JPH07141259A - キャッシュタグメモリ - Google Patents
キャッシュタグメモリInfo
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- JPH07141259A JPH07141259A JP6149602A JP14960294A JPH07141259A JP H07141259 A JPH07141259 A JP H07141259A JP 6149602 A JP6149602 A JP 6149602A JP 14960294 A JP14960294 A JP 14960294A JP H07141259 A JPH07141259 A JP H07141259A
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- G—PHYSICS
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Abstract
に動作するキャッシュタグメモリを提供する。 【構成】 キャッシュタグRAM上で既に使用可能なデ
ータバスラインを使用するキャッシュタグRAMメモリ
に対する比較器システムが設けられる。真データバスラ
インが接続点において共通接続されており且つ「ワイヤ
ード」接続乃至は形態を形成している。「ワイヤード」
接続は、本発明に基づいて、例えば、「ワイヤードO
R」、「ワイヤードNOR」、「ワイヤードAND」又
は「ワイヤードNAND」とすることが可能である。キ
ャッシュタグRAM上の相補的データバスラインは同様
の形態で接続されている。比較器システムがキャッシュ
タグRAMデータバスラインへ接続しており、且つキャ
ッシュタグRAMデータバスライン上のデータとキャッ
シュタグRAMデータバスラインへ接続しているトラン
ジスタを制御する入力データに基づいてヒット又はミス
信号を発生し、その際により高速の比較機能を与えてい
る。
Description
ュータシステムに関するものであって、更に詳細には、
キャッシュメモリシステムに関するものである。
善するために多くのコンピュータシステムにおいて使用
されている。キャッシュメモリは、比較的に小型で高速
のメモリであって、それは、中央プロセサとメインシス
テムメモリとの間に存在している。プロセサがキャッシ
ュメモリ内に格納されているメモリ位置の内容を読取る
場合には、このような位置へアクセスするのに必要な時
間が著しく減少される。良好なキャッシュ技術は、90
%を遥かに超える「ヒット率」を与えることが可能であ
り、実行される読取動作のうちで90%を超える場合に
メインメモリへのアクセスが必要ではないことを意味し
ている。キャッシュ内に格納されているデータのアクセ
スは、3倍乃至10倍程度アクセス時間を改善すること
が可能である。
リを必要とする機能を実行する。第一のタイプはデータ
メモリであり、その場合には実際にデータが格納され
る。第二のタイプはキャッシュタグメモリ又はキャッシ
ュタグRAMとして知られているものであり、それは、
キャッシュ内においてどのメモリ位置に実際に格納され
るかを決定するために使用される。一般的には、キャッ
シュタグRAMは、データキャッシュのエントリに対応
して複数個のエントリを有している。各エントリは、中
央プロセサによって発生されるアドレスの所定数の最小
桁ビットによってインデックスされ、タグエントリ自身
は対応するデータキャッシュエントリ内に格納されるメ
モリアドレス位置の最大桁ビットを有している。キャッ
シュタグ内に格納されている最大桁ビットが現在発生中
のアドレスの最大桁ビットと一致する場合には(尚、こ
のアドレスの最小桁ビットはタグRAMへのインデック
スとして作用する)、キャッシュ「ヒット」が発生し、
且つ読取られるべきデータは対応するデータキャッシュ
エントリから取出すことが可能である。所望のアドレス
に対応するデータがデータキャッシュ内に存在しない場
合には、タグエントリはそのアドレスの最大桁ビットと
一致することはなく、従って「ミス」が発生する。この
ことは、データをメインシステムメモリから検索しデー
タキャッシュ内に格納せねばならないことを表わしてい
る。この時に、キャッシュタグエントリの現在の内容は
新たに検索されたアドレスの最大桁ビットで上書きされ
る。
説明は、例えば、「高性能コンピュータアーキテクチュ
ア(High−Performance Comput
erArchitecture)」、アジソンウエディ
出版社、1987年の文献に記載されている。
りも一層高速で且つ効率的に動作するキャッシュタグメ
モリを提供することを目的とする。
ュタグRAM上で使用可能なデータバスラインを利用す
るキャッシュタグRAMメモリ用のシステムを提供す
る。真データバスラインは接続点において共通接続され
ており、且つ「ワイヤード」接続乃至は形態を形成して
いる。「ワイヤード」接続は、例えば、本発明に基づい
て、「ワイヤードOR」、「ワイヤードNOR」、「ワ
イヤードAND」、又は「ワイヤードNAND」とする
ことが可能である。キャッシュタグRAMにおける相補
的データバスラインは同様の態様で接続されている。比
較器システムがキャッシュタグRAMデータバスライン
へ接続しており、且つキャッシュタグRAMデータバス
ライン上のデータとキャッシュタグRAMデータバスラ
インへ接続したトランジスタを制御する入力データに基
づいてヒット又はミス信号を発生し、その際により高速
の比較機能を与えている。
好適実施例に基づいて構成されたデータ処理システムが
示されている。パソコン50は、システムユニット52
と、ビデオディスプレイターミナル54と、キーボート
56と、マウス58とを有している。
メモリを使用するキャッシュメモリを示したハイレベル
のブロック図である。このようなキャッシュは図1のコ
ンピュータ50において使用することが可能である。キ
ャッシュタグRAM32及びデータキャッシュ32はシ
ステムバス26及びプロセサ36と通信を行なう。キャ
ッシュコントローラ38は単一プロセサシステムと使用
するのに適したキャッシュにおける通常のキャッシュ制
御機能を実行する。
トローラ38の制御下において、プロセサ36及びシス
テムバス26とデータの交換を行なう。プロセサ36及
びキャッシュコントローラ38によって、且つキャッシ
ュコントローラ38とシステムバス26との間において
種々の制御信号が交換される。アドレス及び制御信号は
プロセサ36からキャッシュタグRAM32へ通信され
る。アドレス及び制御信号は、更に、キャッシュタグR
AM32とシステムバス26との間においても通信され
る。
TCH信号をキャッシュコントローラ38へパスする。
MATCHは、現在プロセサ36によってアドレスされ
ているメモリ位置がデータキャッシュ34内に存在して
おり、且つそのエントリが現在有効であることを表わ
す。従って、キャッシュコントローラ38は、ローカル
プロセサ36によってアクセスされている位置を直接デ
ータキャッシュ34から読取らせる。MATCHがミス
を表わす場合には、キャッシュコントローラ38は、ロ
ーカルプロセサメモリ要求を完了する前に、要求された
アドレスをデータキャッシュ34及びタグRAM32内
にロードさせる。
2は、どのメモリ位置が実際にデータキャッシュ34内
に格納されているかを決定するために使用される。一般
的に、キャッシュタグRAM32は、データキャッシュ
34のエントリに対応する複数個のエントリを有してい
る。各エントリは、中央プロセサによって発生されるア
ドレスの所定数の最小桁ビットによってインデックスさ
れ、タグエントリ自身は対応するデータキャッシュエン
トリ内に格納されるメモリ位置のアドレスの最大桁ビッ
トを有している。タグRAM32内に格納されている最
大桁ビットが現在発生されているアドレスの最大桁ビッ
トとマッチ即ち一致する場合には(このアドレスの最小
桁ビットはタグRAM32へのインデックスとして作用
する)、キャッシュ「ヒット」が発生し、且つ読取られ
るべきデータは対応するデータキャッシュエントリから
取ることが可能である。所望のアドレスに対応するデー
タがデータキャッシュ34内に存在しない場合には、タ
グエントリはそのアドレスの最大桁ビットと一致するこ
とがなく、従って「ミス」が発生する。このことは、デ
ータをメインシステムメモリ40から検索し且つデータ
キャッシュ34内に入れねばならないことを表わす。こ
の時に、キャッシュタグエントリの現在の内容は新たに
検索されたアドレスの最大桁ビットで上書きされ、且つ
対応するデータキャッシュエントリは新たなデータキャ
ッシュエントリで上書きされる。
AM比較回路が、排他的OR(XOR)X1−X9、N
ANDゲートN1−N3、及びNORゲート01から構
成されている。この比較回路は、キャッシュタグRAM
から読取られたデータとキャッシュタグRAMの入力へ
供給されたデータとを比較する。キャッシュタグRAM
の入力へ供給されたデータは、通常、アドレスバスの高
次、即ち最大桁ビットを表わす。キャッシュタグRAM
内へ入力されるアドレスデータは、ポイントI0−I8
を介して排他的ORゲートX1−X9へ送られる。キャ
ッシュタグRAMからのデータはポイントO0−O8を
介して排他的ORゲートX1−X9へ送られる。これら
の比較の結果は、NORゲートO1へ接続しているポイ
ントMATCHにおいて検知することが可能である。こ
のタイプの構成の欠点は、ヒット又はミスのいずれかが
発生したことを決定するために3つの段が必要とされる
ことである。段数が増加すると、ヒット又はミスを決定
するのに必要な時間が長くなる。
メモリを実現することの可能なメモリアレイ100のブ
ロック図が示されている。メモリアレイ100(又は、
単に「メモリ」と呼称する)は8個のメモリグループ0
乃至7へ分割されている。各メモリグループは、メモリ
ブロック102a、メモリブロック102b、入力/出
力(I/O)ブロック104aを有している。I/Oブ
ロック104aは、2つのメモリブロック102a及び
102bとの間に介挿されている。データバスラッチブ
ロック106がデータアレイ108を介してメモリグル
ープ0−7のI/Oブロック104aへ接続している。
データバスラッチブロック106は、更に、出力アレイ
109を有している。
102aと、メモリブロック102bと、I/Oブロッ
ク104aとを有する図4からのメモリグループのブロ
ック図が示されている。図4における各メモリグループ
0−7は、9個のメモリサブグループA0−A8を有し
ている。各メモリサブグループは、4個のメモリセグメ
ント10a−10dと、4個のセンスアンプ10e−1
0hと、データバスドライバ10iとを有している。各
メモリセグメントは、8個の列のビットライン対を有し
ており、且つ4個のセンスアンプのうちの1つへ接続し
ている。このような構成は当該技術分野において公知で
ある。更に、1個のメモリサブグループにおける4個の
センスアンプはデータバスドライバ10iへ接続してい
る。メモリサブグループA0−A8におけるデータバス
ドライバ10iの各々は、1対のデータ線、図4におけ
るデータバスラッチ106へ接続した真データ(DT)
及び相補的データ(DC)を有している。全てのI/O
ブロックからの全てのデータ線は図4におけるデータア
レイ108を形成している。各データ線は1個のデータ
出力と関連している。
08及び出力アレイ109を具備するデータバスラッチ
ブロック106のブロック図が示されている。データバ
スラッチブロック106はデータバスラッチ120a−
120iを有している。各データバスラッチは1対のデ
ータ線及びI/O線を有している。データ線はデータア
レイ108を形成しており、且つI/O線は出力アレイ
109を形成している。データバスからのデータ線は
「ワイヤードNOR」形態で接続されている。例えば、
図4のメモリグループ7の代表例を示している図5を再
度参照すると、メモリサブグループA0−A8における
データバスドライバは、A0をDT0 及びDC0 へ、A
1をDT1 及びDC1 へ、A2をDT2 及びDC2
へ、...A8をDT8 及びDC8 へ等の接続状態を有
している。他のメモリグループ0−6の各々も、同一の
データ線DT0 及びDC0 、DT1 及びDC1 ...D
T8 及びDC8 へ同様の接続状態を有している。データ
バスドライバは、接続点において共通接続させることが
可能であり、その場合にGDT0 −GDT8 に対する真
接続点及びGDC0 −GDC8 に対する相補的接続線を
形成し、「ワイヤードNOR」形態を形成することが可
能である。図示した実施例では「ワイヤードNOR」形
態を使用しているが、本発明の好適実施例に基づいて任
意の「ワイヤード」形態を使用することが可能である。
は、ORゲートのネガティブ真論理を与え、従って、何
れかの入力が高即ち論理1である場合に、出力は低状態
へ移行する。本発明は、データバスの「ワイヤードNO
R」形態を利用している。テストモードにおいて、メモ
リの複数個のブロックが選択状態とされ即ちイネーブル
され及び/又は1個のブロック内の複数個のセンスアン
プがイネーブルされる場合がある。本発明の好適実施例
によれば、与えられた出力に対して検知中のデータの複
数個のビットは全て同一のデータを有するべきである。
テストモードは主に既存の回路を使用し、メモリユニッ
トの通常の性能を減退させるものではない。
スアンプの概略図が示されている。センスアンプ150
はトランジスタT1−T16から構成されている。セン
スアンプ150は、本発明の好適実施例に基づくクロッ
ク型ダイナミックランダムアクセスメモリ(DRAM)
スタイルのセンスアンプである。これらのトランジスタ
は金属−酸化物−半導体電界効果トランジスタ(MOS
FET)である。トランジスタT1−T7、T10、T
12−T13はPチャンネルMOSFETであり、一方
トランジスタT8−T9及びT11はNチャンネルMO
SFETである。センスアンプ150は、トランジスタ
T1,T3−T7,T10のソースを電源電圧VCCへ
接続し且つトランジスタT11のソースを電源電圧VS
Sへ接続することによって電力が供給される。電源電圧
VCCは、典型的に、電源電圧VSSよりも一層高い電
圧である。
ており、トランジスタT8及びT9も交差接続されてい
る。これらのトランジスタはフリップフロップを形成し
ている。信号はポイント152及び154を介してセン
スアンプ150へ入力される。相補的読取バスラインR
BCがポイント152へ接続しており、一方真読取バス
ラインRBTはポイント154へ接続している。センス
アンプ150は、ポイント156を介し及びポイント1
58を介してトランジスタT2のゲートを介し、トラン
ジスタT10及びT11のゲートへ信号を印加すること
によってイネーブルされ又ディスエーブルされる。
高状態である場合には、トランジスタT1−T3,T1
0がターンオフされ、且つトランジスタT11がターン
オンされ、センスアンプ150をイネーブル即ち動作可
能状態とさせる。ポイント156及び158に低状態の
信号があると、トランジスタT1−T3及びT10がタ
ーンオンされ且つトランジスタT11がターンオフさ
れ、その結果センスアンプ150がディスエーブル即ち
動作不能状態とされる。センスアンプ150をイネーブ
ルさせる信号は、本発明の好適実施例に基づいてクロッ
ク動作される信号である。
150をプレチャージするために使用されている。デー
タ信号がセンスアンプへ送給されていない場合には、R
BC及びRBTは通常高状態であり、その結果トランジ
スタT12及びT13のゲートはターンオフされる。セ
ンス信号がポイント156及び158へ送られると、典
型的に、図5に示した如く、1個のメモリサブグループ
内の4個のセンスアンプのうちの1個のセンスアンプの
みが任意の与えられたサイクルにおいてイネーブルさせ
ることが可能である。
4個のセンスアンプはポイント160及び162におい
て共通接続されている。ポイント152が高状態である
と、トランジスタT15はオフ状態に維持される。ポイ
ント154に低状態信号があると、トランジスタT14
はターンオンされる。出力信号はポイント160及び1
62を介して送給される。ポイント160は真信号SA
Tを受取り、一方、相補的信号SACはポイント162
を介して送給される。ポイント152に高状態信号が存
在し且つポイント154に低状態信号が存在すると、ポ
イント162において高状態信号が得られ且つポイント
160において低状態信号が得られる。次に、図8を参
照すると、従来公知のデータバスドライバの概略図が示
されている。データバスドライバ168は、トランジス
タS1−S6から構成されている。これらのトランジス
タはNチャンネルMOSFETである。この回路は、ト
ランジスタS1−S6のドレインを電源電圧VSSへ接
続することによって電力が供給される。
SACは、ポイント160をポイント170へ接続し且
つポイント162をポイント172へ接続することによ
ってポイント170及び172においてデータバスドラ
イバ168内へ送給される。データバスドライバ168
は、トランジスタS1及びS4のゲートへ接続している
ポイント174へ信号を印加することによってVSSへ
プレチャージされる。この信号は、センスアンプ150
において使用されているようなクロック信号とすること
が可能である。
て出力され、且つ真信号GDTはポイント178におい
て出力される。トランジスタS2及びS3は交差接続形
態に接続されており且つラッチとして機能する。信号S
AT又はSACの何れかが検知期間中高状態であると、
トランジスタS5又はS6の1つがターンオンされて信
号GDT又はGDCを選択的にプルダウンさせる。ポイ
ント172における信号SACが高状態であると、ポイ
ント178における信号GDTが低状態へプルされ、且
つポイント170における信号SATが高状態である
と、信号GDCがポイント176において低状態へプル
される。ポイント176及び178へ接続されているデ
ータバスは、検知サイクルの間に高状態へプレチャージ
される。前述した如く、異なるメモリブロックに対する
特定の出力に対しての全てのデータバスドライバは、全
て、同一のデータ線へ接続しており、その結果「ワイヤ
ードNOR」がセットアップされる。複数個のデータバ
スドライバ168がポイント176及び178において
「ワイヤードNOR」接続されており、従ってデータバ
スラッチへ接続されている。
チの概略図が示されている。データバスラッチ179は
トランジスタQ1−Q6、パスゲートG1及びG2、イ
ンバータ180,182,184,186、及びNAN
Dゲート188から構成されている。トランジスタQ1
−Q4はPチャンネルMOSFETであり、一方トラン
ジスタQ5及びQ6はNチャンネルMOSFETであ
る。データバスラッチ179は、トランジスタQ1−Q
4を電源電圧VCCへ接続し且つトランジスタQ5及び
Q6を電源電圧VSSへ接続することによって電力が供
給される。ポイント190及び192におけるGDT信
号及びGDC信号は、トランジスタQ1及びQ2のゲー
トを制御する信号をポイント194へ印加することによ
ってVCCへプレチャージされる。
タ184及び186は、ポイント190及び192から
の信号をホールド即ち「ラッチ」するためにラッチとし
て使用される。データバスラッチ179は、図8からの
ポイント176を相補的接続ポイントであるポイント1
92へ接続し且つ図8からのポイント178を真接続ポ
イントであるポイント190へ接続することによってデ
ータバスドライバへ接続している。従って、信号GDT
はポイント190へ印加され、一方信号GDCはポイン
ト192へ印加される。パスゲートG1及びG2は、該
インバータによって形成されているラッチへポイント1
90及び192からの信号をパスさせることを可能とす
るために使用されている。これらのパスゲートは、ポイ
ント196及び198へ信号を印加することによって制
御される。これらのパスゲートは、ポイント196へ高
信号を印加し且つポイント198へ低信号を印加するこ
とによってイネーブルされる。出力信号DATAC及び
DATATは、夫々ポイント195及び197において
データバスラッチ179から送り出される。
00へ印加される相補的信号DATA_IN(即ち、/
DATA_IN)によって制御され、一方トランジスタ
Q6のゲートはポイント202へ印加される信号DAT
A_INによって制御される。尚、本明細書において
は、英文字記号の前に/の記号を付したものはその英文
字記号の信号の反転したもの即ち相補的信号であること
を表わす。DATA_IN及び/DATA_INは、キ
ャッシュタグRAMが比較モードでない場合には、両方
とも低状態である。DATA_IN及び/DATA_I
Nはクロックサイクルのスタートと同期される。最初
に、両方の信号は低状態であり、且つバスプレチャージ
が完了した後で且つセンスアンプがデータバスを駆動す
るのと並列的に、DATA_IN又は/DATA_IN
の一方の信号がI/O入力におけるデータの状態に基づ
いて高状態へ移行する。
179内へ入力されるDATA_IN及び/DATA_
IN信号は、メモリアレイ100内に格納されているア
ドレスと比較すべきアドレスの一部を表わしている。メ
モリアレイ100内のデータは信号GDT及びGDCと
して出力される。
データ入力が論理1である場合には、ポイント192に
おけるGDC信号はセンスアンプによって低状態へプル
される。DATA_IN信号は高状態であり、GDC信
号も低状態へプルする。この結果は、センスアンプが達
成したことに対して冗長である。同様に、論理0がセン
スアンプから読取られ且つデータ入力も論理0である場
合には、GDT信号は低状態へプルされ且つGDC信号
は高状態に留まる。センスアンプデータがデータ入力と
一致しない場合には、GDT信号及びGDC信号の両方
が低状態へプルされる。このような結果は、「ミス」が
発生したことを表わしている。通常、このような結果は
それらの出力を「クローバー」即ち短絡状態とさせる
が、キャッシュタグRAMにおける比較モードにおいて
は、それらの出力はトライステート状態とされる。その
結果、このような状態は問題ではない。必要な場合に
は、クローバー即ち短絡状態を禁止するために「ミス」
期間中に比較モードから出る場合に特別の構成を与える
ことが可能である。
実施例に基づいて構成されたキャッシュタグRAM比較
回路100の概略図が示されている。キャッシュタグR
AM比較回路はトランジスタZ1及びZ2を有してい
る。これらのトランジスタはPチャンネルMOSFET
である。トランジスタZ1は、そのソースを電源電圧V
CCへ接続しており、且つそのドレインをトランジスタ
Z2のソースへ接続している。トランジスタZ2は、そ
のドレインを相補的出力MATCH(即ち、/MATC
H)へ接続しており、それは「ヒット」又は「ミス」が
存在することを表わす。更に、トランジスタZ3のドレ
インはトランジスタZ1のドレインへ接続しており且つ
トランジスタZ2のソースへ接続している。トランジス
タZ1のゲートはGDC信号によって制御され、一方ト
ランジスタZ2のゲートはGDT信号によって制御され
る。トランジスタZ3を使用することは、ポイント30
1において発生する可能性のある電荷分割問題を緩和す
ることである。電荷分割が問題でない場合には、このト
ランジスタは取除くことが可能である。
情報の全てを加算する論理は、本発明の好適実施例に基
づいて種々の形態で実現することが可能である。タグR
AMメモリからの出力は、GDC0 −GDC8 及びGD
T0 −GDT8 信号としてデータバスラインから発生す
る。キャッシュタグRAM内へのデータ入力は図9にお
けるトランジスタQ5及びQ6を制御するDATA_I
N及び/DATA_IN信号である。任意の与えられた
GDC(GDC0 −GDC8 )及びGDT(GDT0 −
GDT8 )信号対に対して、両方の信号が低状態である
場合には、/MATCH出力は高状態へプルされる。全
ての信号が一致する場合には、/MATCH出力は低状
態に留まる。
MATCH出力は低状態へプレチャージさせることが可
能であり、一方GDC及びGDT信号の両方は高状態へ
プレチャージされる。更に、必要な場合には、/MAT
CH出力上の小さなスタティック即ち静的負荷として、
ゲートを電源電圧VCCへ接続しソースを電源電圧VS
Sへ接続した状態で、スタティックNチャンネル装置
(小型の装置)を/MATCHへ接続させることが可能
である。
バイアス電圧を印加させることが可能である。GDTの
全て、即ちGDT0 −GDT8 の信号がサイクル期間中
に低状態へ移行し且つGDCの全て、即ちGDC0 −G
DC8 信号がこのサイクル期間中に高状態であると、/
MATCH出力の直列Pチャンネルノードに対する電荷
分割が、スタティック負荷が使用されていない場合に
は、/MATCH出力を破壊する可能性がある。トラン
ジスタZ3は、クロックサイクルの間に電源電圧VSS
へ直列ノードをプレチャージするために使用することが
可能である。サイクルの間にデータ経路を適切な状態へ
プレチャージすることによって、その後のデータアクセ
ス又はマッチが非常に迅速に発生することが可能であ
る。何故ならば、トランジスタの寸法決定及びレシオの
全てがキャッシュタグRAMのアクセス期間中に発生す
る場合のある論理遷移に好意的なものだからである。
レインの適切な分割によって、/MATCH出力及び直
列ノード上の拡散容量はキャッシュタグRAMにおける
速度を最大とするために最小に維持することが可能であ
る。
M比較回路300、データバスラッチ379、及び図6
に示したGDC0 −GDC8 及びGDT0 −GDT8 信
号に対する種々の接続のブロック図が示されている。デ
ータバスラッチ179はメモリアレイ100からのGD
C0 −GDC8 及びGDT0 −GDT8 信号を担持する
データバスラインの各々へ接続している。更に、特定の
ビットに対する各GDC及びGDT信号も、キャッシュ
タグRAM比較回路300へ接続しており、アドレス入
力とメモリアレイ100からのデータ出力との間にマッ
チ即ち一致が発生したか否かを決定するために必要なゲ
ートレベルの数を減少させている。
00と、データバスラッチ179と、単一のビットに対
するGDC0 及びGDT0 信号との間の接続状態を示し
た概略図である。理解される如く、トランジスタZ1の
ゲートはトランジスタQ6のドレインへ接続している。
更に、トランジスタZ1のゲートはデータバスラインか
らの信号GDC0 へ接続している。GDC0 信号は、メ
モリアレイ100からのデータ出力の単一ビットを表わ
している。DATA_IN信号はトランジスタQ6を制
御する。同様に、トランジスタZ2はトランジスタQ5
のドレインへ接続している。更に、トランジスタZ2
は、そのゲートをメモリアレイ100へ接続しているデ
ータバスラインからのGDT0 信号を受取る。トランジ
スタQ5のゲートは/DATA_IN信号によって制御
される。
て表わされる出力信号がDATA_IN及び/DATA
_INデータ入力と夫々一致する場合には、/MATC
H出力へ通じるラインが高状態へプルされることはな
い。一方、DATA_IN信号がデータ出力と一致しな
い場合には、/MATCHラインが高状態へプルされ
る。何れのビットも一致しない場合には、/MATCH
ラインは高状態へプルされ、メモリ内のアドレスが比較
のために入力されているアドレスと一致しないことを表
わす。
説明したが、本発明はマルチプロセサシステムにも同様
に適用可能である。
OR演算はキャッシュタグRAM内の通常の検知動作内
に隠される。更に、この動作期間中に付加的なゲート遅
延が発生することはない。本明細書に開示したキャッシ
ュタグRAMアーキテクチュアは、本発明の好適実施例
に基づいて同期型及び非同期型の両方のキャッシュタグ
RAMに使用することが可能である。その結果、キャッ
シュタグメモリはより速い速度で動作することが可能で
ある。
て説明したが、その他のタイプの技術及びトランジスタ
を使用することも可能であることは勿論である。
詳細に説明したが、本発明は、これら具体例にのみ限定
されるべきものではなく、本発明の技術的範囲を逸脱す
ることなしに種々の変形が可能であることは勿論であ
る。
なデータ処理システムを示した概略図。
用するキャッシュメモリを示したハイレベルブロック
図。
示した概略図。
するデータバスラッチブロックのブロック図。
バスラッチと、種々の信号の接続状態を示したブロック
図。
バスラッチと、種々の信号との間の接続状態を示した概
略図。
Claims (26)
- 【請求項1】 デジタルコンピュータシステムにおい
て、 プロセサが設けられており、 メインメモリが設けられており、 前記プロセサ及びメインメモリへ接続してデータキャッ
シュが設けられており、 真データ信号及び相補的データ信号があり、 前記プロセサ及びメインメモリへ接続してタグキャッシ
ュメモリが設けられており、尚、前記タグキャッシュメ
モリは、 (1)各メモリグループが複数個の真出力及び相補的出
力を有する複数個のメモリグループと、 (2)各真データバスラインが前記複数個のメモリグル
ープの各々からの真出力へ接続しており、各相補的デー
タバスラインが前記複数個のメモリグループの各々から
の相補的出力へ接続しており且つ真及び相補的データバ
スラインが対応する真及び相補的データ信号を有する複
数個の真及び相補的データバスラインと、 (3)複数個のデータバス回路であって、各データバス
回路が、(a)真及び相補的データバスラインへ接続し
た真及び相補的回路入力、(b)真回路出力及び相補的
回路出力、(c)前記真回路入力へ接続したドレインと
電源電圧へ接続したソースと、前記相補的データ信号へ
接続したゲートとを具備する第一トランジスタ、(d)
前記相補的回路入力へ接続したドレインと、前記電源電
圧へ接続したソースと、前記真データ信号へ接続したゲ
ートとを具備する第二トランジスタ、を有する複数個の
データバス回路と、 (4)各入力対が真入力と相補的入力とを有する複数個
の入力対を有すると共にヒットが存在することを表わす
出力を有する比較回路であって、各入力対の真入力がデ
ータバス回路の真回路入力へ接続しており且つ各入力対
の相補的入力がデータバス回路の相補的回路入力へ接続
しており、ヒットの存在することが本比較回路の出力に
おいて表わすことが可能である比較回路と、を有するこ
とを特徴とするデジタルコンピュータシステム。 - 【請求項2】 請求項1において、前記第一及び第二ト
ランジスタがNチャンネルMOSFETであることを特
徴とするデジタルコンピュータシステム。 - 【請求項3】 請求項2において、前記真及び相補的デ
ータバスラインと前記メモリグループからの真及び相補
的出力との間の接続がワイヤードNOR接続であること
を特徴とするデジタルコンピュータシステム。 - 【請求項4】 請求項1において、前記比較回路が、更
に、複数個のトランジスタ対を有しており、1つの対に
おける各トランジスタは直列接続されており、1つの対
における第一トランジスタのソースは第一電源電圧へ接
続しており、且つ該対における第二トランジスタのドレ
インは前記比較回路の出力へ接続しており、且つ前記第
一トランジスタのゲートは入力対の相補的入力へ接続し
ており、且つ前記第二トランジスタのゲートは前記入力
対の真入力へ接続していることを特徴とするデジタルコ
ンピュータシステム。 - 【請求項5】 請求項4において、前記比較回路は、更
に、ドレインを出力へ接続し、ソースを第二電源電圧へ
接続し、ゲートをクロック信号へ接続したトランジスタ
を有しており、前記比較回路の出力を所定の論理状態へ
プレチャージさせることが可能であることを特徴とする
デジタルコンピュータシステム。 - 【請求項6】 請求項4において、前記比較回路が、更
に、ドレインを各対のトランジスタにおける前記第一ト
ランジスタのドレインへ接続しており、ソースを前記第
二電源電圧へ接続しており、ゲートを前記クロック信号
へ接続しているトランジスタを有しており、各対のトラ
ンジスタの直列ノードをデ−タアクセス時間を減少させ
るためにプレチャージさせることが可能であることを特
徴とするデジタルコンピュータシステム。 - 【請求項7】 請求項4において、前記第一及び第二ト
ランジスタがPチャンネルMOSFETであることを特
徴とするデジタルコンピュータシステム。 - 【請求項8】 請求項5において、前記トランジスタ
が、出力へ接続したドレインと、前記第二電源電圧へ接
続したソースと、クロック信号へ接続したゲートとを有
しており、且つNチャンネルMOSFETであることを
特徴とするデジタルコンピュータシステム。 - 【請求項9】 請求項7において、前記トランジスタ
が、各対のトランジスタにおける第一トランジスタのド
レインへ接続したドレインを有しており、前記第二電源
電圧へ接続したソースを有しており、且つ前記クロック
信号へ接続したゲートを有しており、且つNチャンネル
MOSFETであることを特徴とするデジタルコンピュ
ータシステム。 - 【請求項10】 キャッシュタグメモリにおいて、複数
個のメモリグループが設けられており、各メモリグルー
プは複数個の真及び相補的出力を有しており、 複数個の真及び相補的データバスラインが設けられてお
り、各真データバスラインは前記複数個のメモリグルー
プの各々からの真出力へ接続しており、各相補的データ
バスラインは前記複数個のメモリグループの各々からの
相補的出力へ接続しており、前記真及び相補的データバ
スラインは対応する真及び相補的データ信号を有してお
り、 複数個のデータバス回路が設けられており、各データバ
ス回路は、(1)真及び相補的データバスラインへ接続
した真及び相補的回路入力と、(2)真及び相補的回路
出力と、(3)前記真回路入力へ接続したドレイン、電
源電圧へ接続したソース、前記相補的データ信号へ接続
したゲートを具備する第一トランジスタと、(4)前記
相補的回路入力へ接続したドレイン、前記電源電圧へ接
続したソース、前記真データ信号へ接続したゲートを具
備する第二トランジスタと、を有しており、 各入力対が真入力と相補的入力とを有する複数個の入力
対とヒットが存在することを表わす出力とを有する比較
回路が設けられており、各入力対の真入力はデータバス
回路の真回路入力へ接続しており、且つ各入力対の相補
的入力はデータバス回路の相補的回路入力へ接続してお
り、ヒットが存在することが前記比較回路の出力におい
て表わすことが可能である、ことを特徴とするキャッシ
ュタグメモリ。 - 【請求項11】 請求項10において、前記第一及び第
二トランジスタがNチャンネルMOSFETであること
を特徴とするキャッシュタグメモリ。 - 【請求項12】 請求項11において、前記真及び相補
的データバスラインと前記メモリグループからの前記真
及び相補的出力との間の接続がワイヤードNOR接続で
あることを特徴とするキャッシュタグメモリ。 - 【請求項13】 請求項10において、前記比較回路
が、更に、複数個の直列接続したトランジスタを有して
おり、1つの対における第一トランジスタのソースは第
一電源電圧へ接続しており、且つ該対における第二トラ
ンジスタのドレインは前記比較回路の出力へ接続してお
り、且つ前記第一トランジスタのゲートは入力対の相補
的入力へ接続しており、且つ前記第二トランジスタのゲ
ートは前記入力対の真入力へ接続していることを特徴と
するキャッシュタグメモリ。 - 【請求項14】 請求項13において、前記比較回路
が、更に、ドレインを出力へ接続し、ソースを第二電源
電圧へ接続し、且つゲートをクロック信号へ接続するト
ランジスタを有しており、前記比較回路の出力を所定の
論理状態へプレチャージさせることが可能であることを
特徴とするキャッシュタグメモリ。 - 【請求項15】 請求項13において、前記比較回路
が、更に、ドレインを各対のトランジスタにおける第一
トランジスタのドレインへ接続しており、ソースを第二
電源電圧へ接続しており、且つゲートをクロック信号へ
接続しているトランジスタを有しており、各対のトラン
ジスタの直列ノードをデータアクセス時間を減少させる
ためにプレチャージさせることが可能であることを特徴
とするキャッシュタグメモリ。 - 【請求項16】 請求項13において、前記第一及び第
二トランジスタがPチャンネルMOSFETであること
を特徴とするキャッシュタグメモリ。 - 【請求項17】 請求項14において、前記、出力へ接
続したドレインと、前記第二電源電圧へ接続したソース
と、クロック信号へ接続したゲートとを具備するトラン
ジスタがNチャンネルMOSFETであることを特徴と
するキャッシュタグメモリ。 - 【請求項18】 請求項17において、各対のトランジ
スタにおける第一トランジスタのドレインへ接続したド
レインと、前記第二電源電圧へ接続したソースと、前記
クロック信号へ接続したゲートとを具備する前記トラン
ジスタがNチャンネルMOSFETであることを特徴と
するキャッシュタグメモリ。 - 【請求項19】 キャッシュタグRAM比較回路におい
て、 複数個の真及び相補的データバスラインが設けられてお
り、各真データバスラインは、前記真データバスライン
へ接続したドレインと、より低い電源電圧へ接続したソ
ースと、相補的データ入力へ接続したゲートとを具備す
る第一トランジスタを有しており、且つ各相補的データ
バスラインは、前記相補的データバスラインへ接続した
ドレインと、前記より低い電源電圧へ接続したソース
と、前記データ入力へ接続したゲートとを具備する第二
トランジスタを有しており、 各入力対が真及び相補的入力を有する複数個の入力対を
有すると共にヒットが存在することを表わす出力を有す
る比較回路が設けられており、各入力対の真入力は真デ
ータバスラインへ接続しており、且つ各入力対の相補的
入力は相補的データバスラインへ接続しており、ヒット
が存在することが前記比較回路の出力において表わすこ
とが可能である、ことを特徴とするキャッシュタグRA
M比較回路。 - 【請求項20】 請求項19において、前記第一及び第
二トランジスタがNチャンネルMOSFETであること
を特徴とするキャッシュタグRAM比較回路。 - 【請求項21】 請求項19において、複数個のトラン
ジスタ対が設けられており、各対における第一トランジ
スタは該対における第二トランジスタと直列接続してお
り、該対における第一トランジスタのソースはより高い
電源電圧へ接続しており、且つ該対における第二トラン
ジスタのドレインは前記比較回路の出力へ接続してお
り、且つ前記第一トランジスタのゲートは入力対の相補
的入力へ接続しており、且つ前記第二トランジスタのゲ
ートは前記入力対の真入力へ接続していることを特徴と
するキャッシュタグRAM比較回路。 - 【請求項22】 請求項21において、出力へ接続した
ドレインと、より低い電源電圧へ接続したソースと、ク
ロック信号へ接続したゲートとを具備するトランジスタ
が設けられており、前記比較回路の出力が前記より低い
電源電圧へプレチャージすることが可能であることを特
徴とするキャッシュタグRAM比較回路。 - 【請求項23】 請求項21において、各対のトランジ
スタにおける第一トランジスタのドレインへ接続したド
レインと、より低い電源電圧へ接続したソースと、前記
クロック信号へ接続したゲートとを具備するトランジス
タが設けられており、各対のトランジスタの直列ノード
をデータアクセス時間を減少させるためにプレチャージ
させることが可能であることを特徴とするキャッシュタ
グRAM比較回路。 - 【請求項24】 請求項21において、トランジスタ対
における第一及び第二トランジスタがPチャンネルMO
SFETであることを特徴とするキャッシュタグRAM
比較回路。 - 【請求項25】 請求項22において、出力へ接続した
ドレインと、より低い電源電圧へ接続したソースと、ク
ロック信号へ接続したゲートとを具備する前記トランジ
スタがNチャンネルMOSFETであることを特徴とす
るキャッシュタグRAM比較回路。 - 【請求項26】 請求項23において、各対のトランジ
スタにおける第一トランジスタのドレインへ接続したド
レインと、より低い電源電圧へ接続したソースと、クロ
ック信号へ接続したゲートとを具備する前記トランジス
タがNチャンネルMOSFETであることを特徴とする
キャッシュタグRAM比較回路。
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