JPH03216888A - 半導体記憶装置 - Google Patents

半導体記憶装置

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JPH03216888A
JPH03216888A JP2011496A JP1149690A JPH03216888A JP H03216888 A JPH03216888 A JP H03216888A JP 2011496 A JP2011496 A JP 2011496A JP 1149690 A JP1149690 A JP 1149690A JP H03216888 A JPH03216888 A JP H03216888A
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  • Computer Hardware Design (AREA)
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  • Static Random-Access Memory (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 C産業上の利用分野] この発明は半導体記憶装置に関し、特に、複数のメモリ
セルアレイを有し、複数ビット単位でアクセス可能な半
導体記憶装置に関する。より特定的には、ランダムにア
クセスすることのできるランダム・アクセス・メモリポ
ートと、シリアルにのみアクセスすることのできるシリ
アル・アクセス・メモリポートを有する画像データ処理
用途に用いられるマルチ・ポート・メモリに関する。
C従来の技術] 画像情報処理分野等においては、処理すべきまたは処理
された画像情報をCRT (陰極線管)ディスプレイに
表示することが行なわれる。この場合、1フレームの画
像情報を格納するフレームバッファと呼ばれるメモリが
用いられることが多い。
このフレームバッファに通常のダイナミック・ランダム
・アクセス・メモリ(DRAM)を用いた場合、CRT
ディスプレイの画面に表示するためのビデオ信号を作成
するためには表示期間中、常に、DRAMからデータを
読出す必要がある。
通常のDRAMは、1メモリサイクルはリードサイクル
かまたはライトサイクルのいずれかに規定されている。
したがって、この表示期間中は画像データに演算処理を
施す演算処理装置(C P U)はDRAMへアクセス
することができず、CPUのフレームバッファへのアク
セス期間は水平または垂直の帰線期間中の表示期間外に
限定される。
この結果、CPUの待ち時間が多くなり、プログラムの
実行速度が遅くなる。
このような通常のDRAMをフレームバッファとして用
いた場合の欠点を克服するために、デュアル・ポートR
AMと呼ばれるメモリが画像処理用のビデオRAMとし
て広く用いられてきている。
このデュアル・ポー}RAMは、CPUからランダムに
アクセスすることのできる入出力ボートと、表示データ
をCRTディスプレイ・コントローラの制御の下にシリ
アルに読出してCRTディスプレイへ与えるためのシリ
アル入出力ボートとを有している。このデュアル・ポー
トRAMにおいては、RAMポート(ランダム・アクセ
ス可能なメモリ部分)からSAMポート(シリアル・ア
クセスのみ可能なメモリ部分)へ1行分(1水平走査分
のデータに対応)のデータを転送すれば、表示期間中は
SAMボートから表示データが読出され、一方その間、
RAMボートへはCPUがアクセスすることができる。
これによりCPUの待ち時間が短縮され、プログラムの
実行速度が速くなる。また、SAMポートにおいては、
この転送された1行分のデータがシリアルに読出される
ため、SAMポートにおけるアクセスタイムはRAMポ
ートの約4分の1ないし5分の1となり、高速で画像の
表示を行なうことが可能となる。
第8図に従来のたとえば256Kワード×4ビット構成
のデュアル・ポートRAMの全体の構成を概略的に示す
。第8図を参照して、従来のデュアル・ポートRAMは
、4つのメモリセルアレイ100a,100b.100
cおよび100dを含む。メモリセルアレイ100a〜
100dの各々は、明確には示さないが、M行N列(た
とえば512行512列)のマトリクス状に配列された
複数のメモリセル(たとえば256Kビット)を備える
メモリセルアレイ100a〜100dヘランダムにアク
セスするために、外部から与えられるアドレス信号AO
〜A8を受けて内部アドレス信号を発生するアドレスバ
ッファ1と、メモリセルアレイ100a〜100dの各
々に対応して設けられ、アドレスバッファ1からの内部
行アドレス信号に応答して対応のメモリセルアレイの行
を選択するロウ・デコーダ5a,5b,5cおよび5d
と、メモリセルアレイ100a〜IClOdの各々に対
応して設けられ、アドレスバツファ1からの内部列アド
レス信号に応答して対応のメモリセルアレイの列(ビッ
ト線)を選択する信号を発生するカラム・デコーダ6a
.6b,6cおよび6dと、メモリセルアレイ100a
〜100dの各々に対応して設けられ、対応のカラム・
デコーダからの列選択信号に応答して、対応のメモリセ
ルアレイの選択された列をRAM人出力バツファ2へ接
続するI/Oゲート7a,7b,7cおよび7dを含む
RAM人出力バッファ2は、データ入出力端子DQa,
DQb,DQcおよびDQdに接続される。アドレスバ
ツファ1は、外部から行アドレス信号と列アドレス信号
とを時分割的に受け、所定のタイミングで内部行アドレ
ス信号および内部列アドレス信号を発生する。RAM入
出力ノ<・ソファ2は、データ書込モード時には、デー
タ入出力端子DQa〜DQaへ与えられたデータをバ・
ソファしてI/Oゲート7a〜7dの各々へ与える。
方、データ読出モード時においては、RAM人出カバツ
ファ2は、I/Oゲート7a〜7dを介して伝達された
データ信号をバツファ処理してデータ入出力端子DQa
−DQdへそれぞれ伝達する。
したがって、この第8図に示す構成においては、この半
導体記憶装置は4ビット単位でデータの入出力が可能で
あり、メモリセルアレイ100a〜100dの各々がこ
のデータピットをそれぞれ1ビットずつ格納する。
シリアル・アクセスを可能にするために、半導体記憶装
置はさらに、メモリセルアレイ100a〜1. 0 0
 dの各々に対応して設けられ、対応のメモリセルアレ
イの1行分のデータ(Nビット)を格納する記憶容量を
有するデータ・レジスタ9a,9b,9cおよび9dと
、メモリセルアレイとデタ・レジスタとの間に各々設け
られ、この対応のメモリセルアレイとデータ●レジスタ
との間のデータ転送経路を与える転送ゲート8a,8b
,8Cおよび8dと、2つのデータ・レジスタに対し共
通に設けられ、ポインタ15からの選択ク口ック信号に
応答してデータ・レジスタの対応のビットを選択する信
号を発生するセレクタ11a,1lbと、データ・レジ
スタ9a〜9dの各々に対応して設けられ、セレクタl
la,llbからのビット選択信号に応答して、対応の
データ・レジスタの選択されたビットをSAM人出力バ
ッファ3へ接続するSAMI/0ゲート10a,10b
,10cおよび10dとを含む。
ポインタ15は、アドレスバッファ1からの内部列アド
レス信号とタイミング・ジェネレータ4からのクロック
信号とに応答して、データ・レジスタ9a〜9dの対応
の列から順次シリアルにデータ・レジスタのビットを選
択する信号を発生し、セレクタlla,llbへ与える
。SAM人出力バッファ3は、SAMデータ入出力端子
SQa,SQb,SQcおよびSQdに接続される。−
SAM人出力バッフ73は並列に4ビットのデータを入
出力する。したがって、SAMI/0ゲート10a〜1
0dの各々がシリアル・データの各ビットを1対1対応
で入出力する経路を与えることになる。200は半導体
チップである。
半導体記憶装置の内部動作タイミングを規定するために
、信号RAS,CAS,DT/OE,WE,SCおよび
SEを受け、各種内部クロックを発生するタイミングジ
エネレータ4が設けられる。
信号RASは行アドレス信号を装置内部に取込むタイミ
ングを与える信号であり、行選択系の動作タイミングを
規定する。信号CASは、列アドレス信号を装置内部に
取込むタイミングを与える信号であり、この装置におけ
る列選択系の動作タイミングを与える。信号DT/OE
は、メモリセルアレイ100a〜100dと対応のデー
タ・レジスタ9a〜9dの間でデータタイミングを与え
る信号であり、この信号はこの半導体記憶装置における
出力イネーブル信号としても用いられる。
信号WEはこの半導体記憶装置を書込モードにする信号
である。信号SEは、SAMポートをイネーブル状態と
し、シリアルなデータ・アクセスを行なわせるための信
号である。信号SCは、このSAMポートにおけるデー
タの入出力タイミングを与える信号であり、より具体的
に言えばセレクタ1. 1 a〜11dにおけるシリア
ル選択動作タイミングを与える信号である。すなわち、
ポインタ15は、アドレスバッファ1からの列アドレス
信号により、データ・レジスタの最初に選択されるビッ
ト位置を指定し、この指定されたビット位置から順次信
号SCに応答して順次1ビットずつシフトさせてデータ
・レジスタのビットを選択する。したがって、ポインタ
15およびセレクタ11a〜lldは、1つのシフトレ
ジスタを構成しており、信号SCはこのシフトレジスタ
のシフトタイミングを与えるものと考えればよい。次に
動作について説明する。
RAMボートにおけるデータの入出力は、通常のDRA
Mと同様に行なわれる。すなわち、アドレス信号AO〜
A8か時分割的に多重化されてアドレスバッファ1へ与
えられる。このアドレスバッファ1へ与えられたアドレ
ス信号は、信号RAS,CASに応答してロウデコーダ
5a〜5dおよびカラム・デコーダ6a〜6bによりそ
れぞれデコードされる。これにより、メモリセルアレイ
100a〜100dの各々において1ビットのメモリセ
ルが選択される。データ書込指定は、制御信号WEを“
L”とすることにより行なわれ、一方データ読出動作の
指定は、制御信号DT/OEを“L゛とすることにより
行なわれる。データ書込動作時においては、このRAM
データ入出力端子DQa−DQdへ与えられたデータが
人出力バッファ2を介して内部データに変換された後、
このI/Oゲート7a〜7dを介して、それぞれ選択さ
れたメモリセル1へ格納される。データ読出時において
は、この選択されたメモリセルのデータかI/Oゲート
7a〜7dを介して入出力バッフ72へ与えられ、内部
データ信号が対応の出力データ信号に変換されて、デー
タ入出力端子DQa − D Q aへそれぞれ与えら
れる。
次に、SAMポートにおけるデータの入出力動作につい
て説明する。
SAMポートからのデータの読出しは、また、アドレス
信号AO〜A8、信号RAS,CAS.DT/OE,W
Eの制御により、行アドレス信号が1行分のデータをメ
モリセルアレイ100a〜100dからそれぞれ対応の
データΦレジスタ9a〜9dへ伝送することにより行な
われる。このとき、信号CASに応答してストローブさ
れた列信号はポインタ15ヘロードされる。このポイン
タ15にロードされた列アドレス信号が指定するビット
(各メモリセルアレイ100a〜100dから1ビット
のずつの合計4ビット)がSAM人出力バッファ3へ伝
達される最初のビットとなる。
この後、信号SC(シリアル会コントロール)をトグル
すると、タイミングジェネレータ4の制御の下にポイン
タ15の内容がインクリメントされ、セレクタlla,
llbを介してデータ・レジスタ9a〜9dの内容が順
に1ビットずつSAM人出力バッファ3へ伝達される。
SAMメモリセル部へのデータの書込みは上述の読出動
作と逆であり、制御信号SCが“H“となるたびに、S
AM人出力バッファ3へ与えられた4ビットのデータが
順次データ・レジスタ9a〜9dへそれぞれ書込まれて
いく。1行分のデータがデータ・レジスタ9a〜9dの
各々に書込まWEによって転送ゲー}8a〜8dを開く
ことにより、行アドレス信号AO−A8により指定され
たメモリセルアレイ100a〜100dの各々の行にこ
の対応のデータ・レジスタからのデータが書込まれる。
SAMポートにおける動作モードが読出モードであるか
書込モードであるかは、前回実行された内部転送の方向
によって決定される。
次に簡単にこの内部転送動作についてその動作波形図で
ある第9図および第10図を参照して説明する。
まず、第9図を参照してリード転送サイクルすなわちR
AMポートからSAMポートへのデータ転送動作につい
て説明する。データ読出サイクルにおいて、信号RAS
を活性状態の“L”とするときに信号DT/OEを“L
“、信号WEを“HS信号SEを任意の状態に設定する
と、メモリセルアレイ100a−100dにおけるデー
タ読出完了後、すなわちメモリセルアレイ1008〜1
00dにおいて選択された行に接続されるメモリセルの
データかビット線(列)上に伝達されて確定された後、
信号DT/OEの立上がりに応答して転送ゲート8a〜
8dが開き、このデータかデータ・レジスタ9a〜9d
へ転送されてそこにラッチされる。
このデータ争レジスタリa〜9dに伝送された1行の分
のデータに対しては、信号CASに応答してアドレスバ
ッファ1にストローブされた列アドレス信号がポインタ
15にロードされ、セレクタlla,llbを介して、
SAM人出力バッファ3へ出力される最初のデータ・レ
ジスタ9a〜9dのビットを指定する。
SAM人出力バッファ3からのデータ読出しは、制御信
号S C/S Eに応答して、通常、データ・レジスタ
9a〜9dへのデータ転送完了後行なわれる。これによ
りSAMデータ入出力端子SQa〜SQdにはメモリセ
ルアレイ100a〜100dの各々から選択された1ビ
ットのデータがそれぞれ制御信号SCに応答して入出力
端子SQa〜SQdより読出される。
次に、第10図を参照してSAMボートからRAMポー
トへのデータ転送を行なうライト転送サイクル動作につ
いて説明する。リード転送サイクルと同様のタイミング
で、信号RASを“L#のアクティブ状態にするときに
、信号WEを“L”信号DT/OEを“L″、信号SE
を“L”と設定すると、信号DT/OEの立上がりに応
答して、転送ゲート88〜8dが開き、データ・レジス
タ9a〜9dに書込まれた内容がメモリセルアレイ10
0a〜100dの選択された行へ一括して書込まれる。
このライト転送サイクルは、通常、SAM人出力バッフ
ァ3からデータ争レジスタ9a〜9dへのデータ書込完
了後に行なわれる。
ライト転送サイクルにおいて信号RASが“Lレベルの
アクティブ状態となったときに、信号SEが“H”の場
合には擬似ライト(マスクトライト)転送サイクルが行
なわれる。この擬似ライト転送サイクルにおいては、転
送ゲート8a〜8dは閉じたままであり、データ・レジ
スタ9a〜9dからメモリセルアレイ100a〜100
dへのデータ転送は行なわれる。この擬似ライト転送サ
イクルは、SAMポートの動作モードがその前回のサイ
クルに行なわれた内部転送サイクルにより規定されるた
め、単にSAMポートを出力モードから入力モードに切
換えるために行なわれる。
信号SEが“H″の場合、SAM人出力バッファが活性
化されておらずデータ争レジスタ9a〜9dへのデータ
書込みは行なわれない。
[発明が解決しようとする課題〕 上述のように、従来の半導体記憶装置は、1行分のメモ
リセルデータを格納するレジスタをメモリセルアレイ対
応に設け、このデータレジスタを介してメモリセルアレ
イと外部装置とのデータ授受を行なうことにより、デー
タ読出および書込動作の高速化を図っている。
しかしながら、従来の構成においては、データ・レジス
タとメモリセルアレイとは1対1の対応関係で設けられ
ており、たとえばデータ・レジスタ9aはメモリセルア
レイ100aとのみデータ転送が可能であり、他のメモ
リセルアレイとはデータ転送を行なうことができない。
すなわち、メモリセルアレイとSAMデータ入出力端子
SQa〜SQdおよびRAMデータ入出力端子DQa〜
DQdとはその対応関係が一意的に固定されている。
したがって、たとえば、メモリセルアレイ100a〜1
00dからの各1ビットによる4ビットデータが1画素
を構成する場合を考えると、表示画像の色または濃淡を
変更する場合、外部装置を用いて画素データの組替え(
再配列)を行なう必要があり、この色または濃淡の変更
を行なうための装置構成が複雑になり、容易に色または
濃淡の変更を行なうことができないという問題が発生す
る。
また、たとえば画像処理用途においては、3つのメモリ
セルアレイがそれぞれR(赤)、G(緑)およびB(青
)三色に対応し、残りの1個のメモリセルアレイが未使
用領域または作業領域として用いられる構成の場合、赤
色で示される領域を緑色で表示し、赤色で表示される領
域の形状を変更したい場合、赤色に対応するメモリセル
アレイのデータを緑色に対応するアレイヘ転送し、一方
で、赤色のメモリセルアレイのデータを書換える必要か
ある。
しかしながら、従来の半導体記憶装置においては、上述
のごとく、メモリセルアレイ間のデータ転送は直接行な
うことはできず、一旦データ・レジスタからデータを装
置外部へ読出して、たとえば作業用のバッファメモリに
格納した後、再びこノハッファメモリから所望の緑色メ
モリセルアレイへ赤色情報を書込むなどの方法によって
しか行なうことができず、メモリセルアレイ間でのデー
タ転送を高速で行なうことができず、所望の画像処理を
高速に行なうことができないという問題があった。
それゆえ、この発明の目的は、上述の従来の半導体記憶
装置の有する欠点を除去する改良された半導体記憶装置
を提供することである。
この発明の他の目的は、高速でデータ処理を行なうこと
のできる半導体記憶装置を提供することである。
この発明のさらに他の目的は、高速でかつ容易に柔軟な
データ処理を実現することのできる半導体記憶装置を提
供することである。
この発明のさらに他の目的は、高速かつ容易に画像デー
タの処理を行なうことのできる柔軟性に富んだ高機能の
画像処理用半導体記憶装置を提供することである。
[課題を解決するための手段] この発明に係る半導体記憶装置は、複数のメモリセルア
レイに対して設けられ、1行分のメモリセルデータを格
納する記憶容量を有するレジスタ手段と、レジスタ手段
対応に設けられ、対応のレジスタ手段を少なくとも2つ
のメモリセルアレイに結合する手段とを備える。
この結合手段は、転送先指示信号に応答して、上記少な
くとも2つのメモリセルアレイのうちの1つのメモリセ
ルアレイに選択的に対応のレジスタ手段を接続し、この
接続されたレジスタ手段とメモリセルアレイとの間でデ
ータ転送を行なわせるための手段を含む。
[作用] この発明におけるレジスタ手段は、少なくとも2つのメ
モリセルアレイに接続可能であり、接続されたメモリセ
ルアレイとの間でデータ転送を行なう。したがって、こ
の結合手段によりレジスタ手段の結合先を切換えること
により、メモリセルアレイ間でのデータ転送が可能とな
るとともに、入出力データの再配列を内部で行なうこと
が可能となる。
[発明の実施例コ 第1図にこの発明の一実施例である半導体記憶装置の全
体の構成を概略的に示す。この第1図に示す半導体記憶
装置は、第8図に示す半導体記憶装置の改良構成を与え
るものであり、第8図に示す半導体記憶装置の構成要素
と対応する部分には別の参照番号が付されている。第1
図において、メモリセルアレイ100a〜100dとデ
ータ・レジスタ9a〜9dの各々の間に設けられた転送
ゲート8a′〜8d’の各々は、転送先指示信号φ^,
φBに応答してメモリセルアレイとデータ・レジスタの
接続経路を切換える転送制御トランジスタTI,T2を
含む。
転送制御トランジスタT1は、転送先指示信号φえに応
答してメモリセルアレイ100a〜100dをそれぞれ
データ・レジスタ9a〜9dに接続する。転送制御トラ
ンジスタT2は、転送先指示信号φBに応答してメモリ
セルアレイを、隣接するメモリセルアレイに対して設け
られたデータ・レジスタに接続する。すなわち、たとえ
ばメモリセルアレイ100aは転送制御トランジスタT
2によりデータ・レジスタ9dに接続され、一方、メモ
リセルアレイ100dは、転送制御トランジスタT2に
よりデータ・レジスタ9aに接続される。同様に、メモ
リセルアレイ100bおよび100cはそれぞれ転送制
御トランジスタT2を介して、データ・レジスタ9Cお
よび9bに接続される。
したがって、転送先指示信号φ,が発生された場合には
、従来と同様に、各メモリセルアレイ100a〜100
dと対応に設けられたデータ・レジスタ9a〜9dとの
間でのデータ転送が行なわれる。一方、転送先指示信号
φBが発生した場合には、メモリセルアレイとデータ・
レジスタとの接続経路が切換えられデータ・レジスタの
転送相手となるメモリセルアレイが隣接メモリセルアレ
イに切換えられ、これにより入出力データの再配列を行
なうことができる。
この場合、転送先指示信号をφ^を立上げてリード転送
サイクルを行なってデータ拳レジスタにメモリセルアレ
イからデータを書込んだ後、今度はライト転送サイクル
を行なって転送先指示信号φ8を活性化すれば、データ
・レジスタを介してメモリセルアレイ間でのデータ交換
が実現される。
この転送制御信号φえ.φBは、外部から与えられる転
送先指示信号DSFに応答してタイミング・ジェネレー
タ4′により発生される。この内部転送指示信号φ.,
φBは、従来における転送制御信号と同様のタイミング
で発生され、外部からの転送先指示信号DSFに応答し
て転送制御信号φ^,φBのいずれか一方のみが発生さ
れる。
なお、転送制御トランジスタTI,T2はデータ・レジ
スタの各ビット対応に設けられているが、第1図におい
ては図面を簡略化するために、代表的にそれぞれ内部転
送制御信号φ.,φ已に応答して導適状態となる2個の
トランジスタTI,T2のみが例示される。
第2図に、メモリセルアレイ100aとメモリセルアレ
イ100dとの間において1ビットのデータ転送を行な
うための構成を示す。第2図を参照して、メモリセルア
レイ100aは、いわゆる折返しビット線構成を有して
おり、1列が相補ビット線対BL,BLにより構成され
る。メモリセルアレイ100aは、各々か情報を電荷の
形態で記憶するメモリセルキャパシタMCI,MC2と
、ワード線WLI上の信号電位に応答して導適状態とな
り、メモリセルキャパシタMCIをビット線BLに接続
するメモリセルトランジスタMTIと、ワード線WL2
上の信号電位に応答して導通状態となり、メモリセルキ
ャパシタM2を相補ビット線BLに接続するメモリセル
トランジスタMT2とを含む。
1つのメモリセルは1個のメモリセルトランジスタMT
I (MT2)と1個のメモリセルキャパシタMCI 
(MC2)とにより構成される。メモリセルキャパシタ
MCI,MC2の一方電極(セルプレート)は所定の電
位Vcpに接続される。
メモリセルアレイ100aはさらに、1メモリサイクル
終了時に(信号RASが“H”のとき)にビット線対B
L,BLを所定の電位VBLにプレチャージしかつ保持
するためのトランジスタTr3およびTr4を含む。ト
ランジスタTr3は、イコライズ/ブリチャージ信号B
LEQに応答して導通状態となり、ビット線対BL,B
Lを電気的に短絡する。トランジスタTr4は、ブリチ
ャージ/イコライズ信号BLEQに応答して導適状態と
なり、所定のブリチャージ電位VaLをビット線BL,
BLへ伝達する。
RAMポートのI/Oゲートは、カラム・デコーダ6a
からの列選択信号に応答して導適状態となり、ビット線
BL,BLをそれぞれ内部データ入出力線対I/O,I
/Oへ接続するトランスファゲートトランジスタTr1
,Tr2を含む。
カラム・デコーダ6aは、単位デコーダがANDゲート
により構成される場合が一例として示される。
転送ゲート8a′は、内部転送制御信号φ^に応答して
導適状態となり、ビット線BLと内部デ−夕転送線DL
Iとを接続する転送制御トランジスタTr5と、内部転
送制御信号φ8に応答して導通状態となり、ビット線B
Lと内部データ転送線DL2とを接続する転送制御トラ
ンジスタTr6とを含む。
データ・レジスタ9aは、内部データ転送線DLl上の
信号電位を反転するインバ〜タI1と、インバータI1
出力を反転するインバータ12とインバータI2の出力
と内部データ転送線DLIとを制御信号φ2に応答して
接続するラッチ制御トランジスタTr7とを含む。トラ
ンジスタTr7が導通状態の場合には、インバータ11
.12は内部データ転送線DLI上の信号電位を保持す
るラッチ回路を構成し、一方、トランジスタTr7が遮
断状態の場合には、インバータ11.12は2段のイン
バータからなるバッファ回路を構成する。
SAMポートのI/Oゲート10aは、セレクタ11a
からの列選択信号に応答して導適状態となり、インバー
タl1出力およびインバータl2出力をそれぞれ内部デ
ータ伝達線対I/O,I/Oへ接続する転送ゲートトラ
ンジスタTr9,Tr8を含む。
セレクタllaは、機能的にANDゲートで単位セレク
タが構成される場合を一例として示す。
この場合、セレクタはポインタ15からの出力により順
次I/Oゲート10aに含まれるトランジスタ対を導適
状態とする。
同様に、SAMポート用I/Oゲート10dは、転送ゲ
ートトランジスタTrlO,Trllを含む。ここで第
2図においては、I/Oゲート10a,10dにそれぞ
れ含まれる転送ゲートトランジスタは別々のセレクタ出
力により導適状態とされる構成が示されているが、セレ
クタは2つのI/Oゲートに対して共通に設けられてい
るため、このセレクタllaのANDゲート(これは単
に機能的に示しているだけであり、実際の構成とは異な
る)には同一のビット選択信号が与えられる。
データ・レジスタ9dは、内部データ転送線DL2上の
信号電位を反転するインバータI4と、インバータエ4
出力を反転するインバータI3と、制御信号φ,に応答
して導適状態となり、インバータI3出力部を内部デー
タ転送線DL2に接続するラッチ制御トランジスタTr
l2とを含む。
インバータエ4出力がトランジスタTrlQを介して内
部データ線I/Oへ伝達され、インバータI3出力がト
ランジスタTrllを介して相補内部データ線I/O上
へ伝達される。
メモリセルアレイ100dに隣接して設けられる転送ゲ
ート8d’ は、内部転送制御信号φ、に応答して導通
状態となり内部データ転送線DL2とメモリセルアレイ
の相補ビット線BLとを接続するトランジスタTrl3
と、内部転送制御信号φ6に応答して導通状態となり、
内部データ転送線DLIとメモリセルアレイ100dの
ビット線BLとを接続する転送制御トランジスタTrl
4とを含む。
制御信号φ6は、リード転送サイクル時においてメモリ
セルアレイから伝達されたテータがデータレジスタにラ
ッチされているデータと衝突しないようにし、かつ確実
にデータレジスタにラッチされるようにするために、こ
のデータレジスタにおけるラッチ能力を一旦不能化する
機能を備える。
次に動作についてその動作波形図である第3図および第
4図を参照して説明する。
まず第3図を参照してリード転送サイクル動作について
説明する。リード転送サイクル時においては、信号RA
Sの立下がり時点において信号C/OEが“L”と設定
することによりこのリード転送サイクルが設定される。
この場合、信号RASの立下がりに応答して、行アドレ
ス信号がデコードされ、1本のワード線(たとえばWL
I)が選択され、このワード線WLIに接続されるメモ
リセルがビット線に接続される。今、データ転送が各メ
モリセルアレイに隣接して設けられたデータレジスタと
の間で行なわれるものとし、内部転送制御信号φ,が発
生されるものとする。
ビット線BL,BL上の読出電位がセンスアンプSAに
より感知増幅されて確定し、制御信号CASが“L゜に
立下がった後、信号D T/O Eが立上がる。この信
号DT/OEの立上がりに応答して、転送制御信号φ.
が“H”へ立上がる。この場合、制御信号φBは“L”
のままである。これにより、第2図において、データ・
レジスタ9a,9dがメモリセルアレイ100a,10
0dにそれぞれ接続される。この結果、メモリセルアレ
イ100aのビット線BL上の信号電位がトランジスタ
Tr5を介して内部データ転送線DL1へ伝達され、メ
モリセルアレイ100dの相補ビット線BL上の信号電
位かトランジスタTr1Bを介してデータ転送線DL2
へ伝達される。
制御信号φ^の立上がりに応答して制御信号φ,が“L
″に立下がる。これによりデータ・レジスタ9a,9d
におけるトランジスタTr7およびTrl2は遮断状態
となり、データラッチ能力が消勢される。次いで内部デ
ータ転送線DL1,DL2の信号電位がこの対応のビッ
ト線BL,BLからの信号電位レベルに充電されると、
制御信号φ.が“L゜、制御信号φ,が“H“に立上が
り、トランジスタTr7,Trl2が導通状態となり、
一方、トランジスタTr5,Trl3は遮断状態となる
。これにより、内部データ転送線DLL,DL2上の信
号電位はそれぞれインバータII,12}ランジスタT
r7からなるラッチ回路およびインバータ14.13お
よびトランジスタTrL2からなるラッチ回路にそれぞ
れラッチされ、メモリセルアレイ100aからデータレ
ジスタ9aおよびメモリセルアレイ100dからデータ
・レジスタ9dへのデータ転送が完了する。
このデータ・レジスタ9a,9dへのデータ転送は他の
列においても同様に行なわれており、これにより1行分
のメモリセルデータが同時にデータ・レジスタに格納さ
れることになる。
制御信号φ^の代わりに制御信号φBが選択されて“H
″に立上がる場合には、トランジスタTr6およびTr
 14が導通状態となり、一方、トランジスタTr5お
よびTrl3がオフ状態となる。したがって、この場合
、メモリセルアレイ100aのデータはビット線BL,
  トランジスタTr6および内部データ転送線DL2
を介してデータ・レジスタ9dにラッチされ、一方、メ
モリセルアレイ100dのデータはトランジスタTri
4を介してデータ・レジスタ9aにラッチされる。
ここで、ワード線WL2に接続されるメモリセルのデー
タをデータ・レジスタに格納する場合、センスアンブS
Aにより相補データがビット線BLに読出され、このデ
ータ・レジスタに格納される。通常、相補ビット線BL
には外部から与えられる書込データと逆のデータが書込
まれて記憶されるため、このような一方のビット線BL
 (BL)上の信号電位のみをラッチしてもデータ読出
動作に対しては何ら悪影響はない。
次にデータ・レジスタからメモリセルアレイへデータを
転送するライト転送サクイルについて説明する。
第4図に示?ように、ライト転送サイクルの設定は、信
号RASが“L”に立下がった時点にお号DT/OEが
“L”に設定することにより行なわれる。このライト転
送サイクルにおいては、信号RASの立下がりに応答し
て、転送制御信号φ^が“H”へ立上がる。これにより
、SAM人出カハッファ3を介してデータ・レジスタ9
a,9dに書込まれていたデータはトランジスタTr5
およびトランジスタTrl3を介してそれぞれメモリセ
ルアレイ100a,100dへ伝達される。
これにより、この信号RASの立下がりに応答して選択
されていたワード線に接続されるメモリセルへのデータ
の書込みが行なわれる。このとき、データ書込時におい
てもセンスアンブSAは活性化され、ビット線対BL,
BL上の信号電位を差動的に増幅するが、データ・レジ
スタ9a,9dのラッチ能力はセンスアンブSAのラッ
チ能力よりもはるかに大きいため、たとえこの制御信号
φ.がセンスアンブSAの活性化後に“H”に立上がっ
たとしても、ビット線BL,BL上の電位はこのデータ
・レジスタ9a,9dにラッチされているデータに対応
したものとなり、制御信号DT/OEの“H”への立上
がりに応答して制御信号φ.が“L″に立下がり、メモ
リセルアレイ100a,100dとデータ・レジスタ9
a,9dとがそれぞれ切り離されたとしても、センスア
ンブSAは活性状態がその信号RASが“H“に立上が
るまで保持されるため、信号電位はビット線BL,BL
上にこのセンスアンプにより保持されており、選択され
た1行のメモリセルに対するデータの書込みが確実に行
なわれ、これにより、データ・レジスタ9a,9dから
メモリセルアレイ100a  100dへのデータ転送
動作か完了する。
制御信号φBが選択されて“H″となる場合には、トラ
ンジスタTr6,Trl4が導通状態、トランジスタT
r5およびTrl3が遮断状態となるため、データ・レ
ジスタ9aのラッチデータは内部データ転送線DLI,
hランジスタTrl4を介してメモリセルアレイ100
dへ伝達され、データ・レジスタ9dのラッタデー夕は
内部データ転送線DL2,Tr6を介してメモリセルア
レイ100aへ伝達される。これにより、データ・レジ
スタ9a.9dからメモリセルアレイ100d.100
aへのデータ転送が行なわれる。制御信号φ,を選択し
てリード転送サイクル動作を行ない、次いで制御信号φ
Bを選択してライト転送サイクル動作を行なえば、メモ
リセルアレイ100aとメモリセルアレイ100aとの
間でデータ転送かデータ・レジスタ9a,9dを介して
行なわれることになり、一度に1行分のメモリセルデー
タの交換か行なわれ、高速でメモリセルアレイ間におけ
るデータ伝送を行なうことが可能となる。
また、上述の動作において単にリード転送サイクルまた
はライト転送サイクルのみを行なえば、所望のデータ再
配列を行なった後メモリセルアレイとSAM人出力バッ
ファとの間でのデータ転送を行なうことが可能となる。
なお、第2図に示す構成では、データ転送はビット線B
Lと相補ビット線BLとの間で行なわれ、転送データが
反転することも考えられるが、これは、たとえばトラン
ジスタTr6がメモリセルアレイ100aの相補ビット
線BLと接続するように構成すれば、ビット線間および
相補ビット線間のデータ転送が実現される。
第5図にこの制御信号φ.,φBおよびφ,を発生する
ための回路構成の一例を示す。第5図を参照して制御信
号発生回路は、タイミング・ジエネレータ4′に含まれ
ており、信号RAS,CAS,WE,DT/OEを受け
、動作サイクルを判定する判定回路40と、判定回路4
0からの転送指示信号φTと外部から与えられる転送先
指示信号DSFとに応答して制御信号φえ,φ8のいず
れか一方を発生する選択回路41とを含む。この判定回
路40は、第3図および第4図に示すように、信号RA
Sが“L”に立下がった時点における信号CAS,WE
,DT/OEの信号電位を検出し、その検出結果に応答
してどの動作モードが指定されているかを判定する。リ
ード転送サイクルが指定されていると判定された場合に
は判定回路40からは転送指示信号φ丁を反転遅延した
制御信号φ,が出力される。ライト転送サイクルと判定
された場合には制御信号φ,は“H“固定である。
なお第5図には、この転送先指示信号を外部から与える
構成を一例として示したが、これに代えて制御信号RA
S,CAS,WE,DT/OEの所定のタイミング関係
のみを用いて転送先を指示する構成としてもよい。また
、この転送先指示信号DSFは、余分のピン端子を半導
体記憶装置に設けて専用に与える構成としてもよく、デ
ータ転送モード指定時において不要となるピン(たとえ
ばデータ人出力ビンまたはアドレスビン)を用いてその
ピン端子における信号電位と制御信号RAS,CAS,
WE,DT/OEの所定のタイミング関係との組合わせ
により選択的に制御信号φ.,φ8を発生するように構
成してもよい。
なお第1図に示す構成においては、左右の隣接するメモ
リセルアレイ間におけるデータ転送が可能なように構成
したが、これは図面において上下に隣接するメモリセル
アレイ間にもデータ転送が行なえるように構成すること
も可能である。これは転送制御ゲートトランジスタをそ
の転送されるべきメモリセルアレイの個数に応じて増加
する構成とすれば容易に拡張することができる。
また、上記実施例においては、各メモリセルアレイ対応
にデータレジスタが設けられており、このデータレジス
タとメモリセルアレイの接続経路を切換える構成を示し
たが、たとえば通常のDRAMのようにメモリセルアレ
イが複数個設けられており、各メモリセルアレイがデー
タピットを並列に出力する構成の場合、追加のデータ・
レジスタをメモリセルアレイ間に設け、これによりデー
タ転送をメモリセルアレイ間で実現する構成も得ること
が可能である。第6図にこのような構成の一例を示す。
第6図はこの発明の他の実施例である半導体記憶装置の
全体の構成を概略的に示す図である。第6図において、
半導体記憶装置は2つのメモリセルアレイ100a,1
00bを含む。メモリセルアレイ100aに対しては、
アドレスバッファ1からの内部行アドレスに応答してメ
モリセルアレイ100aの1行を選択する信号を発生す
るロウデコーダ5aと、アドレスバッファ1からの内部
列アドレス信号に応答して、メモリセルアレイ100a
の1列を選択する信号を発生するカラム・デコーダ6a
と、カラム・デコーダ6aからの列選択信号に応答して
、選択されたメモリセルを人出力バッファ2へ接続する
I/Oゲート7aが設けられる。同様に、メモリセルア
レイ100bに対しても、ロウデコーダ5b.カラム・
デコーダ6bおよびI/Oゲート7bが設けられる。ロ
ウデコーダ5bおよびカラム・デコーダ6bはそれぞれ
アドレスバッファ1からの内部行アドレス信号および内
部アドレス信号を受ける。
通常のDRAMにおいては、外部から与えられるアドレ
ス信号AO〜A8に応答して、メモリセルアレイ100
a,100bにおいてそれぞれ1ビットのメモリセルが
選択され、この選択されたメモリセルが人出力バツファ
2および入出力端子DQI.DQ2を介して外部装置と
データの授受を行なう。
この発明に従う半導体記憶装置はさらに、メモリセルア
レイ100a,100bの間に設けられたデータレジス
タ9および転送ゲート8a,8bをさらに備える。転送
ゲート8aは、内部転送制H(Ji号φ1に応答して導
通状態となり、メモリセルアレイ1aとデータ・レジス
タ9とを接続する。
転送ゲート8bは内部転送制御信号φ2に応答して導通
状態となり、データ・レジスタ9とメモリセルアレイ1
00bとを接続する。
データ・レジスタ9は、メモリセルアレイ1oOa,1
00bのそれぞれの1行分のメモリセルデータを記憶す
る容量を有しており、転送ゲート8a,8bを介してメ
モリセルアレイ100a,100bとそれぞれデータ転
送動作が可能である。
転送ゲート8a,8bの動作を制御する内部転送制御信
号φ1.φ2は、タイミング・ジエネレタ4″により発
生される。タイミング・ジエネレータ4″は、転送先指
示信号DSFと転送指示信号DTとに応答して、データ
・レジスタ9とメモリセルアレイ100aおよび100
bのいずれか一方とを選択的に接続する。
データ転送動作は第1図に示す半導体記憶装置の場合と
同様であり、信号RAS,CAS,WEおよびDTのタ
イミング関係によりリード転送サイクル(メモリセルア
レイからデータ・レジスタへの1行分のデータ転送)で
あるかライト転送サイクル(データ・レジスタ9からメ
モリセルアレイへの1行分のデータ転送)であるかの指
示が行なわれる。制御信号φ1,φ2のいずれを発生す
るかは転送先指示信号DSFにより指定される。
したがってこの第6図に示す構成よれば、転送ゲートを
介して一方のメモリセルアレイからデータ・レジスタヘ
データを転送し、継いでデータ・レジスタから他方のメ
モリセルアレイへデータ転送を行なえば、メモリセルア
レイ100aおよび100b間でのデータ転送を実現す
ることができる。これにより、一方のメモリセルアレイ
の内容を他方のメモリセルアレイに一括コピーする動作
を高速で行なうことのできる半導体記憶装置を得ること
ができる。
第7図はこの発明のさらに他の実施例である半導体記憶
装置の全体の構成を概略的に示す図である。第7図にお
いて、半導体記憶装置は、データ人力専用データ・レジ
スタ22aおよび22bと、データ出力専用データ◆レ
ジスタ29aおよび29bを備える。
入力専用データ・レジスタ22aに対しては、データ・
レジスタ22aからめデータをメモリセルアレイ100
aへ転送する転送ゲート23aと、アドレスバッファ・
カウンタ1′からの列選択信号に応答してデータ・レジ
スタ22aの列を選択する信号を発生する書込専用セレ
クタ26aと、セレクタ20aからの列選択信号により
データ・レジスタの選択ビットを入カバッファ2bへ接
続する人力ゲート27aとか設けられる。
出力専用データ・レジスタ29aに対しては、データ・
レジスタ29a,内部転送制御信号φ.,φ8に応答し
てデータ・レジスタ29aをメモリセルアレイ100a
および100bのいずれか一方に選択的に接続する内部
転送制御ゲート28a,28bと、アドレスバッファ、
カウンタ1′からの列選択信号に応答してデータ・レジ
スタ29aの列を選択する信号を発生するセレクタ11
′と、セレクタ11′からの列選択信号に応答してデー
タ・レジスタ29aの選択ビットを出力バッファ2aへ
接続する出力ゲート20aとが設けられる。
同様に、メモリセルアレイ100b部分においても、入
力専用データ・レジスタ22bに対しては転送ゲート2
3b1人カゲート27bおよびセレクタ26bが設けら
れ、出力専用データ・レジスタ29bに対しては出力ゲ
ート20b1セレクタ11′および転送ゲート28b,
28aが設けられる。
ここで第7図に示す構成においては、アドレスバッファ
・カウンタ1′は、制御信号SEが活性状態となった場
合に、列アドレスが指定するビットから順次選択列をシ
フトさせるためにインクリメント動作を行なうカウンタ
を含む構成が一例として示される。この第7図に示す半
導体記憶装置においては、入力ゲートと出力ゲートとが
それぞれ別々に設けられており、この入力ゲートおよび
出力ゲートそれぞれに対してデータ・レジスタが設けら
れている。この場合においても、転送ゲーh28a,2
8bをデータ・レジスタ29a,29bとメモリセルア
レイ100a,100bの間にそれぞれ設ける構成とす
れば、データ●レジスタとメモリセルアレイ間の選択的
なデータ転送動作を行なうことが可能となり、半導体記
憶装置内部において出力データの再配列を容易に行なう
ことができる。
なお第7図に示す構成においては、メモリセルアレイ1
00aとメモリセルアレイ100bとの間のデータ転送
経路は示していないが、これは出力専用のデータ・レジ
スタが選択的に入力専用のデータ・レジスタへ接続され
る構成を付加すれば容易にメモリセルアレイ間のデータ
転送を行なう構成を得ることかできる。
さらに、第7図に示す構成においては、SAMポート部
分のみが示されているが、これはRAMポート部分が設
けられており、このRAMポートが入力ゲートと出力ゲ
ートとが別々に設けられている構成であっても上記実施
例と同様の効果を得ることかできる。
さらに、第7図においては、シリアル・アクセス可能な
半導体記憶装置が示されているが、これはランダム・ア
クセス可能な半導体記憶装置であっても、同様の構成を
用いることにより上記実施例と同様の効果を得ることか
できる。この場合、出力バッファ2a,2bに接続され
る入力端子S01およびS02および入力端子Sll,
SI2をそれぞれQl,Q2、DI,D2と書換え、さ
らにカラム・デコーダをメモリセルアレイ100aおよ
び100bそれぞれに設けることにより、容易に通常の
入力ゲートと出力ゲートとが別々に設けられているDR
AMをもメモリセルアレイ間でのデータ転送が可能な構
成に再構成することが可能となる。
[発明の効果] 以上のように、この発明によれば、複数のメモリセルア
レイを有する半導体記憶装置において、少なくとも2個
のメモリセルに結合可能なようにデータレジスタを設け
、転送指示信号に応答してこのデータレジスタを選択的
に1つのメモリセルアレイに接続するように構成したの
で、2つ以上のメモリセルアレイ間でのデータ転送動作
が可能となり、メモリセルアレイ間のデータ転送を行単
位で一括して行なうことが可能となり、高速なデータ転
送か実現される。
さらに、データレジスタの接続経路を切換えることによ
り、半導体記憶装置内部においてデータ再配列を行なう
ことが可能となり、複雑な構成の外部装置を設けること
なく容易にデータ再編成等の処理を高速で行なうことの
できる半導体記憶装置を得ることができる。
さらに、この半導体記憶装置を画像処理メモリセルとし
て用いた場合、出力画素データの再配列が容易に実現さ
れるため、表示画像の濃淡または色などの色調を容易に
変更することが可能となる、処理性能に優れた画像処理
メモリを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例である半導体記憶装置の全
体の構成を概略的に示す図である。第2図は第1図に示
す半導体記憶装置の要部の構成を示す図である。第3図
は第1図および第2図に示す半導体記憶装置におけるリ
ード転送サイクルの動作を示す信号波形図である。第4
図は第1図および第2図に示す半導体記憶装置のライト
転送サイクル動作を示す信号波形図である。第5図は第
1図および第2図に示す半導体記憶装置における内部転
送制御信号を発生するための回路構成の一例を概略的に
示す図である。第6図はこの発明の他の実施例である半
導体記憶装置の全体の構成を概略機に示す図である。第
7図はこの発明のさらに他の実施例である半導体記憶装
置の全体の構成を概略的に示す図である。第8図は従来
の半導体記憶装置の全体の構成を概略的に示す図である
。 第9図は従来の半導体記憶装置におけるリード転送サイ
クル動作を示す信号波形図である。第10図は従来の半
導体記憶装置におけるライト転送サイクル動作を示す信
号波形図である。 図において、8a 〜8d,8a’ 〜8d’ は転送
ケート、9a〜9dはデータ・レジスタ、22a,22
bは入力専用データ・レジスタ、23a,23bはライ
ト転送を行なうための転送ゲート、28a,  28b
はリード転送専用転送ゲート、29a,29bは出力専
用データ・レジスタ、100a〜100dメモリセルア
レイである。 なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 各々が複数の行および列からなるマトリクス状に配列さ
    れた複数のメモリセルを有する複数のメモリセルアレイ
    を含む半導体記憶装置であって、前記複数のメモリセル
    アレイの各々に対して設けられ、前記メモリセルマトリ
    クスの1行のメモリセルとデータの授受が可能な記憶容
    量を備える複数のレジスタ手段、および 前記複数のレジスタ手段の各々に対応して設けられ、対
    応のレジスタ手段を少なくとも2つのメモリセルアレイ
    に結合する手段を備え、前記結合手段は、転送先指示信
    号に応答して、対応のレジスタ手段を前記少なくとも2
    つのメモリセルアレイのうちの1つに選択的に結合し、
    結合されたメモリセルアレイとレジスタ手段との間での
    データ転送を可能にする手段を含む、半導体記憶装置。
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