KR100266630B1 - Cache memory control circuit for microprocessor - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 마이크로 프로세서 내장 캐쉬 메모리에 관한 것으로 특히, 내장된 캐쉬 메모리를 필요에 따라 캐쉬 메모리 또는 내장 메모리로 절환시키도록 한 마이크로 프로세서의 캐쉬 메모리 제어 회로에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to microprocessor embedded cache memory, and more particularly, to a cache memory control circuit of a microprocessor for converting an embedded cache memory into a cache memory or an internal memory as necessary.
도1 은 종래의 캐쉬 메모리 제어 회로의 일실시예를 보인 블럭도로서 이에 도시된 바와 같이, 씨피유 어드레스를 저장하는 레지스터(101)와, 이 레지스터(101)에서의 하위 어드레스가 지정하는 영역에 데이터를 저장 또는 그 영역의 데이터를 출력하도록 태그 램(102a)과 데이터 램(102b)으로 이루어진 캐쉬 메모리(102)와, 이 캐쉬 메모리(102)의 태그 램(102a)의 내용과 상기 레지스터(101)에서의 상위 어드레스가 일치하는지를 비교하여 일치하는 경우 히트신호(hit)를 출력하는 비교기(103)와, 이 비교기(103)의 출력신호(hit)가 인에이블된 경우 상기 캐쉬 메모리(102)를 제어하기 위한 신호를 출력하는 캐쉬 제어기(104)로 구성된다.Fig. 1 is a block diagram showing an embodiment of a conventional cache memory control circuit, as shown therein, in which a
이와같은 종래의 일실시예에 대한 동작 과정을 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the conventional embodiment as described above are as follows.
이러한 구성의 종래의 일실시예는 직접 사상(Direct Mapped) 방식의 캐쉬 구조이다.One conventional embodiment of such a configuration is a direct mapped cache structure.
먼저, 씨피유(CPU)로부터의 어드레스가 레지스터(101)에 저장되면 그 하위 어드레스는 캐쉬 메모리(102)를 구성하는 태그 램(102a)과 데이터 램(102b)의 라인을 선택하게 된다.First, when an address from the CPU is stored in the
이때, 비교기(103)는 하위 어드레스에 의해 선택된 라인의 태그 램(102a)의 내용을 레지스터(101)에 저장된 상위 어드레스와 일치하는지 비교하며 그 비교 결과가 일치하는 경우 상기 비교기(103)는 히트 신호(hit)를 캐쉬 제어기(104)에 출력하게 된다.At this time, the
이에 따라, 캐쉬 제어기(104)는 히트 신호(hit)가 입력된 경우 캐쉬 메모리(102)를 제어하여 해당 라인의 데이터 램(102b)의 데이터를 데이터 버스를 통해 씨피유(CPU)로 전송시키게 된다.Accordingly, when the hit signal hit is input, the
또한, 도2 는 종래의 다른 실시예를 보인 블럭도로서 이에 도시된 바와 같이, 씨피유 어드레스를 저장하는 레지스터(111)와, 이 레지스터(111)에서의 하위 어드레스가 지정하는 영역에 데이터를 저장 또는 그 영역의 데이터를 출력하도록 태그 램과 데이터 램(112a,112b)(113a,113b)로 각기 이루어진 캐쉬 메모리(112)(113)와, 상기 캐쉬 메모리(112)의 태그 램(112a)의 내용과 상기 레지스터(111)에서의 상위 어드레스가 일치하는지를 비교하여 일치하는 경우 히트신호(hit1)를 출력하는 비교기(114)와, 상기 캐쉬 메모리(113)의 태그 램(113a)의 내용과 상기 레지스터(111)에서의 상위 어드레스가 일치하는지를 비교하여 일치하는 경우 히트신호(hit2)를 출력하는 비교기(115)와, 상기 캐쉬 메모리(112 또는 113)와 데이터 버스를 접속시키는 멀티플렉서(116)와, 상기 비교기(103)의 출력신호(hit1 또는 hit2)가 인에이블된 경우 상기 멀티플렉서(116)를 절환하여 캐쉬 메모리(112 또는 113)을 선택시키고 상기 캐쉬 메모리(112 또는 113)를 제어하기 위한 신호를 출력하는 캐쉬 제어기(117)로 구성된다.Fig. 2 is a block diagram showing another conventional embodiment, and as shown therein, a
이와같은 종래의 다른 실시예의 동작 과정을 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the other conventional embodiment as follows.
이러한 구성의 종래 다른 실시예는 이중 세트 연합(Dual-Set Associative) 방식의 캐쉬 구조로서 도1 과 같은 종래 일실시예인 직접 사상 방식의 구조가 이중으로 있는 구조이다.Another conventional embodiment of such a configuration is a dual-set associative cache structure having a structure of a direct mapping method, which is a conventional embodiment as shown in FIG.
먼저, 씨피유(CPU)로부터의 어드레스가 레지스터(111)에 저장되면 하위 어드레스는 각각의 캐쉬 메모리(112)(113)의 태그 램과 데이터 램(112a,112b)(113a,113b)의 라인을 선택하게 된다.First, when the address from the CPU is stored in the
이때, 비교기(114)(115)는 각기 태그 램(112a)(113a)의 내용과 레지스터(111)에서의 상위 어드레스가 일치하는지 동시에 비교하게 되며 그 비교 결과가 일치하는 경우 상기 비교기(114)(115)는 각기 히트신호(hit1)(hit2)를 캐쉬 제어기(117)에 출력하게 된다.At this time, the
이에 따라, 캐쉬 제어기(117)는 히트신호(hit1)(hit2)를 점검하여 캐쉬 메모리(112 또는 113)의 데이터 램(112b 또는 113b)의 해당 라인의 데이터를 씨피유(CPU)로 전송하도록 멀티플렉서(116)를 절환시킴과 동시에 상기 캐쉬 메모리(112 또는 113)을 제어하게 된다.Accordingly, the
한편, 도3 은 종래의 또 다른 실시예를 보인 블럭도로서 이에 도시된 바와 같이, 씨피유 어드레스를 저장하는 레지스터(121)와, 데이터를 저장하도록 태그 램(122a)과 데이터 램(122b)으로 이루어진 캐쉬 메모리(122)와, 이 캐쉬 메모리(122)의 태그 램(122a)의 모든 내용과 상기 레지스터(121)에서의 모든 어드레스를 비교하여 일치하는 어드레스가 있는 경우 경우 히트신호(hit)를 출력하는 비교기(123)와, 이 비교기(123)의 비교 결과가 일치하는 상기 캐쉬 메모리(122)의 해당 라인의 데이터를 선택하는 멀티플렉서(125)와, 상기 비교기(123)의 출력신호(hit)가 인에이블된 경우 상기 캐쉬 메모리(122)를 제어하기 위한 신호를 출력하고 동시에 상기 캐쉬 메모리(122)에서 선택된 해당 라인의 데이터를 출력하도록 상기 멀티플렉서(125)를 제어하는 캐쉬 제어기(124)로 구성된다.3 is a block diagram showing another conventional embodiment, and as shown therein, a
이와같은 종래의 또 다른 실시예의 동작 과정을 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of another conventional embodiment as described above is as follows.
이러한 구성의 종래의 또 다른 실시예는 전세트 연합(Set Associative) 방식의 캐쉬 구조이다.Another conventional embodiment of this configuration is a cache structure of a set associative method.
먼저, 씨피유(CPU)로부터 모든 어드레스가 레지스터(121)에 저장되면 비교기(123)는 캐쉬 메모리(122)의 태그 램(122a)의 모든 내용과 상기 레지스터(121)에 저장된 모든 어드레스를 비교하게 된다.First, when all addresses are stored in the
이때, 비교기(121)는 비교 결과가 일치하는 어드레스가 있으면 히트신호(hit)를 캐쉬 제어기(124)에 출력하게 된다.At this time, the
이에 따라, 캐쉬 제어기(124)는 캐쉬 메모리(122)의 데이터 램(122b)의 라인중 비교 결과가 일치하는 라인을 선택하도록 멀티플렉서(125)를 절환시키며 동시에 상기 데이터 램(122b)의 해당 라인의 데이터를 씨피유(CPU)로 전송하도록 상기 캐쉬 메모리(122)를 제어하게 된다.Accordingly, the
그러나, 이러한 종래의 기술은 캐쉬 용량에 따라 차이는 있으나 마이크로 프로세서에 내장하는 경우 설계 면적의 반 이상을 차지하며 사용자가 캐쉬를 필요로 하지 않더라도 설계 면적을 차지하는 단점이 있다.However, this conventional technology has a disadvantage in that it occupies more than half of the design area when embedded in the microprocessor, but occupies the design area even if the user does not need the cache, although there are differences depending on the cache capacity.
또한, 종래 기술은 캐쉬 램을 캐쉬 기능 이외의 다른 용도로 사용할 수 없는 단점이 있다.In addition, the prior art has a disadvantage that the cache RAM can not be used for other purposes than the cache function.
따라서, 본 발명은 종래의 문제점을 개선하기 위하여 멀티플렉서를 부가하여 캐쉬 메모리에 입력되는 어드레스 및 제어신호의 접속 경로를 절환시킴으로써 캐쉬 메모리를 내장 램으로도 사용 가능하도록 창안한 마이크로 프로세서의 캐쉬 메모리 제어 회로를 제공함에 목적이 있다.Accordingly, the present invention provides a cache memory control circuit of a microprocessor in which the cache memory can be used as an internal RAM by switching a connection path between an address and a control signal input to the cache memory to add a multiplexer to solve the conventional problem. The purpose is to provide.
도 1은 종래의 일실시예를 보인 블럭도.1 is a block diagram showing a conventional embodiment.
도 2는 종래의 다른 실시예를 보인 블럭도.Figure 2 is a block diagram showing another conventional embodiment.
도 3은 종래의 또 다른 실시예를 보인 블럭도.Figure 3 is a block diagram showing another conventional embodiment.
도 4는 본 발명의 일실시예를 보인 블럭도.Figure 4 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 다른 실시예를 보인 블럭도.Figure 5 is a block diagram showing another embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예를 보인 블럭도.Figure 6 is a block diagram showing another embodiment of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
201,208,211,216,221,226 : 레지스터201,208,211,216,221,226: register
202,212,213,222 : 캐쉬 메모리 203,214a,214b,223 : 비교기202,212,213,222 Cache memory 203,214a, 214b, 223 Comparator
204,215,224 : 캐쉬 제어기204,215,224: Cache Controller
205,206,218a,218b,219a,219b,228a,228b : 멀티플렉서205,206,218a, 218b, 219a, 219b, 228a, 228b: Multiplexer
207,217,227 : 제어신호 입력부 218,219,228 : 멀티플렉서부207,217,227: control signal input section 218,219,228 multiplexer section
본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여 태그 램과 데이터 램으로 이루어진 캐쉬 메모리를 구비한 마이크로 프로세서에 있어서, 씨피유 어드레스와 외부에서의 어드레스중 하나를 선택하여 상기 캐쉬 메모리에 전송하는 제1 멀티플렉서부와, 캐쉬 제어기와 제어 버스로부터의 리드/라이트신호중 하나를 선택하여 상기 캐쉬 메모리에 전송하는 제2 멀티플렉서부를 포함하여 구성하여 필요에 따라 상기 캐쉬 메모리를 내장 램으로 동작시키도록 함을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a microprocessor including a cache memory including a tag RAM and a data RAM, comprising: a first multiplexer unit for selecting one of a CPI address and an external address and transmitting the selected multiplexer unit to the cache memory; And a second multiplexer unit which selects one of the read / write signals from the cache controller and the control bus and transmits the read / write signal to the cache memory to operate the cache memory as an internal RAM as necessary.
상기와 같은 구성의 본 발명은 내장 램 동작시 외부에서의 리드 신호 및 라이트 신호를 입력시키기 위한 제어신호 입력부를 포함하여 구성함을 특징으로 한다.The present invention having the above configuration is characterized by including a control signal input unit for inputting the read signal and the write signal from the outside during the operation of the internal RAM.
이하, 본 발명을 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도4 는 본 발명의 일실시예를 보인 블록도로서 이에 도시한 바와 같이, 씨피유 어드레스를 저장하는 레지스터(201)와, 데이터를 저장하도록 태그 램(202a)과 데이터 램(202b)으로 이루어진 캐쉬 메모리(202)와, 상기 태그 램(202a)의 내용과 상기 레지스터(201)에서의 상위 어드레스가 일치하는지를 비교하여 일치하는 경우 히트신호(hit)를 출력하는 비교기(203)와, 이 비교기(103)의 출력신호(hit)가 인에이블된 경우 상기 캐쉬 메모리(102)를 제어하기 위한 신호(
이와같이 구성한 본 발명의 일실시예에 대한 동작 및 작용 효과를 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation and effects of the embodiment of the present invention configured as described above are as follows.
먼저, 선택신호(SEL)에 의해 멀티플렉서(205)가 레지스터(201)로 절환되고 멀티플렉서(206)가 캐쉬 제어기(204)로 절환된 경우 도1 의 종래의 일실시예와 동일한 구성이 되어 캐시 메모리로 사용되어진다.First, when the
이때, 칩선택신호(
만일, 캐쉬 메모리(202)를 내장 램으로 사용하려는 경우 선택신호(SEL)에 의해 멀티플렉서(205)가 레지스터(208)로 절환되고 멀티플렉서(206)가 제어신호 입력부(207)로 절환됨으로 레지스터(201)와 캐쉬 제어기(204)는 상기 캐쉬 메모리(202)와의 연결이 끊어지게 된다.If the
이때, 칩선택신호(
이 후, 외부에서의 어드레스는 멀티플렉서(205)를 통해 내장 램으로 동작하는 캐쉬 메모리(202)의 태그 램(202a)에 저장되고 외부에서의 리드신호(
따라서, 내장 램으로 동작하는 캐쉬 메모리(202)는 태그 램(202a)에 저장된 어드레스에 해당되는 데이터 램(202b)의 영역에 데이터가 쓰여지거나 또는 그 영역의 데이터가 읽혀지게 된다.Accordingly, in the
또한, 본 발명의 다른 실시예를 보인 블럭도로서 이에 도시한 바와 같이, 씨피유 어드레스를 저장하는 레지스터(211)와, 데이터를 저장하도록 태그 램과 데이터 램(212a,212b)(213a,213b)으로 각기 이루어진 캐쉬 메모리(212)(213)와, 상기 태그 램(212a)(213a)의 내용과 상기 레지스터(211)에서의 상위 어드레스가 일치하는지를 비교하여 일치하는 경우 히트신호(hit1)(hit2)를 각기 출력하는 비교기(214a) (214b)와, 상기 비교기(214a 또는 214b)의 출력신호(hit1 또는 hit2)가 인에이블된 경우 상기 캐쉬 메모리(212 또는 213)를 제어하기 위한 리드/라이트신호(
상기 멀티플렉서부(218)(219)는 멀티플렉서(218a,218b)(219a,219b)로 각기 구성한다.The
상기 제어신호 입력부(217)는 레지스터(216)의 최상위 비트를 반전하는 인버터(IN1)와, 상기 레지스터(216)의 최상위 비트와 칩선택신호(
이와같이 구성한 본 발명의 다른 실시예의 동작 과정을 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the other embodiment of the present invention configured as described above are as follows.
본 발명의 다른 실시예를 도5 를 참조하여 설명하면, 선택신호(SEL)에 의해 멀티플렉서부(218)의 멀티플렉서(218a,218b)가 절환되어 레지스터(211)의 하위 어드레스가 캐쉬 메모리(212)(213)의 태그 램(212a)(213a)으로 인가되고 멀티플렉서부(219)의 멀티플렉서(219a,219b)가 절환되어 캐쉬 제어기(215)에서의 출력신호(
따라서, 본 발명의 다른 실시예는 도2 의 종래의 다른 실시예와 동일한 구조로 되어 캐쉬 메모리(212)(213)는 캐쉬 동작을 실행하게 된다.Accordingly, another embodiment of the present invention has the same structure as the other conventional embodiment of FIG. 2 so that the
만일, 선택신호(SEL)에 의해 멀티플렉서부(218)의 멀티플렉서(218a,218b)가 절환되어 레지스터(216)가 캐쉬 메모리(212)(213)의 태그 램(212a)(213a)에 접속되고 멀티플렉서부(219)의 멀티플렉서(219a,219b)가 절환되어 제어신호 입력부(217)가 상기 캐쉬 메모리(212)(213)에 접속되어 상기 캐쉬 메모리(212)(213)가 내장 램으로 동작하게 된다.If the
이때, 레지스터(216)에 저장된 외부에서의 어드레스는 멀티플렉서부(218)의 멀티플렉서(218a)(218b)를 통해 캐쉬 메모리(212)(213)의 태그 램(212a)(213a)에 저장되며 제어신호 입력부(217)는 칩선택신호(
즉, 제어신호 입력부(217)는 레지스터(216)에 저장된 어드레스의 최상위 비트가 저전위인 경우를 예를 들면, 그 저전위 신호가 인버터(IN1)에서 고전위로 반전되어 오아게이트(OR12)를 통해 오아게이트(OR15)(OR16)에 인가되므로 외부의 제어신호(
이에 따라, 캐쉬 메모리(212)는 레지스터(216)에 저장된 어드레스가 지정하는 영역에 대하여 데이터의 쓰기 또는 읽기 동작이 수행되므로 내장 램으로 동작하게 된다.Accordingly, the
상기에서 레지스터(216)에 저장된 어드레스의 최상위 비트가 고전위인 경우 오아게이트(OR15)(OR16)가 외부의 제어신호(
한편, 도6 은 본 발명의 또 다른 실시예를 보인 블럭도로서 이에 도시한 바와 같이, 씨피유 어드레스를 저장하는 레지스터(221)와, 데이터를 저장하도록 태그 램(222a)과 데이터 램(222b)으로 이루어진 캐쉬 메모리(222)와, 상기 태그 램(222a)의 모든 내용과 상기 레지스터(221)에서의 모든 어드레스를 비교하여 일치하는 어드레스가 있는 경우 경우 히트신호(hit)를 출력하는 비교기(223)와, 이 비교기(223)의 출력신호(hit)가 인에이블된 경우 상기 캐쉬 메모리(222)를 제어하기 위한 리드/라이트신호(
이와같이 구성한 본 발명의 또 다른 실시예의 동작 과정을 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of another embodiment of the present invention configured as described above are as follows.
본 발명의 또 다른 실시예를 도6 을 참조하여 설명하면, 선택신호(SEL)에 의해 멀티플렉서부(228)의 멀티플렉서(228a)(228b)가 캐쉬 제어기(224)에 접속된 경우 도3 의 종래의 또 다른 실시예와 동일한 구성이 되어 캐쉬 메모리(222)는 캐쉬 기능의 동작을 수행하게 된다.Another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 6, where the
만일, 선택 신호(SEL)에 의해 멀티플렉서부(228)의 멀티플렉서(228a)(228b)가 레지스터(226)와 제어신호 입력부(227)에 접속된 경우 캐쉬 메모리(222)는 내장 램으로 동작하게 된다.If the
이때, 칩선택신호(
이에 따라, 멀티플렉서(228a)가 외부에서의 제어신호(
상기에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 필요에 따라 캐쉬 메모리를 내장 램으로 변경할 수 있으므로 칩내에 구비되는 메모리의 사용 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.As described in detail above, the present invention can change the cache memory to the embedded RAM as necessary, thereby improving the use efficiency of the memory provided in the chip.
Claims (10)
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