 제공하고 있다. 한가지 그런 억세스 모드는 억세스가 페이지 모드인지 또는 정상적인 RAS 모드인지를 결정한다. 정상모드에서 (종래의 DRAM 및 본 발명에서), DRAM 열 감지 증폭기 또는 래치는 논리 0과 1 사이의 중간값에 프리차지(precharge)되었다. 이 프리차징은 RAM에서 행에 대한 억세스가 입력(기입) 또는 출력(판독)에 대한 억세스 요구가 수신되자마자 시작되게 하며 열감지 증폭기가 데이터를 신속히 감지하도록 한다. 페이지 모드에서 (종래 및 본 발명 둘다에서), DRAM은 이전 판독 또는 기입동작으로부터의 데이터를 열 감지 증폭기 또는 래치에 보유한다. 데이터를 억세스하는 다음번 요구가 동일한 행으로 향해지면, DRAM은 데이터가 감지되는 것을 기다릴 필요가 없으며 (그것은 이미 감지되었다) 이 데이터에 대한 억세스 시간은 정상 억세스 시간보다 훨씬 짧다. 페이지 모드가 일반적으로 데이터에 대한 훨씬 신속한 억세스를 가능하게 하나 (감지 증폭기의 수와 같은) 작은 블록의 데이터에 신속한 억세스를 가능하게 한다. 그러나, 요구되는 데이터가 선정된 행에 없으면, 요구는 정상모드 억세스가 시작되기 전에 RAM이 프리차지되기를 기다려야만 하므로, 억세스 시간이 정상 억세스 시간보다 길다. 각 DRAM에 있는 2개의 억세스-시간 레지스터는 각각 정상 및 페이지 모드 억세스에 사용될 억세스 시간을 내포하는 것이 바람직하다.
억세스 모드는 또한 DRAM이 잇따른 페이지 모드를 억세스하기 위해 감지 증폭기를 프리차지하는지 아니면 감지 증폭기의 내용을 저장하는지의 여부를 결정한다. 전형의 설정은 정규 억세스후 프리차지 및 페이지 모든 억세스후 기억이지만 선택가능한 작동모드로서 페이지 모드 억세스후 프리차지 또는 정규 억세스후 기억이 허용된다. DRAM은 또한 선택된 시기동안 억세스되지 않는 경우 감지 증폭기를 프리차지하기로 설정될 수 있다.
페이지 모드에서, DRAM 감지 증폭기에 기억된 데이터는 정규모드에서 데이터를 독출하는데 걸리는 시간보다 훨씬 적은 시간내에 억세스 가능하다(~10-20nS 대 40-100nS). 이 데이터는 오랜 기간동안 계속 이용가능하다. 그러나, 이들 감지 증폭기( 및 따라서 비트라인)가 억세스후 프리차지되지 않는 경우, 상이한 메모리 워드(행)로의 잇따른 억세스는, 감지 증폭기가 신규치에서 래치하기 이전에 프리차지해야만 하므로 약 40-100nS의 프리차지 시간 페날티(penalty)받는다.
따라서 감지 증폭기의 내용은 유지되고 캐쉬로서 사용가능하여, 더욱 고속으로 데이터의 소 블록을 반복 억세스하도록 한다. DRAM 기본 페이지 모드 캐쉬는 기존의 DRAM 구조를 사용하는 종래기술에서 시도되어 왔지만, 그것들은 컴퓨터 워드당 여러개의 칩이 필요하기 때문에 별로 효과적이지 못하다. 이러한 종래의 페이지 모드 캐쉬는 많은 비트(예를 들면, 32칩×4k 비트)를 갖지만, 매우 적은 독립기억장소를 갖는다. 환언하면, 제때 주어진 임의의 점에서 감지 증폭기는 몇몇 상이한 블록이나 메모리 장소(상기 예에서, 4k 워드의 단일 블랙)만을 보유한다. 시뮬레이션은 100 블록 이상이 각 블록 사이즈에 관계없이 고적중률(이에 캐쉬 메모리에서 요청된 데이터를 찾는 요청의 >90%)을 달성하는데 요구된다. 예컨대, Anant Agarwal 등 저, An Analytic cache Model, ACM Transactions on Computer Systems, Vol. 7(2), pp. 184-215 (May 1989)를 참조하시오.
본 발명의 메모리 구성은, 각 DRAM이 1 또는 그 이상인(4M 비트 DRAM에 4) 각각 어드레스화되고 독립인 데이터의 블록을 보유하도록 한다. 100개의 이러한 DRAM(즉, 400 블록 또는 장소)을 갖는 퍼스널 컴퓨터 또는 워크 스테이션은 종래 형태로 구성된 DRAM을 사용하는 더 낮고 많이 변화하는 적중률(50-80%)과 비교해서 극히 높고 자주 반복가능한 적중율을 달성할 수 있다. 더욱이, 페이지 모드 캐쉬의 미스상의 연기된 프리차지에 관련한 시간 페날티 때문에, 종래의 DRAM 기본 페이지 모드 캐쉬는 일반적으로 어떠한 캐쉬보다도 구동비가 떨어진다고 알려져 왔다.
DRAM 슬레이브를 억세스하기 위해 억세스 형식이 다음과 같은 식으로 바람직하게 사용된다:
AccessType[1:3] 사용 억세스시간
0 제어 레지스터 억세스 고정, 8[억세스레지스터0]
1 비사용 고정, 8[억세스레지스터0]
2-3 비사용 억세스레지스터1
4-5 페이지 모드 DRAM 억세스 억세스레지스터2
6-7 정규 DRAM 억세스 억세스레지스터3
당기술에 숙련된 사람들은 일련의 이용가능 비트가 이들 억세스 모드를 제어하기 위해 치환함에 따라 표시될 수 있다는 사실을 인식한다.
AccessType[2] = 페이지 모드/정규 치환
AccessType[3] = 프리차지/저장-데이터 치환
BlockSize[0:3] 데이터 블록 전송의 사이즈 지정.
BlockSize[0]가 0인 경우, 잔여 비트는 블록 사이즈(0-7)의 이진 표시이다. BlockSize[0]가 1인 경우, 잔여 비트는 블록 사이즈를 8부터 1024까지 2의 이진곱으로서 제공한다. 길이 0의 블록은, 예컨대, 임의의 데이터를 복귀시키지 않고 DRAM을 재생하거나 또는 DRAM을 페이지 모드로부터 정규 억세스 모드 또는 그 역으로 전환하기 위한 특정 커맨드로서 해석될 수 있다.
BlockSize[0:2] 블록에서 바이트의 수
0-7 0-7 각각
8 8
9 16
10 32
11 64
12 128
13 256
14 512
15 1024
당기술에 숙련된 사람들은 다른 블록 사이즈 부호화 방안이나 값이 사용될 수 있다는 사실을 인식한다.
대부분, 슬레이브는 버스라인 BusData[0:7] 이상의 버스로부터 혹은 그것으로 판독 또는 기록함으로써 선택된 억세스 시간에 반응한다. 바람직한 실시예에서, 실제적으로 각 메모리 억세스는 단일 메모리 장치만을 포함한다. 즉 단일 블록은 단일 메모리 장치로부터 판독되거나 혹은 그것으로 기록된다.
[재시행 포맷]
몇몇 경우에, 슬레이브는 예컨대 판독 또는 기록요청에 정확히 대응 가능할 수 없을지도 모른다. 이러한 상황에서, 슬레이브는 에러 메시지를 복귀하고, 때때로 N(o)ACK(nowledge) 또는 재시도 메시지를 요청한다. 재시도 메시지는 재시도 메시지를 요구하는 조건에 대한 정보를 포함할 수 있으나, 이는 슬레이브 및 마스터에서의 회로군에 대한 시스템 요청을 증가한다. 에러가 발생한다는 것만을 가리키는 단순 메시지는 덜 복잡한 슬레이브를 허용하고, 마스터는 조처가 이해를 위해 필요할 때마다 취하고 에러의 원인을 수정할 수 있다.
예컨대, 임의의 조건하에서, 슬레이브는 요청된 데이터를 공급할 수 없을지도 모른다. 페이지 모드 억세스중, 선택된 DRAM은 페이지 모드에 있고 요청된 어드레스는 감지증폭기나 래치에 보유된 데이터의 어드레스를 매치한다. 각 DRAM은 페이지 모드 억세스중 이 매치를 체크할 수 있다. 매치가 발견되지 않는다면, DRAM은 프리차지를 시작하고 데이터 블록의 제1 사이클동안 재시도 메시지를 마스터로 복귀한다(복귀된 블록의 나머지는 무시됨). 마스터는 그후 프리차지 시간(질의에서 종속의 형식을 수용하기로 설정되고, 특정 레지스터, PreChargeReg에 기억)동안 기다려야만 하고, 정규 DRAM 억세스에 따른 요청을 재송신한다(억세스 형식 = 6 또는 7).
본 발명의 바람직한 형태에서, 슬레이브는 슬레이브가 데이터를 판독 또는 기록 개시하기로 되어 있던 시간에 참인 AddrValid를 구동함으로써 재시도를 신호한다. 슬레이브로 기록될 것으로 예상되는 마스터는 기록중 AddrValik를 감시해야 하고, 재시도 메시지를 검출하는 경우 교정하는 조처를 취해야 한다. 제5도는 제1(우수) 사이클에서 Master[0:3] = 0을 갖는 23 AddrValid = 1로 이루어진 판독요청에 유용한 재시도 메시지(28)의 포맷을 도시한다. AddrValid는 데이터 블록 전송에 대해 정규적으로 0이고 마스터 0이 없다(1 내지 15만이 허용)는 사실을 주목하라. 모든 DRAM 및 마스터는 이러한 패키트를 무효요청 패키트로서, 따라서 재시도 메시지로서 쉽게 인식할 수 있다. 이런 형식의 버스 처리에서 Master[0:3] 및 AddrValid 23을 제외한 모든 분야는 기술된 구현에서 내용이 규정되지 않음에도 불구하고 정보 분야로서 사용가능하다.
당기술에 숙련된 사람들은 재시도 메시지를 나타내는 다른 방법이 데이터 무효라인 및 신호를 버스로 더하는 것이라는 사실을 인식하고 있다. 이 신호는 NACK의 경우에 주장될 수 있다.
[버스 조정]
단일 마스터의 경우, 정의에 의해 아무런 조정의 문제가 없다. 마스터는 요구 패키트를 송신하고 버스가 그 패키트에 대응하여 분주할 때 주기의 트랙을 유지한다. 마스터는 다양한 요구를 스케쥴하여 대응 데이터 블록전송이 오버랩되지 않도록 한다.
본 발명의 버스 구조는 또한 다중의 마스터의 형성에 유용하다. 2 또는 그 이상의 마스터가 동일 버스상에 있을 때, 각 마스터는 모든 계류중인 처리의 트랙을 유지해야만 하며, 따라서 각 마스터는 요구 패키트를 송신하고 대응 데이터 블록 전송을 억세스할 수 있을 때를 안다. 그러나, 2 또는 그 이상의 마스터가 동시에 요구 패키트를 송신하고 다양한 요청이 검출되는 상황이 발생한 후 소정의 버스 조정에 의해 분류된다.
버스가 분주할 때 각 마스터에 대해 트랙을 유지하는 방법이 많이 있다. 간단한 방법은, 예컨대 하나는 버스가 분주할 때 장래 가장 빠른 포인트를 가리키고 다른 하나는 버스가 자유로울 때 장래 가장 빠른 포인트를 가리키는, 즉 가장 늦은 계류중인 데이터 블록 전송 중 끝을 가리키는 2 포인터를 유지함으로써, 각 마스터에 대해 버스-분주(bus-busy) 데이터 구조를 유지하는 것이다. 이 정보를 사용하여, 각 마스터는 버스가 다른 데이터 블록 전송으로 바쁘게 되기 이전 요구 패키트(프로토콜 아래 상기 기술된 바와 같이)을 송신하기에 충분한 시간이 있는지의 여부 및 있다면 언제인지, 그리고 대응 데이터 블록전송이 계류중인 버스처리를 간섭하는지의 여부를 결정할 수 있다. 따라서, 각 마스터는 모든 요구 패키트를 판독하고, 버스가 자유롭고 또한 자유로워질 때 정보를 유지하기 위해 그의 버스-분주데이터 구조를 갱신해야만 한다.
버스상의 2 또는 그 이상의 마스터로서, 마스터는 동일한 버스 사이클동안 때때로 독립요청패키트를 전송한다. 그러한 다중요청은 각각의 그러한 마스터 구동에 따라 상이한 정보와 동시에 버스와 충돌하여, 정보요청을 상승하도록 하고 바라는 데이터 블록전송을 발생하지 않는다.
바람직한 형태의 발명에서, 버스 데이터상의 논리적 1 또는 어드레스 유효라인을 기록하기 위해 찾는 버스상의 각 장치는 시스템에 대한 고-논리값과 같거나 더 큰 전압을 유지하기에 충분한 전류를 갖는 라인을 구동한다. 장치는 논리적 0을 갖게 되는 라인을 구동하지 않는다; 그러한 라인은 저-논리값에 대응하는 전압으로 간단히 보유된다. 각 마스터는, 주어진 버스 사이클동안 구동하는 것이 아니라 다른 마스터가 구동하는 라인상에서 기대레벨이 '0'인 경우, 적어도 몇몇 바람직하게는 모든 버스 데이터 및 어드레스 유효라인상의 전압을 시험하여 마스터는 논리적 '1'을 검출할 수 있다.
충돌을 검출하는 다른 방법은 충돌신호에 대해 1 또는 2 이상의 버스라인을 선택하는 것이다. 요구를 보내는 각 마스터는 라인 또는 라인들을 구동하고, 1 마스터 이상만큼의 요구를 가리키는 정규구동전류(또는 논리적 값인 >1) 이상에 대해 선택된 라인을 감시한다. 당기술에 숙련된 사람들은 이것이 버스 데이터 및 어드레스 유효를 포함하는 프로토콜에 따라 구현될 수 있거나 또는 추가적인 버스라인을 사용하여 구현될 수도 있다는 사실을 인식하게 된다.
본 발명의 바람직한 형태에서, 각 마스터는 다른 마스터가 그 라인들을 구동하는지 알기 위해 구동하지 않는 라인을 감시함으로써 충돌을 검출한다. 제4도를 참조하면, 제1 바이트의 요청 패키트는 버스의 사용을 시도하는 각 마스터의 수(Master[0:3])를 포함한다. 두마스터가 제시간에 동일 포인트에서 시작하는 패키트 요구를 보낸다면, 마스터수는 적어도 그들 마스터에 의해 함께 논리적 or되어서, 마스터중 하나 또는 모두는 버스상의 데이터를 감시하고 보내진 것을 비교함으로써 충돌을 검출할 수 있다. 예컨대 마스터 수 2(0010) 및 5(0101)에 의한 요구가 충돌하는 경우, 버스는 값 Master[0:3] = 7(0010 + 0101 = 0111)로 구동되어진다. 마스터 수(5)는, 신호 Master[2] = 1 및 마스터 2가 양 마스터가 충돌이 발생된 것을 말하는 Master[1] 및 Master[3] = 1인 것을 검출한다는 사실을 검출한다. 다른 예는 마스터(2) 및 (11)인데, 그에 대하여 버스는 값 Master[0:3]=11(0010 + 1011 = 1011)로 구동되어지고, 마스터(11)가 이 충돌을 쉽게 검출할 수 없음에도 불구하고 마스터(2)는 할 수 있다. 임의의 충돌이 검출될 때, 충돌을 검출하는 각 마스터는 요구 패키트(22 내지 1)의 바이트(5)에서 어드레스 유효(27)의 값을 구동하며 이는 상기 제2 예에서 마스터(11)를 포함하여 모든 마스터에 의해 검출되고 하기되는 버스 조정 사이클을 강요한다.
다른 충돌조건은 마스터(A)가 사이클(0)에서 요구 패키트를 보내고 마스터(B)가 제1 요구 패키트의 사이클(2)에서 시작하는 요구 패키트를 보내기를 시도할 수 있음으로써 제1 요구 패키트를 오버랩한다. 이는 때때로 발생하는데, 버스가 고속으로 작동하기 때문에, 이에따라 제2 초기화 마스터에서의 논리는 사이클 0에서 제1 마스터에 의해 개시된 요구를 검출하기에 충분히 빠르고 그 자신의 요구를 지연함으로써 충분히 빠르게 반응할 수가 없다. 마스터(B)는 결국, 요구 패키트를 보내도록 시도하기로 되어 있지 않고( 및 따라서 마스터(A)가 보내기를 시도하고 있었던 어드레스를 거의 확실히 파괴); 동시 충돌하는 상기의 예에서와 같이, 조정을 강요하는 제1 요구 패키트(27)의 바이트(5)동안 어드레스 유효상 1을 구동한다는 사실을 감지한다. 바람직한 구현에서의 논리는 마스터가 제1 요구 패키트의 사이클(3)에 의해 다른 마스터에 의해 요구 패키트를 검출하기에 충분히 빨라서, 어떤 마스터도 사이클(2)보다 늦게 잠재적으로 충돌하는 요구 패키트를 보내도록 시도하기 쉽지 않다.
슬레이브 장치는 충돌을 즉시 검출하는데 필요치 않고 최종 바이트(바이트 5)가 판독되어 패키트가 유효하다는 것을 보증할 때까지 회복할 수 없는 임의의 것을 하기 위해 기다려야 한다. 0(재시도 신호)과 같은 Master[0:3]를 갖는 요구 패키트는 무시되어 충돌을 발생하지 않는다. 이러한 패키트의 잇따른 바이트는 무시된다.
충돌후 조정을 시작하기 위해, 마스터는 중지된 요구 패키트후 선택된 수의 사이클(바람직한 구현에서 4 사이클)을 기다리고 나서, 다음 자유 사이클을 사용하여 버스에 대해 조정한다(바람직한 구현에서 다음의 이용가능한 우수 사이클). 각 충돌 마스터는 모든 다른 충돌 마스터에 요구 패키드를 보내기 위해 찾는다는 것을 신호하고, 우선 순위는 충돌 마스터 각각에 할당되고 나서, 각 마스터는 그 우선 순위의 순서에서 그의 요구를 하도록 허용된다.
제6도는 이 조정을 구현하는 하나의 바람직한 방법을 도시한다. 각 충돌 마스터는, 그의 할당된 마스터 수(본 예에서 15)에 대응하는 신호 버스사이클동안 단일버스 데이터 라인을 구동함으로써 요구 패키트를 보내기로 의도한 것을 신호한다. 그 바이트의 조정 사이클(29)동안, 바이트 0은 각각 마스터(1-7)로부터 요구(1-7)로 할당되며(비트 0은 사용안됨), 바이트 1은 각각 마스터(8-15)로부터 요구(8-15)에 할당된다. 적어도 하나의 장치 및 바람직하게는 각 충돌 마스터는 어떤 마스터가 버스를 사용하기를 원하는지 결정하여 기억하기 위한 조정 사이클동안 버스상의 값을 판독한다. 당기술에 숙련된 사람들은 시스템이 마스터보다 더 많은 버스라인을 포함하는 경우 단일 바이트가 조정 요청에 대해 할당될 수 있다. 15 이상의 마스터가 추가적인 버스 사이클을 사용함으로써 수용될 수 있다.
고정된 우선순위 방안(바람직하게는 마스터 수를 사용하고, 최저수를 우선 선택하는)은 우선순위 결정에 사용된 후, 적어도 1 장치에 의해 유지된 버스 조정 큐(queue)에서 요구를 계속한다. 이들 요청은 버스-분주 데이터 구조에서 각 마스터에 의해 대기행렬에 넣어지고, 어떠한 부가적인 요청도 버스 조정큐가 소거될 때까지 허용되지 않는다. 당기술에 숙련된 사람들은, 각 마스터의 실재위치에 따라 우선순위를 할당하는 것을 포함하여 다른 우선순위 방안이 사용될 수 있다는 사실을 인식하게 된다.
[시스템 구성/재설정]
본 발명의 버스기본시스템에서, 시스템이 바라고 필요로 함에 따라 다른 상태하에서 또는 전력 증대후 단일장치식별자(장치 ID)를 버스상의 각 장치에 제공하기 위해 메카니즘이 제공된다. 마스터는 특정장치를 억세스하는데 특히 제어 및 어드레스 레지스터를 포함하여 특정장치의 레지스터를 설정하고 변경하는데 이 장치 ID를 사용할 수 있다. 바람직한 실시예에서, 1 마스터가 전 시스템 구성처리를 실행하기 위해 할당된다. 마스터는 일련의 유일한 장치 ID 번호를 버스시스템에 접속된 각 단일장치에 제공한다. 바람직한 실시예에서, 버스에 접속된 각 장치는 장치의 형식을 예컨대 CPU, 4M 비트 메모리, 64M 비트 메모리 또는 디스크 제어기로 특정화하는 특정의 장치유형 레지스터를 포함한다. 구성 마스터는 각 장치를 체크하여, 억세스 타임 레지스터를 포함하여, 장치유형을 결정하고 적절한 레지스터를 설정한다. 구성 마스터는 각 메모리 장치를 체크하고 모든 적절한 메모리 어드레스 레지스터를 설정한다.
유일한 장치 ID 번호를 설정하기 위한 하나의 수단은 각 장치가 순차적으로 장치 ID를 선택하고 내부장치 ID 레지스터에 그 값을 기억하도록 하는 것이다. 예컨대, 마스터는 일련의 장치 각각에서의 시프트 레지스터를 통해서 순차적인 장치 ID 번호를 전할 수 있거나, 또는 토큰을 갖는 장치가 다른 라인이나 라인들로부터 장치 ID 정보에서 판독하도록 장치에서 장치로 토큰을 전할 수 있다. 바람직한 실시예에서, 장치 ID 번호는 그들의 실제관계, 예컨대 그들의 버스에 따른 순서에 따라 장치에 할당된다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 장치 ID 설정은 각 장치상의 한쌍의 핀, ResetIn 및 ResetOut을 사용하여 달성된다. 이들 핀은 정규논리신호를 조정하고 장치 ID 구성동안에만 사용된다. 클록에지의 각 상승중, 각 장치는 ResetIn(입력)을 4단 리셋 시프트 레지스터로 복사한다. 리셋 시프트 레지스터의 출력은 ResetOut에 접속되어 다음의 순차적으로 접속된 장치에 대해 ResetIn에 교대로 접속된다. 실제적으로 버스상의 모든 장치는 그로 인해 함께 데이지-체인(daisy-chain)된다. 제1 리셋 신호, 예컨대, 장치에서의 ResetIn이 논리적(1)인 동안, 또는 리셋 시프트 레지스터의 선택된 비트가 0에서 0이 아닌 것으로 갈 때, 예컨대 모든 내부 레지스터를 소거하고 모든 상태 장치를 리셋함으로써 장치가 견고한 리셋을 하도록 한다. 제2 리셋 신호 예컨대, 외부버스상의 변화 가능치와 결합된 ResetIn의 하강하는 에지는 장치가 외부버스의 내용을 내부장치 ID 레지스터(장치[0:7])로 래치하도록 한다.
모든 버스상의 장치를 리셋하기 위해, 마스터는 제1 장치의 ResetIn 라인을 버스상의 모든 장치가 리셋되어지는 것을 보증하기에 충분하도록 1로 설정한다(장치 수의 4 사이클 타임 -- 1024사이클이 항상 모든 장치를 리셋하기에 충분한 시간이 되도록 바람직한 버스구성상 장치의 최대수가 256(8비트)라는 사실을 주목하라). 그 후 ResetIn은 0으로 떨어지고 BusData 라인은, 매 4 클록 펄스후마다 변화하는 연속적인 장치 ID 번호에 의해 수반된 제 1로 구동된다. 연속적인 장치는 그들 장치 ID 번호를 데이지-체인된 장치의 시프트 레지스터를 통해 ResetIn 하강 에지가 전파함에 따라 대응하는 장치 ID 레지스터에로 설정한다. 제14도는 마스터가 버스 데이터 라인 BusData[0:3]상으로 제1 장치 ID를 구동시키는 동안 낮게 진행하는 제1 장치에서 ResetIn을 도시한다. 제1 장치는 그후 제1 장치 ID에서 래치한다. 4 클록 사이클후, 마스터는 BusData[0:3]를 다음 장치 ID 번호로 바꾸고 제1 장치에서 ResetOut이 '로우(low)'로 진행하여 다음의 데이지-체인된 장치에 대한 ResetIn을 '로우'로 하여, 다음 장치가 BusData[0:3]로부터 다음 장치 ID 번호에서 래치하도록 한다. 바람직한 실시예에서, 1 마스터는 장치 ID 번호를 구동하는 것은 그 마스터에 달려 있다. 바람직한 실시예에서, 각 장치는 ResetIn이 BusData[0:3]로부터 장치 ID 번호에서 래치하기 전에 '로우'로 진행한 후 2 클록 사이클을 기다린다.
당기술에 숙련된 사람들은 더 긴 장치 ID 번호가 버스로부터 다중 바이트로 각 장치판독을 갖음으로써 장치로 분배되고 그 값을 장치 ID 레지스터로 래치할 것이라는 사실을 인식한다. 당기술에 숙련된 사람들은 또한 장치 ID 번호를 단일장치로 수용하는 또다른 방법이 있다는 사실을 인식한다. 예컨대, 일련의 순차적인 번호는 ResetIn 라인을 따라 클록되고, 임의의 시간에 각 장치는 전류 리셋 시프트 레지스터치를 장치 ID 레지스터로 래치하도록 명령될 수 있다.
구성 마스터는 각 슬레이브에서 각 억세스 타임 레지스터의 억세스 시간을, 실제로 슬레이브가 바라는 메모리 억세스를 수행하기에 충분히 긴 주기로 선택하고 설정한다. 예컨대, 정규 DRAM 억세스에 대해, 이 시간은 행 어드레스 스트로브(RAS) 억세스 타임보다 더 길다. 이 상태가 만족되지 않을 경우, 슬레이브는 정확한 데이터를 전달하지 않을 수 있다. 슬레이브 억세스 타임 레지스터에 기억된 값은, 슬레이브 장치가 요구에 응답하여 버스를 사용하기전에 기다려야 하는 버스 사이클의 수의 ½이 바람직하다. 따라서 1 값의 억세스 시간은 요구 패키트의 최종 바이트가 수용된 후 적어도 2 사이클까지 슬레이브가 버스를 억세스하지 않는다는 사실을 지시한다. 억세스 레지스터 0의 값은 제어 레지스터로 억세스를 촉진하기 위해 8(사이클)로 바람직하게 고정된다.
본 발명의 버스 구조는 1 마스터 장치 이상을 포함할 수 있다. 리셋 또는 초기화 순서는 또한 다중 마스터가 버스상에 존재하는지의 결정을 포함하여 만약 그렇다면 단일한 마스터 ID 번호를 각각에 할당한다. 당기술에 숙련된 사람들은 이것을 수행하는 많은 방법이 있다는 것을 인식하게 된다. 예컨대, 마스터는 예컨대 어떤 형식이 특정 레지스터를 판독함으로써, 각 마스터 장치에 대해 다음의 이용가능한 마스터 ID 번호를 특정 레지스터로 기록하는지를 결정하기 위해 각 장치를 폴링(polling)할 수 있었다.
[ECC]
당기술에 공지된 에러검출 및 수정(ECC) 방법은 이 시스템에 채용될 수 있다. 전형적으로 ECC 정보는, 데이터 블록이 메모리로 첫번째로 기록되는 시간에 데이터 블록에 대해 계산된다. 데이터 블록은 통상 정수이진 사이즈, 예컨대 256 비트를 가지며, ECC 정보는 상당히 적은 비트를 사용한다. 잠재적 문제는 전형적으로 종래기술 방안의 각 이진 데이터 블록이 부가된 ECC 비트와 함께 기억된다는 사실에서 발생하여 정수이진 파워(power)가 아닌 블록 사이즈를 생성한다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, ECC 정보는 대응 데이터로부터 분리기억되어 정수 이진사이즈를 갖는 블록에 기억될 수 있다. ECC 정보 및 대응 데이터는, 예컨대 각각의 DRAM 장치에 기억될 수 있다. 데이터는 단일 요구 패키트를 사용하는 ECC 없이 판독될 수 있지만, 에러수정데이터를 기록 또는 판독하기 위해, 데이터에 대해 1, 대응 ECC 정보에 대해 1인 그 요구 패키트를 요구한다. ECC 정보는 영구적으로 항상 기억가능하지는 않고, 임의의 상황에서 ECC 정보는 요구 패키트를 보내지 않거나 버스데이터 블록 전송없이 이용가능할 수 있다.
바람직한 실시예에서, 표준 데이터 블록 사이즈는 ECC와 함께 사용하기 위해 선택될 수 있고, ECC 방법은 대응 ECC 블록에서 정보의 요구된 비트수를 결정한다. ECC 정보를 포함하는 RAM은 다음과 같은 억세스 타임을 기억하기 위해 프로그램될 수 있다: 즉 (1) 요구 패키트(6 바이트)를 송신하기 위한 시간을 마이너스하는 표준 데이터 블록(수정된 데이터에 대해)을 억세스하기 위해 시간을 플러스하는 정규 RAM(데이터 포함)의 억세스 시간; 또는 요구 패키트를 송신하기 위한 시간을 마이너스하는 표준 ECC 블록을 억세스하기 위해 시간을 마이너스하는 정규 RAM의 억세스 시간, 데이터 블록 및 대응 ECC 블록을 판독하기 위해, 마스터는 간단하게 요청에 의해 ECC 블록에 대해 즉히 수반된 데이터에 대한 요구를 제기한다. ECC RAM은 선택된 억세스 시간을 기다린 뒤 데이터 RAM이 데이터 블록을 완전히 배격하자마자 버스상으로 그의 데이터를 구동한다. 당기술에 숙련된 사람들은 상기 경우(2)에 기술된 억세스 시간이, 데이터가 버스라인으로 구동되기 이전 ECC 데이터를 구동하는데 사용될 수 있다는 것을 인식하고 기록데이터가 판독을 위해 기술된 방법을 분석함으로써 실행될 수 있다는 것을 인식하게 된다. 당기술에 숙련된 사람들은 또한 이들 한쌍의 ECC 요청을 수용하기 위해 본 발명의 버스-분주구조 및 요구 패키트 조정 방법으로 만들어지는 조정을 인식하게 된다.
이 시스템이 아주 유연하기 때문에, 시스템 설계자는 본 발명의 메모리 장치를 사용하는 ECC 비트의 수 및 데이터 블록의 크기를 선택할 수 있다. 버스상의 데이터 흐름이 다양한 방법으로 해석될 수 있다는 사실을 주목하라. 예컨대, 순서는 2nECC 바이트(또는 역으로)에 의해 수반된 2m데이터 바이트일 수 있거나, 순서는 8 데이터 플러스 1 ECC 바이트의 2k반복일 수 있다. 디렉토리-기본 캐쉬 일관성 방안에 의해 사용된 정보와 같은 다른 정보는 또한 이 방법으로 운영될 수 있다. 예컨대, Anant Agarwal, 등, 캐쉬 지속에 대한 기준화 가능 디렉토리 방안, 제15차 컴퓨터 구조에 대한 국제 심포지움, 6월 1988, 페이지 280-289를 참조. 당기술에 숙련된 사람들은 본 발명의 기술내에 있는 ECC 방안을 채용하는 변경적 방법을 인식한다.
[저전력 3-D 패키징]
본 발명의 다른 주요한 장점은 메모리 시스템 전력소비를 급격히 감소시킨다는 것이다. 종래기술 DRAM에 의해 소비된 거의 모든 전력은 행 억세스를 수행하여 일소한다. 블록 요구에 대해 모든 비트를 공급하기 위해 단일 RAM에서 단일 행 억세스를 사용함으로써(종래 메모리 시스템의 다중 RAMs 각각의 행 억세스와 비교), 비트당 전력이 매우 작게 될 수 있다. 본 발명을 사용하는 메모리 장치에 의해 소비되는 전력이 상당히 감소되기 때문에, 장치는 잠재적으로 종래 디자인으로 보다는 더욱 가깝게 함께 배치될 수 있다.
본 발명의 버스구조는 혁신적인 3-D 패키징 기술을 만들 수 있다. 좁고, 멀티플렉스된(시분할된) 버스를 사용함에 의하여, 임의의 거대 메모리 장치에 대한 핀 카운트는 20핀의 단위로 아주 작게 유지될 수 있다. 더욱이, 이 핀 카운트는 DRAM 용량의 1 발생으로부터 다음까지 항상 유지될 수 있다. 낮은 전력소비는 더 좁은 핀피치(IC 핀간의 공간)로 각 패키지가 더 작게 되도록 한다. 20mils 만큼 낮은 핀피치를 지지하는 현 표면실장기술로서, 모든 off 장치 접속은 메모리 장치의 한 모서리상에 설치될 수 있다. 본 발명에 유용한 반도체 다이는 바람직하게, 배선되거나 유사한 길이를 갖는 전선으로 패키지 핀에 접속될 수 있는 다이의 한 모서리를 따라 접속 또는 패드를 갖는다. 이 결합구조는 또한 매우 짧은 도선에 대해, 바람직하게 4㎜ 이하의 효과적인 도선길이를 갖도록 한다. 더욱이, 본 발명은 버스 상호접속만을 사용한다. 즉 각 장치상의 각 패드는 버스에 의해 각 다른 장치의 대응 패드에 접속된다.
낮은 핀 카운트 및 에지 접속 버스의 사용은, 장치가 스택(stack) 버스가 스택의 단일 에지를 따라 접속됨으로써 단순 3-D 패키지를 허용한다. 모든 신호가 버스가 되는 사실은 단순 3-D 구조의 구현을 위해 중요하다. 이것없이 백플레인의 복잡도는 현재 기술에서 효과적인 비용으로 만들기 너무 어렵다. 본 발명의 스택에서 개개 장치는 장치가 범퍼 대 범퍼 또는 상층 대 저층이 되도록 하는 전 메모리 시스템에 의해 소비되는 저전력 때문에, 아주 밀착하여 패킹될 수 있다. 종래의 플라스틱 사출 모델 소형 아웃라인(small outline:SO) 패키지는, 약 2.5㎜(100mils)의 피치로 사용될 수 있으나, 궁극적 한계는 아주 더 작은 순서, 즉 전류 웨이퍼 기술을 사용하는 약 0.2-0.5㎜인 장치 다이두께이다.
[버스 전기적 설명]
매우 낮은 전력 소비 및 폐쇄 물리적 패킹을 갖는 장치를 사용함으로써, 버스는 매우 짧게 만들어질 수 있어 계속해서 짧은 전파시간 및 고 데이터 속도를 허용한다. 본 발명의 바람직한 실시예의 버스는 500㎒(2nS 사이클)의 데이터 속도까지 동작할 수 있는 1 세트의 저항기-종결 제어 임피던스 전송라인으로 구성된다. 전송 라인의 특성은 버스상에 실장된 DRAMs(또는 기타 슬레이브)에 의해 야기된 부하에 의해 강하게 영향받는다. 이들 장치는, 집중 커패시턴스를, 라인의 임피던스를 낮추고 전송속도를 감소하는 라인에 더한다. 부하가 설정된 환경에서, 버스 임피던스는 25ohm의 오더(order)이고 약 c/4(c=광속) 또는 7.5㎝/㎱의 전파속도이기 쉽다. 2㎱의 데이터 속도에서 작동하기 위해, 버스상의 전이시간은 셋업을 위해 1㎱를 남기고 입력 수신기(후술함) 플러스 클록 왜곡 시간을 보유하기 위해 바람직하게 1㎱ 이하로 유지되어야만 한다. 따라서 버스라인은 최고성능을 위해 약 8㎝이하로 아주 짧게 유지되어야만 한다. 낮은 성능 시스템은 더욱 긴 라인을 가질 수 있다. 예컨대 4㎱ 버스는 24㎝ 라인을 가질 수 있다(3㎱ 통과시간, 1㎱ 셋업 및 보유시간).
바람직한 실시예에서, 버스는 전류원 드라이버를 사용한다. 각 출력은 50㎃로 떨어질 수 있어서, 약 500㎷ 또는 그 이상의 출력 스윙을 제공한다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 버스는 액티브 로우(active low)이다. 비표명된 상태(높은 값)는 바람직하게 논리적 0으로 간주되며, 따라서 표명된 값(낮은 상태)은 논리적 1이다. 당기술에 숙련된 사람들은 본 발명의 방법이 또한 전압에 대하여 반대의 논리적 관계를 사용하여 구현될 수 있다는 사실을 이해한다. 주장되지 않은 상태치는 종결 저항기상의 전압에 의해 설정되고, 전력소비를 감소하기 위해 가능한한 낮은 동안 출력이 전원으로서 작용하도록 하기에 충분히 높아야한다. 이들 제한은 바람직한 구현에서 접지보다 약 2V의 높은 종결전압의 산출이 가능하다. 전류원 드라이버는 출력전압이 버스를 구동하는 소스의 합에 비례하도록 한다.
제7도를 참조하면, 두 장치가 버스를 동시에 구동하는 안정된 상태가 없음에도 불구하고, 다른 장치(B 42)에 의해 버스가 계속해서 구동되는 동안(이미 논리적 1을 버스상에 표명), 하나의 장치가 버스(44)에서의 그의 부분을 구동하기 시작할 수 있는 상태가 1 장치(A 41)의 전선상의 전파지연 때문에 발생할 수 있다. 전류 드라이버를 사용하는 시스템에서, B 42가 버스를 구동하고 있을 때(시간 46 이전), 점(44 및 45)에서의 값은 논리적 1이다. 바로 A 41이 스위치 온될 때 시간(46)에서 B 42가 스위치 오프되는 경우, 장치(A 41)에 의한 추가적은 구동은 A 41의 출력(44)에서 전압이 간단히 정규치 이하로 강하하도록 한다. 전압은 오프시키는 장치(B 42)의 효과가 감지될 때 시간(47)에서 그의 정규치로 복귀한다. 점(45)에서 전압은 장치(B 42)가 오프될 때 논리적(0)으로 된 뒤, 온시키는 장치(A 41) 효과가 감지될 때 시간(47)에서 강하한다. 장치(A 41)로부터의 전류에 의해 구동된 논리적 1이 버스상의 이전값에 관계없이 전파되기 때문에, 버스상의 값은 비상(flight)(tF) 지연의 1 시간, 즉 신호를 버스의 일단으로부터 다른 쪽으로 전파하도록 취하는 시간후 정착되는 것이 인정된다. 전압구동이 사용되었을 때(ECL 배선-ORing에서와 같이), 버스상의 논리적 1(사전에 구동된 장치(B 42)로부터)은, 장치(B 42)로부터의 오프파형이 1 시간의 비상지연에 더하여 장치(A 41)에 도달할 때까지 시스템의 가장 원거리부, 예컨대 장치(43)에서 감지되는 장치(A 41)에 의해 통과가 발생하는 것을 방지하여, 비상지연시간의 2배인 최악의 경우인 정착시간을 제공한다.
[클록킹]
전파지연에 기인한 에러를 도입하지 않고 정확히 고속버스를 클록킹하는 것은 각 장치 모니터마다 그 버스클록신호를 가짐으로써 구현될 수 있고, 그후 내부적으로 장치클록, 참 시스템 클록을 유도한다. 버스클록정보는 1 또는 2 라인상에 제공되어, 모든 다른 장치 클록에 관한 0 왜곡으로서 내부장치클록을 발생하도록 각 버스장치마다 메커니즘을 제공할 수 있다. 제8도를 참조하면, 바람직한 구현에서, 버스의 일단의 버스클록발생기(50)는 버스를 따라 일방향으로 초기의 버스클록신호를, 예컨대 좌측에서 우측까지의 라인상에서 버스의 최종단으로 전파한다. 그후 동일한 클록신호가 도시된 집적접속을 통해서 제2 라인(54)으로 전달되고, 최종단으로부터 원점까지 버스를 따라 늦은(late) 버스클록신호로서 복귀하여, 우측에서 좌측까지 전파한다. 신호버스클록라인은 버스의 최종단에서 종결되지 않고 남은 경우 사용될 수 있으며, 초기의 버스클록신호가 늦은 버스클록신호와 동일한 라인을 따라 후반사하도록 한다.
제8b도는, 버스를 따라 2 버스클록간에 제때에 일정한 증점을 갖는, 상이한 시간(배선에 따른 전파지연 때문에)에 각 장치(51,52)가 2 버스클록신호 각각을 수신하는 방법을 도시한다. 각 장치(51,52)에서, 클록 1(53)의 상승에지(55)는 클록 2(54)의 상승에지(56)에 의해 수반된다. 이와 유사하게, 클록 1(53)의 하강에지는 클록 2(54)의 하강에지(58)에 의해 수반된다. 이 파형관계는 버스에 따르는 모든 다른 장치에서 관찰된다. 클록 발생기에 더 가까운 장치는 버스를 역전시키고 라인(54)을 따라 복귀시키기 위해 각 클록펄스당 요구된 더 긴 시간 때문에 발생기로부터 더 먼 장치에 비하여 클록 1 및 클록 2 간에 더 큰 분리를 갖지만, 대응하는 상승 또는 하강에지간의 시간(59,60)에 중간점이 고정되기 때문에, 임의의 주어진 장치에 대해, 버스의 최종단 및 그 장치간의 각 클록라인의 길이는 동일하다. 각 장치는 2 버스클록을 샘플해야 하고 그 2개의 중간점에 그 자신의 내부장치 클록을 발생한다.
클록분배 문제는 2로 나누어진 버스사이클 데이터 속도와 동일한 장치클록속도 및 버스클록을 사용하여 더욱 감소될 수 있다. 즉 버스클록주기는 버스사이클 주기의 2배이다. 따라서 500㎒의 버스는 바람직하게 250㎒의 클록속도를 사용한다. 주파수에서의 이 감소는 2가지 이득을 제공한다. 첫째로, 버스상의 모든 신호가 최악의 경우도 고려한 동일한 데이터 속도를 갖도록 한다 -- 500㎒ 버스상의 데이터는 단지 2㎱ 마다 바뀔 수 있다. 두 번째, 버스 사이클 데이터 속도의 절반인 클록킹은, 예컨대 내부장치클록이 0일 때 우수 사이클을, 내부장치 클록사이클이 1일 때 기수 사이클을 한정함으로써 기수 및 우수 버스사이클의 레이블링을 한다.
[다중 버스]
상기 기술된 버스 길이의 제한은, 단일버스상에 배치될 수 있는 장치의 총수를 제한한다. 장치간에 2.5㎜ 공간을 사용함으로써, 단일 8㎝ 버스는 약 32개의 장치를 보유하게 된다. 당기술에 숙련된 사람들은, 본 발명의 소정 응용, 즉 버스상의 총 데이터 속도는 적절하지만 메모리나 처리요구는 아주 많은 수의 장치(32 보다 훨씬많음)를 필요하게 한다는 것을 인식하게 될 것이다. 거대시스템은, 전형적으로 32 또는 트랜시버장치에 접속되어야 하는 버스 디자인 요구에 의해 허용된 최대에 가까운 각각이 2 또는 그 이상의 장치로 구성되며 주요버스장치를 가리키는 2 또는 그 이상의 메모리 장치 부속 시스템을 사용함으로써 본 발명의 기술을 사용하여 쉽게 조성될 수 있다.
제9도를 참조하면, 각 주요버스장치는, 때때로 메모리 스틱으로 불리우는 단일 회로보드(66)상에 실장될 수 있다. 각 트랜시버 장치(19)는 상기에 상세히 설명된 주요버스(18)에 대하여 전기적으로 또는 다른 면에 있어서 유사하거나 동일한 트랜시버 버스(65)에 교대로 접속된다. 바람직한 구현에서, 모든 마스터는 트랜시버 버스상에 자리잡아서, 마스터간에 트랜시버 지연이 없으며, 모든 메모리 장치는 모든 메모리 억세스가 동일한 트랜시버 지연을 겪도록 주요버스장치상에 있지만, 당기술에 숙련된 사람들은, 주요버스장치와 마찬가지로 1 버스장치 이상에 마스터와 트랜시버 버스상에 메모리 장치를 갖는 시스템을 구현하는 방법을 인식하게 된다. 통상 메모리 장치에 대해 언급하는 본 발명의 각 교습은 트랜시버 장치 및 부착된 주요버스장치상의 1 또는 그이상의 메모리 장치를 사용하여 수행될 수 있다. 디스크 제어기, 비디오 제어기 또는 I/O 장치를 포함하여 주변장치로 통상 언급된 기타 장치는 또한 원하는대로, 송수신기 버스나 주요버스장치에 부착될 수 있다. 당해 기술자라면 임의의 시스템 설계에서 트랜시버 버스와 함께 필요할 때 어떻게 단일주요버스 유니트 또는 다중주요버스유니트를 사용할 것인지를 알 수 있을 것이다.
트랜시버는 그 기능에 있어 매우 단순하다. 즉, 트랜시버 버스상에서 요구 패키트를 검출해서 그들의 주요버스유니트로 전달한다. 만약 요구 패키트가 트랜시버의 주요버스유니트상에서 디바이스로의 기록을 요청할 경우 그 트랜시버는 억세스 시간과 블록크기의 진로를 쫓아서 그 시간동안 트랜시버 버스로부터의 모든 데이터를 주요버스유니트로 보낸다. 버스가 고속이란 것은 트랜시버가 파이프라인되어야 할 필요가 있고 어느 한 방향으로 트랜시버를 통해 데이터를 통과시키기 이해서 추가적인 1 혹은 2 사이클 지연을 요구하는 것을 의미한다. 트랜시버 버스상의 마스터에 저장된 억세스 시간은 트랜시버 지연을 떠맡기 위해 증가해야 하지만 주요버스유니트상의 슬레이브에 저장된 억세스 시간은 수정되어서는 안된다.
당해 기술자라면 더 정교한 트랜시버가 주요버스유니트로부터와 쪽으로의 전송을 제어할 수 있음을 알 수 있다. 추가적인 제어라인 즉, TrncvrRw는 트랜시버 버스상의 모든 디바이스로 버스될 수 있으며 AddrValid 라인과 관련해서 이 라인을 이용해서 트랜시버 버스상의 모든 디바이스에 대해 데이터 라인상의 정보는: 1) 요구 패키트, 2) 슬레이브로의 유효 데이터, 3) 슬레이브로부터의 유효 데이터, 혹은 4) 무효 데이터(즉, 유휴 버스)임을 표시한다. 이와 같은 여분의 제어라인을 이용하는 것은 트랜시버에 대해서 언제 데이터가 그의 주요버스에서 트랜시버 버스로 전달될 필요가 있는가를 계속해서 추적할 필요가 없게 해준다 ― 즉, 모든 트랜시버는 제어신호가 상기 2) 조건을 표시할 때마다 모든 데이터를 그들의 주요버스에서 트랜시버 버스로 보낸다. 본 발명의 바람직한 구현에서, 만약 AddrValid와 TrncvvRw 양쪽 모두가 로우이면 어떠한 버스 작용도 없으며 트랜시버는 유휴상태에 있게 된다. 요구 패키트를 송신하는 제어기는 AddrValid를 하이로 구동시키며, 트랜시버 버스상의 모든 디바이스에 대해 각 트랜시버가 그의 주요버스로 전달되어야 한다는 요구 패키트가 송신되고 있음을 표시한다. 슬레이브로의 기록을 시도하는 각 제어기는 AddrValid와 TrncvvRw 양쪽 모두를 하이로 구동시키며, 슬레이브에 대한 유효 데이터가 데이터 라인상에 존재함을 표시한다. 슬레이브로부터 정보를 수신하기를 기대하는 제어기는 모두 TrncvrRw 라인을 하이로 구동시켜야 하지만 AddrValid를 구동시키지 않는다. 따라서 각 트랜시버에 대해서 주요 로컬 버스상의 임의 슬레이브로부터 트랜시버 버스로 나오는 어떠한 데이터든 전달함을 표시한다. 좀더 정교한 트랜시버는 그의 주요버스유니트로부터 나오거나 유니트로 어드레스된 신호를 인식해서 요구시간에서만 신호를 전달한다.
트랜시버를 물리적으로 장착하는 한예가 제9도에 도시된다. 이와 같은 물리적 배열의 한가지 중요한 특징은 주요버스유니트(66)상의 DRAM 또는 다른 디바이스(15, 16, 17)의 기본버스와 각 트랜시버(19)의 버스를 통합하는 것이다. 트랜시버(19)는 양쪽에 핀을 가지며 주요버스(18)에 접속된 제1 핀 세트를 이용해서 주요버스유니트상에서 플랫하게 장착된다. 제1 핀 세트에 대해 직교한 제2 트랜시버 핀 세트(20)는 DRAM이 주요버스유니트에 부착되어있는 식으로 트랜시버(19)가 트랜시버 버스(65)에 부착되도록 방향이 잡혀 있다. 트랜시버 버스는 대체적으로 편편하며 서로 다른면에 위치할 수 있으며 바람직하게는 각 주요버스유니트면에 직각이다. 트랜시버 버스는 트랜시버 버스에 접하면서 수직으로 장착된 주요버스유니트와 대체적으로 원형을 이루고 있다.
이러한 레벨 고안을 이용함으로써 500개 이상의 슬레이브(32개의 각 DRM에 대해 16개의 버스)를 포함하는 시스템을 손쉽게 만들 수 있다. 당해 기술자라면 상기 기술된 디바이스 ID 설계를 수정해서 예를 들어, 더 긴 디바이스 ID를 이용하거나 디바이스 ID의 일부를 홀드하는 추가적인 레지스터를 이용함으로써 256개 이상의 디바이스를 수용할 수 있다. 이 설계는 3차원적으로 확대되어 2차 트랜시버 버스를 만들어 트랜시버 버스 유니트를 서로 평행하게 그 위에 배열시켜 적절한 트랜시버를 통해 해당 신호라인을 버스함으로써 다중 트랜시버 버스를 접속시킨다. 이러한 2차 트랜시버 버스를 이용함으로써 수천개의 슬레이브 디바이스를 효과적으로 단일버스에 접속할 수 있다.
디바이스 인터페이스
고속버스에 있어서 디바이스 인터페이스는 3개의 주요부분으로 나누어진다. 그 첫 번째 부분이 전기적 인터페이스이다. 이 부분은 입력 수신기, 버스 구동기 및 클록 발생회로를 포함한다. 두 번째 부분이 어드레스 비교회로와 타이밍 레지스터를 포함한다. 이 부분은 입력요구패키트를 취해서 그 요구가 이 디바이스에 관한 것인지를 판별해서 만약 그렇다면 내부 억세스를 개시해서 정확한 시각에 데이터를 핀에 전달한다. 마지막 부분은 특히, DRAM 같은 메모리 디바이스에 있어서 DRAM 컬럼 억세스 경로이다. 이 부분은 기존의 DRAM에 의해 제공되는 대역폭보다 큰 대역폭을 DRAM 감지 증폭기로 그리고 부터 제공해야 할 필요가 있다. 이러한 전기적 인터페이스와 DRAM 컬럼 억세스 경로의 구현은 계속해서 자세히 설명된다. 당해 기술자라면 본 발명을 실시하기 위해서 어떻게 종래의 어드레스 비교회로와 레지스터 회로를 수정하는지를 알 수 있다.
(전기적 인터페이스-입/출력 회로)
어드레스/데이터/제어 라인에 대한 바람직한 입/출력 회로의 블록 다이어그램이 제10도에 도시된다. 이 회로는 DRAM 디바이스용으로 특히 적당하지만 당해 기술자에 의해 본 발명의 버스에 접속된 다른 디바이스에 이용되도록 수정되거나 이용될 수 있다. 이 회로는 출력 수신기 세트(71,72), 입/출력라인(69)과 패드에 접속된 출력 구동기(76), 내부클록(73)과 내부클록보수를 이용해서 내부 인터페이스를 구동하는 회로로 구성된다. 클록된 입력 수신기는 버스의 동기특성을 이용한다. 입력 수신기 장치에 대한 수행요구를 더욱 줄이기 위해서, 각 디바이스 핀, 즉 버스 라인은 두 개의 클록된 수신기에 접속되는데, 그중 하나는 우수 사이클 입력을 샘플하고, 나머지 하나는 기수 사이클 입력을 샘플한다. 핀에서의 입력(69)을 디멀티플렉싱함으로써, 각각의 클록된 증폭기에 완전 2㎱ 사이클이 주어져서 버스 저-전압-스윙 신호를 완전값 CMOS 논리신호로 증폭한다. 당해 기술자라면 부가적으로 클록된 입력 수신기가 본 발명의 가르침내에서 이용될 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 4 입력 수신기가 각 디바이스 핀에 접속되고 수정된 내부 디바이스 클록에 의해 클록되어 연속적인 비트를 버스에서 내부 디바이스 회로로 전달하며, 좀 더 높은 외부 버스속도 즉, 좀더 긴 정착시간을 버스 저-전압-스윙 신호가 완전값 CMOS 논리신호로 증폭되도록 허용할 수 있다.
출력 구동기는 매우 간단하며, 단일 NMOS 풀 다운(pulldown) 트랜지스터(76)로 구성된다. 이 트랜지스터는 최악의 경우에 버스에 의해 요구되는 50㎃로 계속해서 싱크할 수 있도록 정해진다. 0.8 미크론 급 CMOS 기술에 있어서 이 트랜지스터는 약 200미크론 정도 길어야 한다. 전체적인 버스 성과는 피드백 기술을 이용함으로써 출력 트랜지스터를 제어하여 디바이스를 통하는 전류가 모든 동작상태에서 대략 50㎃가 되도록 향상시킬 수는 있으나 이것은 적절한 버스 동작을 위해 절대적으로 필요한 것은 아니다. 당해 기술자라면 이미 알고 있는 피드백 기술을 이용해서 전류를 제어하는 많은 방법중 하나가 J. Solid State Circuits에서 Hans Schumacher에 의한 CMOS Subnanosecond True-ECL Output Buffer(Vo1. 25(1), pp 150~154/Feb. 1990)에 개시되어 있다. 이 전류를 제어하는 것은 성능을 향상시키면 전력 손실을 감소시킨다. 50㎒에서 동작할 수 있는 이 출력 구동기는 다른 내부칩 회로에 접속된 두 개 또는 그 이상(바람직하게는 네 개)의 입력을 갖춘 적당한 멀티플렉서에 의해 차례대로 제어될 수 있으며 이 모든 것은 이미 잘 공지되어 있는 기술에 의해 설계될 수 있다.
모든 슬레이브의 입력 수신기는 모든 사이클동안 작동해서 버스상의 신호가 유효 요구 패키트인가를 판별해야 한다. 이와 같은 요구조건은 입력회로에 대한 많은 제약을 일으킨다. 작은 습득과 해상도 지연을 요구함에 추가해서 이 회로는 DC 전원을 약간 또는 아주 소비하지 않고 AC 전원을 약간 소비해서 입력 혹은 기준라인에 거의 전류를 되돌려 보내지 않아야 한다. 제11도에 도시된 클록된 표준 DRAM 감지 증폭기는 저입력 전류가 요하는 점을 제외하고 모든 요구조건을 만족한다. 이 감지 증폭기가 센스에서 샘플로 갈 때 제11도내 내부 노드(83, 84)의 커패시턴스는 각각 기준 라인(88)과 입력라인(69)을 통해 방전된다. 이와 같은 특정 전류는 작지만 모든 입력으로부터 기준라인으로 모든 디바이스에 모여진 전류의 합은 상당히 크다.
전류의 부호가 그전에 수신된 데이터에 좌우된다는 사실은 문제를 더욱 어렵게 만든다. 이와 같은 문제점을 해결하는 한가지 방법이 샘플주기를 두 단계로 나누는 것이다. 첫 단계동안 입력은 기준레벨의 버퍼된 버전(오프세트를 가지고 있을 수 있다)으로 줄어든다. 두 번째 단계동안 입력은 실입력에 접속된다. 이와 같은 방안은 입력전류를 완전하게 제거하지 못하는데 그 이유는 입력이 계속해서 기준 값으로부터 전류 입력값으로 노드(83, 84)를 충전시켜야 하기 때문이다. 그러나 요구되는 총 전하를 대략 10 팩터로 줄인다(2.5V의 변화보다는 0.25V 변화만을 요구한다). 당해 기술자라면 극도의 낮은 입력전류상에서 동작하는 클록된 증폭기를 제공하기 위해 많은 다른 방법이 이용될 수 있음을 알 것이다.
입/출력 회로의 중요한 한 부분은 초기와 나중 버스 클록에 기초해서 내부 디바이스 클록을 발생시킨다. 클록의 휨(skew)(디바이스간의 클록 타이밍 차이)를 제어하는 것은 2㎱ 사이클로 동작하는 시스템에서는 중요하므로 입력 샘플러와 출력 구동기가 두 개의 버스 클록간의 가능한 중간 가까운 시간에서 동작하도록 내부 디바이스 클록이 발생된다.
내부 디바이스 클록발생회로의 블록 다이어그램이 제12도에 도시되며 해당 타이밍 도면이 제13도에 도시된다. 이 회로이 기본 구상은 상당히 간단하다. DC 증폭기(102) 가 스몰-스윙 버스 클록을 풀-스윙 CMOS 신호로 변환하기 위해 이용된다. 그후 이 신호는 가변지연라인(103)으로 공급된다. 지연라인(103)의 출력은 3개의 추가지연라인을 공급한다: 고정지연을 갖는 104; 동일한 고정지연과 제2 가변지연을 갖는 105; 동일한 고정지연과 제2 가변지연의 반을 갖는 106. 지연라인(104, 105)의 출력(107, 108)은 초기 및 나중 버스클록입력(100, 110)에 각각 접속된 클록된 입력 수신기(101, 111)를 구동시킨다. 이러한 입력 수신기(101, 111)는 제11도에 도시되고 상기에서 설명되는 수신기와 동일한 설계를 갖는다.
가변지연라인(103, 105)은 피드백라인(116)을 통해 조정됨으로써 입력수신기(101, 111)는 그들이 전송되듯이 버스 클록을 샘플한다. 출력(107)의 하강에지(120)는 입력 샘플러(101)내 지연에 해당하는 시간만큼 초기 버스클록(클록 1, 53)의 하강에지까지 전진한다. 지연라인(108)도 하강에지(122)가 입력 샘플러(11)내 지연(128) 만큼 나중 버스클록(클록 2, 54)의 하강에지까지 전진한다.
출력(107, 108)은 두 개의 버스클록과 동기하고 마지막 지연라인 (106)의 출력(73)이 출력(107,108) 사이의 중간에 있기 때문에 즉, 출력(73)은 출력(73)이 출력(108) 전까지 전진하는데 해당하는 시간만큼 출력(107)을 뒤따르므로 출력(73)은 버스 클록 사이의 중간에 내부 디바이스 클록을 제공한다. 내부 디바이스 클록(73)의 하강에지(124)는 하나의 샘플러 지연만큼 실제 입력 샘플링(125)의 시간전까지 전진한다. 이 회로구성은 실제 모든 디바이스 입력 수신기(71, 72)내에서 지연을 자동적으로 일정하게 유지하는데, 그 이유는 버스클록 변동과 같이 버스클록이 입력 수신기(101, 111)에 의해 샘플되도록 출력(107, 108)이 조정되기 때문이란 사실에 주의해야 한다.
바람직한 실시예에서 두 세트의 지연라인이 이용되는데 그중 하나는 내부 디바이스 클록(73)의 참값을 발생하고 그 나머지는 아무런 인버터 지연을 추가함없이 보수(74)를 발생한다. 이러한 이중회로는 극히 작은 휨을 갖는 실제 보수클록의 발생을 허용한다.
짝수 입력 수신기를 클록해서 시각 127에서 샘플하도록 보수 내부 디바이스 클록이 이용되고 한편, 홀수 입력 수신기를 클록해서 시각 125에서 샘플하도록 참(true) 내부 디바이스 클록이 이용된다. 또한 어떤 데이터가 출력 구동기로 구동되는지를 선택하는데 참 및 보수 내부 디바이스 클록이 이용될 수 있다. 내부 디바이스 클록과 버스를 구동하는 출력회로 사이의 게이트 지연은 입력회로에 대한 해당지연보다 약간 더 큰데 이것은 오래된 데이터가 샘플된 후 곧 새로운 데이터가 버스상에서 구동된다는 것을 의미한다.
(DRAM 컬럼 억세스 수정)
종래의 4 메가 비트 DRAM(130)의 블록 다이어그램이 제15도에 도시된다. DRAM 메모리 베열은 몇가지 서브어레이(150~157)로 나누어진다. 각 서브어레이는 148, 149의 메모리셀 배열로 나누어진다. 양쪽 디코더중 하나에 컬럼 감지 증폭기를 포함하는 컬럼 디코더(147A, 147B)는 각 서브 어레이의 코어를 통해 실행된다. 이러한 컬럼 감지 증폭기는 앞이 자세히 설명했듯이 가장 최근에 저장된 값을 프리차지 또는 래치하도록 설정된다. 내부 I/O 라인은 각 감지 증폭기 세트를 해당 컬럼 디코더에 의해 게이트될 때 디바이스핀에 최종적으로 접속된 입/출력 회로에 접속시킨다. 이러한 내부 I/O 라인은 선택된 비트라인으로부터 데이터 핀(131~145 핀들중 몇몇) 데이터를 구동하거나 핀으로부터 데이터를 취해서 선택된 비트라인을 기록하는데 이용된다. 종래의 속박에 의해 구성된 컬럼 억세스 경로는 고속버스와 인터페이스할 정도의 충분한 대역폭을 갖지 못한다. 본 발명의 방법은 컬럼 억세스에 이용되는 모든 방법을 바꿀 것을 요구하지 않지만 실행 세부사항은 바꾸어야 한다. 이러한 많은 세부사항은 임의의 빠른 메모리 디바이스내에서 선택적으로 구현되지만 결코 본 발명의 버스 아키텍처와는 결합하지 않는다.
높은 버스사이클 비율에서 종래방식으로 내부 I/O 라인을 실행하는 것은 불가능하다. 바람직한 방법에서는 몇 개 바이트(4개가 바람직하다)가 각 사이클동안 판독되거나 기록되고 더 낮은 비율(사이클당 억세스되는 바이트 수의 역, 바람직하게는 버스사이클의 1/4)에서 컬럼 억세스 경로는 수정된다. 이러한 여러 가지 기술들은 요구되는 추가적인 내부 I/O 라인을 제공하고 이같은 비율에서 데이터를 메모리 셀에 공급하기 위해 이용된다. 첫 번째로, 컬럼 디코더(147 A, B)를 통해 실행되는 각 서브 어레이내 I/O 비트라인의 수가 예를 들어 16까지 즉, 컬럼 감지 증폭기의 두 개 컬럼이 각각에 대해 8 까지 증가하며, 컬럼 디코더는 각 사이클동안 서브 어레이(150)의 톱 절반(148)으로부터 한세트의 컬럼과 보텀 절반(149)으로부터 한 세트의 컬럼을 선택한다. 두 번째로, 각 컬럼 I/O 라인은 두 개의 반으로 나누어지며 각 서브 어레이 왼쪽 반(147A)으로부터 오른쪽 반(147B)으로 분리된 내부 I/O 라인에 대해 독립적으로 데이터를 옮겨오며(각 서브 어레이를 사분구간으로 나눈다), 컬럼 디코더는 서브 어레이의 오른쪽 반으로부터 왼쪽 반으로 감지 증폭기를 선택하여 각 사이클에서 이용할 수 있는 비트의 수를 두배로 만든다. 그러므로 각각의 컬럼 디코더 선택은 n 컬럼 감지 증폭기를 ON시키며, 여기서 n은 4(톱의 좌우, 보텀의 좌우 상한)에 각 서브어레이 사분구간으로 버스내 I/O 라인 수를 곱한 것이다(바람직한 구현에서는 각각 8 라인×4=32). 마지막으로 각 RAS 사이클동안 두 개의 상이한 서브어레이 즉, 157, 153은 억세스된다. 이것은 이용할 수 있는 데이터를 포함하는 I/O 라인수를 다시 두배로 만든다. 서로 합쳐진 이들 변화는 적어도 8 팩터에 의해 내부 I/O 대역폭을 증가시킨다. 4개의 내부 버스가 이들 내부 I/O 라인을 루트하는데 이용된다. I/O 라인 수를 증가시켜 그 중간에서 분할하는 것은 차례로 컬럼 억세스 시간을 줄이는 각 내부 I/O 라인의 커패시턴스를 크게 줄이게 되어 컬럼 억세스 대역폭을 더욱 증가시키게 된다.
상기에 설명된 다중으로 게이트된 입력 수신기는 디바이스 핀으로부터 내부 I/O 라인상으로 궁극적으로 메모리내로 고속입력을 허용한다. 이 기술을 이용해서 상기의 멀티플렉서된 출력 구동기는 이용가능한 데이터 흐름을 따라가도록 하는데 이용된다. 디바이스 핀에서의 정보를 어드레스 ― 그러므로 디코드된다 ― 혹은 내부 I/O 라인으로 구동되어 판독되어질 입력 또는 출력데이터로 다루어야할 것인지를 선택하기 위해 제어수단이 제공된다. 각 서브어레이는 사이클당 32 비트 즉, 왼쪽 서브어레이로부터 16 비트, 오른쪽 서브어레이로부터 16 비트씩을 억세스할 수 있다. 감지-증폭기 컬럼당 8개의 I/O 라인과 함께 동시에 2 서브어레이를 억세스하면서 DRAM은 사이클당 64 비트를 제공할 수 있다. 이 여분의 I/O 대역폭은 판독에는 필요없지만(아마 이용되지 않을 것이다) 기록할 때는 필요하다. 기록 대역폭의 이용성은 판독 대역폭보다 어려운 문제인데 그 이유는 감지 증폭기내 값을 과도하게 기록하는 것은 어떻게 감지 증폭기가 비트 라인에 접속되는가에 따라 늦은 동작일 수 있기 때문이다. 여분의 내부 I/O 라인 세트는 기록 동작에 관해 대역폭의 여유를 제공한다.
당해 기술자라면 뒤이은 본 발명의 청구범위에 속하는 가르침을 변형한 많은 것이 실시될 수 있음을 알 수 있을 것이다.
Claims (61)
- 복수의 메모리 셀을 포함하는 최소한 하나의 메모리 섹션을 구비하는 동기 메모리 장치에 있어서, 최소한 하나의 외부 클록신호를 수신하는 클록 수신기 회로; 상기 클록 수신기 회로에 접속되고, 제1 내부 클록신호 및 제2 내부 클록신호를 발생시키는 내부 클록 발생회로; 및 상기 내부 클록 발생회로에 접속되고, 상기 제1 및 제2 내부 클록신호를 수신하며, 상기 제1 및 제2 내부 클록신호에 응답하여, 최소한 하나의 외부 클록신호에 관하여 동기적으로 버스상의 정보를 샘플링하는 입력 수신기 회로;를 포함하는 것을 특징으로 하는 메모리 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 입력 수신기 회로는, 상기 제1 내부 클록신호에 응답하여 버스 상의 정보를 샘플링하는 제1 입력 수신기; 및 상기 제2 내부 클록신호에 응답하여 버스 상의 정보를 샘플링하는 제2 입력 수신기; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 메모리 장치.
- 제2항에 있어서, 상기 제1 입력 수신기는 제1 내부 클록신호의 상승 에지에 응답하여 버스 상의 정보를 래치하고, 상기 제2 입력 수신기는 상기 제2 내부 클록신호의 상승 에지에 응답하여 버스 상의 정보를 래치하는 것을 특징으로 하는 메모리 장치.
- 복수의 메모리 셀을 포함하는 최소한 하나의 메모리 섹션을 구비하는 메모리 장치에 있어서, 제1 외부 클록신호를 수신하는 제1 클록 수신기; 제2 외부 클록신호를 수신하는 제2 클록 수신기; 상기 제1 및 제2 클록 수신기에 접속되고, 제1 내부 클록신호 및 제2 내부 클록신호를 발생시키는 내부 클록 발생회로; 및 상기 내부 클록 발생회로에 접속되고, 상기 제1 및 제2 외부 클록신호에 관하여 동기적으로 버스 상의 정보를 샘플링하며, 상기 제1 외부 클록신호에 관하여 동기적으로 버스상의 정보를 샘플링하는 제1 입력 수신기 및 상기 제2 외부 클록신호에 관하여 동기적으로 버스 상의 정보를 샘플링하는 제2 입력 수신기를 포함하는 입력 수신기 회로;를 포함하는 것을 특징으로 하는 메모리 장치.
- 복수의 메모리 셀을 포함하는 최소한 하나의 메모리 섹션을 구비하는 동기 동적 랜덤 억세스 메모리에 있어서, 제1 내부 클록신호 및 제2 내부 클록신호를 발생시키는 내부 클록 발생회로; 하나의 출력과 최소한 2개의 입력을 구비하며, 상기 제1 및 제2 내부 클록을 수신하기 위하여 내부 클록 발생회로에 접속된 멀티플렉서; 출력 및 입력을 구비하며, 입력이 상기 멀티플렉서의 출력에 접속된 출력 드라이버; 상기 멀티플렉서의 제1 입력에 접속된 제1 데이터 출력선; 및 상기 멀티플렉서의 제2 입력에 접속된 제2 데이터 출력선;을 포함하며, 상기 멀티플렉서는 상기 제1 내부 클록신호에 응답하여 상기 제1 데이터 출력선을 멀티플렉서의 출력에 접속시키고, 상기 멀티플렉서는 상기 제2 내부 클록신호에 응답하여 상기 제2 데이터 출력선을 멀티플렉서의 출력에 접속시키며, 상기 출력 드라이버는 제1 및 제2 외부 클록신호에 관하여 동기적으로 버스상에 데이터를 구동하는 것을 특징으로 하는 메모리 장치.
- 제5항에 있어서, 상기 메모리 장치는, 제1 외부 클록신호 및 제2 외부 클록신호를 수신하는 클록 수신기 회로; 상기 클록 수신기 회로에 접속되고, 제1 내부 클록신호를 발생시키는 제1 지연 동기 루프; 및 상기 클록 수신기 회로에 접속되고, 제2 내부 클록신호를 발생시키는 제2 지연 동기 루프;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 메모리 장치.
- 제6항에 있어서, 상기 제1 지연 동기 루프는 제1 및 제2 외부 클록신호를 사용하여 제1 내부 클록신호를 발생시키고, 상기 제2 지연 동기 루프는 제1 및 제2 외부 클록신호를 사용하여 제2 내부 클록신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는 메모리 장치.
- 복수의 메모리 셀을 포함하는 최소한 하나의 메모리 섹션을 구비하는 동기 메모리 장치에 있어서, 제1 내부 클록신호 및 제2 내부 클록신호를 발생시키며, 최소한 제1 외부 클록을 사용하여 상기 제1 내부 클록신호 및 상기 제2 내부 클록신호를 발생시키는 내부 클록 발생회로; 및 상기 내부 클록 발생회로에 접속되고, 제1 및 제2 내부 클록신호에 응답하여, 최소한 상기 제1 외부 클록신호에 관하여 동기적으로 버스상에 데이터를 출력하는 출력 드라이버;를 포함하는 것을 특징으로 하는 메모리 장치.
- 제8항에 있어서, 상기 메모리 장치는, 최소한 2개의 입력을 구비하는 멀티플렉서를 더 포함하며, 상기 멀티플렉서는, 제1 및 제2 내부 클록신호를 수신하기 위하여 제1 및 제2 내부 클록 발생회로에 접속되고, 멀티플렉서의 제1 입력은 제1 내부 클록신호에 응답하여 출력 드라이버에 접속되고, 멀티플렉서의 제2 입력은 제2 내부 클록신호에 응답하여 출력 드라이버의 게이트에 접속되는 것을 특징으로 하는 메모리 장치.
- 제8항에 있어서, 상기 메모리 장치는, 제1 외부 클록을 수신하는 클록 수신기 회로를 더 포함하며, 상기 내부 클록 발생회로는 상기 클록 수신기 회로에 접속되고, 최소한 제1 외부 클록을 사용하여 제1 내부 클록신호 및 제2 내부 클록신호를 발생시키는 지연 동기 루프 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 메모리 장치.
- 복수의 메모리 셀을 포함하는 최소한 하나의 메모리 섹션을 구비하며, 제1 및 제2 외부 클록신호를 수신하며 버스상에 데이터를 출력하는 동기 메모리 장치에 있어서, 제1 외부 클록신호 및 제2 외부 클록신호를 수신하는 클록 수신기 회로; 상기 클록 수신기 회로에 접속되고, 제1 및 제2 외부 클록신호를 사용하여 제1 및 제2 내부 클록신호를 발생시키는 내부 클록 발생회로; 및 복수의 출력 드라이버;를 포함하며, 각 출력 드라이버는, 제1 내부 클록신호 및 제2 내부 클록신호에 응답하여 제1 및 제2 외부 클록신호에 관하여 동기적으로 버스상에 데이터를 출력하기 위하여 버스에 접속된 것을 특징으로 하는 메모리 장치.
- 제11항에 있어서, 상기 메모리 장치는, 제1 및 제2 외부 클록신호를 수신하는 클록 수신기 회로를 더 포함하며, 상기 메모리 장치는 상기 클록 수신기 회로에 접속되고, 제1 및 제2 내부 클록신호를 발생시키는 지연 동기 루프 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 메모리 장치.
- 제11항에 있어서, 상기 메모리 장치는, 클록 수신기 회로에 접속되고, 제1 내부 클록신호를 발생시키는 제1 지연 동기 루프, 및 클록 수신기 회로에 접속되고, 제2 내부 클록신호를 발생시키는 제2 지연 동기 루프를 포함하는 것을 특징으로 하는 메모리 장치.
- 제13항에 있어서, 제1 지연 동기 루프는, 제1 및 제2 외부 클록신호를 사용하여 제1 내부 클록신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는 메모리 장치.
- 패키지된 집적회로에 있어서, (A) 집적회로 및 반도체 다이의 복수의 측 중에서 제1 측을 따라 배열된 복수의 접속 패드를 구비한 반도체 다이; (B) 반도체 다이를 수용하도록 구성된 패키지; (C) 집적회로에 대한 외부 버스선에의 접속을 제공하도록 구성된 패키지의 복수의 측중 제1 측을 따라 장착된 복수의 핀; 및 (D) 상기 복수의 접속 패드를 상기 복수의 핀에 접속하도록 구성된 복수의 와이어;를 포함하며, 상기 복수의 접속 패드 각각은, 복수의 접속 패드 중 다른 하나와 소정거리 이격되어 있으며, 상기 복수의 접속 패드는 상기 집적회로에 접속되고, 상기 반도체 다이는 상기 반도체 다이의 제1 측 상에만 배열된 복수의 접속 패드만을 포함하며, 상기 반도체 다이의 복수의 측면 중 다른 측을 따라서는 접속 패드가 제공되어 있지 않으며, 상기 복수의 핀은 패키지의 제1 측 상에만 장착되고, 상기 패키지의 복수의 측 중 다른 측을 따라서는 핀이 제공되지 않으며, 복수의 핀들 중에서 어느 두 개의 핀 사이의 거리는 복수의 접속 패드 중 대응하는 어느 두 개의 패드 사이의 소정의 거리와 실질적으로 동일하며; 상기 반도체 다이가 상기 패키지 내에 패키지될 때, 상기 패키지의 제1 측은 반도체 다이의 제1 측에 대면하여, (1) 복수의 핀의 각각은 복수의 접속패드 중 하나에 대면하고, (2) 복수의 접속 패드 중의 하나에 복수의 핀 중의 하나를 접속하는 복수의 와이어 각각은 실질적으로 최소화되고 복수의 와이어 중 다른 하나 각각의 유효 리드 길이와 실질적으로 동일한 유효 리드 길이를 가지는 것을 특징으로 하는 패키지된 집적회로.
- 제15항에 있어서, 상기 집적회로는 메모리인 것을 특징으로 하는 패키지된 집적회로.
- 제16항에 있어서, 상기 메모리는 동적 랜덤 억세스 메모리 (DRAM)인 것을 특징으로 하는 패키지된 집적회로.
- 제15항에 있어서, 상기 소정 거리는 0.2 내지 0.5 밀리미터의 범위에 있으며, 복수의 와이어 각각의 유효 리드 길이는 약 4 밀리미터 미만인 것을 특징으로 하는 패키지된 집적회로.
- 메모리를 구비한 장치에 있어서, (A) 데이터를 어드레스에 저장하는 장치에 있어서, (B) 상기 메모리 어레이에 결합되고, 인터페이스 회로 및 메모리 어레이 간에 데이터가 전송되는, 인터페이스 회로; (C) 외부 클록신호를 수신하도록 접속되고, 지역 클록신호를 발생시키는 클록신호 수신회로; 및 (D) 상기 클록신호 수신회로 및 인터페이스 회로에 결합되고, 지역 클록신호를 수신하고, 외부 클록신호와 동기화된 지연된 지역 클록신호를 발생시키기 위하여 지역 클록신호에 가변 지연을 제공하는 위상동기루프 회로;를 포함하며, 상기 지연된 지역 클록신호는 상기 인터페이스 회로에 접속되고, 상기 메모리 어레이, 상기 인터페이스 회로, 상기 클록신호 수신회로, 및 위상동기루프 회로는 단일 반도체 기판 상에 모두 위치하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제19항에 있어서, 상기 메모리 어레이는 동적 랜덤 억세스 메모리(DRAM)인 것을 특징으로 하는 메모리를 구비한 장치.
- 제19항에 있어서, 상기 클록신호 수신회로에서 수신된 외부 클록신호는 저-전압-스윙 클록신호이며, 상기 지역 클록신호는 전-전압-스윙 클록신호이며, 상기 클록신호 수신회로는, 전-전압-스윙 지역 클록신호를 출력하기 위하여 저-전압-스윙 외부신호를 증폭하는 DC 증폭기 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 메모리를 구비한 장치.
- 메모리 장치에 있어서, 데이터를 어드레스에 저장하는 메모리 어레이; 메모리 어레이에 접속되고, 데이터가 인터페이스 회로 및 메모리 어레이 사이에 전송되는, 인터페이스 회로; 외부 클록신호를 수신하도록 접속되고, 지역 클록신호를 발생시키는 클록신호 수신회로; 및 상기 클록신호 수신회로 및 인터페이스 회로에 접속되고, 외부 클록신호를 수신하고 샘플링하는 위상동기루프 회로;를 포함하며, 상기 위상동기루프 회로는 지역 클록신호를 수신하고, 지연된 지역 클록신호를 발생시키기 위하여 상기 지역 클록신호에 가변 지연을 제공하고, 상기 지연된 지역 클록신호는 상기 인터페이스 회로에 접속되고; 그리고, 상기 위상동기루프 회로는, 상기 지연된 지역 클록신호 및 외부 클로신호가 동기화되고 제어된 위상 관계를 갖도록 하는 값으로, 상기 샘플링된 외부 클록에 기초하여 가변 지연을 조정하는 것을 특징으로 하는 메모리장치.
- 다중선 버스에 접속된 메모리를 구비한 장치에 있어서, 다중선 버스의 제1 선은 종단 전송선이며, 상기 메모리를 구비한 장치는, (A) 상보성 금속 산화막 반도체(CMOS) 동적 랜덤 억세스 메모리(DRAM); (B) 상기 다중선 버스의 제1 선 상에 저전압 스윙 신호를 발생시키도록 구성된 드라이버;를 구비하며, 상기 저 전압 스윙신호는 고전압 및 저전압 사이에서 스윙하며, 고전압과 저전압의 차이는 1 볼트 미만이며, 상기 드라이버는, 제1 단자, 제2 단자, 및 게이트를 가지는 N 채널 금속 산화막 반도체(NMOS) 트랜지스터를 포함하며, 상기 NMOS 트랜지스터의 제1 단자는 접지에 접속되고, 상기 NMOS 트랜지스터의 제2 단자는 다중선 버스의 제1 선에 접속되고, 상기 다중선 버스의 제1 선은 접지보다 더 양의 전압을 가지며, 그리고, 상기 게이트는 상기 CMOS DRAM 메모리 어레이에 접속되는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제23항에 있어서, 상기 드라이버는 전류 모드 드라이버인 것을 특징으로 하는 메모리를 구비한 장치.
- 제23항에 있어서, 상기 고전압은 다중선 버스의 제1 선에 접속된 종단 저항 상의 전압에 의하여 설정되는 것을 특징으로 하는 메모리를 구비한 장치.
- 제23항에 있어서, 상기 고전압은 약 2 볼트인 것을 특징으로 하는 메모리를 구비한 장치.
- 제23항에 있어서, 기준 전압이 CMOS DRAM에 인가되고, 상기 기준전압은 고전압 및 저전압 사이인 것을 특징으로 하는 메모리를 구비한 장치.
- 제23항에 있어서, 상기 메모리를 구비한 장치는, (A) 다중선 버스의 제1 선에 접속된 두 개의 CMOS 입력 수신기; 및 (B) 저전압 스윙 신호를 검출하기 위하여 두 개의 CMOS 입력 수신기를 교대로 선택함에 의하여 대역폭을 최대화하도록 구성된 회로; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 메모리를 구비한 장치.
- 다중선 버스의 제1 선 상에 저전압 스윙 신호를 발생시키도록 구성된 전류 모드 드라이버에 있어서, 상기 전류 모드 드라이버는, 상보성 금속 산화막 반도체(CMOS) 동적 랜덤 억세스 메모리(DRAM) 상에 위치하고, 상기 저전압 스윙 신호는 고전압 및 저전압 사이에서 스윙하며, 상기 고전압 및 저전압 간의 차이는 1 볼트 미만이며, 상기 전류 모드 드라이버는, 제1 단자, 제2 단자, 및 게이트를 구비한 N 채널 금속 산화막 반도체 (NMOS) 트랜지스터를 포함하고, 상기 NMOS 트랜지스터의 제1 단자는 접지에 접속되고, 상기 NMOS 트랜지스터의 제2 단자는 다중선 버스의 제1 선에 접속되고, 다중선 버스의 제1 선은 접지보다 양의 전압을 가지며, 상기 게이트는 상기 DRAM의 CMOS 메모리 어레이에 접속되는 것을 특징으로 하는 전류 모드 드라이버.
- 반도체 메모리 장치에 억세스하는 인터페이스 회로에 있어서, (A) 어느 단일 어드레스 내의 비트의 총수보다 적은 총수의 선을 포함하는 다중선 버스를 통하여 데이터, 어드레스, 및 제어 정보를 수신하도록 구성된, 다중선 버스에 접속된 수신기 회로; (B) 데이터, 어드레스, 및 제어정보를 디코드 하도록 구성된, 수신기 회로에 접속된 디코더 회로; (C) 상기 디코더 회로에 접속되고, 상기 다중선 버스로부터 수신된 데이터, 어드레스, 및 제어 정보에 따라서 상기 반도체 메모리 장치의 동작을 제어하도록 구성되고, 수신된 데이터, 어드레스, 및 제어 정보에 응답하여 다중선 버스를 통하여 응답 정보를 전송하도록 구성되고, 상기 응답정보는 상기 반도체 메모리 장치의 억세스에 응답하여 발생되는 제어논리회로; 및 (D) 상기 제어논리회로에 접속되고, 인터페이스 회로가 다중선 버스를 통하여 응답정보를 전송하기 전에 대기해야 하는 소정의 제1 시간주기에 대응하는 제1 값을 저장하도록 구성되고, 응답 정보를 전송하기 위하여 다중선 버스에 억세스하기 전에 상기 소정의 제1 시간 주기동안 상기 제어논리회로가 대기하도록 상기 제어논리회로에 제 1 값을 인가하고, 다중선 버스로부터 수신된 데이터, 어드레스, 및 제어정보의 제어 하에서 상기 제어논리회로에 의한 제1 값의 변경을 가능하게 하는 레지스터 회로;를 포함하며, 인터페이스 회로의 모든 회로는 상기 반도체 메모리 장치 내에 위치하는 것을 특징으로 하는 인터페이스회로.
- 제30항에 있어서, 상기 레지스터 회로는, 제1 값을 저장하도록 구성된 제1 레지스터, 및 수신된 데이터, 어드레스, 및 제어정보에 응답하여 다중선 버스를 통하여 응답정보를 전송하기 전에 상기 인터페이스회로가 대기하여야 하는 소정의 제2 시간 주기에 대응하는 제2 값을 저장하도록 구성된 제2 레지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 인터페이스 회로.
- 제31항에 있어서, 상기 제2 값은 상기 제2 레지스터에 영구적으로 설정된 것을 특징으로 하는 인터페이스 회로.
- 제32항에 있어서, 상기 제어논리회로는, 다중선 버스로부터 수신된 데이터, 어드레스, 및 제어 정보의 제어 하에 상기 제1 값을 변경시키기 위하여 상기 제1 레지스터에 억세스하는 것을 특징으로 하는 인터페이스 회로.
- 제30항에 있어서, 상기 반도체 메모리 장치는 동적 랜덤 억세스 메모리(DRAM)인 것을 특징으로 하는 인터페이스 회로.
- 제30항에 있어서, 상기 인터페이스 회로는, (i) 반도체 메모리 장치의 장치 식별치를 저장하도록 구성된 장치 식별 레지스터 회로; (ii) 상기 장치 식별 레지스터 회로 및 디코더 회로에 접속되고, 제어 정보에 포함된 장치 선택 데이터와 상기 장치 식별장치를 비교하도록 구성된 비교기 회로;를 더 포함하며, 비교기 회로는, 장치 식별치가 장치 선택 데이터와 일치할 때에, 매치(match) 신호를 발생시켜서, 반도체 메모리 장치가 분리된 장치 선택선 없이 선택되도록 하며, 상기 제어논리회로는, 비교기 회로가 매치신호를 발생시킬 때에, 반도체 메모리 장치의 동작을 제어하도록 작동되는 것을 특징으로 하는 인터페이스회로.
- 버스에 접속된 마스터로부터, 메모리 작동을 위해 양방향 다중선 버스에 접속된 복수의 메모리 중 제1 메모리를 어드레스하는 방법에 있어서, (A) (1) 제1 메모리의 장치 식별 및 (2) 상기 각 메모리 내의 어떤 메모리 위치도 단독으로 어드레스할 수 없는 어드레스의 제1 부분을 포함하는, 한 패키트의 제1 워드를 마스터로부터 버스로 전송하는 단계; (B) 버스로부터 상기 제1 메모리의 제1 워드를 수신하는 단계; (C) 어드레스의 제2 부분을 포함하여, 상기 제1 메모리가 분리된 장치 선택선 없이 메모리 동작을 위해 선택되고 어드레스되도록 하는 상기 패키트의 제2 워드를 마스터로부터 버스를 통해 상기 제1 메모리로 전송하는 단계; (D) 상기 제1 메모리 내의 위치를 어드레스하는 어드레스를 형성하기 위하여 상기 제1 메모리에서 어드레스의 제1 부분 및 제2 부분을 함께 결합하는 단계; 및 (E) 상기 결합된 어드레스를 사용하여, 제1 메모리내의 위치를 판독 또는 기록하는 단계;를 포함하며, 상기 버스는 (1) 상기 메모리에 대하여 분리된 장치 선택선을 포함하지 않으며, (2) 어떠한 단일 어드레스에서의 비트의 총수보다 작은 총수의 선을 구비하며, 상기 제1 메모리는 상기 버스로부터 상기 제1 워드 내의 장치 식별을 수신한 후, 상기 패키트의 연속하는 워드를 수신하도록 인에이블되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제36항에 있어서, 상기 방법은 단계(A)의 이전에, 상기 마스터로부터 상기 버스로 상기 패키트의 제3 워드를 전송하는 단계를 더 포함하며, 상기 제3 워드는, (1) 상기 패키트의 시작을 지시하는 시작정보 및 (2) 메모리 작동을 제어하는 제어정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제37항에 있어서, 상기 제3 워드는 상기 패키트의 근원을 지시하는 패키트 근원 정보를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제36항에 있어서, 상기 패키트의 제2 워드는, 상기 패키트가 유효한 패키트인지를 지시하는 유효 정보를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제36항에 있어서, 상기 단계(C)는, 상기 제2 워드를 전송하기 전에 상기 패키트의 복수의 워드를 마스터로부터 전송하는 단계를 더 포함하며, 상기 복수의 워드는, 어드레스의 제3 부분을 포함하며, 상기 어드레스는 제1, 제2, 및 제3 부분에 의하여 형성된 것을 특징으로 하는 방법.
- 제36항에 있어서, 상기 메모리의 각각은 동적 랜덤 억세스 메모리(DRAM)인 것을 특징으로 하는 방법.
- 복수의 메모리 셀을 포함하는 최소한 하나의 메모리 섹션을 구비하는 동기 메모리 장치에 있어서, 메모리 장치가 판독 요구에 응답하는데 걸리는 지연시간을 나타내는 값을 저장하는 레지스터; 제1 및 제2 외부 클록신호를 수신하는 클록 수신기 회로; 및 상기 지연 시간에 따라, 제1 및 제2 외부 클록신호에 관하여 동기적으로 데이터를 출력하는 최소한 하나의 출력 드라이버;를 포함하는 것을 특징으로 하는 메모리 장치.
- 제42항에 있어서, 상기 메모리 장치는, 최소한 제1 외부 클록신호를 사용하여 제1 내부 클록신호를 발생시키는 내부 클록 발생회로를 포함하며, 제1 내부 클록신호에 응답하여, 상기 출력 드라이버가 데이터를 출력하는 것을 특징으로 하는 메모리 장치.
- 제43항에 있어서, 내부 클록 발생회로는 제1 내부 클록신호를 발생시키기 위하여 지연 동기 루프를 포함하는 것을 특징으로 하는 메모리 장치.
- 제42항에 있어서, 상기 메모리 장치는, 제1 및 제2 외부 클록신호를 사용하여 제1 내부 클록신호를 발생시키는 지연 동기 루프 회로를 더 포함하며, 제1 내부 클록신호에 응답하여, 상기 출력 드라이버가 데이터를 출력하는 것을 특징으로 하는 메모리 장치.
- 제42항에 있어서, 상기 메모리 장치는, 제1 내부 클록신호를 발생시키는 제1 지연 동기 루프 및 제2 내부 클록신호를 발생시키는 제2 지연 동기 루프를 더 포함하며, 제1 및 제2 내부 클록신호에 응답하여, 상기 출력 드라이버가 데이터를 출력하는 것을 특징으로 하는 메모리 장치.
- 제46항에 있어서, 상기 제1 지연 동기 루프는 제1 및 제2 외부 클록신호를 사용하여 제1 내부 클록신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는 메모리 장치.
- 제47항에 있어서, 상기 메모리 장치는, 상기 지연 동기 루프 회로에 접속되고, 제1 및 제2 내부 클록신호를 수신하는 멀티플렉서를 더 포함하고, 상기 멀티플렉서는 제1 내부 데이터 버스선에 접속된 제1 입력 및 제2 내부 데이터 버스선에 접속된 제2 입력을 포함하며, 상기 멀티플렉서는 제1 클록신호에 응답하여 출력 드라이버의 입력에 제1 내부 데이터 버스선을 접속하고, 제2 클록신호에 응답하여 출력 드라이버의 입력에 제2 내부 데이터 버스선을 접속하는 것을 특징으로 하는 메모리 장치.
- 복수의 메모리 셀을 포함하는 최소한 하나의 메모리 섹션을 구비하며, 제1 및 제2 외부 클록신호에 관하여 동기적으로 외부 버스 상에 데이터를 출력하는 집적회로장치에 있어서, 상기 집적 회로 장치가 트랜스액션 요구에 응답하는데 걸리는 지연시간을 나타내는 값을 저장하는 레지스터; 및 복수의 출력 드라이버를 포함하며, 각 출력 드라이버는 제1 및 제2 외부 클록신호에 관하여 동기적으로, 지연 시간에 따라서 외부 버스상에 데이터를 출력하기 위하여 외부 버스에 접속되는 것을 특징으로 하는 집적회로장치.
- 제49항에 있어서, 상기 집적회로장치는, 제1 내부 클록신호를 발생시키는 지연 동기 루프를 더 포함하고, 복수의 출력 드라이버는 제1 내부 클록신호에 응답하여 버스상에 데이터를 출력하는 것을 특징으로 하는 집적회로장치.
- 제50항에 있어서, 상기 지연 동기 루프는 제1 외부 클록신호를 사용하여 제1 내부 클록신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는 집적회로장치.
- 제50항에 있어서, 상기 지연 동기 루프는 제1 및 제2 외부 클록신호를 사용하여 제1 내부 클록신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는 집적회로장치.
- 제49항에 있어서, 상기 집적회로장치는 제1 및 제2 내부 클록신호를 발생시키는 내부 클록 발생회로를 더 포함하며, 상기 출력 드라이버는 제1 및 제2 내부 클록신호에 응답하여 버스 상에 데이터를 출력하는 것을 특징으로 하는 집적회로장치.
- 제53항에 있어서, 상기 내부 클록 발생회로는 제1 및 제2 외부 클록신호를 사용하여 제1 내부 클록신호를 발생시키는 지연 동기 루프를 포함하는 것을 특징으로 하는 집적회로장치.
- 제53항에 있어서, 상기 내부 클록 발생회로는 제1 내부 클록신호를 발생시키는 제1 지연 동기 루프 및 제2 내부 클록신호를 발생시키는 제2 지연 동기 루프를 포함하는 것을 특징으로 하는 집적회로장치.
- 제55항에 있어서, 상기 제1 지연 동기 루프는 제1 및 제2 외부 클록신호를 사용하여 제1 내부 클록신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는 집적회로장치.
- 제55항에 있어서, 상기 제1 지연 동기 루프는 제1 및 제2 외부 클록신호를 사용하여 제1 내부 클록신호를 발생시키며, 상기 제2 지연 동기 루프는 제1 및 제2 외부 클록신호를 사용하여 제2 내부 클록신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는 집적회로장치.
- 복수의 메모리 셀을 포함하는 최소한 하나의 메모리 섹션을 구비하는 동기 반도체 메모리장치에 있어서, 외부 클록신호를 수신하는 클록 수신기회로; 상기 클록 수신기회로에 접속되고, 최소한 하나의 내부 클록신호를 발생시키는 클록 발생회로; 메모리장치가 판독 요구에 응답하는데 걸리는 지연시간을 나타내는 값을 저장하는 레지스터; 및 내부 클록신호에 응답하여, 상기 지연시간에 따라, 그리고 외부 클록신호에 관하여 동기적으로 데이터를 출력하는 복수의 출력 드라이버;를 포함하는 것을 특징으로 하는 메모리장치.
- 제58항에 있어서, 상기 메모리 장치는 상기 클록 수신기 회로에 접속되고, 최소한 외부 클록신호를 사용하여 내부 클록신호를 발생시키는 지연 동기 루프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 메모리 장치.
- 제58항에 있어서, 지연 시간을 나타내는 값이, 전력이 장치에 인가된 후에 레지스터에 저장되는 것을 특징으로 하는 메모리 장치.
- 제58항에 있어서, 레지스터에 저장된 값은 복수의 상이한 지연 시간 중의 하나를 나타내는 것을 특징으로 하는 메모리 장치.
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