KR19980032268A - Register File Cell Circuit Compatible with Dynamic Logic - Google Patents

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KR19980032268A
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숀에릭비
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포만제프리엘
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Abstract

본 발명은 마이크로프로세서 내부에 내장되는 레지스터 메모리의 기본 단위인 셀 회로에 관한 것이다. 본 발명에 따른 레지스터 셀 회로의 구성은 메모리 요소의 한 쪽 노드로는 제 1 스위치가 접속되고, 다른 쪽 노드로는 제 2 스위치가 접속된다. 이 스위치들은 NMOS 트랜지스터가 될 수 있다. 제 1 스위치는 기록될 이진 값에 따라 메모리 요소로 고전위 혹은 저전위 중의 하나를 인가한다. 제 2 스위치는 메모리 요소의 다른 쪽 노드로 전압을 인가한다. 제 2 스위치에 의해 인가되는 전압은 제 1 스위치에 의해 인가되는 전압의 논리적인 보수값(complement)이다. 이러한 방식으로, 메모리 요소의 반대측 노드간에 푸쉬-풀(push-pull)효과가 생성되어, 이진값이 메모리 요소로 효율적으로 기록될 수 있다.The present invention relates to a cell circuit which is a basic unit of a register memory embedded in a microprocessor. In the configuration of the register cell circuit according to the present invention, a first switch is connected to one node of the memory element, and a second switch is connected to the other node. These switches can be NMOS transistors. The first switch applies either high potential or low potential to the memory element depending on the binary value to be written. The second switch applies a voltage to the other node of the memory element. The voltage applied by the second switch is a logical complement of the voltage applied by the first switch. In this way, a push-pull effect is generated between nodes opposite to the memory element, so that binary values can be efficiently written to the memory element.

Description

다이나믹 로직과 호환가능한 레지스터 파일 셀 회로Register File Cell Circuit Compatible with Dynamic Logic

본 발명은 전반적으로 다이나믹 회로에 관한 것으로서, 보다 상세히 말하면 다이나믹 회로내의 레지스터 파일 셀로의 효율적인 기록에 관련된 것이다.The present invention relates generally to dynamic circuits, and more particularly to efficient writing to register file cells in a dynamic circuit.

현대의 마이크로프로세서에 있어서, 마이크로프로세서 내부의 레지스터에 대해 신속히 기록할 수 있는 능력이 매우 중요하다. 이 내부 레지스터는 종종 마이크로프로세서에 의해 수행된 계산의 결과를 저장하는데 사용된다. 이러한 동작의 결과를 레지스터로 빨리 저장할 수 없다면 마이크로프로세서가 계산 동작을 고속으로 수행하는 능력이 약화되어 버릴 수도 있다.In modern microprocessors, the ability to quickly write to the registers inside the microprocessor is very important. This internal register is often used to store the result of the calculation performed by the microprocessor. If the result of such an operation cannot be quickly stored in a register, the ability of the microprocessor to perform computational operations at high speed may be impaired.

레지스터의 그룹들은 종종 레지스터 파일로 알려져 있다. 레지스터 파일은 메모리 요소들의 배열(array)로, 이 배열의 행은 하나의 레지스터를 나타낸다. 예를 들어, 레지스터 파일은 16 × 64의 메모리 요소들의 배열이 될 수 있다. 이러한 레지스터 파일은 개별적인 64 비트 레지스터를 16개 포함할 것이다. 전술한 바와 같이, 하나의 레지스터를 구성하는 개별적인 저장 단위들은 메모리 요소로 지칭된다. 거의 모든 디지탈 메모리에 있어서와 마찬가지로, 하나의 메모리 요소는 논리 1 (즉, 고 전위 레벨) 혹은 논리 0 (즉, 저 전위 레벨)을 기억할 수 있다.Groups of registers are often known as register files. A register file is an array of memory elements, each row of which represents one register. For example, the register file can be an array of 16 x 64 memory elements. This register file will contain 16 individual 64-bit registers. As mentioned above, the individual storage units that make up one register are referred to as memory elements. As with almost all digital memories, one memory element can store either logic 1 (ie, high potential level) or logic 0 (ie, low potential level).

도 1은 단일의 레지스터 파일 셀에 단일의 비트를 기록하기 위한 종래 기술의 구성의 하나를 예시한다. 기록 인에이블 라인(104)으로 하여금 기록 데이터 라인(102)에 있는 데이터를 메모리 요소(108)로 기록하는 것을 제어하도록 하기 위해 NMOS 트랜지스터(106)가 제공된다. 기록 인에이블 라인(104)이 고전위이면, 기록 데이터 라인(102)에 있는 데이터가 메모리 요소(108)로 기록된다. 이러한 구성은 몇몇의 상황에서는 만족할 만하게 동작한다. 그러나, 전원 전압이 감소하고, 이에 따라 논리 1을 나타내는 전압이 감소하게 되면, NMOS(106)와 관련된 임계 전압(threshold voltage)에 의해 논리 1이 메모리 요소(108)로 신뢰성있고 고속으로 기록될 수 없게 될 수도 있다.Figure 1 illustrates one of the prior art configurations for writing a single bit into a single register file cell. An NMOS transistor 106 is provided to allow the write enable line 104 to control the writing of data in the write data line 102 to the memory element 108. If the write enable line 104 is at high potential, data in the write data line 102 is written to the memory element 108. This configuration works satisfactorily in some situations. However, if the power supply voltage decreases, and thus the voltage representing logic 1 decreases, logic 1 can be reliably and quickly written to memory element 108 by a threshold voltage associated with NMOS 106. It may be missing.

도 2는 도 1에 도시된 회로의 단점 중 몇몇을 극복할 수 있는 한 회로를 예시한다. 그러나, 도 2에 도시된 회로는 이러한 단점은 해결하였지만, 새로운 문제를 야기한다. 도 1에 도시된 회로와 같은 단일의 NMOS 트랜지스터를 포함하는 대신에, 도 2에 도시된 회로는 NMOS 트랜지스터(206) 및 PMOS 트랜지스터(210)를 포함한다. PMOS 트랜지스터(210)와 이에 따라 수반된 인버터(212)의 부가에 의해 논리 1은 NMOS 트랜지스터(206)에 걸친 임계 전압 강하를 야기하지 않고 메모리 요소(208)로 기록될 수 있다.FIG. 2 illustrates one circuit that can overcome some of the shortcomings of the circuit shown in FIG. 1. However, the circuit shown in Fig. 2 solves this disadvantage, but causes a new problem. Instead of including a single NMOS transistor such as the circuit shown in FIG. 1, the circuit shown in FIG. 2 includes an NMOS transistor 206 and a PMOS transistor 210. Logic 1 may be written to memory element 208 without causing a threshold voltage drop across NMOS transistor 206 by the addition of PMOS transistor 210 and thus accompanying inverter 212.

PMOS 트랜지스터(210)와 인버터(212)를 부가할 경우의 이점은 희생이 없는 것이 아니다. PMOS 트랜지스터를 부가하게 되면, 또 다른 NMOS 트랜지스터와는 달리, 부가적인 표면 면적을 차지하고 전체적으로 회로의 성능을 느리게 한다. 이는 왜냐하면 PMOS 트랜지스터는 일반적으로 대응하는 NMOS 트랜지스터에 비해 두 배 약하기 때문이다. 또한, 기록 인에이블 라인에 인버터를 부가하면, 이는 레지스터의 전체 폭(width)에 걸쳐 부가되므로, 레지스터의 기록에 전체적으로 부가적인 성능상의 페널티(penalties)를 부가하게 된다.The advantage of adding the PMOS transistor 210 and the inverter 212 is not without sacrifice. Adding PMOS transistors, unlike other NMOS transistors, occupies an additional surface area and slows the overall performance of the circuit. This is because PMOS transistors are generally twice as weak as their corresponding NMOS transistors. In addition, adding an inverter to the write enable line adds across the entire width of the register, thereby adding additional performance penalties to the write of the register as a whole.

따라서, 과도한 양의 표면적을 소모하거나, 전체적으로 심각한 지연이나 부하를 회로상에 부가함이 없이, 레지스터 파일 셀의 상태를 고속으로 신뢰성있게 변화시킬 수 있는 회로가 필요하다.Accordingly, there is a need for a circuit that can reliably change the state of a register file cell at high speed without consuming excessive amounts of surface area or adding a significant delay or load to the circuit as a whole.

본 발명의 한 목적은 레지스터 파일 셀에 고속으로 기록할 수 있는 장치를 제공하는 것이다.One object of the present invention is to provide an apparatus capable of writing to a register file cell at high speed.

본 발명의 또 다른 목적은 최소한의 표면 면적을 필요로 하면서 제조(fabricate)하기에 용이한 장치를 제공하는 것이다.It is a further object of the present invention to provide a device that is easy to fabricate while requiring a minimum surface area.

본 발명의 또 다른 목적은 레지스터 파일 셀로 논리 0을 기록할 수 있는 것에 비해 논리 1을 더 고속으로 기록할 수 있는 장치를 제공하는 것이다.It is still another object of the present invention to provide an apparatus capable of writing logic 1 at higher speed than being able to write logic 0 into a register file cell.

이러한 목적은 다른 목적과 함께 다음과 같이 달성된다. 메모리 요소를 포함하는 레지스터 파일 셀이 제공된다. 메모리 요소의 한 노드에 제 1 스위치가 접속되고, 메모리 요소의 다른 한 노드에 제 2 스위치가 접속된다. 이러한 스위치들은 NMOS 트랜지스터들일 수 있다. 제 1 스위치는 기록될 이진 값에 따라, 메모리 요소의 나머지 한 노드에 고 전위 혹은 저 전위중 하나를 인가한다. 제 2 스위치는 메모리 요소의 다른 한 노드에 한 전압을 인가한다. 제 2 스위치에 의해 인가되는 전압은 제 1 스위치에 의해 인가되는 전압의 논리적인 보수값(complement)이다. 이러한 방식으로, 메모리 요소의 반대쪽 노드들 상에 일종의 푸쉬-풀(push-pull) 효과가 생성되고, 이진 값은 레지스트 파일 셀에 효율적으로 기록된다.This object, together with other objects, is achieved as follows. A register file cell containing a memory element is provided. The first switch is connected to one node of the memory element and the second switch is connected to the other node of the memory element. Such switches may be NMOS transistors. The first switch applies either high potential or low potential to the other node of the memory element, depending on the binary value to be written. The second switch applies one voltage to the other node of the memory element. The voltage applied by the second switch is a logical complement of the voltage applied by the first switch. In this way, a kind of push-pull effect is created on the opposite nodes of the memory element, and binary values are efficiently written to the resist file cell.

본 발명의 전술한 목적, 양상 및 장점들은 여타의 것들과 함께 후술되는 상세한 설명에서 명백해 질 것이다.The above objects, aspects, and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description in conjunction with others.

도 1은 레지스터 파일 셀로의 기록을 위한 종래 기술에 따른 회로도.1 is a circuit diagram according to the prior art for writing to a register file cell.

도 2는 레지스터 파일 셀로의 기록을 위한 또 다른 종래 기술에 따른 회로도.2 is a circuit diagram according to another prior art for writing to a register file cell.

도 3은 본 발명에 따른 레지스터 파일 셀로의 기록을 위한 회로도.3 is a circuit diagram for writing to a register file cell in accordance with the present invention.

도 4는 본 발명에 따른 다중 판독 및 기록 포트들을 포함하는 회로도.4 is a circuit diagram including multiple read and write ports in accordance with the present invention.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명Explanation of symbols for main parts of the drawings

102, 202 : 기록 데이터 라인 104, 204 : 기록 인에이블 라인102, 202: write data line 104, 204: write enable line

106, 206 : NMOS 트랜지스터 108, 208 : 메모리 요소106,206: NMOS transistors 108,208: memory elements

210 : PMOS 트랜지스터 212 : 인버터210: PMOS transistor 212: inverter

300 : 레지스터 파일 셀 302 : 기록 데이터 라인300: register file cell 302: write data line

304 : 기록 데이터 반전 라인 306 : 기록 인에이블 라인304: write data inversion line 306: write enable line

308, 316 : 인버터 310, 312 : NMOS 트랜지스터308, 316: Inverter 310, 312: NMOS transistor

311, 313 : 노드 314 : 메모리 요소311, 313: node 314: memory element

402 : 판독 회로 404 : 메모리 요소402 read circuit 404 memory element

406 : 기록 데이터 라인 408, 410 : NMOS 트랜지스터406: Write data line 408, 410: NMOS transistor

412 : 기록 인에이블 라인412 record enable line

본 발명의 특징과 양상들은 첨부된 특허청구범위에서 제시된다. 그러나 바람직한 실시의 모드와 발명의 추가적인 목적 및 장점들은 물론 발명 그 자체는 첨부된 도면과 결합하여 파악할 때, 후술되는 예시적인 실시예의 상세한 기술을 참조하여 가장 잘 이해될 것이다.Features and aspects of the invention are set forth in the appended claims. However, the preferred embodiments and the additional objects and advantages of the invention, as well as the invention itself, will be best understood by reference to the following detailed description of exemplary embodiments described below when taken in conjunction with the accompanying drawings.

도 3은 본 발명에 따른, 레지스터 파일 셀로의 기록을 위한 회로를 예시한다. 레지스터 파일 셀(300)은 한 쌍의 NMOS 트랜지스터인 NMOS 트랜지스터(310) 및 NMOS 트랜지스터(312)를 제공한다. NMOS 트랜지스터(310)는 노드(311)에서 메모리 요소(314)에 접속된다. 또한, 기록 데이터 반전 라인(304)(기록 데이터 반전 라인(304) 상의 데이터는 기록 데이터 라인(302) 상의 신호의 보수값이다)에 인버터(308)가 제공된다. 도 3에 도시된 바와 같은 이러한 구성요소의 배치에 의해 데이터가 고속이고 또한 효율적인 방식으로 메모리 요소(314)로 기록될 수 있다.3 illustrates a circuit for writing to a register file cell, in accordance with the present invention. The register file cell 300 provides a pair of NMOS transistors NMOS transistor 310 and NMOS transistor 312. NMOS transistor 310 is connected to memory element 314 at node 311. In addition, an inverter 308 is provided to the write data inversion line 304 (data on the write data inversion line 304 is a complement value of a signal on the write data line 302). This arrangement of components as shown in FIG. 3 allows data to be written to the memory element 314 in a fast and efficient manner.

전술한 바와 같이, 기록 데이터 라인(302)은 인버터(316)에 의해 반전된다. 인버터(316)는 인버터(308)와 비교할 때 상대적으로 큰 소자인데, 이는 그 출력이 도 3에 도시되지 않은 다수의 다른 메모리 소자들로 공급되어야 하기 때문이다. 기록 데이터 반전 라인(304)을 메모리 요소(314)의 노드(311)로 공급하기 위해 NMOS 트랜지스터(310)가 제공된다. NMOS 트랜지스터(310)는 기록 인에이블 라인(306)에 의해 제어된다. 기록 인에이블 라인(306)은 또한 NMOS 트랜지스터(312)의 스위칭을 제어한다. NMOS 트랜지스터(312)는 NMOS 트랜지스터(310)에 의해 인가된 신호의 반전값인 신호를 메모리 요소(314)의 노드(312)로 인가한다. 이 반전 신호는 기록 데이터 반전 라인(304) 상에 위치한 인버터(308)에 의해 생성된 것이다.As described above, the write data line 302 is inverted by the inverter 316. Inverter 316 is a relatively large device when compared to inverter 308 because its output must be supplied to a number of other memory elements not shown in FIG. An NMOS transistor 310 is provided to supply the write data inversion line 304 to the node 311 of the memory element 314. NMOS transistor 310 is controlled by a write enable line 306. The write enable line 306 also controls the switching of the NMOS transistor 312. NMOS transistor 312 applies a signal to node 312 of memory element 314 that is an inverted value of the signal applied by NMOS transistor 310. This inversion signal is generated by the inverter 308 located on the write data inversion line 304.

NMOS 트랜지스터(310) 및 NMOS 트랜지스터(312)의 전체적인 순 효과는 메모리 요소(314)상에 푸쉬-풀(push-pull) 효과를 생성하는 것이다. NMOS 트랜지스터(310)나 NMOS 트랜지스터(312) 중의 하나가 메모리 요소(314)의 노드(313)에 고 전위 신호를 인가하고 있는 동안, 다른 하나의 트랜지스터는 메모리 요소(314)의 또 다른 노드에 저 전위 신호를 인가할 것이다. 메모리 요소(314)로 상보적인(complementary) 신호를 인가하면, 전체적으로 메모리 요소(314)의 상태가 고속이고 효율적인 방식으로 스위칭하게 되는 결과가 된다.The overall net effect of NMOS transistor 310 and NMOS transistor 312 is to create a push-pull effect on memory element 314. While either the NMOS transistor 310 or the NMOS transistor 312 is applying a high potential signal to the node 313 of the memory element 314, the other transistor is low on another node of the memory element 314. Will apply a potential signal. Applying a complementary signal to the memory element 314 results in the state of the memory element 314 being switched in a fast and efficient manner as a whole.

레지스터 파일 셀(300)이 도 2에 도시된 회로에 비해 가지는 또 다른 장점은 인버터(308)가 기록 인에이블 라인이 아니라 기록 데이터 라인 상에 위치한다는 것이다. 레지스터 파일은 종종 깊이에 비해 훨씬 더 큰 넓이를 가지기 때문에(예를 들면, 각각의 레지스터가 64 비트인 16개의 레지스터를 포함하는 레지스터 파일은 64 셀 넓이이고 16 셀 깊이이다), 인버터를 데이터 라인에 부가하면 기록 인에이블 라인에 인버터를 부가하는 것보다 성능에 더 적은 영향을 미친다.Another advantage that the register file cell 300 has over the circuit shown in FIG. 2 is that the inverter 308 is located on the write data line rather than the write enable line. Because register files are often much wider than their depths (for example, a register file that contains 16 registers, each register is 64-bit, is 64 cells wide and 16 cells deep), so the inverter can be placed on the data line. In addition, it has less impact on performance than adding an inverter to the write enable line.

레지스터 파일 셀(300)의 또 다른 장점은 논리 1이 논리 0보다 더 고속으로 기록된다는 것이다. 이는 많은 다이나믹 로직 회로에 있어서 회로의 초기 출력치가 논리 0이기 때문에 중요하다. 만약 특정한 다이나믹 논리 회로가 최종적으로 0 값을 계산해 냈다면, 그 회로의 출력은 절대 변하지 않았을 것이다. 또한 기록 데이터 라인(302) 상의 데이터가 유효(valid)해지기 전에 먼저 기록 인에이블 라인(306)이 유효해지는 것이 일반적이다. 따라서, 레지스터 파일 셀(300)이 메모리 요소(314)로 0을 기록하도록 요구받았을 때, 레지스터 파일 셀(300)은 종종 기록 인에이블 신호가 고 전위로 되어 메모리 요소(314)로 0을 기록하는 시간 전체를 가지게 된다.Another advantage of register file cell 300 is that logic 1 is written faster than logic zero. This is important for many dynamic logic circuits because the initial output of the circuit is logic zero. If a particular dynamic logic circuit finally calculated a value of zero, the output of that circuit would never have changed. It is also common for the write enable line 306 to first become valid before the data on the write data line 302 becomes valid. Thus, when register file cell 300 is required to write zeros to memory element 314, register file cell 300 often writes zeros to memory element 314 as the write enable signal is at a high potential. You have the whole time.

한편, 레지스터 파일 셀(300)이 메모리 요소(314)로 논리 1을 기록할 때에는 훨씬 더 적은 시간을 갖게 될 것이다. 이러한 단축된 시간량은 기록 인에이블 라인(306)상의 신호가 확정될 시간 간격의 말미 경에서 기록 데이터 라인(302) 상의 신호가 0에서 1로 바뀔 것이기 때문에 발생한다. 이 경우에, 레지스터 파일 셀(300)은 메모리 요소(314)로 0을 기록할 때의 시간에 비해 메모리 요소로 1을 기록할 때에는 더 적은 분량의 시간만을 갖게 될 것이다.On the other hand, register file cell 300 will have much less time when writing logic 1 to memory element 314. This shortened amount of time occurs because the signal on the write data line 302 will change from 0 to 1 at the end of the time interval at which the signal on the write enable line 306 will be finalized. In this case, the register file cell 300 will only have a smaller amount of time when writing 1 to the memory element as compared to the time when writing 0 to the memory element 314.

기록 인에이블 라인(306) 상의 신호가 단정(assert)되고, 논리 1이 기록 데이터 라인(302) 상에 기록될 때, 기록 데이터 라인(302) 상의 고 전위 신호는 인버터(316)에 의해 저 전위로 반전될 것이다. 인버터(316)는 인버터(308)에 비해 더 강력한 소자이기 때문에, 상대적으로 더 많은 양의 전류를 NMOS 트랜지스터(310)를 통해 인출할 수 있고, 메모리 요소(314)를 논리 0으로 셋팅하는 효과를 야기하게 된다. 이 과정에 있어서, NMOS 트랜지스터(312)는 NMOS 트랜지스터(310)를 보조하지만, 주된 효과는 NMOS 트랜지스터(310)에 의해 발생하는 것이다.When the signal on the write enable line 306 is asserted and logic 1 is written on the write data line 302, the high potential signal on the write data line 302 is lowered by the inverter 316. Will be reversed. Because inverter 316 is a more powerful device than inverter 308, it is possible to draw a relatively larger amount of current through NMOS transistor 310, and have the effect of setting memory element 314 to logic zero. Cause. In this process, the NMOS transistor 312 assists the NMOS transistor 310, but the main effect is that generated by the NMOS transistor 310.

논리 0이 기록 데이터 라인(302) 상에 기록될 때, 이 저 전위는 인버터(316)에 의해 고 전위로 반전된다. 이 경우, NMOS 트랜지스터(310)는 메모리 요소(314)로 고 전위를 인가한다. 그러나, 이 고 전위는 NMOS 트랜지스터(310)에 걸친 임계 전압 강하에 의해 감쇄된다. 한편, 인버터(308)는 NMOS 트랜지스터(312)를 통해 전류를 인출하고, 메모리 요소(314)로 저 전위를 확정한다. 그러나, 인버터(308)는 인버터(316) 만큼 크지 않기 때문에, 인버터(308)는, 인버터(316)가 메모리 요소(314)를 NMOS 트랜지스터(310)를 통해 저 전위로 인출하는 것에 비해 더 고속으로 트랜지스터(312)를 통해 메모리 요소(314)를 저 전위로 인출하지는 못한다. 전체적으로는 메모리 요소(314)로 0이 기록되는 것은 1이 기록되는 것 보다 더 느려지게 되는 결과가 된다. 그러나, 통상적으로 0을 기록하는 데는 1을 기록하는 것 보다 훨씬 더 많은 시간이 주어지기 때문에, 이러한 것이 문제를 야기하지는 않는다.When logic 0 is written on write data line 302, this low potential is inverted to high potential by inverter 316. In this case, NMOS transistor 310 applies a high potential to memory element 314. However, this high potential is attenuated by the threshold voltage drop across the NMOS transistor 310. On the other hand, inverter 308 draws current through NMOS transistor 312 and determines low potential with memory element 314. However, because inverter 308 is not as large as inverter 316, inverter 308 is faster than inverter 316 drawing memory element 314 to low potential through NMOS transistor 310. The memory element 314 is not drawn to low potential through the transistor 312. Overall, writing zeros to the memory element 314 results in slower than writing ones. However, this usually does not cause a problem because recording zero takes much more time than recording one.

도 4는 본 발명에 따른 또 다른 레지스터 파일 셀을 예시한다. 도 4에 도시된 레지스터 파일 셀은 다중 판독 및 기록 포트들을 포함한다. 기록 데이터 라인들(414)에 접속될 인버터들(도 3에서 인버터(316)로 도시된)은 도 4에서는 도시되지 않았다. 또한 적절한 기록 데이터 라인과 적절한 기록 인에이블 라인을 선택하는데 필요한 디코더도 도시되지 않았는데, 이는 이러한 소자들은 이 기술분야에서 잘 알려진 것이기 때문이다.4 illustrates another register file cell in accordance with the present invention. The register file cell shown in FIG. 4 includes multiple read and write ports. The inverters (shown as inverter 316 in FIG. 3) to be connected to the write data lines 414 are not shown in FIG. 4. Also, the decoder needed to select the appropriate write data line and the appropriate write enable line is not shown, as these devices are well known in the art.

기록 인에이블 라인(412)은 NMOS 트랜지스터(308) 및 NMOS 트랜지스터(410)의 게이트들로 접속된다. 주어진 싸이클에서 확정된 특정한 기록 인에이블 신호에 의해 어느 기록 데이터 라인(406)이 메모리 요소(404)로 데이터를 기록할 수 있는지를 특정할 것이다. 판독 회로(402)는 메모리 요소(404)로부터 데이터를 추출하기 위해 제공된다.The write enable line 412 is connected to the gates of the NMOS transistor 308 and the NMOS transistor 410. The particular write enable signal established in a given cycle will specify which write data line 406 can write data to the memory element 404. Read circuitry 402 is provided to extract data from memory element 404.

본 발명은 바람직한 실시예를 참조하여 특정하게 기술되고 도시되었지만, 당해 기술분야에 숙련된 자라면 본 발명의 사상과 범주를 벗어나지 않고 형태와 세부적인 면에서 다양한 변경이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.Although the present invention has been specifically described and illustrated with reference to preferred embodiments, those skilled in the art will understand that various changes may be made in form and detail without departing from the spirit and scope of the invention.

본 발명은 마이크로프로세서 내부에 내장되는 레지스터 메모리의 기본 단위인 셀 회로에 관한 것이다. 본 발명에 따른 레지스터 셀 회로의 구성은 메모리 요소의 한 쪽 노드로는 제 1 스위치가 접속되고, 다른 쪽 노드로는 제 2 스위치가 접속된다. 이 스위치들은 NMOS 트랜지스터가 될 수 있다. 제 1 스위치는 기록될 이진 값에 따라 메모리 요소로 고전위 혹은 저전위 중의 하나를 인가한다. 제 2 스위치는 메모리 요소의 다른 쪽 노드로 전압을 인가한다. 제 2 스위치에 의해 인가되는 전압은 제 1 스위치에 의해 인가되는 전압의 논리적인 보수값(complement)이다. 이러한 방식으로, 메모리 요소의 반대측 노드간에 푸쉬-풀(push-pull)효과가 생성되어, 이진값이 메모리 요소로 효율적으로 기록될 수 있다.The present invention relates to a cell circuit which is a basic unit of a register memory embedded in a microprocessor. In the configuration of the register cell circuit according to the present invention, a first switch is connected to one node of the memory element, and a second switch is connected to the other node. These switches can be NMOS transistors. The first switch applies either high potential or low potential to the memory element depending on the binary value to be written. The second switch applies a voltage to the other node of the memory element. The voltage applied by the second switch is a logical complement of the voltage applied by the first switch. In this way, a push-pull effect is generated between nodes opposite to the memory element, so that binary values can be efficiently written to the memory element.

Claims (17)

메모리 요소에 이진값을 저장하기 위한 회로에 있어서, 상기 회로는,A circuit for storing binary values in a memory element, the circuit comprising: ① 메모리 요소와,① memory elements, ② 메모리 요소의 제 1 노드에 접속되고 기록 인에이블 신호에 의해 제어되며, 제 1 노드에 제 1 전압을 인가하는 제 1 스위치와,A first switch connected to a first node of the memory element and controlled by a write enable signal, the first switch applying a first voltage to the first node; ③ 메모리 요소의 제 2 노드에 접속되고 기록 인에이블 신호에 의해 제어되며, 제 2 노드에 제 2 전압을 인가하는 제 2 스위치를 포함하고,A second switch connected to a second node of the memory element and controlled by a write enable signal, the second switch applying a second voltage to the second node; 상기 이진값이 메모리 요소에 효율적으로 저장될 수 있는 회로.The binary value can be efficiently stored in a memory element. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 제 1 스위치 및 제 2 스위치가 NMOS 트랜지스터인 회로.Wherein the first switch and the second switch are NMOS transistors. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 제 1 스위치에 의해 메모리 요소의 제 1 노드에 인가된 제 1 전압은 논리 1을 나타내고, 제 2 스위치에 의해 메모리 요소의 제 2 노드에 인가된 제 2 전압이 논리 0을 나타내며, 메모리 요소에 의해 보유되는 전압 레벨이 논리 1인 회로.The first voltage applied by the first switch to the first node of the memory element represents logic 1, the second voltage applied by the second switch to the second node of the memory element represents logic 0, and by the memory element Circuit whose voltage level is logic one. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 제 1 스위치에 의해 제 1 노드에 인가된 제 1 전압은 논리 0을 나타내고, 제 2 스위치에 의해 제 2 노드에 인가된 제 2 전압은 논리 1을 나타내며, 메모리 요소에 의해 보유된 전압 레벨이 논리 0을 나타내는 회로.The first voltage applied to the first node by the first switch represents logic 0, the second voltage applied to the second node by the second switch represents logic 1, and the voltage level held by the memory element is logical. Circuit representing zero. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 회로는,The circuit, 제 2 스위치에 접속된 제 1 인버터와,A first inverter connected to the second switch, 제 1 스위치 및 제 1 인버터에 접속되는 데이터 라인을 더 포함하고,Further comprising a data line connected to the first switch and the first inverter, 상기 데이터 라인이 메모리 요소로 기록될 이진 값을 제 1 스위치로 통신하되 제 1 스위치에 의해 인가된 제 1 전압이 그 이진값을 나타내며, 제 1 인버터가 그 이진값의 보수값(complement)을 제 2 스위치로 통신하되 제 2 스위치에 의해 인가된 제 2 전압은 상기 이진값의 보수값을 나타내도록 하는 회로.The data line communicates a binary value to be written to the memory element to a first switch, wherein the first voltage applied by the first switch represents the binary value, and the first inverter returns the complement of the binary value. And communicate with a second switch such that a second voltage applied by the second switch represents a complementary value of the binary value. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, 데이터 라인에 접속된 제 2 인버터를 더 포함하고, 상기 제 2 인버터는 제 1 인버터보다 더 큰 회로.And a second inverter connected to the data line, wherein the second inverter is larger than the first inverter. 메모리 요소로 이진값을 기록하기 위한 다중 포트 회로에 있어서, 상기 다중 포트 회로는,A multi-port circuit for writing binary values into memory elements, the multi-port circuit comprising: ① 메모리 요소와,① memory elements, ② 다수의 스위치 쌍들을 포함하고,② includes multiple switch pairs, 상기 스위치 쌍 중의 제 1 스위치는 메모리 요소의 제 1 노드로 접속되어 제 1 노드로 제 1 전압을 인가하고, 스위치 쌍의 제 2 스위치는 메모리 요소의 제 2 노드로 접속되어 제 2 노드로 제 2 전압을 인가하며, 상기 스위치 쌍들은 기록 인에이블 신호에 의해 제어되고, 상기 기록 인에이블 신호가 메모리 요소로 이진값을 기록하기 위하여 상기 다수의 스위치 쌍들 중에서 선택된 스위치 쌍을 인에이블시키도록 하는 다중 포트 회로.The first switch of the pair of switches is connected to a first node of a memory element to apply a first voltage to the first node, and the second switch of the switch pair is connected to a second node of the memory element to a second node to the second node. A voltage is applied, the switch pairs are controlled by a write enable signal, and the write enable signal enables a switch pair selected from the plurality of switch pairs to write a binary value to a memory element Circuit. 제 7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 다수의 스위치 쌍들이 다수의 데이터 신호들을 수신하여, 선택된 스위치 쌍이 선택된 데이터 신호를 메모리 요소로 통신하도록 하는 다중 포트 회로.And the plurality of switch pairs receive a plurality of data signals such that the selected switch pair communicates the selected data signal to a memory element. 제 8 항에 있어서,The method of claim 8, 다수의 제 1 인버터를 더 포함하고, 하나의 제 1 인버터는 제 1 및 제 2 선택된 스위치간에 접속되어 데이터 신호를 반전하여 제 2 노드가 제 1 노드의 논리적 보수값을 수신하도록 하는 다중 포트 회로.And a plurality of first inverters, wherein one first inverter is connected between the first and second selected switches to invert the data signal such that the second node receives the logical complement value of the first node. 제 7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 스위치 쌍들 중의 스위치들이 NMOS 트랜지스터들인 다중 포트 회로.And the switches of the switch pairs are NMOS transistors. 제 7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 회로가 스위치 쌍에 의해 수신된 데이터 신호를 반전시키기 위한 다수의 제 2 인버터들을 더 포함하되, 상기 제 2 인버터가 제 1 인버터보다 더 커서 메모리 요소로 논리 1이 논리 0 보다 더 빨리 기록되도록 하는 다중 포트 회로.The circuit further comprises a plurality of second inverters for inverting the data signal received by the pair of switches, wherein the second inverter is larger than the first inverter such that logic 1 is written to a memory element faster than logic 0. Multi-port circuit. 메모리 수단에 이진 값을 저장하기 위한 회로에 있어서, 상기 회로는,A circuit for storing binary values in a memory means, the circuit comprising: ① 메모리 수단과,① memory means, ② 메모리 수단의 제 1 노드에 접속되고 기록 인에이블 신호에 의해 제어되며, 제 1 노드에 제 1 전압을 인가하기 위한 제 1 스위칭 수단과,(1) first switching means connected to a first node of the memory means and controlled by a write enable signal, for applying a first voltage to the first node; ③ 메모리 수단의 제 2 노드에 접속되고 기록 인에이블 신호에 의해 제어되며, 제 2 노드에 제 2 전압을 인가하기 위한 제 2 스위칭 수단를 포함하고,③ second switching means connected to a second node of the memory means and controlled by a write enable signal, for applying a second voltage to the second node; 상기 이진값이 메모리 수단에 효율적으로 저장될 수 있는 회로.The binary value can be efficiently stored in the memory means. 제 12 항에 있어서,The method of claim 12, 제 1 스위칭 수단 및 제 2 스위칭 수단이 NMOS 트랜지스터인 회로.Circuit wherein the first switching means and the second switching means are NMOS transistors. 제 12 항에 있어서,The method of claim 12, 제 1 스위칭 수단에 의해 메모리 수단의 제 1 노드에 인가된 제 1 전압은 논리 1을 나타내고, 제 2 스위칭 수단에 의해 메모리 수단의 제 2 노드에 인가된 제 2 전압이 논리 0을 나타내며, 메모리 수단에 의해 보유되는 전압 레벨이 논리 1인 회로.The first voltage applied by the first switching means to the first node of the memory means represents logic 1, and the second voltage applied by the second switching means to the second node of the memory means represents logic 0, the memory means Circuit wherein the voltage level held by is logic one. 제 12 항에 있어서,The method of claim 12, 제 1 스위칭 수단에 의해 제 1 노드에 인가된 제 1 전압은 논리 0을 나타내고, 제 2 스위칭 수단에 의해 제 2 노드에 인가된 제 2 전압은 논리 1을 나타내며, 메모리 수단에 의해 보유된 전압 레벨이 논리 0을 나타내는 회로.The first voltage applied to the first node by the first switching means represents a logic zero, and the second voltage applied to the second node by the second switching means represents a logic one and the voltage level held by the memory means. The circuit representing this logic zero. 제 12 항에 있어서,The method of claim 12, 제 2 스위칭 수단에 접속된 제 1 인버터와,A first inverter connected to the second switching means, 제 1 스위칭 수단 및 제 1 인버터에 접속되는 데이터 라인을 더 포함하고,Further comprising a data line connected to the first switching means and the first inverter, 상기 데이터 라인이 메모리 수단으로 기록될 이진값을 제 1 스위칭 수단으로 통신하되 제 1 스위칭 수단에 의해 인가된 제 1 전압이 그 이진값을 나타내며, 제 1 인버터가 그 이진값의 보수값(complement)을 제 2 스위칭 수단으로 통신하되 제 2 스위칭 수단에 의해 인가된 제 2 전압은 상기 이진값의 보수값을 나타내도록 하는 회로.The data line communicates the binary value to be written to the memory means to the first switching means, wherein the first voltage applied by the first switching means represents the binary value, and the first inverter complements the binary value. And communicate with the second switching means such that the second voltage applied by the second switching means indicates the complement of the binary value. 제 16 항에 있어서,The method of claim 16, 데이터 라인에 접속된 제 2 인버터를 더 포함하고, 상기 제 2 인버터는 제 1 인버터보다 더 크도록 구성되어, 논리 1이 논리 0 보다 메모리 수단으로 더 빨리 기록되는 것이 가능하게 되는 회로.And a second inverter connected to the data line, wherein the second inverter is configured to be larger than the first inverter, so that logic 1 can be written to the memory means faster than logic zero.
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