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JP2004296088A - Semiconductor memory - Google Patents

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JP2004296088A
JP2004296088A JP2004215288A JP2004215288A JP2004296088A JP 2004296088 A JP2004296088 A JP 2004296088A JP 2004215288 A JP2004215288 A JP 2004215288A JP 2004215288 A JP2004215288 A JP 2004215288A JP 2004296088 A JP2004296088 A JP 2004296088A
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memory
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dram
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JP2004215288A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazushige Ayukawa
一重 鮎川
Seishi Miura
誓士 三浦
Jun Sato
潤 佐藤
Takao Watabe
隆夫 渡部
Kazumasa Yanagisawa
一正 柳沢
Yusuke Sugano
雄介 菅野
Hiroyuki Mizuno
弘之 水野
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the writing speed of one line data which are to be written into a DRAM that is used as a cache memory. <P>SOLUTION: When the sense amplifier cache function of DRAM macro is used as a secondary cache memory, necessity of conducting nondistructive writing is not required because data control is conducted in terms of a word line unit. Thus, no reading operation is conducted by a sense amplifier while conducting writing, transfer of writing data (GBLn) is started from a writing amplifier to bit lines (BL/BLB) at the same time (t0) of start of word line (WL) and data equivalent to one word line are written with a high speed. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、メモリを集積した半導体集積回路、更にはCPU(中央処理装置)のような論理回路と共に大容量メモリを1チップに集積した半導体集積回路に係り、例えば、CPU及び1次キャッシュメモリと共に同一チップに搭載された混載DRAMに適用して有効な技術に関する。   The present invention relates to a semiconductor integrated circuit in which a memory is integrated, and further relates to a semiconductor integrated circuit in which a large-capacity memory is integrated on one chip together with a logic circuit such as a CPU (Central Processing Unit). The present invention relates to a technology that is effective when applied to an embedded DRAM mounted on the same chip.

今日、大容量メモリと大規模な論理回路とを1チップに集積化した半導体集積回路が提供されている。このような半導体集積回路では、メモリと論理回路との間のデータスループットを上げるために、メモリと論理回路とを接続するバスを128ビットのように増やすことが容易であり、チップ外部の入出力ピンをドライブする場合に比べてデータ入出力にかかる電力消費を抑えて高速にデータ転送が行えると言う利点が有る。   Today, a semiconductor integrated circuit in which a large-capacity memory and a large-scale logic circuit are integrated on one chip is provided. In such a semiconductor integrated circuit, in order to increase the data throughput between the memory and the logic circuit, it is easy to increase the number of buses connecting the memory and the logic circuit to 128 bits. There is an advantage that power consumption for data input / output can be suppressed and high-speed data transfer can be performed as compared with the case of driving pins.

前記大容量メモリとしてマルチバンクDRAM(Dynamic Random Access Memory)を用いることができる。マルチバンクDRAMでは、メモリバンク毎にセンスアンプが設けられ、ワード線選択動作で一旦センスアンプにラッチしたデータを、カラムスイッチの切り替えだけで順次高速に出力することができる。したがって、同一ページ(同一ワード線アドレス)内の連続アドレスのアクセスであれば比較的高速化することが可能である。しかしながら、異なるページがアクセスされる(ページミスが発生する)と、ビット線プリチャージ等によってアクセスが遅くなる。   A multi-bank DRAM (Dynamic Random Access Memory) can be used as the large-capacity memory. In a multi-bank DRAM, a sense amplifier is provided for each memory bank, and data once latched in the sense amplifier by a word line selection operation can be sequentially output at high speed only by switching a column switch. Therefore, if accessing consecutive addresses in the same page (same word line address), relatively high speed can be achieved. However, when a different page is accessed (a page miss occurs), the access is delayed due to bit line precharge or the like.

前記マルチバンクDRAMは更に、一定条件下でページミスを隠すことも可能である。即ち、あるメモリバンクにリード又はライトコマンドを発行して動作させているとき、これとは異なる他のメモリバンクを次に利用するならば、当該他のメモリバンクに予め活性化コマンドを与えてワード線選択動作を先行させることができる。そうするためには、当然CPUがそのようなアドレス順でアクセスを行わなければならないが、これをCPUの動作プログラム等で全て規定することは実質的に不可能である。   The multi-bank DRAM can also hide page misses under certain conditions. In other words, when a read or write command is issued to a certain memory bank to operate it, if another memory bank different from this is used next, an activation command is given to the other memory bank in advance and a word is issued. A line selection operation can be preceded. To do so, the CPU must of course access in such an address order, but it is practically impossible to specify all of this in the operation program of the CPU.

また、半導体集積回路の中には、前記大容量メモリとCPU等の大規模論理回路に加えてキャッシュメモリを混載したものがある。これは、大容量メモリとCPUとの動作速度の違いをキャッシュメモリによって緩和することにより、CPUによる高速データ処理をねらったものである。即ち、大容量メモリが保有するデータの内、CPUが最近使った一部のデータ並びにその近傍のデータを高速なキャッシュメモリに保持させる。しかしながら、CPUによるメモリアクセスがキャッシュメモリにヒットしている間はよいが、一旦ミスが起きると、大容量メモリへのアクセスが行なわれるため、これによってCPUのデータ処理速度が制限される。   Some semiconductor integrated circuits include a cache memory in addition to the large-capacity memory and a large-scale logic circuit such as a CPU. This aims at high-speed data processing by the CPU by mitigating the difference in operation speed between the large-capacity memory and the CPU by the cache memory. That is, of the data held by the large-capacity memory, some data recently used by the CPU and data in the vicinity thereof are held in the high-speed cache memory. However, the memory access by the CPU is good as long as it hits the cache memory, but once a miss occurs, the large-capacity memory is accessed, thereby limiting the data processing speed of the CPU.

尚、マルチバンクDRAMについて記載された文献の例として特開平10−65124号公報がある。   Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-65124 is an example of a document describing a multi-bank DRAM.

特開平10−65124号公報JP-A-10-65124

上述のように、マルチバンクDRAMであってもアクセスアドレスの順番によっては必ずページミスを隠せるとは限らず、マルチバンクDRAMに対してキャッシュメモリを設けてもキャッシュミスを生ずれば事情は全く同じである。そこで、マルチバンクを持つメモリのアクセス速度を更に改善する必要性が本発明者によって見出された。   As described above, even in a multi-bank DRAM, a page miss cannot always be hidden depending on the order of access addresses. Even if a cache memory is provided for a multi-bank DRAM, the situation is exactly the same if a cache miss occurs. It is. Therefore, the inventor has found a need to further improve the access speed of a memory having a multi-bank.

本発明の第1の目的は、マルチバンクを持つメモリのファーストアクセス、即ち、その前のアクセスとワード線が相違されるリードアクセスを高速化することにある。   A first object of the present invention is to speed up a first access of a memory having a multi-bank, that is, a read access in which a word line is different from a previous access.

本発明の第2の目的は、マルチバンクを持つメモリに対してキャッシュメモリが設けられている場合に、当該キャッシュメモリのキャッシュミスに起因してキャッシュエントリのリプレースとライトバックとを行うとき、並列動作可能なマルチバンクを持つメモリの動作効率を低下させないようにすることである。すなわち、ライトバックすべきキャッシュラインのデータをマルチバンクを持つメモリに書込む動作と、前記と同一キャッシュラインに書き込むべき新たなキャッシュエントリデータを、マルチバンクを持つメモリから読み出す動作との間では、アドレス信号のうちインデックスアドレスに相当するアドレス情報が同一とされる。メモリバンク選択用アドレス情報にインデックスアドレスの情報がマッピングされていると、相互にインデックスアドレスが同一のアドレスに配置されているデータは同一メモリバンクに配置されることになるから、キャッシュラインをリプレースするためのリード動作とライトバックのためのライト動作を同一のメモリバンクに対して行わなければならず、異なるメモリバンクを用いて双方の動作を効率的に行うことはできない。   A second object of the present invention is to provide a cache memory for a memory having a multi-bank, when performing cache entry replacement and write-back due to a cache miss in the cache memory, a parallel operation is performed. An object of the present invention is to prevent the operation efficiency of a memory having an operable multi-bank from being reduced. That is, between the operation of writing the data of the cache line to be written back to the memory having the multi-bank and the operation of reading the new cache entry data to be written to the same cache line from the memory having the multi-bank, Address information corresponding to the index address in the address signal is the same. If the information of the index address is mapped to the memory bank selection address information, the data whose index addresses are arranged at the same address will be arranged at the same memory bank. Therefore, the cache line is replaced. The read operation and the write operation for write back must be performed on the same memory bank, and both operations cannot be efficiently performed using different memory banks.

本発明の第3の目的は、マルチバンクを持つメモリマクロを複数個混載した半導体集積回路においてメモリマクロが競合しない複数のアクセス要求に対しては一方のアクセスが他方のアクセスをブロックしないようにしたノンブロッキングマルチアクセスを可能にすることである。   A third object of the present invention is to prevent one access from blocking the other access for a plurality of access requests in which a memory macro does not compete in a semiconductor integrated circuit in which a plurality of memory macros having a multi-bank are mounted. The purpose is to enable non-blocking multiple access.

本発明の第4の目的は、キャッシュラインをワード線単位とするマルチバンクを持つDRAMに対するデータの書換えを効率化することにある。即ち、キャッシュラインが書換え単位であるとき、通常のDRAMと同様に、ワード線選択動作によってビット線に読み出された記憶情報がセンスアンプにラッチされるのを待って書き込みデータを印加する非破壊書込みを行う必然性のないことが本発明者によって見出された。   A fourth object of the present invention is to improve the efficiency of rewriting data in a DRAM having a multi-bank in which a cache line is a word line unit. That is, when a cache line is a unit of rewriting, a non-destructive method of applying write data after waiting for storage information read to a bit line by a word line selecting operation to be latched by a sense amplifier, similarly to a normal DRAM. The inventor has found that writing is not necessary.

本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。   The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば下記の通りである。   The outline of a representative invention among the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.

《1》次アドレス先行発行
マルチバンク構成のメモリマクロを用いて各メモリバンクのセンスアンプにデータを保持させ、アクセスがその保持データにヒットするときは当該センスアンプがラッチするデータを出力させることによってメモリマクロのファーストアクセスを高速化することができる。即ち、各メモリバンクをセンスアンプキャッシュとして機能させる。このようなセンスアンプキャッシュのヒット率(センスアンプのデータに対するヒット率)を更に向上させるために、メモリバンクをアクセスした後に、その次のアドレス(所定のオフセットを加算したアドレス)を先行発行して、当該先行発行アドレスのデータを別メモリバンクのセンスアンプに先読みさせる。先行発行の対象を次アドレスとするのは、CPUの動作プログラムや一群の処理データはリニアアドレスにマッピングされるのを基本とするという経験則に基づく。
<< 1 >> Preceding issuance of next address By using a memory macro having a multi-bank configuration, the sense amplifier of each memory bank holds data, and when an access hits the held data, the data latched by the sense amplifier is output. The first access of the memory macro can be speeded up. That is, each memory bank functions as a sense amplifier cache. In order to further improve the hit rate of the sense amplifier cache (the hit rate for the data of the sense amplifier), after accessing the memory bank, the next address (the address to which a predetermined offset is added) is issued in advance. Then, the data of the preceding issue address is pre-read by the sense amplifier of another memory bank. The next address to be the target of the pre-issue is based on an empirical rule that the operation program of the CPU and a group of processing data are basically mapped to linear addresses.

上記次アドレス先行発行を実現する半導体集積回路は、メモリマクロ(5Ma〜5Md)とアクセス制御回路(4)を有する。前記メモリマクロは、バンクアドレスが夫々割当てられた複数個のメモリバンク(Bank1〜Bank4)を有し、各メモリバンクはロウアドレス信号(R−ADD)によってワード線(WL)を選択し、選択されたワード線のメモリセルからビット線(BL)に読み出された記憶情報をラッチ可能なセンスアンプ(53)を有し、カラムアドレス信号(Ys0〜Ys7)に従ってビット線を選択し、選択したビット線をメモリマクロのデータ線(GBL)に導通させるものである。前記アクセス制御回路は、メモリバンク毎に動作させることができるコマンド及びアドレス信号の出力手段(44)と、既に前記センスアンプにラッチされているデータを後のアクセス要求に応答して前記データ線に出力可能にするヒット判定手段(43)と、外部からのアクセスアドレスに対するメモリマクロのアクセス制御の次に、当該外部からのアクセスアドレスに対して所定のオフセットを持つアクセスアドレスを先行発行して当該先行発行されたアドレスのデータをメモリマクロのメモリセルからセンスアンプに先読みさせるアドレス先行発行手段(42)とを有する。   The semiconductor integrated circuit for realizing the next address advance issue has a memory macro (5Ma to 5Md) and an access control circuit (4). The memory macro has a plurality of memory banks (Bank 1 to Bank 4) to which bank addresses are respectively assigned. Each memory bank selects a word line (WL) by a row address signal (R-ADD) and is selected. A sense amplifier (53) capable of latching storage information read from a memory cell of the selected word line to a bit line (BL), selects a bit line according to a column address signal (Ys0 to Ys7), and selects the selected bit. The line is connected to the data line (GBL) of the memory macro. The access control circuit includes a command and address signal output means (44) which can be operated for each memory bank, and data already latched in the sense amplifier being sent to the data line in response to a later access request. Next to the hit determination means (43) for enabling output and the access control of the memory macro for the external access address, an access address having a predetermined offset with respect to the external access address is issued in advance, and Address preceding issuing means (42) for prefetching the data of the issued address from the memory cell of the memory macro to the sense amplifier.

先行発行アドレスはその直前のアクセス対象とは異なるメモリバンクのアドレスでなければならない。同一メモリバンクであれば、先のアクセスに対してセンスアンプキャッシュの機能が利用できなくなる。そのためには、前記外部からのアクセスアドレスに対して前記所定のオフセットを持つアクセスアドレスは、前記外部からのアクセスアドレスが指定するメモリバンクとは異なるメモリバンクを指定するアドレスとされる。観点を変えれば、前記出力手段が出力するアドレス信号はカラムアドレス信号(C0〜C2)の上位側にバンクアドレス信号(B0〜B3)がマッピングされ、バンクアドレス信号の上位側にロウアドレス信号(R0〜R7)がマッピングされていて、前記所定のオフセットは、カラムアドレス信号のビット数をiとするとき、カラムアドレス信号の最下位ビットから2iとされる。   The preceding issue address must be an address of a memory bank different from the immediately preceding access target. If the memory banks are the same, the function of the sense amplifier cache cannot be used for the previous access. For this purpose, the access address having the predetermined offset with respect to the external access address is an address specifying a memory bank different from the memory bank specified by the external access address. In other words, the address signal output from the output means is such that the bank address signal (B0 to B3) is mapped on the upper side of the column address signal (C0 to C2), and the row address signal (R0) is mapped on the upper side of the bank address signal. .. R7) are mapped, and the predetermined offset is 2i from the least significant bit of the column address signal when the number of bits of the column address signal is i.

ここで、前記センスアンプキャッシュ機能のためのヒット判定手段は、外部から供給されるアクセスアドレスと前記センスアンプが保有する記憶情報のアクセスアドレスとの一致、不一致を検出する比較手段(432A,432B)を有するように構成することができる。前記コマンド及びアドレス信号の出力手段は、前記比較手段による不一致検出に応答して、外部からのアクセスアドレスで指定されるメモリマクロにメモリバンク、ワード線及びビット線の選択動作を指示し、前記比較手段による一致検出に応答して、外部からのアクセスアドレスで指定されるメモリマクロにワード線選択動作を抑止してメモリバンク及びビット線選択動作を指示するように構成することができる。   Here, the hit determination means for the sense amplifier cache function is a comparison means (432A, 432B) for detecting a match or mismatch between an access address supplied from the outside and an access address of storage information held by the sense amplifier. Can be configured. The command and address signal output means, in response to the mismatch detection by the comparing means, instructs a memory macro designated by an external access address to select a memory bank, a word line and a bit line, and In response to the match detection by the means, the word line selection operation can be suppressed and the memory bank and bit line selection operation can be instructed to the memory macro specified by the external access address.

《2》2次キャッシュのアドレスアライメント調整
前記アクセス制御回路(4)にCPU(1)を接続し、前記CPU及びアクセス制御回路にセットアソシアティブ形式の1次キャッシュメモリ(2)を接続するとき、前記アクセス制御回路及び前記メモリマクロを、そのセンスアンプキャッシュ機能による2次キャッシュメモリ(6)として位置付けることができる。それら全体はマルチチップのデータ処理システムとして構成してもよい。前記1次キャッシュメモリのキャッシュミスに起因してミスに係るキャッシュラインのリプレースと共に当該キャッシュラインのライトバックが必要なときがある。このとき、1次キャッシュメモリのキャッシュミスに係るキャッシュラインのデータを2次キャッシュメモリにライトバックする動作と、ミスに係るキャッシュラインとリプレースすべきキャッシュエントリデータを2次キャッシュメモリから読み出す動作との間では、1次キャッシュメモリに対するインデックスアドレスは同一とされる。2次キャッシュメモリのメモリバンクアドレス情報と1次キャッシュメモリのインデックスアドレス情報とが同じであれば、相互にインデックスアドレスが同一のアドレスのデータは2次キャッシュメモリでは同一メモリバンクに配置されることになるから、キャッシュラインをリプレースするためのリード動作とライトバックのためのライト動作を同一のメモリバンクに対して行わなければならず、異なるメモリバンクを用いて双方の動作を効率的に行うことはできない。
<< 2 >> Address Alignment Adjustment of Secondary Cache When a CPU (1) is connected to the access control circuit (4) and a set-associative primary cache memory (2) is connected to the CPU and the access control circuit, The access control circuit and the memory macro can be positioned as a secondary cache memory (6) by the sense amplifier cache function. All of them may be configured as a multi-chip data processing system. In some cases, due to a cache miss in the primary cache memory, it is necessary to replace the cache line related to the miss and to write back the cache line. At this time, the operation of writing back the cache line data related to the cache miss of the primary cache memory to the secondary cache memory and the operation of reading the cache line related to the miss and the cache entry data to be replaced from the secondary cache memory are described. In between, the index addresses for the primary cache memory are the same. If the memory bank address information of the secondary cache memory is the same as the index address information of the primary cache memory, the data of the addresses having the same index address are arranged in the same memory bank in the secondary cache memory. Therefore, a read operation for replacing a cache line and a write operation for write-back must be performed on the same memory bank, and it is difficult to efficiently perform both operations using different memory banks. Can not.

そこで、前記アクセス制御回路に、外部から供給されるアクセスアドレス信号のビット配列を変更してメモリマクロに出力するアドレスアライメント調整手段(41)を設ける。例えばアドレスアライメント調整手段は、前記CPUから供給されるアドレス信号のうち1次キャッシュメモリのインデックスアドレスに割り付けられる複数アドレスビットの配列とは異なる配列を前記メモリバンクのバンクアドレスに割当てる。これにより、1次キャッシュメモリのキャッシュミスによりキャッシュエントリのリプレースを行うとき、マルチバンクを持つメモリの動作効率を低下させないようにすることができる。   Therefore, the access control circuit is provided with an address alignment adjusting means (41) for changing the bit arrangement of an externally supplied access address signal and outputting the changed bit arrangement to a memory macro. For example, the address alignment adjusting means assigns to the bank address of the memory bank an array different from the array of a plurality of address bits assigned to the index address of the primary cache memory among the address signals supplied from the CPU. Thus, when replacing a cache entry due to a cache miss of the primary cache memory, it is possible to prevent the operating efficiency of the memory having the multi-bank from being reduced.

観点を変えれば、前記アドレスアライメント調整手段は、前記CPUから供給されるアドレス信号のうち少なくとも前記1次キャッシュメモリのインデックスアドレスとして用いられるアドレス情報の全部又は一部の配列を変更して前記メモリバンクのバンクアドレスに割当てるものである。例えば、前記アドレスアライメント調整手段は、CPUから供給されるアドレス信号のうち前記1次キャッシュメモリのインデックスアドレスとして用いられるアドレス情報の一部とタグアドレスとして用いられるアドレス情報の一部とを入れ替えて前記メモリバンクのバンクアドレスに割当てる。   In other words, the address alignment adjusting means changes the arrangement of at least all or part of address information used as an index address of the primary cache memory in the address signal supplied from the CPU, and Is assigned to the bank address. For example, the address alignment adjusting means replaces a part of the address information used as an index address of the primary cache memory and a part of the address information used as a tag address in the address signal supplied from the CPU, and Assign to the bank address of the memory bank.

前記アドレスアライメント調整手段によるアドレスアライメントのその他の例として、CPUから供給されるアドレス信号のうち1次キャッシュメモリのタグアドレスの少なくとも下位2ビットを前記メモリバンクを指定するアドレスとメモリマクロを指定するアドレスに割当てるか或いはそのどちらか一方に割当てることができる。或いは、前記CPUから供給されるアドレス信号のうち1次キャッシュメモリのインデックスアドレスの少なくとも下位2ビットを前記メモリバンクを指定するアドレスとメモリマクロを指定するアドレスに割当てるか或いはそのどちらか一方に割当てることができる。更には、前記CPUから供給されるアドレス信号のうち1次キャッシュメモリのインデックスアドレスの少なくとも下位2ビットをカラムアドレス信号に割当てることも可能である。   As another example of the address alignment by the address alignment adjusting means, at least the lower two bits of the tag address of the primary cache memory in the address signal supplied from the CPU are used to specify the memory bank address and the memory macro address. , Or one of them. Alternatively, of the address signals supplied from the CPU, at least the lower two bits of the index address of the primary cache memory are allocated to an address specifying the memory bank and / or an address specifying the memory macro. Can be. Further, at least the lower two bits of the index address of the primary cache memory among the address signals supplied from the CPU can be assigned to the column address signal.

前記アドレスアライメント調整手段として、アドレス情報の配列変更を可変とするスイッチ回路(411)と、前記スイッチ回路のスイッチ状態を決定するための制御情報をラッチ可能な制御レジスタ(410)とを含め、前記制御レジスタを前記CPUによってアクセス可能に構成することができる。前記アドレスアライメントの相違は、連続アドレスに対して同一メモリバンクが指定される頻度の相違として現れる。キャッシュラインのリプレースにおいて相互に接近しているインデックスアドレスで同一メモリバンクが選択される頻度が多ければ、センスアンプキャッシュ機能によるヒット率は相互に直近のアドレスでアクセスされた情報程低下し、逆に、キャッシュラインのリプレースにおいて相互に接近しているインデックスアドレスで異なるメモリバンクが選択される頻度が多ければ、センスアンプキャッシュ機能によるヒット率は相互に直近のアドレスでアクセスされた情報程高くされる。どちらを選択する方が有利かはデータや命令のアドレスマッピングに依存し、適用システムに応じて選択することが可能になる。   The address alignment adjusting means includes a switch circuit (411) for changing the arrangement of the address information variable, and a control register (410) capable of latching control information for determining a switch state of the switch circuit. The control register may be configured to be accessible by the CPU. The difference in the address alignment appears as a difference in the frequency at which the same memory bank is designated for consecutive addresses. If the same memory bank is frequently selected at index addresses that are close to each other in the replacement of a cache line, the hit rate due to the sense amplifier cache function decreases as the information is accessed at the closest address, and conversely. If the frequency of selecting different memory banks at index addresses which are close to each other in replacing a cache line is high, the hit rate by the sense amplifier cache function is increased as the information is accessed at addresses closest to each other. Which one is more advantageous depends on the address mapping of data and instructions, and can be selected according to the application system.

構成の簡素化を第1とするならば、前記アドレスアライメント調整手段として、メタルオプションによってアドレスアライメントを固定化した配線を採用することができる。   If the simplification of the configuration is first, a wiring in which address alignment is fixed by a metal option can be adopted as the address alignment adjusting means.

《3》DRAMマクロから成る2次キャッシュメモリの破壊書込み
通常DRAMではデータの書き込みを行う場合には一旦メモリセルからセンスアンプにデータを読み出してからその一部を書きかえる。即ち、非は破壊書き込みを行う。DRAMマクロのセンスアンプキャッシュ機能を2次キャッシュメモリとして用いる場合、データの管理はワード線単位で行われるから、非破壊書き込みを行う必然性はない。そこで、書き込みに当たって、センスアンプによる読み出し動作を行わず、ワード線の立ち上げと同時、若しくはその直後に、書き込みアンプからビット線に書き込みデータの転送を開始して1ワード線分のデータを高速に書き込む。
<< 3 >> Destructive writing of secondary cache memory composed of DRAM macro In normal DRAM, when writing data, data is temporarily read from a memory cell to a sense amplifier and then a part of the data is rewritten. That is, non-destructive writing is performed. When the sense amplifier cache function of the DRAM macro is used as a secondary cache memory, since data management is performed in word line units, there is no need to perform non-destructive writing. Therefore, at the time of writing, the transfer of write data from the write amplifier to the bit line is started at the same time as or immediately after the rise of the word line without performing the read operation by the sense amplifier, and the data for one word line is transferred at high speed. Write.

上記破壊書き込みを実現するキャッシュメモリは、DRAMマクロ(5Ma〜5Md)とアクセス制御回路(4)を有する。前記DRAMマクロは、バンクアドレスが夫々割当てられた複数個のメモリバンク(Bank1〜Bank4)を有し、各メモリバンクはロウアドレス信号(R−ADD)によってワード線(WL)を選択し、選択されたワード線のメモリセルからビット線に読み出された記憶情報をラッチ可能なセンスアンプ(53)を有し、カラムアドレス信号(C−ADD)に従ってビット線(BL)を選択し、選択したビット線をDRAMマクロのデータ線(GBL)に導通させるものである。前記アクセス制御回路は、メモリバンク毎に動作させることができるコマンド及びアドレス信号の出力手段(44)と、既に前記センスアンプにラッチされているデータを後のアクセス要求に応答して前記データ線に出力可能にするヒット判定手段(43)を有する。前記メモリバンクは、ワード線選択から第1のタイミングでセンスアンプを活性化する第1動作モードと、ワード線選択から前記第1のタイミングよりも遅い第2タイミングでセンスアンプを活性化する第2動作モードとを有する。前記第1動作モードは破壊書込み、前記第2動作モードはリフレッシュモードである。前記キャッシュメモリを2次キャッシュメモリとし、それに対する1次キャッシュメモリとCPUを用いてデータ処理システムを構成することができる。   The cache memory that realizes the destructive writing has a DRAM macro (5Ma to 5Md) and an access control circuit (4). The DRAM macro has a plurality of memory banks (Bank 1 to Bank 4) each assigned a bank address, and each memory bank selects a word line (WL) by a row address signal (R-ADD) and is selected. A sense amplifier (53) capable of latching storage information read out from a memory cell of a word line to a bit line, selecting a bit line (BL) according to a column address signal (C-ADD), and selecting the selected bit. The line is connected to the data line (GBL) of the DRAM macro. The access control circuit includes a command and address signal output means (44) which can be operated for each memory bank, and data already latched in the sense amplifier being sent to the data line in response to a later access request. There is a hit determination means (43) for enabling output. The memory bank includes a first operation mode in which a sense amplifier is activated at a first timing from a word line selection, and a second operation mode in which a sense amplifier is activated at a second timing later than the first timing from a word line selection. Operating mode. The first operation mode is a destructive write, and the second operation mode is a refresh mode. The cache memory is a secondary cache memory, and a data processing system can be configured using the primary cache memory and the CPU for the secondary cache memory.

《4》非競合メモリマクロの並列アクセス
マルチバンクを持つメモリマクロを複数個混載した半導体集積回路においてメモリマクロが競合しない複数のアクセス要求に対しては一方のアクセスが他方のアクセスをブロックしないようにしたノンブロッキングマルチアクセスを可能にする。これを実現するメモリ(6)は、第1アクセスポート(PT1)と第2アクセスポート(PT2)を持つアクセス制御回路(4)と、前記アクセス制御回路にデータ線(9DBa〜9DBd)を介して夫々接続された複数個のメモリマクロ(5Ma〜5Md)とを有する。前記メモリマクロは、バンクアドレスが夫々割当てられた複数個のメモリバンク(Bank1〜Bank4)を有し、各メモリバンクはロウアドレス信号(R−ADD)によってワード線(WL)を選択し、選択されたワード線のメモリセルからビット線(BL)に読み出された記憶情報をラッチ可能なセンスアンプ(53)を有し、カラムアドレス信号(C−ADD)に従ってビット線を選択し、選択したビット線をメモリマクロの前記データ線(GBL)に導通させるものである。前記アクセス制御回路は、第1アクセスポートを介してアクセスするメモリマクロと第2アクセスポートを介してアクセスするメモリマクロを夫々選択可能なセレクタ(450R,451R,452W,453W)と、第1アクセスポートを介するアクセスと第2アクセスポートを介するアクセスが異なるメモリマクロを用いるアクセスであるとき双方のアクセスポートからの並列アクセスを許容する優先アクセス判定手段(40)と、アクセスすべきメモリマクロに対してメモリバンク毎に動作させることができるコマンド及びアドレス信号の出力手段(44)と、前記センスアンプにラッチされているデータを後のアクセス要求に応答してデータ線に出力可能にするヒット判定手段(43)とを有する。
<< 4 >> Parallel access of non-conflicting memory macros In a semiconductor integrated circuit in which a plurality of memory macros having multiple banks are mounted, one access does not block the other access for a plurality of access requests in which the memory macros do not compete. Non-blocking multi-access. A memory (6) for realizing this is provided with an access control circuit (4) having a first access port (PT1) and a second access port (PT2) and a data line (9DBa-9DBd) connected to the access control circuit. It has a plurality of memory macros (5Ma to 5Md) connected to each other. The memory macro has a plurality of memory banks (Bank 1 to Bank 4) to which bank addresses are respectively assigned. Each memory bank selects a word line (WL) by a row address signal (R-ADD) and is selected. Has a sense amplifier (53) capable of latching storage information read from a memory cell of the selected word line to a bit line (BL), selects a bit line according to a column address signal (C-ADD), and selects the selected bit. A line is connected to the data line (GBL) of the memory macro. A selector (450R, 451R, 452W, 453W) capable of selecting a memory macro accessed through a first access port and a memory macro accessed through a second access port; Priority access determination means (40) for permitting parallel access from both access ports when access through the second access port and access through the second access port use different memory macros, and a memory for the memory macro to be accessed Command and address signal output means (44) operable for each bank; hit determination means (43) for outputting data latched in the sense amplifier to a data line in response to a subsequent access request ).

競合メモリマクロの優先制御のために、前記優先アクセス判定手段は、第1アクセスポートを介するアクセスと第2アクセスポートを介するアクセスとが同一のメモリマクロを用いるアクセスであるとき、予め決められた優先度の高い方のアクセスポートの動作を優先させるように構成することができる。   For the priority control of the competing memory macro, the priority access determining means determines a predetermined priority when the access via the first access port and the access via the second access port are accesses using the same memory macro. The operation of the access port with the higher degree can be prioritized.

また、前記第1アクセスポート及び前記第2アクセスポートのどちらか一方又はその両方はSRAMインタフェース機能を有することができる。アドレス入力からデータ出力までのレイテンシはアクセスの状況に応じて変動する。これに対処するには、レイテンシを固定にしたインタフェースに比べ、アドレス入力からデータ出力までの間ウェイト信号などを出力することができるSRAMインタフェースを前記第1アクセスポート、第2アクセスポートに採用した方が簡単である。   Further, one or both of the first access port and the second access port can have an SRAM interface function. Latency from address input to data output varies depending on the access situation. In order to cope with this, an SRAM interface capable of outputting a wait signal or the like from an address input to a data output is adopted as the first access port and the second access port as compared with an interface having a fixed latency. Is easy.

前記メモリ(6)を用いたデータ処理システムは、当該メモリ(6)と、前記メモリの第1アクセスポートに接続された第1アドレスバス(6AB)及び第1データバス(10DB)と、前記メモリの第2アクセスポートに接続された第2アドレスバス(11AB)及び第2データバス(11DB)と、前記第1アドレスバス及び第1データバスに接続されたCPU(1)と、前記第2アドレスバス及び第2データバスに接続されたバスインタフェース回路(3)とを有する。   The data processing system using the memory (6) includes: a memory (6); a first address bus (6AB) and a first data bus (10DB) connected to a first access port of the memory; A second address bus (11AB) and a second data bus (11DB) connected to the second access port, a CPU (1) connected to the first address bus and the first data bus, and the second address bus. A bus interface circuit (3) connected to the bus and the second data bus.

また、前記メモリを用いたデータ処理システムは、前記メモリ(6)と、前記メモリの第1アクセスポートに接続された第1アドレスバス(6AB)及び第1データバス(10D)と、前記メモリの第2アクセスポートに接続された第2アドレスバス(11AB)及び第2データバス(11DB)と、前記第1アドレスバス及び第1データバスに接続されたCPU(1)及び1次キャッシュメモリ(2)と、前記第2アドレスバス及び第2データバスに接続されたバスマスタ(7)とを有し、前記メモリは前記1次キャッシュメモリに対して2次キャッシュメモリとされる。   Further, the data processing system using the memory includes: the memory (6); a first address bus (6AB) and a first data bus (10D) connected to a first access port of the memory; A second address bus (11AB) and a second data bus (11DB) connected to the second access port, and a CPU (1) and a primary cache memory (2) connected to the first address bus and the first data bus. ) And a bus master (7) connected to the second address bus and the second data bus, wherein the memory is a secondary cache memory with respect to the primary cache memory.

本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下記の通りである。   The following is a brief description of an effect obtained by a representative one of the inventions disclosed in the present application.

すなわち、次アドレス先行発行によるセンスアンプキャッシュのヒット率を向上させることができる。   That is, the hit ratio of the sense amplifier cache due to the next address advance issue can be improved.

セットアソシアティブ形式の1次キャッシュメモリのキャッシュミスに起因してキャッシュエントリのリプレースを行うとき、マルチバンクDRAMの動作効率を低下させないようにすることができる。   When replacing a cache entry due to a cache miss in the set associative primary cache memory, it is possible to prevent the operating efficiency of the multi-bank DRAM from being reduced.

マルチバンクを持つメモリのファーストアクセスを高速化することができる。   It is possible to speed up the first access of a memory having a multi-bank.

CPUと外部とからのメモリマクロに対するアクセス要求が競合しない複数のアクセス要求に対して一方のアクセスが他方のアクセスをブロックしないようにしたノンブロッキングマルチアクセスを可能にすることができる。   Non-blocking multiple access in which one access does not block the other access for a plurality of access requests that do not conflict with the access request for the memory macro from the CPU and the outside can be enabled.

キャッシュラインをワード線単位とするマルチバンクを持つDRAMに対するデータの書換えを効率化することができる。   Data can be efficiently rewritten to a DRAM having a multi-bank in which a cache line is a word line unit.

《システムLSI》
図1には本発明を適用した半導体集積回路の一例であるCPU/DRAM混載LSI(システムLSIとも称する)が示される。同図に示されるシステムLSIは、特に制限されないが、単結晶シリコンのような1チップに、大規模論理回路の一例であるCPU1、1次キャッシュメモリ2、外部バスインタフェース回路3、アクセスオプティマイザ4、及び大容量メモリの一例である複数個のDRAMマクロ(マルチバンクDRAM)5Ma〜5MdがCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)製造技術によって集積されている。前記DRAMマクロ5Ma〜5Mdは、グローバルビット線を共有する複数個のDRAMバンク(メモリバンク)を夫々有するマルチバンクDRAMによって構成され、個々のDRAMバンクはセンスアンプをキャッシュとして用いるセンスアンプキャッシュ機能を有し、センスアンプのデータにヒットしたアクセスに対してはワード線選択動作を行うことなくデータを高速に出力することができる。センスアンプキャッシュのヒット判定及びDRAMマクロ5Ma〜5Mdの制御は前記アクセスオプティマイザ4が行う。
《System LSI》
FIG. 1 shows a CPU / DRAM mixed LSI (also referred to as a system LSI) as an example of a semiconductor integrated circuit to which the present invention is applied. The system LSI shown in FIG. 1 is not particularly limited, but includes a CPU 1, an example of a large-scale logic circuit, a primary cache memory 2, an external bus interface circuit 3, an access optimizer 4, In addition, a plurality of DRAM macros (multi-bank DRAMs) 5Ma to 5Md as an example of a large-capacity memory are integrated by a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) manufacturing technique. Each of the DRAM macros 5Ma to 5Md is constituted by a multi-bank DRAM having a plurality of DRAM banks (memory banks) sharing a global bit line. Each DRAM bank has a sense amplifier cache function using a sense amplifier as a cache. However, for an access that hits the data of the sense amplifier, the data can be output at high speed without performing the word line selecting operation. The access optimizer 4 performs hit determination of the sense amplifier cache and controls the DRAM macros 5Ma to 5Md.

前記CPU1は、特に制限されないが、所謂32ビットCPUとされ、データの演算処理単位を原則32ビットとする。また、CPU1は、特に制限されないが、32ビットのアドレス信号によって4ギガバイトのアドレス空間を管理することができる。   Although not particularly limited, the CPU 1 is a so-called 32-bit CPU, and the unit of data processing is 32 bits in principle. Although not particularly limited, the CPU 1 can manage a 4-gigabyte address space with a 32-bit address signal.

前記CPU1と1次キャッシュメモリ2はそれぞれ32ビットの内部データバス6DBと内部アドレスバス6ABによって接続され、1次キャッシュメモリ2と外部バスインタフェース回路3とは夫々32ビットの内部データバス7DB及び内部アドレスバス7ABによって接続される。外部バスインタフェース回路3は夫々32ビットの外部データバス8DB及び外部アドレスバス8ABを介して外部とインタフェースされる。尚、夫々の制御信号バスは図示を省略してある。   The CPU 1 and the primary cache memory 2 are connected by a 32-bit internal data bus 6DB and an internal address bus 6AB, respectively. The primary cache memory 2 and the external bus interface circuit 3 are connected to a 32-bit internal data bus 7DB and an internal address, respectively. It is connected by a bus 7AB. The external bus interface circuit 3 is interfaced with the outside via a 32-bit external data bus 8DB and an external address bus 8AB, respectively. Each control signal bus is not shown.

前記DRAMマクロ5Ma〜5MdはCPU1のアドレス空間にマッピングされているが、そのセンスアンプキャッシュ機能により、2次キャッシュメモリとして利用される。DRAMマクロ5Ma〜5Mdは、夫々128ビットのメモリデータバス9DBa〜9DBdを介してアクセスオプティマイザ4とデータの入出力を行い、アクセスオプティマイザ4からバス9ACBを介してアドレス信号及びコマンド等が供給される。   The DRAM macros 5Ma to 5Md are mapped in the address space of the CPU 1, but are used as secondary cache memories by their sense amplifier cache function. The DRAM macros 5Ma to 5Md input and output data to and from the access optimizer 4 via 128-bit memory data buses 9DBa to 9DBd, respectively, and are supplied with address signals and commands from the access optimizer 4 via a bus 9ACB.

前記アクセオプティマイザ4は第1アクセスポートPT1を介してCPU1及び1次キャッシュメモリ2とインタフェースされる。更にアクセスオプティマイザ4は、外部バスインタフェース回路3を介してシステムLSIの外部とインタフェースされる第2アクセスポートPT2を有する。第1アクセスポートPT1は前記アドレスバス6Aを経由してCPU1からのアドレス信号を入力し、1次キャッシュメモリ2との間では128ビットのデータバス10DBを介してデータの入出力を行う。第2アクセスポートPT2は32ビットのアドレスバス11AB及びデータバス11DBを介して前記外部バスインタフェース回路3に接続される。   The access optimizer 4 is interfaced with the CPU 1 and the primary cache memory 2 via the first access port PT1. Further, the access optimizer 4 has a second access port PT2 which is interfaced with the outside of the system LSI via the external bus interface circuit 3. The first access port PT1 receives an address signal from the CPU 1 via the address bus 6A, and inputs / outputs data to / from the primary cache memory 2 via a 128-bit data bus 10DB. The second access port PT2 is connected to the external bus interface circuit 3 via a 32-bit address bus 11AB and a data bus 11DB.

システムLSIにおいて、CPU1がアドレスバス6ABにアドレス信号を出力してリードアクセスを行うと、それに応答して1次キャッシュメモリ2がヒット判定などのキャッシュメモリ動作を開始する。これに並行してアクセスオプティマイザ4もセンスアンプキャッシュのヒット判定などを開始する。1次キャッシュメモリ2はSRAM(Static Random Access Memory)から成る小容量高速メモリであり、DRAMマクロ5Ma〜5Mdはそれに比べて大容量であってもアクセス速度の低速なメモリとされる。従って、キャッシュヒットの判定は常に1次キャッシュメモリ2が先行する。1次キャッシュメモリ2がキャッシュヒットであれば、アクセスオプティマイザ4によるDRAMマクロ5Ma〜5Mdからのリードデータの出力は抑止され、必要なデータは1次キャッシュメモリ2からデータバス6DBを経由してCPU1に与えられる。1次キャッシュメモリ2がキャッシュミスのとき、必要なデータはDRAMマクロ5Ma〜5Mdからデータバス10DB及び1次キャッシュメモリ2を経由してCPU1に与えられる。このとき、DRAMマクロ5Ma〜5Mdから1次キャッシュメモリ2に与えられるデータは128ビットであり、1次キャッシュメモリ2はアドレス信号の下位側を用いて32ビットを切り出し、これをCPU1に与える。1次キャッシュメモリ2はこれと共に、ミスにかかるキャッシュラインのフィルを行うために、当該キャッシュラインに前記128ビットのデータを書き込む。このとき、当該キャッシュラインがライトバックすべき有効なデータを保有しているときはキャッシュフィルに先立って、当該キャッシュラインのデータをDRAMマクロ5Ma〜5Mdの対応アドレスに書き戻す動作を行う。   In the system LSI, when the CPU 1 outputs an address signal to the address bus 6AB to perform read access, the primary cache memory 2 starts a cache memory operation such as a hit determination in response thereto. In parallel with this, the access optimizer 4 also starts hit determination of the sense amplifier cache. The primary cache memory 2 is a small-capacity high-speed memory composed of an SRAM (Static Random Access Memory), and the DRAM macros 5Ma to 5Md are memories having a low access speed even if they have a large capacity. Therefore, the primary cache memory 2 always precedes the determination of a cache hit. If the primary cache memory 2 is a cache hit, the output of read data from the DRAM macros 5Ma to 5Md by the access optimizer 4 is suppressed, and necessary data is sent from the primary cache memory 2 to the CPU 1 via the data bus 6DB. Given. When the primary cache memory 2 has a cache miss, necessary data is provided from the DRAM macros 5Ma to 5Md to the CPU 1 via the data bus 10DB and the primary cache memory 2. At this time, the data provided from the DRAM macros 5Ma to 5Md to the primary cache memory 2 is 128 bits, and the primary cache memory 2 cuts out 32 bits using the lower side of the address signal, and supplies this to the CPU 1. At the same time, the primary cache memory 2 writes the 128-bit data to the cache line in order to fill the cache line related to the miss. At this time, if the cache line has valid data to be written back, the data of the cache line is written back to the corresponding address of the DRAM macros 5Ma to 5Md prior to the cache fill.

CPU1によるライトアクセスの場合はDRAMマクロ5Ma〜5Mdのセンスアンプキャッシュ機能は利用されない。1次キャッシュメモリ2がキャッシュヒットであれば当該キャッシュメモリ2に書き込みが行われ、キャッシュミスであればDRAMマクロ5Ma〜5Mdの対応アドレスに書き込みが行われる。DRAMマクロ5Ma〜5Mdへの書き込みはバス10DBを介して128ビット単位で複数単位まとめて行われる。   In the case of write access by the CPU 1, the sense amplifier cache function of the DRAM macros 5Ma to 5Md is not used. If the primary cache memory 2 is a cache hit, writing is performed on the cache memory 2; if a cache miss occurs, writing is performed on the corresponding addresses of the DRAM macros 5Ma to 5Md. Writing to the DRAM macros 5Ma to 5Md is performed collectively in units of 128 bits via the bus 10DB.

システムLSIに混載したDRAMマクロ5Ma〜5MdとLSI外部とのデータ転送は外部バスインタフェース回路3とバス11DB,11ABを介して行われる。このときのアクセス制御はLSIの外部に配置された図示を省略するDMAC(Direct Memory Access Controller)などで行うことができる。   Data transfer between the DRAM macros 5Ma to 5Md embedded in the system LSI and the outside of the LSI is performed via the external bus interface circuit 3 and the buses 11DB and 11AB. The access control at this time can be performed by a DMAC (Direct Memory Access Controller) (not shown) arranged outside the LSI.

上記システムLSIでは、大規模論理回路であるCPU1と大容量メモリであるDRAMマクロ5Ma〜5Mdとの間にキャッシュメモリ2を配置して大容量メモリ5Ma〜5MdとCPU1との動作速度の違いをキャッシュメモリ2によって緩和することにより、CPU1による高速データ処理を実現している。更に、DRAMマクロ5Ma〜5Mdと1次キャッシュメモリ2との間のデータスループットを上げるために、両者を接続するデータバス10DBを128ビットのように増やし、高速データ転送を実現している。   In the above system LSI, the cache memory 2 is arranged between the CPU 1 which is a large-scale logic circuit and the DRAM macros 5Ma to 5Md which are large-capacity memories, and the difference in operation speed between the large-capacity memories 5Ma to 5Md and the CPU 1 is cached. High-speed data processing by the CPU 1 is realized by mitigation by the memory 2. Further, in order to increase the data throughput between the DRAM macros 5Ma to 5Md and the primary cache memory 2, the data bus 10DB connecting them is increased to 128 bits to realize high-speed data transfer.

《DRAMマクロ》
図2には前記DRAMマクロ5Maの一例が示される。図2において1個のDRAMマクロ5Maは例えば4個のDRAMバンクBank1〜Bank4を有する。個々のDRAMバンクBank1〜Bank4は、メモリセルアレイ50、ロウ・カラムデコーダ51、カラム選択回路52、センスアンプアレイ53、及びタイミングジェネレータ54を有する。メモリセルアレイ50は、マトリクス配置された多数のダイナミック型メモリセルを有し、メモリセルの選択端子がワード線WLに、メモリセルのデータ入出力端子がローカルビット線BLに接続されている。各ローカルビット線BLは全部で1024ビット分ある。ローカルビット線BLの各ビットに対応してセンスアンプが設けられている。それらセンスアンプ全体をセンスアンプアレイ53と総称する。カラムスイッチ回路52は、1024ビットのローカルビット線BLから128ビット分のローカルビット線BLをカラムアドレス信号に従って選択する。カラムスイッチ回路52で選択される128ビット分のローカルビット線は128ビット分のグローバルビット線GBLに導通される。ワード線選択信号とカラムスイッチ回路の選択信号は前記ロウ・カラムデコーダ51で生成される。128ビット分のグローバルビット線GBLは各ビット毎に設けられたメインアンプを介して前記データバス9DBaに接続する。それらメインアンプをメインアンプアレイ55と総称する。
<< DRAM macro >>
FIG. 2 shows an example of the DRAM macro 5Ma. In FIG. 2, one DRAM macro 5Ma has, for example, four DRAM banks Bank1 to Bank4. Each of the DRAM banks Bank1 to Bank4 includes a memory cell array 50, a row / column decoder 51, a column selection circuit 52, a sense amplifier array 53, and a timing generator 54. The memory cell array 50 has a large number of dynamic memory cells arranged in a matrix. The selection terminals of the memory cells are connected to word lines WL, and the data input / output terminals of the memory cells are connected to local bit lines BL. Each local bit line BL has 1024 bits in total. A sense amplifier is provided for each bit of the local bit line BL. These sense amplifiers are collectively referred to as a sense amplifier array 53. The column switch circuit 52 selects a local bit line BL of 128 bits from a local bit line BL of 1024 bits according to a column address signal. The 128-bit local bit line selected by the column switch circuit 52 is conducted to the 128-bit global bit line GBL. The word line selection signal and the selection signal of the column switch circuit are generated by the row / column decoder 51. The 128-bit global bit line GBL is connected to the data bus 9DBa via a main amplifier provided for each bit. These main amplifiers are collectively referred to as a main amplifier array 55.

各DRAMバンクBank1〜Bank4には、アクセスオプティマイザ4からアドレス・コマンドバス9ACBを介して、バンク選択信号B−ADD、ロウアドレス信号R−ADD、カラムアドレス信号C−ADD、カラムコマンドCC、ロウコマンドCR、及びライトイネーブル信号WE等が供給される。   To each of the DRAM banks Bank1 to Bank4, a bank selection signal B-ADD, a row address signal R-ADD, a column address signal C-ADD, a column command CC, a row command CR are supplied from the access optimizer 4 via an address / command bus 9ACB. , And a write enable signal WE are supplied.

特に制限されないが、前記バンク選択信号B−ADD以外は各DRAMバンクBank1〜Bank4に共通の信号線を介して供給される。前記バンク選択信号B−ADDは、2ビットのバンクアドレス信号のデコード信号であり、各DRAMバンクBank12〜Bank4に固有の選択信号である。従って、2ビットのバンクアドレス信号に対して1個のDRAMバンクが選択される。DRAMバンクBank12〜Bank4は対応するバンク選択信号によって選択されることにより動作可能にされる。動作可能にされたDRAMバンクにおいては、その他の入力信号R−ADD、C−ADD、CC、RC、WE等が有意とされる。   Although not particularly limited, signals other than the bank selection signal B-ADD are supplied to each of the DRAM banks Bank1 to Bank4 via a common signal line. The bank selection signal B-ADD is a decode signal of a 2-bit bank address signal, and is a selection signal unique to each of the DRAM banks Bank12 to Bank4. Therefore, one DRAM bank is selected for a 2-bit bank address signal. The DRAM banks Bank12 to Bank4 are enabled by being selected by a corresponding bank selection signal. In the enabled DRAM bank, the other input signals R-ADD, C-ADD, CC, RC, WE, etc. are made significant.

タイミングジェネレータ54は、バンク選択信号B−ADDによって選択されることにより、ロウコマンドCRやカラムコマンドCCを受付可能にされる。ロウコマンドCRは汎用DRAMのRAS(ロウ・アドレス・ストローブ)信号と同様の機能を有し、それがイネーブルにされると、ロウアドレス信号R−ADDを取り込み、これをデコードしてワード線選択動作を行い、これによってビット線に読み出されたワード線1本分のメモリセルのデータをセンスアンプアレイ53のセンスアンプにラッチさせる。前記カラムコマンドCCは汎用DRAMのCAS(カラム・アドレス・ストローブ)信号と同様の機能を有し、それがイネーブルにされると、カラムアドレス信号C−ADDを取り込み、これをデコードしてカラムスイッチアレイ52によるビット線選択動作を行い、これによって選択された128ビット分のローカルビット線BLがグローバルビット線GBLに導通される。タイミングジェネレータ54は、特に制限されないが、ロウコマンドCRによるロウアドレス信号の取り込みと一緒にライトイネーブル信号WEを取り込み、それによってリード動作とライト動作の内部シーケンスを決定する。   The timing generator 54 can receive a row command CR and a column command CC by being selected by the bank selection signal B-ADD. The row command CR has the same function as the RAS (row address strobe) signal of a general-purpose DRAM. When it is enabled, it takes in a row address signal R-ADD, decodes it, and performs word line selection operation. Then, the data of the memory cell for one word line read to the bit line is latched by the sense amplifier of the sense amplifier array 53. The column command CC has a function similar to that of a CAS (column address strobe) signal of a general-purpose DRAM. When the column command CC is enabled, the column command CC takes in a column address signal C-ADD, decodes it, and decodes the column address signal C-ADD. The bit line selecting operation by 52 is performed, and the 128-bit local bit line BL selected by this is conducted to the global bit line GBL. Although not particularly limited, the timing generator 54 captures the write enable signal WE together with the capture of the row address signal by the row command CR, and thereby determines the internal sequence of the read operation and the write operation.

DRAMマクロ5Maにおいて、あるDRAMバンクでカラムアクセス動作が行われているとき、別のDRAMバンクを選択してロウコマンドを発行してロウアクセス動作を並行させることができる。これにより、先のカラムアクセスが終了されると、これに並行してロウアクセスが行なわれているDRAMバンクで即座にカラムアクセスを行うことができ、見掛け上ページミスを隠すことができる。   In the DRAM macro 5Ma, when a column access operation is being performed in a certain DRAM bank, another DRAM bank can be selected and a row command can be issued to perform the row access operation in parallel. As a result, when the previous column access is completed, the column access can be immediately performed in the DRAM bank to which the row access is being performed in parallel, and the page miss can be apparently hidden.

その他のDRAMマクロ5Mb〜5Mdも上記DRAMマクロ5Maと同様に構成されている。   The other DRAM macros 5Mb to 5Md are configured similarly to the DRAM macro 5Ma.

図3にはDRAMバンクとグローバルビット線との接続構成例が示される。1対の相補ビット線BL<0,0>,BL<0,0>に関し夫々代表的に示されたM1,M2はカラムスイッチMOSトランジスタ、M3,M4はプリチャージMOSトランジスタ、M5はイコライズMOSトランジスタである。MOSトランジスタM6〜M9で構成されたスタティックラッチ形態の回路はセンスアンプであり、pチャンネルMOSトランジスタM7,M9のコモンソースには電源電圧のような高電位側動作電源φPが供給され、nチャンネルMOSトランジスタM6,M8のコモンソースには回路の接地電圧のような低電位側動作電源φNが供給される。メモリセルはnチャンネル選択MOSトランジスタM10とキャパシタCsとの直列回路から構成された1トランジスタ形式である。選択MOSトランジスタM10のゲートにはワード線WLが接続されている。HVCはプリチャージ電位であり、例えば電源電圧と回路の接地電圧との中間の電圧とされる。φPCはプリチャージ信号であり、ハイレベルにされることにより、相補ビット線をイコライズすると共にプリチャージ電圧HVPを相補ビット線に供給する。   FIG. 3 shows an example of a connection configuration between a DRAM bank and a global bit line. M1 and M2 are typically column switch MOS transistors, M3 and M4 are precharge MOS transistors, and M5 is an equalize MOS transistor for a pair of complementary bit lines BL <0,0> and BL <0,0>. It is. A static latch type circuit composed of MOS transistors M6 to M9 is a sense amplifier, and a high-potential-side operation power supply φP such as a power supply voltage is supplied to a common source of p-channel MOS transistors M7 and M9. A low-potential-side operation power supply φN such as a circuit ground voltage is supplied to the common sources of the transistors M6 and M8. The memory cell is a one-transistor type configured from a series circuit of an n-channel selection MOS transistor M10 and a capacitor Cs. The word line WL is connected to the gate of the selection MOS transistor M10. HVC is a precharge potential, for example, an intermediate voltage between the power supply voltage and the ground voltage of the circuit. φPC is a precharge signal, and when set to a high level, equalizes a complementary bit line and supplies a precharge voltage HVP to the complementary bit line.

図示はしないが、他の相補ビット線の構成も、相補ビット線BL<0,0>,BLB<0,0>に関する上記構成と基本的に同じである。特に制限されないが、カラムアドレス信号は3ビットであり、そのデコード信号であるカラム選択信号はYs0〜Ys7の8本である。1対のグローバルビット線GLB0,GBLB0には、カラム選択信号Ys0〜Ys7によってスイッチ制御される8対のカラムスイッチMOSトランジスタM1,M2を介して8対の相補ビット線BL<0,0>,BL<0,0>〜BL<0,7>,BL<0,7>が接続される。このようにして、合計1024(128×8)本の相補ビット線BL<0,0>,BL<0,0>〜BL<127,7>,BL<127,7>が8対単位で順次128対のグローバルビット線GBL0,GBLB0〜GBL127,GBLB127に接続されている。従って、カラムアドレス信号C−ADDのデコード結果にしたがって、カラム選択信号はYs0〜Ys7の内の何れか1本の信号が選択レベルであるハイレベルにされ、これによって128対の相補ビット線が128対のグローバルビット線GBL0,GBLB0〜GBL127,GBLB127に導通される。   Although not shown, the configuration of the other complementary bit lines is basically the same as the above-described configuration regarding the complementary bit lines BL <0,0> and BLB <0,0>. Although not particularly limited, the column address signal is 3 bits, and eight column selection signals Ys0 to Ys7 are decoded. Eight pairs of complementary bit lines BL <0,0>, BL are supplied to a pair of global bit lines GLB0, GBLB0 via eight pairs of column switch MOS transistors M1, M2 which are switch-controlled by column selection signals Ys0 to Ys7. <0,0> to BL <0,7> and BL <0,7> are connected. In this way, a total of 1024 (128 × 8) complementary bit lines BL <0,0>, BL <0,0> to BL <127,7>, BL <127,7> are sequentially arranged in units of 8 pairs. It is connected to 128 pairs of global bit lines GBL0, GBLB0 to GBL127, GBLB127. Therefore, in accordance with the decoding result of the column address signal C-ADD, the column selection signal is set to a high level in which any one of the signals Ys0 to Ys7 is at the selection level. Conduction is performed to a pair of global bit lines GBL0, GBLB0 to GBL127, GBLB127.

《アクセスオプティマイザ》
図4には前記アクセスオプティマイザの一例が示される。アクセスオプティマイザ4は、優先アクセス判定回路40、アドレスアライメント調整回路41、アドレス先行発行回路42、ヒット判定回路43、アドレス/コマンド発行回路44、データバッファ45、及び制御回路46を有する。
《Access Optimizer》
FIG. 4 shows an example of the access optimizer. The access optimizer 4 includes a priority access determination circuit 40, an address alignment adjustment circuit 41, an address advance issue circuit 42, a hit determination circuit 43, an address / command issue circuit 44, a data buffer 45, and a control circuit 46.

前記データバッファ回路45は、データバッファと共に、データバス10DBをデータバス9DBa〜9DBdの何れに接続するか、また、データバス11DBをデータバス9DBa〜9DBdの何れに接続するかを個別に選択可能なセレクタ等を有する。   The data buffer circuit 45, together with the data buffer, can individually select to which of the data buses 9DBa to 9DBd the data bus 10DB is connected and to which of the data buses 9DBa to 9DBd the data bus 11DB is connected. It has a selector and the like.

前記優先アクセス判定回路40は、第1アクセスポートPT1を介するアクセスと第2アクセスポートPT2を介するアクセスが異なるDRAMマクロを用いるアクセスであるとき双方のアクセスポートからの並列アクセスを許容し、また、第1アクセスポートPT1を介するアクセスと第2アクセスポートPT2を介するアクセスとが同一のDRAMマクロを用いるアクセスであるとき、予め決められた優先度の高い方のアクセスポートの動作を優先させる制御を行う。   When the access via the first access port PT1 and the access via the second access port PT2 are accesses using different DRAM macros, the priority access determination circuit 40 allows parallel access from both access ports. When the access via the one access port PT1 and the access via the second access port PT2 are accesses using the same DRAM macro, control is performed to give priority to the operation of the access port of the predetermined higher priority.

アドレス/コマンド発行回路44は、DRAMバンク毎に動作させることができるコマンド及びアドレス信号をアドレスコマンドバス9ACBに出力する回路である。即ち、前記バンク選択信号B−ADD、ロウアドレス信号R−ADD、カラムアドレス信号C−ADD、ロウコマンドCR、カラムコマンドCC、ライトイネーブル信号WEなどを出力する。   The address / command issuing circuit 44 outputs a command and an address signal that can be operated for each DRAM bank to the address command bus 9ACB. That is, it outputs the bank selection signal B-ADD, row address signal R-ADD, column address signal C-ADD, row command CR, column command CC, write enable signal WE, and the like.

前記アドレスアライメント調整回路41は、アクセスオプティマイザ4の外部から供給されて優先アクセス判定を経たアクセスアドレス信号のビット配列を変更して、前記アドレス/コマンド発行回路44を介してDRAMマクロ5Ma〜5Mdに供給可能にする回路である。   The address alignment adjusting circuit 41 changes the bit arrangement of an access address signal supplied from outside the access optimizer 4 and subjected to the priority access determination, and supplies the changed bit arrangement to the DRAM macros 5Ma to 5Md via the address / command issuing circuit 44. It is a circuit that makes it possible.

前記アドレス先行発行回路42は、外部からのアクセスアドレスに対するDRAMマクロのアクセス制御の次に、当該外部からのアクセスアドレスに対して所定のオフセットを持つアクセスアドレスを先行発行し、前記アドレス/コマンド発行回路44を介して当該先行発行されたアドレスのデータをDRAMマクロのメモリセルからセンスアンプに先読可能にする。   The address pre-issue circuit 42 pre-issues an access address having a predetermined offset with respect to the external access address after the access control of the DRAM macro with respect to the external access address. The data at the previously issued address can be read from the memory cell of the DRAM macro to the sense amplifier via 44.

ヒット判定回路43は既に前記センスアンプアレイ53にラッチされているデータに後のアクセス要求がヒットしているか否かを判定する回路である。換言すれば、センスアンプキャッシュを実現するためのヒット判定手段であり、直前のアクセスアドレスを保持しており、これが今回のアクセスアドレスと同一ワード線に関するものか、或いは、先行発行されたアドレスが今回のアクセスアドレスと同一ワード線に関するものかを判定する。同一ワード線に関するものであるとの判定結果はセンスアンプキャッシュのヒット状態であり、その場合にはアドレス/コマンド発行回路44にロウコマンドCRの発行を抑止させ、即座にカラムコマンドCCを発行させて、既にセンスアンプアレイにラッチされているデータを読み出し可能にする。前記制御回路46はアクセスオプティマイザ4全体の制御を司る。   The hit determination circuit 43 is a circuit for determining whether or not a subsequent access request has hit data already latched in the sense amplifier array 53. In other words, it is a hit judging means for realizing the sense amplifier cache, and holds the immediately preceding access address, which is related to the same word line as the current access address, or the previously issued address is Is determined to be related to the same word line as the access address. The result of the determination as to the same word line is a hit state of the sense amplifier cache. In this case, the address / command issuing circuit 44 is inhibited from issuing the row command CR and immediately issues the column command CC. Makes it possible to read data already latched in the sense amplifier array. The control circuit 46 controls the entire access optimizer 4.

上記アクセスオプティマイザ4は、(1)次アドレス先行発行によるセンスアンプキャッシュのヒット率向上、(2)セットアソシアティブ形式の1次キャッシュメモリのキャッシュミスに起因してキャッシュエントリのリプレースを行うとき、マルチバンクDRAMの動作効率を低下させないこと、(3)CPUと外部とからのDRAMマクロに対するアクセス要求が競合しない複数のアクセス要求に対して一方のアクセスが他方のアクセスをブロックしないようにしたノンブロッキングマルチアクセスを可能にすることを実現する。更にDRAMバンクBank1〜Bank4は、(4)ワード線毎のメモリセル群をキャッシュラインとしてセンスアンプキャッシュを利用するDRAMマクロに対するデータの書換えを効率化するために破壊書込みを行う。(1)〜(4)の内容について以下に詳述する。   When the access optimizer 4 performs (1) improvement of the hit ratio of the sense amplifier cache by issuing the next address first, and (2) replacement of the cache entry due to a cache miss of the primary cache memory of the set associative form, (3) Non-blocking multi-access in which one access does not block the other access for a plurality of access requests that do not conflict with the access request for the DRAM macro from the CPU and the outside from the CPU. Realize what is possible. Further, the DRAM banks Bank1 to Bank4 perform (4) destructive writing in order to efficiently rewrite data in a DRAM macro using a sense amplifier cache using a memory cell group for each word line as a cache line. The contents of (1) to (4) will be described in detail below.

《次アドレス先行発行によるセンスアンプキャッシュのヒット率向上》
図5には前記1次キャッシュメモリ2の基本的な構成の一例が示される。1次キャッシュメモリ2は 特に制限されないが、セットアソシアティブ形式とされ、4個のウェイWAY0〜WAY3を有する。各ウェイWAY0〜WAY3は、特に制限されないが、最大256個のキャッシュラインを構成するためのメモリセルアレイを有し、このメモリセルアレイはアドレスアレイ20とデータアレイ21から構成される。一つのキャッシュラインは、物理ページ番号等のアドレスタグATAGを保有したキャッシュタグCTAG、有効ビットV、図示を省略するダーティービット及びそれに対応される16バイトのデータLW0〜LW3を含む。キャッシュタグCTAG、有効ビットV及びダーティービットはアドレスアレイ20に、データLW0〜LW3はデータアレイ21に格納される。有効ビットVはキャッシュラインに有効なデータが含まれているかを示し、論理値“1”で有効、論理値“0”で無効を意味する。ダーティービットはキャッシュメモリ2がライトバックモードで利用されるときに用いられ、ライトバックモードにおいて書込みが発生したとき、論理値“1”にされる。このダーティービットによって対応するエントリのデータと外部メモリ(5Ma〜5Md)のデータとの不一致を知ることができる。このダーティービットはパワーオンリセットで論理値“0”に初期化される。
<< Improve the hit rate of the sense amplifier cache by issuing the next address in advance >>
FIG. 5 shows an example of a basic configuration of the primary cache memory 2. Although not particularly limited, the primary cache memory 2 is of a set associative type and has four ways WAY0 to WAY3. Each of the ways WAY0 to WAY3 includes, but is not limited to, a memory cell array for configuring a maximum of 256 cache lines, and this memory cell array includes an address array 20 and a data array 21. One cache line includes a cache tag CTAG having an address tag ATAG such as a physical page number, a valid bit V, a dirty bit not shown, and 16-byte data LW0 to LW3 corresponding thereto. The cache tag CTAG, the valid bit V and the dirty bit are stored in the address array 20, and the data LW0 to LW3 are stored in the data array 21. The valid bit V indicates whether valid data is included in the cache line. The logical value “1” means valid, and the logical value “0” means invalid. The dirty bit is used when the cache memory 2 is used in the write-back mode, and is set to a logical value "1" when writing occurs in the write-back mode. The dirty bit makes it possible to know a mismatch between the data of the corresponding entry and the data of the external memory (5Ma to 5Md). This dirty bit is initialized to a logical value "0" by a power-on reset.

前記CPU1が出力するアドレス信号(CPU1が仮想アドレスをサポートする場合にはアドレス信号は物理アドレス信号であり、そうでない場合には論理アドレス信号である)は、前述の通りA0〜A31の32ビットであり、バイトアドレスとされる。特に制限されないが、A21〜A31はアドレスタグATAGとみなされる。A4〜A11までの8ビットは、各ウェイからキャッシュラインを選択するためのインデックスアドレスIndexとみなされる。図5にはアドレスアレイ20とデータアレイ21のアドレスデコーダは図示を省略しているが、双方のアドレスデコーダにはインデックスアドレスIndexが供給され、これに対応するキャッシュラインが選択される。   The address signal output by the CPU 1 (the address signal is a physical address signal when the CPU 1 supports a virtual address, and a logical address signal otherwise) is a 32-bit A0 to A31 as described above. Yes, it is a byte address. Although not particularly limited, A21 to A31 are regarded as address tags ATAG. The eight bits A4 to A11 are regarded as an index address Index for selecting a cache line from each way. Although the address decoders of the address array 20 and the data array 21 are not shown in FIG. 5, an index address Index is supplied to both address decoders, and a corresponding cache line is selected.

インデックスアドレスIndexで選択された(インデックスされた)各ウェイWAT0〜WAY3のキャッシュラインのキャッシュタグCTAGは、比較器(CMP)22〜25によって、そのときのアクセスアドレスに含まれるアドレスタグATAGと比較される。キャッシュタグCTAGと物理ページ番号のようなアドレスタグATAGが一致し、有効ビットVが論理値“1”のとき、対応する比較器22〜25から出力される信号が論理値“1”にされる。比較器22〜25から出力される信号は対応するデータアレイ21に供給され、それが論理値“1”のときデータアレイ21でインデックスされた32バイトのキャッシュラインデータが選択される。選択されたキャッシュラインデータは、A2,A3の2ビットによりセレクタ26で選択される。前記比較器22〜25から出力される信号の論理和信号がキャッシュメモリ2のヒット/ミス信号Hitとされる。   The cache tag CTAG of the cache line of each of the ways WAT0 to WAY3 selected (indexed) by the index address Index is compared by the comparators (CMP) 22 to 25 with the address tag ATAG included in the access address at that time. You. When the cache tag CTAG and the address tag ATAG such as the physical page number match and the valid bit V has the logical value "1", the signals output from the corresponding comparators 22 to 25 are set to the logical value "1". . The signals output from the comparators 22 to 25 are supplied to the corresponding data array 21. When the signal is a logical value "1", the 32-byte cache line data indexed by the data array 21 is selected. The selected cache line data is selected by the selector 26 by two bits A2 and A3. The logical sum signal of the signals output from the comparators 22 to 25 is used as the hit / miss signal Hit of the cache memory 2.

図6には前記4個のDRAMマクロ5Ma〜5Mdのセンスアンプキャッシュ機能の論理的な構成を1次キャッシュメモリ2と対比可能に示してある。DRAMマクロ5Ma〜5Mdに供給されるアドレス信号の最下位から4ビットは実質的な意味を持たない。カラム選択されるデータは128ビットであり、バイトアドレスで4ビット分のデータサイズだからである。C0〜C2の3ビットはカラム選択信号C−ADDとされる。その上位側の2ビットMS0,MS1はDRAMマクロ5Ma〜5Mdを選択するためのマクロアドレス信号とされる。更に、その上位側4ビットはDRAMバンクを選択するためのバンクアドレス信号とされる。ここではDRAMバンクは16個あるものと仮定している。更にその上位側8ビットR0〜R7はロウアドレス信号R−ADDとされる。センスアンプキャッシュのアドレス比較はセットアソシアティブキャッシュメモリと相違することは言うまでもなく、DRAMバンク毎に直前のアクセスアドレスが前記ヒット判定回路43に保持されている。図6にはそのように保持されている直前のアクセスアドレス中のロウアドレスをSATAGとして図示している。前記ヒット判定回路43は、今回のアクセスアドレスのロウアドレス信号と直前のアクセスアドレス中のロウアドレスSATAGとを比較し、一致する場合にはヒット状態になり、アドレス/コマンド発行回路44に、センスアンプに既にラッチされているデータをカラムアドレス信号で選択させる。   FIG. 6 shows the logical configuration of the sense amplifier cache function of the four DRAM macros 5Ma to 5Md so as to be comparable with the primary cache memory 2. The four least significant bits of the address signal supplied to the DRAM macros 5Ma to 5Md have no substantial meaning. This is because the data to be column-selected is 128 bits, which is a data size of 4 bits in a byte address. The three bits C0 to C2 are used as a column selection signal C-ADD. The upper two bits MS0 and MS1 are used as macro address signals for selecting the DRAM macros 5Ma to 5Md. Further, the upper four bits are used as a bank address signal for selecting a DRAM bank. Here, it is assumed that there are 16 DRAM banks. The upper 8 bits R0 to R7 are used as a row address signal R-ADD. Needless to say, the address comparison of the sense amplifier cache is different from that of the set associative cache memory, and the hit access circuit 43 holds the immediately preceding access address for each DRAM bank. FIG. 6 shows the row address in the immediately preceding access address thus held as SATAG. The hit judging circuit 43 compares the row address signal of the current access address with the row address SATAG in the immediately preceding access address. If the row address signal matches the row address signal, the hit state is entered. Is selected by the column address signal.

上記より明らかなように、マルチバンク構成のDRAMマクロ5Ma〜5Mdを用いて各DRAMバンクのセンスアンプにデータを保持させ、アクセスがその保持データにヒットするときは当該センスアンプがラッチするデータを出力させることによって、DRAMマクロのファーストアクセスを高速化することができる。即ち、各メモリバンクをセンスアンプキャッシュとして機能させることができる。   As is clear from the above, the multi-bank DRAM macros 5Ma to 5Md are used to hold the data in the sense amplifiers of the respective DRAM banks, and when the access hits the held data, the data latched by the sense amplifier is output. By doing so, the speed of the first access of the DRAM macro can be increased. That is, each memory bank can function as a sense amplifier cache.

このようなセンスアンプキャッシュのヒット率(センスアンプのデータに対するヒット率)を更に向上させるために、前記アドレス先行発行回路42に、外部アクセスの後、その次のアドレス(所定のオフセットを加算したアドレス)を先行発行して、当該先行発行アドレスのデータを別メモリバンクのセンスアンプに先読みさせる。先行発行の対象を次アドレスとするのは、CPU1の動作プログラムや一群の処理データがリニアアドレスにマッピングされるのを基本とするという経験則に基づくものであり、そのようなアクセスに対してセンスアンプキャッシュがヒットし易いようにするためである。   In order to further improve the hit rate of the sense amplifier cache (the hit rate for the data of the sense amplifier), the address pre-issue circuit 42 supplies the next address (the address to which the predetermined offset is added) after the external access. ) Is pre-issued, and the data at the pre-issued address is pre-read by the sense amplifier of another memory bank. The reason why the pre-issue is set to the next address is based on an empirical rule that the operation program of the CPU 1 and a group of processing data are basically mapped to a linear address. This is to make the amplifier cache easy to hit.

先行発行アドレスはその直前のアクセス対象とは異なるメモリバンクのアドレスでなければならない。同一メモリバンクであれば、先のアクセスに対してセンスアンプキャッシュの機能が利用できなくなる。そのためには、前記外部からのアクセスアドレスに対して前記所定のオフセットを持つアクセスアドレスは、前記外部からのアクセスアドレスが指定するメモリバンクとは異なるメモリバンクを指定するアドレスとされる。   The preceding issue address must be an address of a memory bank different from the immediately preceding access target. If the memory banks are the same, the function of the sense amplifier cache cannot be used for the previous access. For this purpose, the access address having the predetermined offset with respect to the external access address is an address specifying a memory bank different from the memory bank specified by the external access address.

ここで、CPU1が出力するアドレス信号に対して、DRAMマクロ5Ma〜5Mdに供給される図6のアドレス信号のビット配列は、少なくとも、最下位からMS1までは同一とされる。したがって、CPU1が出力するアドレス信号が順次インクリメントされた場合、ワード線選択状態が切り替えられるとき必ずDRAMマクロが切り替えられることになる。これにより、アドレス先行発行回路42による前記所定のオフセットは、カラムアドレス信号のビット数をi(=3)とするとき、カラムアドレス信号の最下位ビットから2i(=8)とされる。   Here, the bit arrangement of the address signal of FIG. 6 supplied to the DRAM macros 5Ma to 5Md with respect to the address signal output by the CPU 1 is the same at least from the lowest order to MS1. Therefore, when the address signal output by the CPU 1 is sequentially incremented, the DRAM macro is always switched when the word line selection state is switched. Thus, when the number of bits of the column address signal is i (= 3), the predetermined offset by the address advance issuing circuit 42 is 2i (= 8) from the least significant bit of the column address signal.

図7にはアドレス先行発行動作のタイミングチャートの一例が示される。CPU1によるアクセスアドレスがADD1であるとする。これに対して新たなワード線選択動作が行われるものとする。例えばその6サイクル後に、アクセスアドレスADD1に対応するデータD1が読み出される。この間に、アドレス先行発行回路42はアドレスADD1に対して+8したアドレスADD2を内部で生成し、アドレス/コマンド発行回路44にロウ系動作を指示させ、当該先行発行されたアドレス信号に対応されるDRAMマクロのDRAMバンクを指示してワード線選択動作を行い、選択されたワード線のデータをセンスアンプにラッチさせる。前述のように、アクセスアドレス信号を+8すると、そのアクセスアドレスADD2は必ず別のDRAMマクロに移るから、アクセスアドレスADD1によって動作しているメモリバンクの動作が邪魔されることはない。したがって、CPU1による次のアクセスアドレスがADD2であれば、アドレス/コマンド発行回路44はそのアドレスADD2によるワード線選択動作を行わず、それに含まれるカラムアドレス信号によって、直接センスアンプのラッチ情報を選択させてデータD2を外部に出力させる。   FIG. 7 shows an example of a timing chart of the address advance issue operation. It is assumed that the access address by the CPU 1 is ADD1. In response, a new word line selection operation is performed. For example, after six cycles, data D1 corresponding to access address ADD1 is read. During this time, the address advance issuing circuit 42 internally generates an address ADD2 obtained by adding +8 to the address ADD1, instructs the address / command issuing circuit 44 to perform a row-related operation, and outputs a DRAM corresponding to the previously issued address signal. A word line selecting operation is performed by instructing the macro DRAM bank, and the data of the selected word line is latched by the sense amplifier. As described above, when the access address signal is +8, the access address ADD2 always moves to another DRAM macro, so that the operation of the memory bank operated by the access address ADD1 is not disturbed. Therefore, if the next access address by the CPU 1 is ADD2, the address / command issuing circuit 44 does not perform the word line selecting operation by the address ADD2, and directly selects the latch information of the sense amplifier by the column address signal included therein. To output the data D2 to the outside.

図8には前記アドレス先行発行を考慮したときのヒット判定回路43の一例が示される。ヒット判定回路43は、アドレスデコーダ430、レジスタ回路431、及び比較回路432A、432Bを有する。レジスタ回路431は、DRAMマクロ5Mas〜5Mdの各DRAMバンク毎に固有のアドレス格納領域を有する。このアドレス格納領域には、対応するメモリバンクにおける直前のアクセスアドレス信号が保持されている。前記アドレスデコーダ430は、アドレスアライメント調整回路41から供給されるアドレス信号及びアドレス先行発行回路42から供給されるアドレス信号を入力し、夫々の入力アドレス信号に含まれる2ビットのマクロアドレス信号及び4ビットのバンクアドレス信号をデコードする。そのデコード信号を用いて、アクセスされるDRAMマクロのDRAMバンクに対応されるアドレス記憶領域を選択する。選択されたアドレス記憶領域は、先ず最初に、既に保持しているアドレス情報を出力し、次に、既に保持しているアドレス情報を今回のアクセスアドレス情報に更新する。前記既に保持しているアドレス情報が出力されると、比較回路432Aはレジスタ回路431から供給されるアドレス信号と前記アドレスアライメント調整回路41から供給されるアドレス信号とを比較し、比較回路432Bはレジスタ回路431から供給されるアドレス信号と前記アドレス先行発行回路42から供給されるアドレス信号とを比較する。比較の結果、カラムアドレス信号よりも上位のアドレス情報が一致していれば、センスアンプキャッシュヒット情報433A,433Bをイネーブルにして前記アドレス/コマンド発行回路44に与える。   FIG. 8 shows an example of the hit determination circuit 43 in consideration of the preceding address issuance. The hit determination circuit 43 has an address decoder 430, a register circuit 431, and comparison circuits 432A and 432B. The register circuit 431 has a unique address storage area for each DRAM bank of the DRAM macros 5Mas to 5Md. This address storage area holds the immediately preceding access address signal in the corresponding memory bank. The address decoder 430 receives an address signal supplied from the address alignment adjustment circuit 41 and an address signal supplied from the address advance issuing circuit 42, and outputs a 2-bit macro address signal and a 4-bit address signal included in the respective input address signals. Is decoded. Using the decode signal, an address storage area corresponding to the DRAM bank of the accessed DRAM macro is selected. The selected address storage area first outputs the already held address information, and then updates the already held address information to the current access address information. When the already held address information is output, the comparison circuit 432A compares the address signal supplied from the register circuit 431 with the address signal supplied from the address alignment adjustment circuit 41. The address signal supplied from the circuit 431 is compared with the address signal supplied from the preceding address issuing circuit 42. As a result of the comparison, if the address information higher than the column address signal matches, the sense amplifier cache hit information 433A, 433B is enabled and given to the address / command issuing circuit 44.

前記アドレス/コマンド発行回路44は、センスアンプキャッシュヒット情報433A,433Bの状態に従って、その時のアクセスアドレスに対して、ロウコマンドCRを発行するか否かを決定する。即ち、前記アドレス/コマンド発行回路44は、信号433A,433Bによる不一致検出に応答して、アクセスアドレスで指定されるDRAMマクロにメモリバンク、ワード線及びビット線の選択動作を指示し、前記信号433A,433Bによる一致検出に応答して、アクセスアドレスで指定されるDRAMマクロにワード線選択動作を抑止してメモリバンク及びビット線選択動作を指示する。   The address / command issuing circuit 44 determines whether to issue a row command CR for the access address at that time according to the state of the sense amplifier cache hit information 433A and 433B. That is, the address / command issuing circuit 44 instructs the DRAM macro specified by the access address to select a memory bank, a word line and a bit line in response to the mismatch detection by the signals 433A and 433B. , 433B, the word line selection operation is suppressed and the memory bank and bit line selection operation is instructed to the DRAM macro designated by the access address.

《2次キャッシュのアドレスアライメント調整》
図9にはアドレスアライメント調整回路41でアドレスアライメントを行わない状態での前記1次キャッシュメモリ2に供給されるアドレス信号(CPU1の出力アドレス信号)とDRAMマクロ5Ma〜5Mdに供給されるアドレス信号(アクセスオプティマイザの出力アドレス信号)との対応が示されている。
<< Adjustment of secondary cache address alignment >>
FIG. 9 shows an address signal (output address signal of the CPU 1) supplied to the primary cache memory 2 and an address signal supplied to the DRAM macros 5Ma to 5Md in a state where address alignment is not performed by the address alignment adjusting circuit 41. The output address signal of the access optimizer) is shown.

前記アクセスオプティマイザ4及び前記DRAMマクロ5Ma〜5Mdは、そのセンスアンプキャッシュ機能により2次キャッシュメモリ6として位置付けることができる。   The access optimizer 4 and the DRAM macros 5Ma to 5Md can be positioned as the secondary cache memory 6 by the sense amplifier cache function.

前記1次キャッシュメモリ2にキャッシュリードミスを生じたとき、キャッシュラインのリプレースと共に当該キャッシュラインのキャッシュデータをライトバックしなければならないことがある。この時の、ライトバック先アドレスと、リプレースすべきキャッシュデータのリードアドレスは、共にインデックスアドレス情報の部分が等しくされる。この事は、セットアソシアティブ形式のキャッシュメモリにおけるインデックス動作から明らかである。アドレスタグの部分は相違されることになる。   When a cache read miss occurs in the primary cache memory 2, the cache data of the cache line may need to be written back together with replacement of the cache line. At this time, both the write-back destination address and the read address of the cache data to be replaced have the same index address information. This is apparent from the index operation in the set associative cache memory. The part of the address tag will be different.

このとき、図9のアドレスアライメントから明らかなように、インデックスアドレスIndexが同一とされるCPUアドレスは、A4〜A11が同一であり、そこには、バンクアドレス信号の最上位ビットB3を除いて、カラムアドレス信号C0〜C2、マクロアドレス信号MS0,MS1、バンク選択信号の一部B0〜B2が割当てられている。ライトバック先アドレスのアドレスタグ情報ATAGの最上位A12と、リプレースすべきキャッシュデータのリードアドレスのアドレスタグ情報ATAGの最上位A12とが相互に一致すれば、ライトバックのためのDRAMマクロに対するライトアクセスと、リプレースのためのDRAMマクロからのリードアクセスとは、同一DRAMマクロの同一DRAMバンクに対して行なわれる。A12の1ビットが相互に一致する確率は比較的高い。このような状態が起こると。DRAMマクロにおいて異なるメモリバンクを用いて双方の動作を効率的に行うことはできない。一つのDRAMバンクにおいて一つのアクセス動作を終了しなければ他のアクセス動作を行うことはできない。動作させるべきDRAMバンクが異なれば、一つのDRAMバンクに対してリード動作を行っているとき、他方のDRAMバンクに対して、少なくともロウコマンドCRを供給して、ワード線選択動作を並行させることができる。   At this time, as is apparent from the address alignment of FIG. 9, the CPU addresses having the same index address Index have the same A4 to A11, except for the most significant bit B3 of the bank address signal. Column address signals C0 to C2, macro address signals MS0 and MS1, and part of bank selection signals B0 to B2 are allocated. If the most significant A12 of the address tag information ATAG of the write back destination address and the most significant A12 of the address tag information ATAG of the read address of the cache data to be replaced match each other, write access to the DRAM macro for write back is performed. The read access from the DRAM macro for replacement is performed on the same DRAM bank of the same DRAM macro. The probability that one bit of A12 matches each other is relatively high. When this happens. In a DRAM macro, both operations cannot be performed efficiently using different memory banks. Unless one access operation is completed in one DRAM bank, another access operation cannot be performed. If the DRAM banks to be operated are different, when a read operation is performed on one DRAM bank, it is possible to supply at least a row command CR to the other DRAM bank to perform the word line selection operation in parallel. it can.

そこで、前記アドレスアライメント調整回路41が設けられている。このアドレスアライメント調整回路41は、外部から供給されるアクセスアドレス信号のビット配列を変更してDRAMマクロ5Ma〜5Mdに供給可能にする。   Therefore, the address alignment adjusting circuit 41 is provided. The address alignment adjusting circuit 41 changes the bit arrangement of an externally supplied access address signal to enable supply to the DRAM macros 5Ma to 5Md.

図10にはアドレスアライメント調整回路41によるアドレスアライメントによって得られるCPU1の出力アドレス信号に対するアクセスオプティマイザ4の出力アドレス信号の対応関係の第1の例が示されている。図10の例は、A12〜A15をバンクアドレス信号B0〜B3に、A9〜A11をロウアドレス信号の一部R0〜R2とする。その他の配列は図9と同一である。図11にはアドレスアライメントの第2の例が示される。図11の例は、A12〜A14をバンクアドレス信号の一部B1〜B3に、A10,A11をロウアドレス信号の一部R0,R1とする。その他の配列は図9と同一である。図10及び図11の何れの場合も、CPU1から供給されるアドレス信号のうち前記1次キャッシュメモリ2のインデックスアドレスIndexとして用いられるアドレス情報の一部とタグアドレスATAGとして用いられるアドレス情報の一部とを入れ替えて前記メモリバンクのバンクアドレスに割当てる。   FIG. 10 shows a first example of a correspondence relationship between the output address signal of the access optimizer 4 and the output address signal of the CPU 1 obtained by the address alignment by the address alignment adjusting circuit 41. In the example of FIG. 10, A12 to A15 are bank address signals B0 to B3, and A9 to A11 are part of row address signals R0 to R2. Other arrangements are the same as in FIG. FIG. 11 shows a second example of the address alignment. In the example of FIG. 11, A12 to A14 are part of the bank address signal B1 to B3, and A10 and A11 are part of the row address signal R0 and R1. Other arrangements are the same as in FIG. 10 and 11, in the address signals supplied from the CPU 1, part of the address information used as the index address Index of the primary cache memory 2 and part of the address information used as the tag address ATAG Is assigned to the bank address of the memory bank.

これにより、1次キャッシュメモリ2のキャッシュミスによりキャッシュエントリのリプレースとライトバックを行うとき、双方のメモリ動作を相互に異なるDRAMバンクで行うことができる。一つのDRAMマクロに含まれる異なるDRAMバンクに対しては、一つのDRAMバンクに対してカラム系動作を行っているとき、これに並行して別のDRAMバンクにロウコマンドCRを供給してワード線選択並びにセンスアンプラッチ動作を先行させることができる。従って、一つのDRAMバンクでカラムアクセス動作を行ってライトバックのための書込み動作を行っているとき、別のDRAMバンクにロウコマンドCRを供給してリプレースのためのリード動作におけるワード線選択並びにセンスアンプラッチ動作を先行させることはできる。したがって、ライトバックのためのライト動作に続けて、リプレースのためのリード動作のカラム選択及び出力動作を即座に行うことができる。これにより、1次キャッシュメモリ2のキャッシュミスによるペナルティー動作を高速化することができる。   Thus, when replacing and writing back a cache entry due to a cache miss in the primary cache memory 2, both memory operations can be performed in different DRAM banks. For a different DRAM bank included in one DRAM macro, when a column operation is being performed on one DRAM bank, a row command CR is supplied to another DRAM bank in parallel with this operation to supply a word line. The selection and the latch operation of the sense amplifier can be advanced. Therefore, when a column access operation is performed in one DRAM bank to perform a write operation for write back, a row command CR is supplied to another DRAM bank to select and sense a word line in a read operation for replacement. It is possible to precede the amplifier latch operation. Therefore, following the write operation for write-back, the column selection and output operation of the read operation for replacement can be performed immediately. Thereby, the penalty operation due to a cache miss of the primary cache memory 2 can be speeded up.

図12には前記アドレスアライメント調整回路41の一例が示される。アドレスアライメント調整回路41は、入力アドレス信号の配列を変更して出力可能なスイッチ回路411と、前記スイッチ回路411のスイッチ状態を決定するための制御情報をラッチ可能な制御レジスタ410とを有し、前記制御レジスタ410は前記CPU1によってアクセス可能に構成される。これにより図10及び図11に例示されたアドレスアライメントを任意に選択することができる。   FIG. 12 shows an example of the address alignment adjustment circuit 41. The address alignment adjustment circuit 41 has a switch circuit 411 capable of changing the arrangement of input address signals and outputting the same, and a control register 410 capable of latching control information for determining a switch state of the switch circuit 411, The control register 410 is configured to be accessible by the CPU 1. Thereby, the address alignment illustrated in FIGS. 10 and 11 can be arbitrarily selected.

前記アドレスアライメントの相違は、連続アドレスに対して同一メモリバンクが指定される頻度の相違として現れる。図13乃至図15にはCPU1のアドレス空間を順番にアクセスした場合にワード線選択動作が行われるDRAMバンクの順番を示している。4個のDRAMマクロ5Ma〜5Mdは16個のDRAMバンクを夫々有している。アドレスアライメント調整を行わない図9に対応される図13の場合には、64個全部のDRAMバンクが順番に切り替えられてワード線の選択が順次切り替えられる。調整例1のアドレスアライメントを行う図10に対応される図14の場合には、4個のDRAMバンクがサイクリックに切り替えられながらワード線の選択が切り替えられる。調整例2のアドレスアライメントを行う図11に対応される図15の場合には、8個のDRAMバンクがサイクリックに切り替えられながらワード線の選択が切り替えられる。   The difference in the address alignment appears as a difference in the frequency at which the same memory bank is designated for consecutive addresses. FIGS. 13 to 15 show the order of the DRAM banks in which the word line selecting operation is performed when the address space of the CPU 1 is sequentially accessed. Each of the four DRAM macros 5Ma to 5Md has 16 DRAM banks. In the case of FIG. 13 corresponding to FIG. 9 in which the address alignment adjustment is not performed, all 64 DRAM banks are sequentially switched, and the selection of the word line is sequentially switched. In the case of FIG. 14 corresponding to FIG. 10 in which the address alignment of the first adjustment example is performed, the selection of the word line is switched while the four DRAM banks are cyclically switched. In the case of FIG. 15 corresponding to FIG. 11 in which the address alignment of the adjustment example 2 is performed, the selection of the word line is switched while the eight DRAM banks are switched cyclically.

キャッシュラインのリプレースにおいて相互に接近しているインデックスアドレスで同一メモリバンクが選択される頻度が多ければ、センスアンプキャッシュ機能によるヒット率は相互に直近のアドレスでアクセスされた情報程低下し、逆に、キャッシュラインのリプレースにおいて相互に接近しているインデックスアドレスで異なるメモリバンクが選択される頻度が多ければ、センスアンプキャッシュ機能によるヒット率は相互に直近のアドレスでアクセスされた情報程高くされる。どちらを選択する方が有利かはデータや命令のアドレスマッピングに依存し、適用システムに応じて選択することが可能になる。   If the same memory bank is frequently selected at index addresses that are close to each other in the replacement of a cache line, the hit rate due to the sense amplifier cache function decreases as the information is accessed at the closest address, and conversely. If the frequency of selecting different memory banks at index addresses which are close to each other in replacing a cache line is high, the hit rate by the sense amplifier cache function is increased as the information is accessed at addresses closest to each other. Which one is more advantageous depends on the address mapping of data and instructions, and can be selected according to the application system.

前記アドレスアライメント調整回路41として、メタルオプションによってアドレスアライメントを固定化した配線を採用することができる。製造プロセス段階若しくは設計段階でしかアドレスアライメントを選択することはできないが、アドレスアライメント調整のための回路構成を簡素化することができる。   As the address alignment adjustment circuit 41, a wiring in which address alignment is fixed by a metal option can be employed. Although the address alignment can be selected only at the manufacturing process stage or the design stage, the circuit configuration for adjusting the address alignment can be simplified.

《非競合DRAMマクロの並列アクセス》
図16には前記データバッファ回路45の一例が示される。データバッファ回路45は、第1ポートPT1のデータバス10DBに接続されるリードデータバッファ454R及びライトデータバッファ454Wと、第2ポートPT2のデータバス11DBに接続されるリードデータバッファ455R及びライトデータバッファ455Wと、セレクタ450R、451R,452W,453Wとを有する。セレクタ450RはDRAMマクロ5Ma〜5Mdの一つを選択してリードデータバッファ454Rに接続する。セレクタ451RはDRAMマクロ5Ma〜5Mdの一つを選択してリードデータバッファ455Rに接続する。セレクタ452WはDRAMマクロ5Ma〜5Mdの一つを選択してライトデータバッファ454Wに接続する。セレクタ453WはDRAMマクロ5Ma〜5Mdの一つを選択してライトデータバッファ455Wに接続する。セレクタ450R、451R,452W,453Wの選択信号は制御回路46が出力する。
<< Parallel access of non-competitive DRAM macros >>
FIG. 16 shows an example of the data buffer circuit 45. The data buffer circuit 45 includes a read data buffer 454R and a write data buffer 454W connected to the data bus 10DB of the first port PT1, and a read data buffer 455R and a write data buffer 455W connected to the data bus 11DB of the second port PT2. And selectors 450R, 451R, 452W, and 453W. The selector 450R selects one of the DRAM macros 5Ma to 5Md and connects it to the read data buffer 454R. The selector 451R selects one of the DRAM macros 5Ma to 5Md and connects it to the read data buffer 455R. The selector 452W selects one of the DRAM macros 5Ma to 5Md and connects it to the write data buffer 454W. The selector 453W selects one of the DRAM macros 5Ma to 5Md and connects it to the write data buffer 455W. The control circuit 46 outputs the selection signals of the selectors 450R, 451R, 452W, and 453W.

リードデータバッファ454Rとライトデータバッファ454Wは入力及び出力が共に128ビットとされる。一方、リードデータバッファ455Rとライトデータバッファ455Wはデータアライナを内蔵し、バス11DB側のインタフェースが32ビット、セレクタ451R,453W側のインタフェースが128ビットとされる。   The input and output of the read data buffer 454R and the write data buffer 454W are both 128 bits. On the other hand, the read data buffer 455R and the write data buffer 455W have a built-in data aligner, and the interface on the bus 11DB side is 32 bits, and the interface on the selectors 451R and 453W is 128 bits.

前記優先アクセス判定回路40、前記第1アクセスポートPT1を介するアクセスと第2アクセスポートPT2を介するアクセスが異なるDRAMマクロを用いるアクセスであるとき、双方のアクセスポートからの並列アクセスを許容する。
そのようなDRAMマクロの非競合アクセスは、バス6ABから供給されるアドレス信号に含まれるマクロアドレス信号と、バス11ABから供給されるアドレス信号に含まれるマクロアドレス信号とを比較して判定する。その判定結果は制御回路46に与えられ、制御回路46は、双方からのマクロアドレス信号に従ってセレクタ450R,451R,452W,453Wの選択制御を行う。
When the access via the first access port PT1 and the access via the second access port PT2 are accesses using different DRAM macros, the priority access determination circuit 40 allows parallel access from both access ports.
Such non-contention access of the DRAM macro is determined by comparing the macro address signal included in the address signal supplied from the bus 6AB with the macro address signal included in the address signal supplied from the bus 11AB. The determination result is given to the control circuit 46, and the control circuit 46 performs selection control of the selectors 450R, 451R, 452W, and 453W according to the macro address signals from both.

また、前記優先アクセス判定回路40は、第1アクセスポートPT1を介するアクセスと第2アクセスポートPT2を介するアクセスとが同一のDRAMマクロを用いるアクセスであるときは、予め決められた優先度の高い方のアクセスポートの動作を優先させる。   Further, when the access via the first access port PT1 and the access via the second access port PT2 are accesses using the same DRAM macro, the priority access determination circuit 40 determines which one of the predetermined priority is higher. Priority is given to the operation of the access port.

図17には同一DRAMマクロを用いるアクセス競合を生ずる場合の優先アクセス判定並びにそれによるアクセス制御手順の一例が示されている。   FIG. 17 shows an example of a priority access determination when an access conflict occurs using the same DRAM macro and an access control procedure based on the priority access determination.

優先アクセス設定レジスタにアクセス優先されるポートが指定される。アドレス入力に対してその入力元が優先ポートか否かが判定され(S1)、優先ポートからのアクセスであれば、ウェイト中の優先アクセスが存在しているかをチェックし(S2)、優先アクセスが先に終わるまで待つ(S3)。その後、ヒット判定回路43でセンスアンプキャッシュのヒット判定が行われ(S4)、キャッシュミスであれば、ロウアドレス系動作であるワード線選択及びセンスアンプラッチのロウアクセスが行なわれ(S5)、その後、カラム選択動作等のカラムアクセスが行なわれて(S6)、データが出力される(S7)。前記ステップS4においてキャッシュミスであれば、ロウアクセス(S5)をスキップしてカラムアクセス(S6)及びデータ出力動作(S7)に進む。前記ステップS1において優先アクセスでなければ、優先アクセスとの競合が有るかの判定が行われ(S8)、競合していれば、当該競合に係る優先アクセスが終わるのを待ち(S9)、それから前記ステップS4に進む。   The port whose access is prioritized is specified in the priority access setting register. In response to the address input, it is determined whether or not the input source is a priority port (S1). If the access is from a priority port, it is checked whether there is a priority access during a wait (S2). Wait until it finishes first (S3). Thereafter, the hit determination circuit 43 makes a hit determination of the sense amplifier cache (S4). If a cache miss occurs, word line selection and row access of the sense amplifier latch, which are row address operations, are performed (S5). A column access such as a column selection operation is performed (S6), and data is output (S7). If a cache miss occurs in step S4, the row access (S5) is skipped and the process proceeds to the column access (S6) and the data output operation (S7). If it is not a priority access in the step S1, it is determined whether or not there is a conflict with the priority access (S8). If there is a conflict, it is waited for the priority access related to the conflict to end (S9). Proceed to step S4.

図18には前記優先アクセス判定結果に従ったDRAMマクロの動作タイミングの幾つかが例示される。例えば〔A〕に示されるようにCPU1からバス6ABを介してアドレス信号aA0,aA1が供給され、外部からバス11ABを介してアドレス信号aB0〜aB3が供給さる状態を考える。   FIG. 18 illustrates some of the operation timings of the DRAM macro according to the priority access determination result. For example, consider a state in which address signals aA0 and aA1 are supplied from the CPU 1 via the bus 6AB and address signals aB0 to aB3 are supplied from the outside via the bus 11AB as shown in [A].

〔B〕はアクセス対象DRAMマクロが競合しない場合である。この場合には双方のアクセス対象DRAMマクロは並列に独立動作される。〔C〕はアクセス対象DRAMマクロが競合する場合であり、アドレス入力aBを優先アクセスとする場合である。最先のアクセス要求に関してはアドレスaA0とaB0とで競合し、アドレスaAのアクセスは最初から他の優先アクセスに競合するから、アドレスaBに対する動作が全て終了されるまでアドレスaAに関するアクセスはウェイト状態にされる。〔D〕はアクセス対象DRAMマクロが競合する場合であり、アドレス入力aAを優先アクセスとする場合である。この時、最初のアクセスaA0がキャッシュミスであり、キャッシュミスに対するキャッシュエントリのリプレース若しくはキャッシュフィルの期間、アドレスaB0,aB1のアクセスがアドレスaAのアクセスと競合せず、先のデータdB0,dB1が読み出される。データdA0のアクセス、これに続くキャッシュヒットに係るデータdA1のアクセスは、アドレスaB2,aB3に関するアクセスよりも優先され、これが終了するまでデータdB2,dB3アクセスはウェイトされる。   [B] is a case where the access target DRAM macros do not compete. In this case, both DRAM macros to be accessed are independently operated in parallel. [C] is a case where the access target DRAM macros are in conflict and a case where the address input aB is set as the priority access. The first access request conflicts with the addresses aA0 and aB0, and the access of the address aA conflicts with another priority access from the beginning, so that the access with respect to the address aA is in a wait state until all operations on the address aB are completed. Is done. [D] shows a case in which the access target DRAM macros compete, in which the address input aA is given priority access. At this time, the first access aA0 is a cache miss, and during the replacement of the cache entry or the cache fill for the cache miss, the access of the addresses aB0 and aB1 does not compete with the access of the address aA, and the preceding data dB0 and dB1 are read. It is. The access to the data dA0 and the subsequent access to the data dA1 related to the cache hit take precedence over the access to the addresses aB2 and aB3, and the access to the data dB2 and dB3 is waited until this is completed.

上記により、DRAMマクロを複数個混載したシステムLSIにおいてDRAMマクロが競合しない複数のアクセス要求に対しては一方のアクセスが他方のアクセスをブロックしないようにしたノンブロッキングマルチアクセスを可能にできる。例えば、図示を省略するDMACの制御によって外部からのアクセスが行なわれるとき、CPU1の動作を停止させることなく、外部からのアクセスに支障のない範囲でCPU1によるDRAMマクロのアクセスが許容され、データ処理効率の向上に寄与することができる。   As described above, in a system LSI in which a plurality of DRAM macros are mounted, non-blocking multi-access can be performed so that one access does not block the other access for a plurality of access requests in which the DRAM macros do not compete. For example, when an external access is performed under the control of a DMAC (not shown), the access of the DRAM macro by the CPU 1 is permitted without stopping the operation of the CPU 1 without interrupting the operation of the CPU 1 and the data processing. This can contribute to improvement in efficiency.

前記非競合DRAMマクロのノンブロッキングマルチアクセスという観点に立つと、システムLSIを図19のように構成することも可能である。第2のポートPT2にはDMAC7を接続する。第1ポートPT1のデータ入出力は32ビットにされている。1次キャッシュメモリ2は、ユニファイドキャッシュメモリではなく、命令キャッシュメモリ2Iとデータキャッシュメモリ2Dに分けられている。図19は専らデータパスのみを示してあるが、アドレスパスについては図1より容易に類推可能であろう。   From the viewpoint of non-blocking multi-access of the non-conflicting DRAM macro, the system LSI can be configured as shown in FIG. The DMAC 7 is connected to the second port PT2. The data input / output of the first port PT1 is 32 bits. The primary cache memory 2 is not a unified cache memory, but is divided into an instruction cache memory 2I and a data cache memory 2D. FIG. 19 shows only the data path, but the address path can be easily inferred from FIG.

尚、図19の構成を各機能ブロック毎にLSI化してマルチチップでデータ処理システムとして構成することも可能である。また、そのようなアクセス方法では夫々のアクセスの状況に応じてアクセスオプティマイザのアドレス入力からデータ出力までのレイテンシが一定にならない場合がある。そのような場合には、アクセスポートPT1及びPT2のインタフェースとしてSRAMインタフェースを採用すれば、既存のシステムと組合わせて用いる場合にも簡単に接続が可能である。この目的のためにはアクセスオプティマイザ4がアドレス入力からデータ出力までの期間、WAIT(ウェイト)信号を出力すればよい。   Note that it is also possible to configure the configuration of FIG. 19 as an LSI for each functional block and configure a multi-chip data processing system. Further, in such an access method, the latency from the address input to the data output of the access optimizer may not be constant depending on each access situation. In such a case, if an SRAM interface is adopted as an interface of the access ports PT1 and PT2, connection can be easily made even when used in combination with an existing system. For this purpose, the access optimizer 4 may output a WAIT (wait) signal during a period from address input to data output.

《DRAMマクロから成る2次キャッシュメモリの破壊書込み》
次に、システムLSIにおいて2次キャッシュメモリとして特化されたDRAMマクロにけるDRAMバンクの破壊書込みについて説明する。通常DRAMではデータの書き込みを行う場合には一旦メモリセルからセンスアンプにデータを読み出してからその一部を書きかえる。即ち、非破壊書き込みを行う。DRAMマクロのセンスアンプキャッシュ機能を2次キャッシュメモリとして用いる場合、データの管理はワード線単位で行われるから、非破壊書き込みを行う必然性はない。そこで、書き込みに当たって、センスアンプへのデータ読み出し動作を行わず、ワード線の立ち上げと同時、若しくはその直後に、メインアンプからビット線に書き込みデータを転送して1ワード線分のデータを高速に書き込む。
<< Destructive writing of secondary cache memory composed of DRAM macro >>
Next, destructive writing of a DRAM bank in a DRAM macro specialized as a secondary cache memory in a system LSI will be described. In general, when writing data in a DRAM, data is temporarily read from a memory cell to a sense amplifier and then a part of the data is rewritten. That is, non-destructive writing is performed. When the sense amplifier cache function of the DRAM macro is used as a secondary cache memory, since data management is performed in word line units, there is no need to perform non-destructive writing. Therefore, in writing, without performing the data read operation to the sense amplifier, the write data is transferred from the main amplifier to the bit line at the same time as or immediately after the rise of the word line, and the data for one word line is transferred at high speed. Write.

上記破壊書き込みを実現するDRAMバンクのタイミングジェネレータ54は、データ書込み動作モードに関し、ワード線選択から第1のタイミングでセンスアンプを活性化する第1動作モード(破壊書込みモード)と、ワード線選択から前記第1のタイミングよりも遅い第2タイミングでセンスアンプを活性化する第2動作モード(リフレッシュモード)を有する。前記第1動作モードは、特に制限されないが、ライトイネーブル信号WE及びロウコマンドCRをアサートし、その直後にカラムコマンドCCをアサートすることによって設定され、カラムコマンドCCと共にカラムアドレス信号が供給されることになる。前記第2コマンドは、特に制限されないが、ライトイネーブル信号WEをネゲートしロウコマンドCRをアサートすることによって設定され、ロウコマンドCRと共にリフレッシュアドレス(ロウアドレス)が供給されることになる。リフレッシュ動作ではカラムアクセスは不要である。   Regarding the data write operation mode, the timing generator 54 of the DRAM bank for realizing the destructive write includes a first operation mode (destructive write mode) in which the sense amplifier is activated at the first timing from the word line selection, and a timing operation from the word line selection. There is a second operation mode (refresh mode) in which the sense amplifier is activated at a second timing later than the first timing. Although the first operation mode is not particularly limited, the first operation mode is set by asserting the write enable signal WE and the row command CR, and immediately thereafter asserting the column command CC, and the column address signal is supplied together with the column command CC. become. Although not particularly limited, the second command is set by negating the write enable signal WE and asserting the row command CR, and a refresh address (row address) is supplied together with the row command CR. No column access is required in the refresh operation.

図20には破壊書込みモードの一例であるダイレクト・バースト・ライトモードの動作タイミングチャートの一例が示される。時刻t0にワード線WLが選択されると、その直後に、センスアンプの電源φN、φPが投入され、センスアンプが活性化される。更に、カラム選択信号Ys0によって最初の128ビットの書込みデータD0がグローバルビット線GBLからカラムスイッチ回路52を介して128ビット分のローカルビット線BLに入力される。入力された128ビットの書込みデータD0は128個の対応するセンスアンプにラッチされ、ラッチされたデータに従って対応するローカルビット線BLの電位状態が決定される。以下、時刻t1から時刻t127まで同様の書込み動作が連続され、最終的に、1本のワード線に関し、1024ビットのメモリセルにデータが書き込まれる。   FIG. 20 shows an example of an operation timing chart of the direct burst write mode which is an example of the destructive write mode. When the word line WL is selected at time t0, immediately after that, the power supplies φN and φP of the sense amplifier are turned on, and the sense amplifier is activated. Further, the first 128-bit write data D0 is input from the global bit line GBL to the 128-bit local bit line BL via the column switch circuit 52 by the column selection signal Ys0. The input 128-bit write data D0 is latched by the 128 corresponding sense amplifiers, and the potential state of the corresponding local bit line BL is determined according to the latched data. Thereafter, a similar write operation is continued from time t1 to time t127, and finally, data is written to a 1024-bit memory cell for one word line.

図21にはリフレッシュモードの動作タイミングチャートの一例が示される。リフレッシュ動作では、記憶情報のリフレッシュを行う動作の性質上、非破壊書き込みを行わなければならないから、時刻t00でプリチャージ動作を終了し、時刻t01でワード線選択動作を行い、これによってメモリセルからローカルビット線BLに供給された電荷情報による差電圧がある程度大きくなるのを待って、時刻t02にセンスアンプを活性化する。センスアンプには、時刻t1にメモリセルの記憶情報がラッチされる。それによってローカルビット線BLがドライブされ、その電荷情報によってメモリセルの記憶情報がリフレッシュされる。この動作では、時刻t00〜t1の期間でタイミングマージンが採られている。   FIG. 21 shows an example of an operation timing chart in the refresh mode. In the refresh operation, the non-destructive writing must be performed due to the nature of the operation of refreshing the stored information. Therefore, the precharge operation is completed at time t00, and the word line selection operation is performed at time t01. After the difference voltage due to the charge information supplied to the local bit line BL increases to some extent, the sense amplifier is activated at time t02. The sense amplifier latches the information stored in the memory cell at time t1. Thereby, the local bit line BL is driven, and the information stored in the memory cell is refreshed by the charge information. In this operation, a timing margin is taken in a period from time t00 to time t1.

ワード線1本単位でのデータ書き込みの他に、ワード線1本分のメモリセルの一部に対する書き込み動作をサポートするならば、リフレッシュ動作と同様に非破壊書き込みが必要になる。ワード線が選択されても書き込み対象とされないメモリセルのデータは破壊されてはならないからである。ワード線1本分の書き込みに対しても非破壊書き込みを行うならば、図22に例示されるようにアクセス時間にリフレッシュ動作同様のタイミングマージンが加算され、図20に比べて書き込み時間が長くされる。   If a write operation for a part of the memory cells for one word line is supported in addition to the data write for one word line, nondestructive write is necessary as in the refresh operation. This is because even if a word line is selected, data in a memory cell that is not to be written must not be destroyed. If non-destructive writing is also performed for writing for one word line, a timing margin similar to the refresh operation is added to the access time as illustrated in FIG. 22, and the writing time is made longer than in FIG. You.

以上本発明者によってなされた発明を実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。   Although the invention made by the inventor has been specifically described based on the embodiment, the present invention is not limited to the embodiment, and it goes without saying that the invention can be variously modified without departing from the gist thereof.

例えば、DRAMマクロの数、各DRAMマクロが保有するDRAMバンクの数は上記の例に限定されず、適宜変更可能である。また、システムLSIに代表される半導体集積回路に内蔵する回路モジュール若しくは機能モジュールの種類や数は上記の例に限定されない。アドレス変換バッファを含んだり、DSPを搭載したりすることも可能である。また、以上の説明では大容量メモリとしてDRAMマクロ及びDRAMバンクを一例としたが、破壊書き込みに関する発明以外ではメモリマクロやメモリバンクはDRAM形式に限定されず、例えばSRAM(Static Random Access Memory)等であってもよい。また、アドレス先行発行やノンブロッキングマルチアクセスに関する発明は、メモリマクロをワード線単位でデータ管理される2次キャッシュとして特化させた利用形態に限定されず、メモリマクロを単にメインメモリとして用いる場合にも適用可能であることは言うまでもない。   For example, the number of DRAM macros and the number of DRAM banks held by each DRAM macro are not limited to the above example, and can be changed as appropriate. Further, the type and number of circuit modules or functional modules built in a semiconductor integrated circuit represented by a system LSI are not limited to the above examples. It is also possible to include an address conversion buffer or to mount a DSP. In the above description, a DRAM macro and a DRAM bank are taken as an example of a large-capacity memory. However, the memory macro and the memory bank are not limited to the DRAM format except for the invention relating to destructive writing. For example, an SRAM (Static Random Access Memory) or the like is used. There may be. In addition, the invention relating to address pre-issuance and non-blocking multi-access is not limited to a use form in which a memory macro is specialized as a secondary cache in which data is managed in units of word lines. It goes without saying that it is applicable.

本発明を適用した半導体集積回路の一例であるCPU/DRAM混載LSI(システムLSI)のブロック図である。1 is a block diagram of a CPU / DRAM mixed LSI (system LSI) as an example of a semiconductor integrated circuit to which the present invention is applied. 図1のDRAMマクロの一例を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram illustrating an example of a DRAM macro of FIG. 1. DRAMバンクとグローバルビット線との接続構成の一例を示す回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram showing an example of a connection configuration between a DRAM bank and a global bit line. アクセスオプティマイザの一例を示すブロック図である。It is a block diagram showing an example of an access optimizer. 1次キャッシュメモリの基本構成の一例を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram illustrating an example of a basic configuration of a primary cache memory. 複数個のDRAMマクロを用いたセンスアンプキャッシュ機能の論理的な構成を1次キャッシュメモリと対比可能に示したブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing a logical configuration of a sense amplifier cache function using a plurality of DRAM macros so as to be comparable with a primary cache memory. アドレス先行発行動作の一例を示すタイミングチャートである。9 is a timing chart illustrating an example of an address advance issue operation. アドレス先行発行を考慮したときのヒット判定回路の一例を示すブロック図である。FIG. 9 is a block diagram illustrating an example of a hit determination circuit when address advance issuance is considered. アドレスアライメント調整回路でアドレスアライメントを行わない状態で1次キャッシュメモリに供給されるCPUの出力アドレス信号とDRAMマクロに供給されるアクセスオプティマイザの出力アドレス信号との対応関係の一例を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of a correspondence relationship between an output address signal of a CPU supplied to a primary cache memory and an output address signal of an access optimizer supplied to a DRAM macro in a state where address alignment is not performed by an address alignment adjustment circuit; . アドレスアライメント調整回路によるアドレスアライメントによって得られるCPUの出力アドレス信号とアクセスオプティマイザの出力アドレス信号との対応の第1の例を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a first example of a correspondence between an output address signal of a CPU obtained by address alignment by an address alignment adjustment circuit and an output address signal of an access optimizer. アドレスアライメント調整回路によるアドレスアライメントによって得られるCPUの出力アドレス信号とアクセスオプティマイザの出力アドレス信号との対応の第2の例を示す説明図である。FIG. 9 is an explanatory diagram showing a second example of the correspondence between the CPU output address signal obtained by the address alignment by the address alignment adjustment circuit and the output address signal of the access optimizer. アドレスアライメント調整回路の一例を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram illustrating an example of an address alignment adjustment circuit. 図9のようにアドレスアライメントの調整を行わないときCPUのアドレス空間を順番にアクセスした場合にワード線選択動作が行われるDRAMバンクの順番を示した説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram showing the order of the DRAM banks in which the word line selection operation is performed when the address space of the CPU is accessed sequentially when the address alignment is not adjusted as in FIG. 図10のようにアドレスアライメントの調整を行ったときCPUのアドレス空間を順番にアクセスした場合にワード線選択動作が行われるDRAMバンクの順番を示した説明図である。FIG. 11 is an explanatory diagram showing the order of DRAM banks in which a word line selecting operation is performed when the address space of the CPU is sequentially accessed when the address alignment is adjusted as shown in FIG. 図11のようにアドレスアライメントの調整を行ったときCPUのアドレス空間を順番にアクセスした場合にワード線選択動作が行われるDRAMバンクの順番を示した説明図である。FIG. 12 is an explanatory diagram showing the order of the DRAM banks in which the word line selection operation is performed when the address space of the CPU is sequentially accessed when the address alignment is adjusted as in FIG. 11. データバッファ回路の一例を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram illustrating an example of a data buffer circuit. 同一DRAMマクロを用いるアクセス競合を生ずる場合の優先アクセス判定並びにそれによるアクセス動作の制御手順の一例を示すフローチャートである。9 is a flowchart illustrating an example of priority access determination when an access conflict using the same DRAM macro occurs and an access operation control procedure based on the priority access determination. 優先アクセス判定結果に従ったDRAMマクロの動作タイミングの幾つかを例示したタイミングチャートである。6 is a timing chart illustrating some operation timings of a DRAM macro according to a priority access determination result. 非競合DRAMマクロのノンブロッキングマルチアクセスという観点に立ったシステムLSIの別の例を概略的に示すブロック図である。FIG. 9 is a block diagram schematically showing another example of a system LSI from the viewpoint of non-blocking multi-access of a non-conflicting DRAM macro. 破壊書込みモードの一例であるダイレクト・バースト・ライトモードの動作例を示すタイミングチャートである。6 is a timing chart illustrating an operation example of a direct burst write mode which is an example of a destructive write mode. リフレッシュモードの動作例を示すタイミングチャートである。5 is a timing chart illustrating an operation example of a refresh mode. ワード線1本分の書き込みに対しても非破壊書き込みを行うと仮定したときの動作タイミングの比較例を示すタイミングチャートである。9 is a timing chart showing a comparative example of operation timing when nondestructive writing is assumed to be performed for writing for one word line.

符号の説明Explanation of reference numerals

1 CPU
2 1次キャッシュメモリ
ATAG アドレスタグ
Index インデックスアドレス
CTAG キャッシュタグ
WAY0〜WAY3 ウェイ
3 外部バスインタフェース回路
4 アクセスオプティマイザ
PT1 第1アクセスポート
PT2 第2アクセスポート
40 優先アクセス判定回路
41 アドレスアライメント調整回路
410 制御レジスタ
411 スイッチ回路
42 アドレス先行発行回路
43 ヒット判定回路
430 アドレスデコーダ
431 レジスタ回路
432A,432B 比較回路
44 アドレス/コマンド発行回路
45 データバッファ回路
5Ma〜5Md DRAMマクロ
53 センスアンプアレイ
B−ADD バンク選択信号
R−ADD ロウアドレス信号
C−ADD カラムアドレス信号
CR ロウコマンド
CC カラムコマンド
WE ライトイネーブル信号
GBL グローバルビット線
BL ローカルビット線
WL ワード線
6 2次キャッシュメモリ
1 CPU
2 Primary cache memory ATAG Address tag Index Index address CTAG Cache tag WAY0-WAY3 way 3 External bus interface circuit 4 Access optimizer PT1 First access port PT2 Second access port 40 Priority access determination circuit 41 Address alignment adjustment circuit 410 Control register 411 Switch circuit 42 Address advance issue circuit 43 Hit determination circuit 430 Address decoder 431 Register circuit 432A, 432B Comparison circuit 44 Address / command issue circuit 45 Data buffer circuit 5Ma to 5Md DRAM macro 53 Sense amplifier array B-ADD Bank selection signal R-ADD Row address signal C-ADD Column address signal CR Row command CC Column command W Write enable signals GBL global bit line BL local bit lines WL the word line 6 secondary cache memory

Claims (10)

複数のメモリセルを有するメモリセルアレイと、センスアンプとを有する半導体メモリであって、
前記メモリセルは、ワード線と、データを入出力するローカルビット線と、に接続されており、
前記センスアンプは、前記ローカルビット線に接続されており、前記ワード線が選択された後、前記センスアンプの起動を待つことなく、データの書き込みを行うことを特徴とする半導体メモリ。
A semiconductor memory having a memory cell array having a plurality of memory cells and a sense amplifier,
The memory cell is connected to a word line and a local bit line for inputting and outputting data,
The semiconductor memory, wherein the sense amplifier is connected to the local bit line, and writes data after the word line is selected without waiting for the activation of the sense amplifier.
データの書き込みを前記ワード線選択動作と同時に行うことを特徴とする請求項1記載の半導体メモリ。   2. The semiconductor memory according to claim 1, wherein data writing is performed simultaneously with said word line selecting operation. 前記メモリセルは、ダイナミック型メモリセルであることを特徴とする請求項1記載の半導体メモリ。   2. The semiconductor memory according to claim 1, wherein said memory cells are dynamic memory cells. 複数のメモリセルを有するメモリセルアレイと、カラムスイッチと、センスアンプとを有する半導体メモリであって、
前記メモリセルは、ワード線とデータを入出力するローカルビット線とに接続されており、
前記ローカルビット線は、前記カラムスイッチを介してグローバルビット線に接続されており、
前記カラムスイッチは、複数の前記ローカルビット線から選択的に前記グローバルビット線へ接続するものであって、
前記センスアンプは、前記ローカルビット線に接続されており、前記ワード線が選択された後、前記センスアンプの起動を待つことなく、前記カラムスイッチの選択動作を行うことを特徴とする半導体メモリ。
A semiconductor memory having a memory cell array having a plurality of memory cells, a column switch, and a sense amplifier,
The memory cell is connected to a word line and a local bit line that inputs and outputs data,
The local bit line is connected to a global bit line via the column switch,
The column switch selectively connects to the global bit line from a plurality of the local bit lines,
The semiconductor memory, wherein the sense amplifier is connected to the local bit line, and performs a selecting operation of the column switch after the word line is selected without waiting for the activation of the sense amplifier.
前記ワード線選択動作と前記カラムスイッチの選択動作を行うロー・カラムデコーダを、更に備えることを特徴とする請求項4記載の半導体メモリ。   5. The semiconductor memory according to claim 4, further comprising a row / column decoder for performing the word line selecting operation and the column switch selecting operation. 前記メモリセルは、ダイナミック型メモリセルであることを特徴とする請求項4記載の半導体メモリ。   5. The semiconductor memory according to claim 4, wherein said memory cells are dynamic memory cells. DRAMマクロを有する半導体メモリであって、
前記DRAMマクロは、それぞれ複数のメモリセルを有する複数のメモリバンクを備え、
前記メモリバンクは、ローアドレス信号に基づいて選択されるワード線と、カラムアドレス信号に基づいて選択されることによって前記DRAMマクロのデータ線に接続されるビット線とを備え、
前記複数のメモリセルのそれぞれは、ワード線とデータを入出力するローカルビット線とに接続されており、
前記複数のメモリバンクのそれぞれは、前記ワード線を選択する第1のタイミングにおいて前記センスアンプを活性化する、第1の動作モードを有することを特徴とする半導体メモリ。
A semiconductor memory having a DRAM macro,
The DRAM macro includes a plurality of memory banks each having a plurality of memory cells,
The memory bank includes a word line selected based on a row address signal, and a bit line connected to a data line of the DRAM macro by being selected based on a column address signal,
Each of the plurality of memory cells is connected to a word line and a local bit line for inputting and outputting data,
The semiconductor memory according to claim 1, wherein each of the plurality of memory banks has a first operation mode in which the sense amplifier is activated at a first timing for selecting the word line.
前記メモリバンクは、それぞれ、前記ワード線を選択する前記第1のタイミングより後の第2のタイミングにおいて前記センスアンプを活性化する、第2の動作モードを有することを特徴とする請求項7記載の半導体メモリ。   8. The memory bank according to claim 7, wherein each of the memory banks has a second operation mode for activating the sense amplifier at a second timing after the first timing for selecting the word line. Semiconductor memory. 前記第1の動作モードは、データの書き込み動作であって、前記第2の動作モードは、リフレッシュ動作であることを特徴とする請求項8記載の半導体メモリ。   9. The semiconductor memory according to claim 8, wherein the first operation mode is a data write operation, and the second operation mode is a refresh operation. 複数のメモリバンクへ効率よくアクセスできることを特徴とする半導体メモリ。   A semiconductor memory capable of efficiently accessing a plurality of memory banks.
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JP2003022671A (en) * 2001-07-09 2003-01-24 Fujitsu Ltd Semiconductor memory
US9093159B2 (en) 2013-09-13 2015-07-28 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor memory device
CN112837721A (en) * 2019-11-22 2021-05-25 三星电子株式会社 Memory Devices and Electronic Devices

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003022671A (en) * 2001-07-09 2003-01-24 Fujitsu Ltd Semiconductor memory
US9093159B2 (en) 2013-09-13 2015-07-28 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor memory device
CN112837721A (en) * 2019-11-22 2021-05-25 三星电子株式会社 Memory Devices and Electronic Devices
US12399847B2 (en) 2019-11-22 2025-08-26 Samsung Electronics Co., Ltd. Memory device including processing circuit, and electronic device including system on chip and memory device

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