JP2708378B2 - Semiconductor storage device - Google Patents
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- Static Random-Access Memory (AREA)
- Memory System Of A Hierarchy Structure (AREA)
- Dram (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、主としてキャッシュ
メモリを内部に有する半導体記憶装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、コンピュータシステムのコストパ
フォーマンスを向上させるため、低速だが低コストで大
容量なダイナミックRAM(DRAM)をメインメモリ
に使用し、このメインメモリとCPU間に高速なバッフ
ァとして、小容量の高速メモリを設けることが、よく行
われていた。上記した高速バッファはキャッシュメモリ
と呼ばれ、CPUが必要としそうなデータのブロックを
メインメモリからコピーし、保持している。CPUがア
クセスするアドレスのデータがキャッシュメモリ内に存
在する時(キャッシュヒット)、CPUは必要とするデ
ータをキュッシュメモリより取り込む。一方、CPUが
アクセスするアドレスのデータがキャッシュメモリ内に
存在しない時(キャッシュミス)、CPUは低速なメイ
ンメモリ(DRAM)より、必要とするデータを取込
む。
【0003】上記したキャッシュメモリシステムをメモ
リシステムに組み込むには、高価な高速メモリを必要と
するのでコストを重視する小型のコンピュータシステム
では使用することができなかった。そこで、DRAMの
有しているページモード,スタティックコラムモード等
の高速アクセス機能を利用し、簡易なキャッシュシステ
ムを構成していた。
【0004】以下、図6の波形図を参照して、ページモ
ード,スタティックコラムモードの説明を行う。同図に
おいて(a) は通常のDRAMのサイクル、(b)はページ
モードサイクル、(c) はスタティックコラムモードサイ
クルである。
【0005】同図(a) に示すように、通常サイクルで
は、信号バーRAS(Row Address Strobe)の降下エッジ
でマルチプレクスアドレス信号MAより行アドレス (R
ow Address) RAをDRAM内に取込み、信号バーCA
S (Columm Address Strobe)の降下エッジでマルチプレ
クスアドレス信号MAより列アドレス(Columm Address)
CAをDRAM内に取り込む。そして、行アドレスR
A,列アドレスCAにより選択されたメモリセルのデー
タをデータ出力Dout として得る。通常サイクルは上記
したサイクルでデータを読み出すため、アクセス時間と
しては信号バーRASの降下エッジ時からデータ出力D
out が有効になるまでの時間tRAC (RASアクセスタ
イム)を要する。このアクセス時間tRAC は、通常10
0ns程度である。なお、tRPは信号バーRASのプリ
チャージ時間、tC はサイクル時間であり、通常tC =
200ns程度である。
【0006】同図(b) に示すように、ページモードサイ
クルでは同一行アドレスRA上で複数の列アドレスCA
でデータの読出しが行える。従って、アクセス時間は信
号バーCASの降下エッジ時からデータ出力Dout が有
効になるまでの時間tCAC (CASアクセスタイム)と
なり、通常サイクルでのアクセス時間tRAC の半分程度
の時間となり、通常50ns程度である。なお、tCPは
信号バーCASのプリチャージ時間、tPCはサイクル時
間である。
【0007】同図(c) に示すように、スタティックコラ
ムモードではページモードの信号バーCASの立下りエ
ッジを不要にし、列アドレスCAをあたかもスタティッ
クRAMのように動作させている。従ってアクセス時間
はマルチプレクスアドレスMA変化時からデータ出力D
out が有効になるまでの時間 tAA(アドレスアクセス
タイム)となり、tCAC 同様通常サイクルでのアクセス
時間tRAC の半分程度となり、通常50ns程度であ
る。
【0008】図7は、ページモードあるいはスタティッ
クコラムモードが可能な従来のDRAM素子の基本構成
を示す構成ブロック図である。
【0009】同図に示すように、行アドレスバッファ
1,列アドレスバッファ2がマルチプレクスアドレス信
号MAより各々行アドレスRA,列アドレスCAを取込
んでいる。そして信号バーRASの降下エッジが行アド
レスバッファ1に入力されると、行アドレスRAが行デ
コーダ3へ送られ、次段のワードドライバ4を駆動する
ことで、行アドレスRAにより選択されたメモリセルア
レイ5内の1本のワード線(図示せず)を活性化する。
【0010】そして、活性化されたワード線に接続され
た全メモリセルのデータが、メモリセルアレイ5内の全
ビット線(図示せず)を介してセンスアンプ6へ送られ
る。センスアンプ6は得られたデータを検知し、増幅す
る。したがって、この時点で指定された行アドレスRA
一行分のデータがセンスアンプ6にラッチされている。
以降、行アドレスRAが同一のデータをアクセスする場
合は、前述したページモード,スタティックコラムモー
ドが利用できる。
【0011】つまり、ページモードでは、信号バーCA
Sの降下エッジが列アドレスバッファ2に入力される
と、列アドレスCAが列デコーダ7に送られ、センスア
ンプ6に格納されているデータ群のいずれかを有効にす
ることで、出力バッファ8を介してデータ出力Dout を
得る。スタティックコラムモードの場合も起動をマルチ
プレクスアドレスMAの変化による点を除き同様の動作
を行う。なお、9はデータの入出力を制御するI/Oス
イッチ、10は入力バッファ、Dinはデータ入力であ
る。
【0012】図8はページモード(あるいはスタティッ
クコラムモード)を利用した簡易キャッシュシステムを
有する従来のメモリシステムのブロック構成図である。
同図に示すように、このメモリシステムは8個の1M×
1構成のDRAM素子11〜18を使用し構成した1M
バイトのメモリシステムである。従ってアドレス線は2
0本(2 20 =1048576=1M)必要とするが、実
際上はアドレスマルチプレクサ21より行アドレスRA
(10ビット),列アドレスCA(10ビット)に分け
たマルチプレクスアドレス信号MAが送られる10本の
アドレス線が各々のDRAM素子11〜18に接続され
ている。
【0013】図9は、図8で示したメモリシステムのキ
ャッシュ動作を示した波形図である。以下、図9および
図7を参照しつつ図8のメモリシステムの動作を説明す
る。なお、ラッチ22には、既に直前にアクセスされた
行アドレスRA1がラッチされており、センスアンプ6
内には行アドレスRA1の全データが既にラッチされて
いるとする。
【0014】このような状態で、図示しないCPUが必
要とするデータの20ビットのアドレス信号Ad をアド
レスジェネレータ23より発生する。このアドレス信号
Adから行アドレスRA2がコンパレータ24に入力さ
れ、コンパレータ24はこの行アドレスRA2とラッチ
22に格納されている行アドレスRA1との比較を行
い、RA1=RA2であれば、センスアンプ6に保持し
ているデータ群にアクセスされた(キャッシュヒット)
ことになり、コンパレータ24は活性化した(“H”レ
ベル)キャッシュヒット信号CH(Cache Hit) をステー
トマシン25に送る。活性化した信号CHを受けたステ
ートマシン25は信号バーRASを“L”レベルに保っ
たまま、信号バーCASをトグルする(立ち上げた後に
立ち下げる)ページモード制御を行い、アドレスマルチ
プレクサ21はDRAM素子11〜18にマルチプレク
スアドレスMAとして、列アドレスCAを供給し、各D
RAM素子11〜18のセンスアンプ6に格納されたデ
ータ群より、列デコーダ7により選択されたデータを取
り出す。このようにキャッシュヒットした場合、DRA
M素子11〜18から高速なアクセス時間tCAC で、出
力データDout が得られる。
【0015】一方、コンパレータ24において、RA1
≠RA2が判定されると、センスアンプ6に保持してい
るデータ群以外にアクセスされた(キャッシュミス)こ
とになり、コンパレータ24はステートマシン25に非
活性(“L”レベル)の信号CHを発生する。この時、
ステートマシン25は信号バーRAS,バーCASの順
にトグルする通常サイクルのDRAM素子11〜18の
制御を行い、アドレスマルチプレクサ21は行アドレス
RA2,列アドレスCAの順にマルチプレクスアドレス
MAをDRAM素子11〜18に供給する。このように
キャッシュミスした場合、信号バーRASを図9に示す
ようにプリチャージし、さらにDRAM素子11〜18
から低速なアクセス時間tRAC で出力データDout が得
られることになる。このため、ステートマシン25はウ
ェイト信号Wait を発生し、CPUに待機をかける。ま
た、ラッチ22はコンパレータ24より活性化されない
キャッシュヒット信号CHを受けると新しい行アドレス
RA2を保持する。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】従来の簡易キャッシュ
システムは以上のようにセンスアンプ6によりラッチす
る形式で構成されているので、エントリー数は1であ
る。従って、同じ行アドレスRAに連続してアクセスす
る場合のみにキャッシュヒットとなるため、例えば連続
する2つの行アドレスにまたがったプログラムルーチン
が繰り返し実行される場合などには、必ずキャッシュミ
スが生じてしまうことになり、キャッシュヒット率が低
いという問題点があった。
【0017】この発明は、上記した問題点を解決するた
めになされたもので、キャッシュヒット率を向上させた
簡易キャッシュシステムを有する半導体記憶装置を得る
ことを目的とする。
【0018】
【課題を解決するための手段】この発明に係る請求項1
記載の半導体記憶装置は、複数行及び複数列に配列さ
れ、各々が1つのトランジスタ素子と1つのキャパシタ
素子とによって構成され、情報を記憶する複数のメモリ
セルと、複数行に配置され、それぞれが対応した行に配
置された複数のメモリセルが接続される複数のワード線
と、複数列に配置され、それぞれが対応した列に配置さ
れた複数のメモリセルが接続される、並行に配置された
複数のビット線対と、複数列に配置され、対応した列の
ビット線対に接続され、対応した列のビット線対に現れ
た電位差を感知・増幅する複数のセンスアンプとを有
し、複数列単位の複数のブロックに分割されたメインメ
モリと、データを出力するためのデータ出力線と、それ
ぞれが、前記メインメモリの各ブロックに対応して設け
られ、前記メインメモリの対応したブロックから読み出
された情報を前記データ出力線に出力するか否かを行う
複数の回路と、それぞれが、前記メインメモリの各ブロ
ックに対応し、前記複数の回路の隣接した回路間に位置
する境界領域に配置されて前記複数の回路のうち対応す
る回路と接続される複数の配線と、それぞれが、前記メ
インメモリの各ブロックに対応して設けられ、前記複数
の配線のうち対応する配線に信号を与える複数の配線信
号付与部とを備え、前記複数の配線信号付与部と前記複
数の回路とは前記データ出力線を挟んで互いに独立して
配置されている。
【0019】また、請求項2記載の半導体記憶装置のよ
うに、前記複数の回路のそれぞれは、キャッシュメモリ
の各ブロックと、このキャッシュメモリの各ブロックに
対応して設けられた転送手段の各転送部とを有し、前記
キャッシュメモリの各ブロックは、前記メインメモリの
各ブロックにおける複数列と同数の複数列に配置された
記憶素子を有し、前記メインメモリからブロック単位で
読み出された情報をブロック単位で記憶し、前記キャッ
シュメモリの各転送部は、前記メインメモリの各ブロッ
クと前記キャッシュメモリの各ブロックとの間に配置さ
れ、前記メインメモリからブロック単位で読み出された
情報をブロック単位で前記キャッシュメモリの複数の記
憶素子に転送するための複数のトランスファーゲートを
有して構成してもよい。
【0020】さらに、請求項3記載の半導体記憶装置の
ように、前記複数の配線信号付与部は複数のブロックデ
コーダを含み、前記複数のブロックデコーダは、読み出
されたデータを選択的に出力するための前記データ出力
線とキャッシュメモリの列を選択するためのキャッシュ
メモリ用列デコーダとの間に配置され、それぞれ前記複
数のトランスファーゲートうち対応するトランスファゲ
ートの導通・非導通状態を制御してもよい。
【0021】また、請求項4記載の半導体記憶装置のよ
うに、前記複数の配線は、前記複数のブロックデコーダ
から前記複数のトランスファーゲートを制御するための
複数の制御線である。
【0022】また、請求項5記載の半導体記憶装置の前
記複数の回路のそれぞれは、前記メインメモリの対応し
たブロックの複数のビット線対に現れたデータを選択的
にデータ出力線に転送するための回路である。
【0023】
【作用】この発明における請求項1記載の半導体記憶装
置の複数の回路は、それぞれが、メインメモリの各ブロ
ックに対応して設けられ、メインメモリの対応したブロ
ックから読み出された情報をデータ出力線に出力するか
否かを行うため、各ブロックからの情報を選択的にデー
タ出力線に出力することができる。
【0024】また、請求項2記載の半導体記憶装置の複
数の回路は、それぞれキャッシュメモリの各ブロック
と、このキャッシュメモリの各ブロックに対応して設け
られた転送手段の各転送部とを有しているため、メイン
メモリの情報をブロック単位にキャッシュメモリに独立
して格納することができる。
【0025】また、請求項3記載の半導体記憶装置は、
データ出力線とキャッシュメモリ用列デコーダとの間に
配置されたブロックデコーダにより、複数のトランスフ
ァゲートの導通・非導通状態を制御することにより、メ
インメモリとキャッシュメモリとのブロック単位の転送
を制御することができる。
【0026】さらに、請求項4記載の半導体記憶装置
は、上記回路に接続される配線は、ブロックデコーダか
ら複数のトランスファーゲートを制御するための制御線
として用いられる。
【0027】したがって、上記制御線は複数の回路の隣
接した回路間に位置する境界領域に配置されるため、制
御線形成領域を必要最小限に抑えることができる。
【0028】また、請求項5記載の半導体記憶装置の複
数の回路はそれぞれ、メインメモリの対応したブロック
の複数のビット線対に現れたデータを選択的にデータ出
力線に転送するための回路であるため、各ブロックの複
数のビット線対に現れたデータを選択的にデータ出力線
に出力することができる。
【0029】
【実施例】DRAMの外部制御信号バーRAS(行アド
レスストローブ)は立下りエッジで、通常のDRAM読
出し及び書込みのスタート信号としての役割をしてい
る。しかしながら、図6(b),(c) に示したようにページ
モードサイクル,スタティックコラムサイクルでは何の
役割も行っておらず、信号バーRASはこの間必ずしも
“L”レベルを維持し続ける必要はない。
【0030】そこで信号バーRASをページモードサイ
クル及びスタティックコラムサイクルでは以下のように
定義する。
【0031】
信号バーRAS“H”レベル=キャッシュヒット
信号バーRAS“L”レベル=キャッシュミス
図1はこの発明の一実施例であるキャッシュ機能を有す
るメモリシステムのDRAM素子の基本構成を示すブロ
ック構成図である。同図において1〜4,8〜10及び
バーCAS,MA,RA,CAは従来と同じであるので
説明は省略し、以下従来と異なる点について述べる。
【0032】同図に示すようにメモリセルアレイ5をブ
ロックB1〜B4と4分割して使用するため、センスア
ンプ6,I/Oスイッチ9間にブロックB1〜B4に対
応して、転送手段であるトランスファゲート31(31
a〜31d)と、キャッシュメモリであるデータレジス
タ32(32a〜32d)とを挿入している。
【0033】トランスファゲート31及びデータレジス
タ32は、ブロック(B1〜B4)単位に、メモリセル
アレイ5の各ブロックにおける列数と同数個設けられ、
データレジスタ32は、インバータG3をループ接続す
ることにより、スタティック記憶素子を構成する。
【0034】トランスファゲート31は、図2の詳細ブ
ロック構成図に示すように、ブロックデコーダ34によ
り制御線L1を介して各々が制御されるため、その導通
・非導通により、メモリセルアレイ5のデータをブロッ
ク(B1〜B4)単位で、センスアンプ6を介して対応
のデータレジスタ32a〜32dへ転送が可能となる。
【0035】制御線L1は、ブロックデコーダ34から
ブロック単位に各ブロックの境界の領域上に配置され、
対応のブロックのトランスファゲート31に接続され
る。
【0036】ブロックデコーダ34a〜34dは、各々
列アドレスCAの上位2ビットと信号バーRASの反転
信号を入力信号とするアンドゲートG1によりその活性
化が制御される。つまり、信号バーRASが“L”レベ
ルで、列アドレスCAの上位2ビットで選択されたブロ
ックデコーダ34a〜34dのいずれかが活性化し、信
号バーRASが“H”レベルでは、どのブロックデコー
ダ34a〜34dも活性化しない。またブロックデコー
ダ34a〜34dのいずれかが活性化すると対応するト
ランスファゲート31a〜31dが導通する。
【0037】一方、列デコーダ7は列アドレスCAを入
力信号とし、I/Oスイッチ9のいずれか1つを有効に
して、データ入出力線であるI/OバスI/Oとデ―タ
レジスタ32とを選択的に接続する。つまり、列デコー
タ7はデ―タレジスタ32の列を選択するキャッシュメ
モリ用列デコーダを兼ねている。
【0038】図3はこの発明の一実施例であるキャッシ
ュ機能を有するメモリシステムを示したブロック構成図
である。同図に示すように、従来と異なり、4つのラッ
チ22a〜22dを設けている。また、これらのラッチ
22a〜22dの選択手段としてセレクタ36が設けら
れており、セレクタ36はアドレス信号Ad より行アド
レスRAの全ビットと列アドレスCAの上位2ビットを
入力信号とし、列アドレスCAの上位2ビットに基づき
コンパレータ24と比較すべきラッチ22a〜22dの
いずれかを選択し、コンパレータ24の出力であるキャ
ッシュヒット信号CHが非活性であるキャッシュミス時
には、行アドレスRAの値を選択されたラッチ22a〜
22dのいずれかに保持させる働きを有している。
【0039】以下、図4のキャッシュヒット,キャッシ
ュミス時の波形図を参照しつつ、図1,図2で示したこ
の発明の一実施例であるメモリシステムの動作を説明す
る。なお、ラッチ22a〜22dには、既に各ブロック
B1〜B4において直前にアクセスされた行アドレスR
A1a〜RA1dが各々ラッチされており、データレジ
スタ32a〜32dにはその時のブロックB1〜B4ご
との全データが既にラッチされているとする。
【0040】このような状態で、図示しないCPUが必
要とする20ビットのアドレス信号Ad をアドレスジェ
ネレータ23より発生する。このアドレス信号Ad から
行アドレスRA2がコンパレータ24に入力される。一
方、アドレス信号Ad の列アドレスCAの上位2ビット
がセレクタ36に入力されると、セレクタ36は選択さ
れたブロックB1〜B4に該当するラッチ22a〜22
dのいずれかのみを有効にする。ここで、説明の都合上
ブロックB2、つまりラッチ22bが選択されたとする
と、コンパレータ24は入力された行アドレスRA2と
ラッチ22bに格納されている行アドレスRA1bとの
比較を行い、RA1b=RA2であれば、キャッシュヒ
ットとみなし、活性化した(“H”レベルの)キャッシ
ュヒット信号CHをステートマシン25に送る。そし
て、活性化したキャッシュヒット信号CHを受けたステ
ートマシン25は“H”レベルの信号バーRASを各D
RAM素子11〜18に送る。
【0041】この時、信号バーRASは“H”レベルと
なるため、全てのブロックデコーダ34は活性化せず、
全トランスファゲート31は導通せず、全データレジス
タ32とセンスアンプ6間は電気的に遮断されている。
【0042】一方、ステートマシン25は信号バーRA
Sを“H”レベルに保ったまま、信号バーCASをトグ
ルするページモード制御を行ない、アドレスマルチプレ
クサ21はDRAM素子11〜18にマルチプレクスア
ドレスMAとして列アドレスCAを供給し、各DRAM
素子11〜18のデータレジスタ32bに格納されたデ
ータ群より列デコーダ7により選択されたデータをI/
Oスイッチ9を介して取り出す。このようにしてキャッ
シュヒットした場合、DRAM素子11〜18から高速
なアクセス時間tCAC で出力データDout が得られる。
【0043】また、コンパレータ24においてRA1≠
RA2が判定されると、キャッシュミスとみなし、非活
性(“L”レベル)のキャッシュヒット信号CHをステ
ートマシン25及びセレクタ36に送る。そして、非活
性のキャッシュヒット信号CHを受けたステートマシン
25は“L”レベルの信号バーRASを各DRAM素子
11〜18に送る。
【0044】この時、信号バーRASは“L”レベルと
なるため、ブロックデコーダ34bのみ活性化され、ト
ランスファゲート31bは導通し、データレジスタ32
bとセンスアンプ6間は電気的に接続される。なお、他
のデータレジスタ32a,32c,32dとセンスアン
プ6間は電気的に遮断されたままである。
【0045】一方、信号バーRASを送ったステートマ
シン25は、次に信号バーCASを立下げるサイクルで
DRAM素子11〜18の制御を行い、アドレスマルチ
プレクサ21は行アドレスRA2,列アドレスCAの順
にマルチプレクスアドレスMAをDRAM素子11〜1
8に供給する。そして、メモリセルアレイ5よりセンス
アンプ6,トランスファゲート31b及びデータレジス
タ32b,I/Oスイッチ9及び出力バッファ8を介し
て、列デコーダ7より選択されたデータを出力データD
out として読み出す。このようにキャッシュミス時に
は、DRAM素子11〜18から低速なアクセス時間t
RAC で出力データDout が得られることになる。このた
め、ステートマシン25はウェイト信号Wait を発生
し、CPUに待機をかける。また、セレクタ36により
選択されたラッチ22bには、新しい行アドレスRA2
が保持される。(他のラッチ22a,22c,22d内
の値は変化しない。)このように、キャッシュヒット,
キャッシュミス時におけるDRAM素子11〜18のメ
モリ管理をブロックB1〜B4単位で行えるようにした
ため、各ブロックB1〜B4各々が独立して行アドレス
に対するデータ群をデータレジスタ32に格納すること
ができるので、エントリー数は4である。すなわち、メ
モリセルアレイ5の各ブロックに対応して、キャッシュ
メモリとなるデ―タレジスタ32、トランスファゲ―ト
31とを設け、トランスファゲ―ト31の導通・非導通
をブロックデコ―ダ34を用いて行うことにより、メイ
ンメモリの情報をブロック単位にキャッシュメモリに独
立して格納することができる。
【0046】その結果、連続する2つの行アドレスにま
たがったプログラムルーチンが繰り返し実行される場合
などにも対応することができ、キャッシュヒット率は向
上する。
【0047】また、ブロックデコ―ダ34により、メイ
ンメモリの対応したブロックから読み出された情報をI
/OバスI/Oに出力するか否かを行うため、各ブロッ
クからの情報を選択的にI/OバスI/Oに出力するこ
とができる。
【0048】その結果、I/OバスI/Oをメインメモ
リの各ブロックで共有できるため、データ出力線の有効
利用を図ることができる。
【0049】また、制御線L1はI/Oスイッチ9及び
デ―タレジスタ32のブロック間の境界領域に配置され
るため、制御線L1の形成領域を必要最小限に抑えるこ
とができるため、制御線L1を設けることにより半導体
記憶装置の集積度が損なわれることはない。
【0050】さらに、通常のDRAM素子には必ず接続
される信号バーRASをキャッシュヒット,キャッシュ
ミスの判定に用いることで、別の外部制御信号を特に増
設する必要もなく、外部端子数が増加することはない。
【0051】なお、図1で示した実施例ではメモリの読
出し,書込みに関係なく、信号バーRASに従いキャッ
シュ制御を行っていたが、図5に示すように信号バーR
ASと書込み信号バーWEの反転信号を入力信号とした
オアゲートG2の出力の反転信号をアンドゲートG1に
入力するように設定することで、書込み時(バーWE=
“L”)は、信号バーRASの“H”,“L”にかかわ
らず、全ブロックデコーダ34を活性化しない、つまり
全トランスファゲート31を非導通とするような切り換
えを実現することもできる。勿論他の組合せも同様に実
現可能である。
【0052】また、この実施例ではメモリセルアレイ5
を4ブロックB1〜B4構成(エントリー数4)とした
が、ブロックの分割数は適当に増減することは勿論可能
である。
【0053】
【発明の効果】以上説明したように、この発明における
請求項1記載の半導体記憶装置の複数の回路は、それぞ
れが、メインメモリの各ブロックに対応して設けられ、
メインメモリの対応したブロックから読み出された情報
をデータ出力線に出力するか否かを行うため、各ブロッ
クからの情報を選択的にデータ出力線に出力することが
できる。 その結果、データ出力線をメインメモリの各
ブロックで共有できるため、データ出力線の有効利用を
図ることができる。加えて、複数の回路それぞれにメイ
ンメモリの各ブロックの情報の保持するキャッシュ機能
を持たせることにより、キャシュヒット率の高いキャッ
シュシステムを有する半導体記憶装置を実現することが
できる。
【0054】また、請求項2記載の半導体記憶装置の複
数の回路は、それぞれキャッシュメモリの各ブロック
と、このキャッシュメモリの各ブロックに対応して設け
られた転送手段の各転送部とを有しているため、メイン
メモリの情報をブロック単位にキャッシュメモリに独立
して格納することができる。
【0055】その結果、エントリー数をブロック数とし
たキャッシュ動作を行うことができるため、キャッシュ
ヒット率を向上させることができる。
【0056】また、請求項3記載の半導体記憶装置は、
データ出力線とキャッシュメモリ用列デコーダとの間に
配置されたブロックデコーダにより、複数のトランスフ
ァゲートの導通・非導通状態を制御することにより、メ
インメモリとキャッシュメモリとのブロック単位の転送
を制御することができる。
【0057】さらに、請求項4記載の半導体記憶装置
は、上記回路に接続される配線は、ブロックデコーダか
ら複数のトランスファーゲートを制御するための制御線
として用いられる。
【0058】したがって、上記制御線は複数の回路の隣
接した回路間に位置する境界領域に配置されるため、制
御線形成領域を必要最小限に抑えることができ、その結
果、制御線生成により半導体記憶装置の集積度が損なわ
れることはない。
【0059】また、請求項5記載の半導体記憶装置の複
数の回路はそれぞれ、メインメモリの対応したブロック
の複数のビット線対に現れたデータを選択的にデータ出
力線に転送するための回路であるため、各ブロックの複
数のビット線対に現れたデータを選択的にデータ出力線
に出力することができる。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention
The present invention relates to a semiconductor memory device having a memory therein.
[0002]
2. Description of the Related Art Conventionally, the cost
Slow but low cost to improve performance
Large capacity dynamic RAM (DRAM) for main memory
High-speed buffer between this main memory and CPU.
Providing a small-capacity high-speed memory as a
Had been The above high-speed buffer is a cache memory
Are called blocks of data that the CPU is likely to need.
Copied from main memory and kept. CPU
The data at the address to be accessed exists in the cache memory.
CPU is present (cache hit),
Load data from cache memory. On the other hand, the CPU
The data at the address to be accessed is stored in the cache memory.
When it does not exist (cache miss), the CPU
Import necessary data from memory (DRAM)
No.
[0003] The above-mentioned cache memory system is
Requires expensive high-speed memory to integrate into the system
Small computer system that emphasizes cost
Could not be used. Therefore, DRAM
Page mode, static column mode, etc.
Simple cache system using the high-speed access function of
System.
[0004] Referring to the waveform diagram of FIG.
The mode and static column mode will be described. In the figure
(A) is a normal DRAM cycle, (b) is a page
Mode cycle, (c) Static column mode cycle
Kuru.
[0005] As shown in FIG.
Is the falling edge of the signal bar RAS (Row Address Strobe)
At the row address (R) from the multiplex address signal MA.
ow Address) RA is taken into DRAM and signal bar CA
Multiple at the falling edge of S (Columm Address Strobe)
Column address (Columm Address) from the matrix address signal MA
CA is taken into the DRAM. And the row address R
A, the data of the memory cell selected by the column address CA
Data output Dout Get as. Normal cycle is above
Data is read in the cycle that
Data output D from the falling edge of signal RAS.
out Time t untilRAC (RAS Accessor
Im). This access time tRAC Is usually 10
It is about 0 ns. Note that tRPIs the pre-signal RAS
Charge time, tC Is the cycle time, usually tC =
It is about 200 ns.
[0006] As shown in FIG.
A plurality of column addresses CA on the same row address RA.
To read data. Therefore, the access time is
Data output D from the falling edge of signal CASout Has
Time t to take effectCAC (CAS access time) and
And the access time t in the normal cycleRAC About half of
, Which is usually about 50 ns. Note that tCPIs
Precharge time of signal CAS, tPCIs the cycle time
Between.
[0007] As shown in FIG.
In the program mode, the falling edge of the signal bar CAS in the page mode
Column address CA as if it were static.
It operates like a RAM. Therefore access time
Is the data output D when the multiplex address MA changes.
out Time t becomes effectiveAA(Address access
Time) and tCAC Access in normal cycle as well
Time tRAC About 50 ns, usually about 50 ns.
You.
FIG. 7 shows a page mode or a static mode.
Basic configuration of conventional DRAM device capable of column mode
FIG. 3 is a configuration block diagram illustrating
As shown in FIG. 1, a row address buffer
1, column address buffer 2 is multiplexed address signal
Fetch row address RA and column address CA from signal MA
It is. Then, the falling edge of signal RAS is
When input to the address buffer 1, the row address RA is
Sent to the coder 3 to drive the next word driver 4
Thus, the memory cell address selected by the row address RA is
One word line (not shown) in the ray 5 is activated.
Then, the word line is connected to the activated word line.
Data of all memory cells in the memory cell array 5
Sent to the sense amplifier 6 via a bit line (not shown).
You. The sense amplifier 6 detects and amplifies the obtained data.
You. Therefore, the row address RA specified at this time is
One row of data is latched in the sense amplifier 6.
Thereafter, when the row address RA accesses the same data,
Page mode and static column mode
Available.
That is, in the page mode, the signal bar CA
The falling edge of S is input to column address buffer 2.
And the column address CA is sent to the column decoder 7, and the sense address
Enable any one of the data groups stored in the
As a result, the data output Dout To
obtain. Multiple startups in static column mode
Similar operation except for the change in plex address MA
I do. Reference numeral 9 denotes an I / O bus for controlling data input / output.
Switch 10, input buffer, DinIs data entry
You.
FIG. 8 shows a page mode (or a static mode).
Simple cache system that uses
FIG. 3 is a block diagram of a conventional memory system having the same.
As shown in the figure, this memory system has eight 1M ×
1M configured using one configuration of DRAM elements 11-18
It is a byte memory system. Therefore, the address line is 2
0 (2 20 = 1048576 = 1M)
More specifically, the row address RA is given by the address multiplexer 21.
(10 bits) and column address CA (10 bits)
10 multiplexed address signals MA are sent
Address lines are connected to respective DRAM elements 11-18.
ing.
FIG. 9 shows a key of the memory system shown in FIG.
FIG. 4 is a waveform diagram showing a cache operation. Hereinafter, FIG. 9 and
The operation of the memory system of FIG. 8 will be described with reference to FIG.
You. The latch 22 has already been accessed just before.
Row address RA1 is latched and sense amplifier 6
Inside, all the data of the row address RA1 are already latched.
Suppose you have
In such a state, a CPU not shown is required.
20-bit address signal A of required datad Add
It is generated by the res generator 23. This address signal
Ad, The row address RA2 is input to the comparator 24.
The comparator 24 latches the row address RA2 and the latch
22 is compared with the row address RA1 stored in
If RA1 = RA2, the data is held in the sense amplifier 6.
Was accessed (cache hit)
That is, the comparator 24 is activated (“H” level).
Bell) Cache hit signal CH (Cache Hit)
To the machine 25. The stage receiving the activated signal CH
The remote machine 25 keeps the signal RAS at the "L" level.
Toggle the CAS signal (while starting up)
(Fall) page mode control and address multi
Plexer 21 is multiplexed with DRAM elements 11-18.
The column address CA is supplied as the
The data stored in the sense amplifiers 6 of the RAM elements 11 to 18
The data selected by the column decoder 7 is retrieved from the data group.
Start. If a cache hit occurs like this, DRA
Fast access time t from M elements 11-18CAC In, out
Force data Dout Is obtained.
On the other hand, in the comparator 24, RA1
≠ If RA2 is determined,
Accessed other than the data group (cache miss)
And the comparator 24 outputs the non-
An active (“L” level) signal CH is generated. This time,
The state machine 25 operates in the order of the signals RAS and CAS.
Normal cycle DRAM elements 11-18
The address multiplexer 21 controls the row address.
Multiplex address in the order of RA2 and column address CA
MA is supplied to DRAM elements 11-18. in this way
If a cache miss occurs, signal RAS is shown in FIG.
Precharge as described above, and furthermore, DRAM devices 11 to 18
Slow access time tRAC And output data Dout Get
Will be done. Therefore, the state machine 25
A wait signal Wait is generated, and the CPU waits. Ma
Also, the latch 22 is not activated by the comparator 24
New row address when receiving cache hit signal CH
Hold RA2.
[0016]
SUMMARY OF THE INVENTION Conventional simple cache
The system is latched by the sense amplifier 6 as described above.
The number of entries is one.
You. Therefore, successive accesses to the same row address RA are made.
Cache hit only when
Program routine that spans two line addresses
When cache is executed repeatedly,
And the cache hit rate is low.
There was a problem.
The present invention solves the above-mentioned problems.
The cache hit rate has been improved.
Obtaining a semiconductor memory device having a simple cache system
The purpose is to:
[0018]
Means for Solving the Problems Claim 1 according to the present invention.
The described semiconductor memory device is arranged in a plurality of rows and a plurality of columns.
Each one transistor element and one capacitor
And a plurality of memories configured to store information.
Cells and multiple rows, each in a corresponding row
Word lines to which the placed memory cells are connected
Are arranged in multiple columns, each in the corresponding column.
Multiple memory cells connected, placed in parallel
A plurality of bit line pairs and a plurality of columns
Connected to a bit line pair and appear on the bit line pair in the corresponding column
With multiple sense amplifiers that sense and amplify the potential difference
And the main menu divided into multiple blocks
Memory and data output lines for outputting data, and
Each is provided corresponding to each block of the main memory.
Read from the corresponding block of the main memory.
Whether to output the output information to the data output line
Multiple circuits,Each is a block of the main memory.
Position between adjacent circuits of the plurality of circuits.
Corresponding to one of the plurality of circuits.
And a plurality of wirings connected to the circuit,
Provided in correspondence with each block of the in-memory,
Multiple wiring signals that provide signals to the corresponding wiring
And a plurality of wiring signal providing units, and
Number of circuits are independent of each other with the data output line
Are located.
Further, according to the semiconductor memory device of the present invention,
As described above, each of the plurality of circuits is a cache memory.
And each block of this cache memory
Each transfer unit of transfer means provided correspondingly,
Each block of the cache memory is
Arranged in multiple columns as many as multiple columns in each block
Having a storage element, from the main memory in block units
The read information is stored in block units, and the
Each transfer unit of the flash memory is connected to each block of the main memory.
Between the memory block and each block of the cache memory.
Read from the main memory in block units.
Information is stored in a plurality of blocks in the cache memory in block units.
Multiple transfer gates for transfer to storage
You may comprise and have.
Further, according to the semiconductor memory device of the present invention,
like,The plurality of wiring signal applying units include a plurality of block data.
A plurality of block decoders, each comprising
Said data output for selectively outputting selected data
Cache to select lines and columns of cache memory
And a memory column decoder.
Transfer gate corresponding to the number of transfer gates
Controls the conduction / non-conduction state of the portMay be.
A semiconductor memory device according to claim 4No
Sea urchinSaidpluralWiring isThe pluralityBlock decoder
For controlling said plurality of transfer gates from
pluralControl line.
Further, before the semiconductor memory device according to claim 5.
Each of the plurality of circuits corresponds to the main memory.
Data appearing on multiple bit line pairs in a block
Is a circuit for transferring data to a data output line.
[0023]
The semiconductor memory device according to claim 1 of the present invention.
Multiple circuits, each with its own block of main memory.
Block corresponding to the main memory
Whether the information read from the memory is output to the data output line
Information from each block selectively to determine
Output to the data output line.
Further, the semiconductor memory device according to the second aspect of the present invention has a plurality of
Number of circuits, each block of cache memory
And provided for each block of this cache memory
Main transfer unit for each transfer unit
Memory information is independent of cache memory in block units
Can be stored.
Further, the semiconductor memory device according to claim 3 is
Between the data output line and the column decoder for cache memory
By the arranged block decoder, multiple transfer
By controlling the conduction / non-conduction state of the gate,
Block-by-block transfer between in-memory and cache memory
Can be controlled.
Furthermore, the semiconductor memory device according to claim 4
Is the wiring connected to the above circuit
Control lines for controlling multiple transfer gates
Used as
Therefore, the control line is adjacent to a plurality of circuits.
Since it is located in the boundary area located between adjacent circuits,
The line forming area can be minimized.
Further, the semiconductor memory device according to the fifth aspect is provided with
Number of circuits each correspond to the corresponding block of main memory
Data appearing on multiple bit line pairs
Since this is a circuit for transferring data to power lines,
Data appearing on several bit line pairs
Can be output to
[0029]
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS DRAM external control signal RAS (row address)
Rest strobe) is a falling edge, which is used for normal DRAM reading.
And serves as a start signal for writing and writing.
You. However, as shown in FIGS. 6 (b) and (c), the page
What is the mode cycle and static column cycle?
Has no role, and signal RAS is not necessarily
It is not necessary to keep the “L” level.
Therefore, the signal RAS is set to the page mode size.
In the cycle and static column cycle as follows
Define.
[0031]
Signal RAS “H” level = cache hit
Signal bar RAS “L” level = cache miss
FIG. 1 has a cache function according to an embodiment of the present invention.
Block diagram showing the basic configuration of a DRAM device in a memory system
FIG. In the figure, 1-4, 8-10 and
The bars CAS, MA, RA and CA are the same as before
The description is omitted, and the points different from the related art are described below.
As shown in FIG.
Locks B1 to B4 are used by dividing them into four parts.
Blocks B1 to B4 between the pump 6 and the I / O switch 9.
In response, transfer gate 31 (31
a to 31d) and a data register which is a cache memory
32 (32a to 32d).
Transfer gate 31 and data register
The memory 32 is a memory cell for each block (B1 to B4).
The same number of columns as the number of columns in each block of the array 5 are provided,
The data register 32 connects the inverter G3 in a loop.
Thus, a static storage element is configured.
The transfer gate 31 is a detailed block of FIG.
As shown in the block diagram of FIG.
Are controlled via the control line L1.
The data in the memory cell array 5 is blocked due to non-conduction.
(B1 to B4) in units, via the sense amplifier 6
Can be transferred to the data registers 32a to 32d.
The control line L 1 is supplied from the block decoder 34.
It is placed on the boundary area of each block in block units,
Connected to the transfer gate 31 of the corresponding block
You.
The block decoders 34a to 34d respectively
Inversion of upper 2 bits of column address CA and signal RAS
The signal is activated by an AND gate G1 which receives a signal as an input signal.
Is controlled. That is, the signal RAS is at the “L” level.
Block selected by the upper two bits of the column address CA.
One of the decoders 34a to 34d is activated,
When the signal RAS is at “H” level,
Das 34a-34d are also not activated. Also block decoding
When any of the data 34a to 34d is activated, the corresponding
The transfer gates 31a to 31d conduct.
On the other hand, the column decoder 7 receives the column address CA.
Force signal and enable one of I / O switches 9
And an I / O bus I / O which is a data input / output line and a data
The register 32 is selectively connected. In other words, column decoding
The data 7 is a cache memory for selecting a column of the data register 32.
Also serves as a column decoder for memory.
FIG. 3 shows a cache according to an embodiment of the present invention.
Block diagram showing a memory system having a memory function
It is. As shown in FIG.
The switches 22a to 22d are provided. Also, these latches
A selector 36 is provided as selection means for 22a to 22d.
The selector 36 outputs the address signal Ad Twist line ad
All the bits of the address RA and the upper two bits of the column address CA
Input signal, based on upper 2 bits of column address CA
Of the latches 22a to 22d to be compared with the comparator 24.
Select one of them, and select the
At the time of a cache miss when the hit signal CH is inactive
Have the values of the row address RA in the selected latches 22a to 22a.
22d.
The cache hit and cache shown in FIG.
1 and 2 with reference to the waveform diagram at the time of
The operation of the memory system according to one embodiment of the present invention will be described.
You. Each of the latches 22a to 22d has
Row address R just accessed in B1 to B4
A1a to RA1d are each latched, and the data register
The blocks B1 to B4 at that time are stored in the stars 32a to 32d.
It is assumed that all the data has already been latched.
In such a state, a CPU (not shown) is required.
Required 20-bit address signal Ad The addressee
It is generated by the neerator 23. This address signal Ad From
The row address RA2 is input to the comparator 24. one
Address signal Ad Upper 2 bits of column address CA
Is input to the selector 36, the selector 36
Latches 22a to 22 corresponding to the selected blocks B1 to B4.
Enable only one of d. Here, for convenience of explanation
It is assumed that the block B2, that is, the latch 22b is selected.
And the comparator 24 receives the input row address RA2 and
Of the row address RA1b stored in the latch 22b.
A comparison is made, and if RA1b = RA2, the cache
And activated (“H” level) cache
A hit signal CH is sent to the state machine 25. Soshi
Receiving the activated cache hit signal CH.
The port machine 25 outputs the "H" level signal RAS to each D
Send to RAM elements 11-18.
At this time, the signal RAS goes high.
Therefore, all the block decoders 34 are not activated,
All transfer gates 31 do not conduct, and all data registers
And the sense amplifier 6 are electrically disconnected.
On the other hand, the state machine 25 outputs a signal RA
Toggling signal CAS while keeping S at "H" level.
Page mode control, and
The multiplexer 21 multiplexes the DRAM elements 11-18.
The column address CA is supplied as the dress MA, and each DRAM
The data stored in the data registers 32b of the elements 11 to 18
The data selected by the column decoder 7 from the data group
Take it out via the O switch 9. In this way,
In the event of a shout, high speed from DRAM elements 11-18
Access time tCAC And output data Dout Is obtained.
In the comparator 24, RA1 ≠
When RA2 is determined, it is regarded as a cache miss and inactive.
Of the cache hit signal CH having the property (“L” level).
To the port machine 25 and the selector 36. And inactive
State machine that receives cache hit signal CH
Reference numeral 25 designates an "L" level signal RAS for each DRAM element.
Send to 11-18.
At this time, the signal RAS goes low.
Therefore, only the block decoder 34b is activated and
The transfer gate 31b conducts, and the data register 32
b and the sense amplifier 6 are electrically connected. In addition, other
Data registers 32a, 32c, 32d and sense amplifiers
The electrical connection between the loops 6 remains electrically disconnected.
On the other hand, the state machine which sent the signal RAS
In the next cycle, signal CAS falls.
The DRAMs 11 to 18 are controlled and an address multi
The plexer 21 has a row address RA2 and a column address CA in this order.
Multiplex address MA to DRAM elements 11-1
8 Then, the sense from the memory cell array 5 is performed.
Amplifier 6, transfer gate 31b and data register
Through the I / O switch 9 and the output buffer 8
The data selected by the column decoder 7 is output data D
out Read as Thus, when a cache miss occurs
Is the slow access time t from the DRAM elements 11-18.
RAC And output data Dout Is obtained. others
State machine 25 generates wait signal Wait
Then, the CPU waits. Also, the selector 36
The selected latch 22b has a new row address RA2.
Is held. (In the other latches 22a, 22c, 22d)
Does not change. ) Thus, a cache hit,
The memory of the DRAM elements 11 to 18 at the time of a cache miss
Mobility management can now be performed in blocks B1 to B4.
Therefore, each of the blocks B1 to B4 is independently
Is stored in the data register 32.
Therefore, the number of entries is four. That is,
A cache corresponding to each block of the memory cell array 5
Data register 32 to be a memory, transfer gate
31 and the conduction / non-conduction of the transfer gate 31
By using the block decoder 34,
Memory information in the cache memory in block units.
Can be stored upright.
As a result, two consecutive row addresses are stored.
When a random program routine is repeatedly executed
Etc., and the cache hit rate is
Up.
Also, the block decoder 34 allows the main
The information read from the corresponding block of the memory
Each block is used to determine whether to output to the / O bus I / O.
Information from the I / O bus I / O.
Can be.
As a result, the I / O bus I / O is stored in the main memory
Data output lines are valid because they can be shared by
It can be used.
The control line L1 is connected to the I / O switch 9 and
The data register 32 is located in the boundary area between the blocks.
Therefore, the formation area of the control line L1 can be minimized.
Therefore, by providing the control line L1, the semiconductor
The degree of integration of the storage device is not lost.
Further, it must be connected to a normal DRAM device.
Hit RAS for cached signal RAS
By using it to judge a mistake, another external control signal is especially increased.
No external terminals are required, and the number of external terminals does not increase.
Incidentally, in the embodiment shown in FIG.
Irrespective of reading or writing,
Signal control is performed as shown in FIG.
AS and the inverted signal of the write signal WE were used as input signals.
An inverted signal of the output of the OR gate G2 is supplied to the AND gate G1.
By setting to input, at the time of writing (bar WE =
“L”) is related to “H” and “L” of the signal RAS.
Does not activate all block decoders 34, that is,
Switching to make all transfer gates 31 non-conductive
Can be realized. Of course, other combinations are
It is possible.
In this embodiment, the memory cell array 5
Is composed of 4 blocks B1 to B4 (the number of entries is 4)
However, it is of course possible to increase or decrease the number of block divisions appropriately
It is.
[0053]
As described above, according to the present invention,
The plurality of circuits of the semiconductor memory device according to claim 1
This is provided corresponding to each block of the main memory,
Information read from the corresponding block in main memory
Each block to determine whether or not to output
Information from the network can be selectively output to the data output line.
it can. As a result, the data output lines
Effective use of data output lines because they can be shared by blocks
Can be planned. In addition, a main
Function to hold the information of each block of memory
With a high cache hit ratio.
It is possible to realize a semiconductor memory device having a
it can.
In addition, the semiconductor memory device according to claim 2
Number of circuits, each block of cache memory
And provided for each block of this cache memory
Main transfer unit for each transfer unit
Memory information is independent of cache memory in block units
Can be stored.
As a result, the number of entries is defined as the number of blocks.
Cache operation can be performed.
The hit rate can be improved.
The semiconductor memory device according to claim 3 is
Between the data output line and the column decoder for cache memory
By the arranged block decoder, multiple transfer
By controlling the conduction / non-conduction state of the gate,
Block-by-block transfer between in-memory and cache memory
Can be controlled.
Further, the semiconductor memory device according to claim 4
Is the wiring connected to the above circuit
Control lines for controlling multiple transfer gates
Used as
Therefore, the control line is adjacent to a plurality of circuits.
Since it is located in the boundary area located between adjacent circuits,
The line formation area can be kept to the minimum necessary,
As a result, the integration of the semiconductor memory device is impaired by the control line generation.
It will not be.
Further, a multiple of the semiconductor memory device according to claim 5 is provided.
Number of circuits each correspond to the corresponding block of main memory
Data appearing on multiple bit line pairs
Since this is a circuit for transferring data to power lines,
Data appearing on several bit line pairs
Can be output to
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の一実施例であるキャッシュ機能を
有するメモリシステムにおけるDRAM素子の構成説明
図である。
【図2】 図1のDRAM素子の詳細な構成説明図であ
る。
【図3】 この発明の一実施例であるキャッシュ機能を
有するメモリシステムのブロック構成図である。
【図4】 この発明の一実施例のキャッシュ動作を示す
波形図である。
【図5】 この発明の他の実施例であるキャッシュ機能
を有するメモリシステムにおけるDRAM素子の構成説
明図である。
【図6】 DRAMにおける高速アクセス機能を示した
波形図である。
【図7】 従来のキャッシュ機能を有するメモリシステ
ムにおけるDRAM素子の構成説明図である。
【図8】 従来のキャッシュ機能を有するメモリシステ
ムのブロック構成図である。
【図9】 従来のキャッシュ動作を示す波形図である。
【符号の説明】
5 メモリセルアレイ、6 センスアンプ、22a〜2
2d ラッチ、24コンパレータ、31a〜31d ト
ランスファゲート、32a〜32d データレジスタ、
34a〜34d ブロックデコーダ、36 セレクタ。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a configuration diagram of a DRAM device in a memory system having a cache function according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram illustrating a detailed configuration of a DRAM device of FIG. 1; FIG. 3 is a block diagram of a memory system having a cache function according to an embodiment of the present invention; FIG. 4 is a waveform diagram showing a cache operation according to an embodiment of the present invention. FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of a DRAM device in a memory system having a cache function according to another embodiment of the present invention; FIG. 6 is a waveform diagram showing a high-speed access function in a DRAM. FIG. 7 is an explanatory diagram of a configuration of a DRAM device in a conventional memory system having a cache function. FIG. 8 is a block diagram of a conventional memory system having a cache function. FIG. 9 is a waveform diagram showing a conventional cache operation. [Explanation of Symbols] 5 memory cell array, 6 sense amplifier, 22a-2
2d latch, 24 comparators, 31a-31d transfer gate, 32a-32d data register,
34a-34d Block decoder, 36 selector.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 朝倉 幹雄 伊丹市瑞原4丁目1番地 三菱電機株式 会社 エル・エス・アイ研究所内 (56)参考文献 特開 昭56−77968(JP,A) 特開 昭56−61082(JP,A) 特開 昭62−164296(JP,A) 特開 昭64−84492(JP,A) ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Mikio Asakura 4-1-1 Mizuhara, Itami City Mitsubishi Electric Stock LSI Research Institute (56) References JP-A-56-77968 (JP, A) JP-A-56-61082 (JP, A) JP-A-62-164296 (JP, A) JP-A-64-84492 (JP, A)
Claims (1)
ジスタ素子と1つのキャパシタ素子とによって構成さ
れ、情報を記憶する複数のメモリセルと、複数行に配置
され、それぞれが対応した行に配置された複数のメモリ
セルが接続される複数のワード線と、複数列に配置さ
れ、それぞれが対応した列に配置された複数のメモリセ
ルが接続される、並行に配置された複数のビット線対
と、複数列に配置され、対応した列のビット線対に接続
され、対応した列のビット線対に現れた電位差を感知・
増幅する複数のセンスアンプとを有し、複数列単位の複
数のブロックに分割されたメインメモリと、 データを出力するためのデータ出力線と、 それぞれが、前記メインメモリの各ブロックに対応して
設けられ、前記メインメモリの対応したブロックから読
み出された情報を前記データ出力線に出力するか否かを
行う複数の回路と、それぞれが、前記メインメモリの各ブロックに対応し、
前記複数の回路の隣接した回路間に位置する境界領域に
配置されて前記複数の回路のうち対応する回路と接続さ
れる複数の配線と、 それぞれが、前記メインメモリの各ブロックに対応して
設けられ、前記複数の配線のうち対応する配線に信号を
与える複数の配線信号付与部とを備え、 前記複数の配線信号付与部と前記複数の回路とは前記デ
ータ出力線を挟んで互いに独立して配置される、 半導体記憶装置。 2.前記複数の回路のそれぞれは、キャッシュメモリの
各ブロックと、このキャッシュメモリの各ブロックに対
応して設けられた転送手段の各転送部とを有し、 前記キャッシュメモリの各ブロックは、前記メインメモ
リの各ブロックにおける複数列と同数の複数列に配置さ
れた記憶素子を有し、前記メインメモリからブロック単
位で読み出された情報をブロック単位で記憶し、 前記キャッシュメモリの各転送部は、前記メインメモリ
の各ブロックと前記キャッシュメモリの各ブロックとの
間に配置され、前記メインメモリからブロック単位で読
み出された情報をブロック単位で前記キャッシュメモリ
の複数の記憶素子に転送するための複数のトランスファ
ーゲートを有している請求項1記載の半導体記憶装置。 3.前記複数の配線信号付与部は複数のブロックデコー
ダを含み、 前記複数のブロックデコーダは、読み出されたデータを
選択的に出力するための前記データ出力線とキャッシュ
メモリの列を選択するためのキャッシュメモリ用列デコ
ーダとの間に配置され、それぞれ前記複数のトランスフ
ァーゲートうち対応するトランスファゲートの導通・非
導通状態を制御する、 請求項2記載の半導体記憶装置。 4.前記複数の配線は、前記複数のブロックデコーダか
ら前記複数のトランスファーゲートを制御するための複
数の制御線である請求項3記載の半導体記憶装置。 5.前記複数の回路のそれぞれは、前記メインメモリの
対応したブロックの複数のビット線対に現れたデータを
選択的にデータ出力線に転送するための回路である請求
項1記載の半導体記憶装置。(57) [Claims] Arranged in a plurality of rows and a plurality of columns, each constituted by one transistor element and one capacitor element, arranged in a plurality of memory cells for storing information, and arranged in a plurality of rows, each arranged in a corresponding row A plurality of word lines to which a plurality of memory cells are connected; a plurality of bit line pairs arranged in parallel; a plurality of memory cells arranged in corresponding columns; a plurality of bit line pairs arranged in parallel; It is arranged in a plurality of columns, is connected to the bit line pair of the corresponding column, and senses the potential difference appearing on the bit line pair of the corresponding column.
A main memory having a plurality of sense amplifiers for amplifying, divided into a plurality of blocks in a plurality of columns, and a data output line for outputting data, each corresponding to each block of the main memory A plurality of circuits that are provided and perform whether or not to output information read from a corresponding block of the main memory to the data output line, each corresponding to each block of the main memory;
In a boundary region located between adjacent circuits of the plurality of circuits;
Arranged and connected to a corresponding one of the plurality of circuits.
A plurality of wirings, each corresponding to each block of the main memory.
And providing a signal to a corresponding wiring of the plurality of wirings.
And a plurality of wiring signal providing sections for applying the signals.
Semiconductor memory devices arranged independently of each other across a data output line . 2. Each of the plurality of circuits includes each block of a cache memory and each transfer unit of a transfer unit provided corresponding to each block of the cache memory, and each block of the cache memory includes the main memory Having the same number of storage elements as a plurality of columns in each block, storing information read in blocks from the main memory in units of blocks, and each transfer unit of the cache memory, A plurality of blocks arranged between each block of the main memory and each block of the cache memory for transferring information read from the main memory in block units to a plurality of storage elements of the cache memory in block units; 2. The semiconductor memory device according to claim 1, further comprising a transfer gate. 3. The plurality of wiring signal providing units include a plurality of block decoders.
A plurality of block decoders , wherein the plurality of block decoders
The data output line and the cache for selectively outputting
Column deco for cache memory to select memory column
And each of the plurality of transfer
Conduction / non-connection of the corresponding transfer gate
3. The semiconductor memory device according to claim 2 , which controls a conduction state . 4. Wherein the plurality of wires, double for controlling said plurality of transfer gates from the plurality of block decoder
4. The semiconductor memory device according to claim 3, wherein the number of control lines is a number . 5. 2. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein each of said plurality of circuits is a circuit for selectively transferring data appearing on a plurality of bit line pairs of a corresponding block of said main memory to a data output line.
Priority Applications (1)
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| JP20671694A JP2708378B2 (en) | 1994-08-31 | 1994-08-31 | Semiconductor storage device |
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1994
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| JPH07153260A (en) | 1995-06-16 |
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