JPS60236193A - メモリセル回路 - Google Patents

メモリセル回路

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JPS60236193A
JPS60236193A JP59092272A JP9227284A JPS60236193A JP S60236193 A JPS60236193 A JP S60236193A JP 59092272 A JP59092272 A JP 59092272A JP 9227284 A JP9227284 A JP 9227284A JP S60236193 A JPS60236193 A JP S60236193A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
potential
circuit
memory cell
nodes
line
Prior art date
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Pending
Application number
JP59092272A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroshi Kadota
廉田 浩
Yoshihito Nishimichi
西道 佳人
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP59092272A priority Critical patent/JPS60236193A/ja
Publication of JPS60236193A publication Critical patent/JPS60236193A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C15/00Digital stores in which information comprising one or more characteristic parts is written into the store and in which information is read-out by searching for one or more of these characteristic parts, i.e. associative or content-addressed stores
    • G11C15/04Digital stores in which information comprising one or more characteristic parts is written into the store and in which information is read-out by searching for one or more of these characteristic parts, i.e. associative or content-addressed stores using semiconductor elements

Landscapes

  • 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】 産業上の利用分野 本発明は、高速動作可能な連想記憶回路の構成に関する
ものである。
従来例の構成とその問題点 連想記憶回路(Content Addressabl
eMemory : CA M )とは、通常のメモリ
とは逆にデータ(データのベクトル)を与えて同一のデ
ータが記憶されているかどうか、更に記憶されている場
合はデータの存在する番地を出力する機能を持ったメモ
リで、データの検索やソーティングを行なう場合、CA
Mを使うと直接ハードウェアで行えるため非常に高速に
実行でき有効である。従来CAMは例えば第1図に示す
構成をもっていた。
第1図で、RAMは通常のランダムアクセスメモリでそ
のうちADはアドレスデコーダ、(Moが記憶要素(メ
モリセル)部分である。Cはカウンターで起動信号ST
が入力されるとカウントを開始し、バイナリ−出力A1
〜Amがアドレス信号としてアドレスデコーダADに印
加される。RAMの語数(第1図の例では上下の段数に
対応)を2mとするとカウンターは211nマでカウン
トする。従ってA、の本数はm本必要である。D′1〜
Dnは比較用の参照データの入力端子でRAMから出力
されたデータD1〜Dnと比較器Eで各ビットを比較し
、全て同一であれば出力E1〜EnK全て「1」符号が
出力される。このときのアドレス(即ちカウンタ出力A
1〜Am)をしらべることで、CAMとしての機能が実
現できる。
この従来方式の欠点は、一つの参照データについて一致
をしらべるのに2nサイクルの時間が必要なことである
。高速のCAMの場合1サイクルは0.1μsec程度
、アドレスビット数nは10ビット以上で、2 即ち1
000サイクル以上かかる。つまり高速のCAMでも1
回の処理に100μ8eC程度以上の時間がかかること
になり、高速の演算回路等の各種演算(四則演算等)の
実行時間(1μ〜数十μ8QC)に比べ非常に遅く、プ
ログラム実行上の問題点になっていた。
次に、上述の第1図の例では動作速度が非常に遅くなる
ので、通常のRAM等に比べ大巾に集積度を犠牲にしそ
の代りに高速の動作を得るようにした例を第2図に示す
。第2図はこの例の基本メモリセルの回路を示し、0)
)は(a)のセルを用いたメモリアレイの構成を示す。
(a)の内M1で示されたセルの上半分は通常のスタテ
ィックRAMのメモリセルと同一であり、C(C1,C
2・・・・・C4)はアドレス信号を印加するワード線
、a (&1・・・・・・a n )+b(bl・・・
・・・bn)はデータの入出力を行なうビット線対であ
る。通常のスタティックRAMと同一の動作で情報を記
憶し、次に、連想メモリとして使用する場合は、a、b
に相補的な電位で参照デー6、−ツ タ信号を印加すると、節点N1 で記憶されているデー
タとの排他的論理和の否定出力DN1=M−B+M・B
、DNl:N1の状態、M:記憶状態、B:ビット線の
状態、各 はその否定)が得られる。つまり一致すれば
N1はパ1”、一致しなければN1はo”となる。
次にnビットからなる1ワ一ド全体での一致。
不一致を検出するために、各ビットの否定排他論理和出
力を順次論理積をとりながら伝搬させ、最終的に右端で
全ビットの論理積が得られるようにする。左にあるセル
で一つでも不一致ビットがあれば、第2図(、)の節点
N2の状態が”0”となり論理積出力N3も“0”とな
る。通常の集積回路で論理積を1段のゲートで構成する
のは困難であるので、否定論理積(NAND)と反転回
路(インバータ)の直列接続でこれを実現する。この第
2の従来例の問題点は、 (1)基本セルを構成する回路素子数がかなり多くなる
。例ばNch形のLSIでは通常のRAM部(Ml)が
6素子の上に追加部(M2)で14素子必要であり、単
純に見積っても、単位面積当りの記憶容量が%〜%に劣
化する。
(2)1ワ一ド分全体の一致、不一致を検出するためN
ANDとインバータを各ビットで経由する。したがって
、10ビット以上のワード構成のものでは、この伝搬遅
延により、アクセスが速度が制限される。
このように、第2図では、LSIとして製作した場合記
憶容量が小さく、その割には動作速度が充分に高速にな
らない連想メモリしか得られなかった。
発明の目的 従って本発明の目的とするところは、通常のRAMセル
に比べさほど大きくないメモリセルで構成され、かつ第
2図等の例より高速な動作をする連想メモリを得ること
にある。
発明の構成 本発明にかかるメモリセル回路は、相補的な電位を有す
る二部点を持つ双安定回路と、この二部点の各々と二本
のビット線との電気的接続を制御7 へ−7 する二部の第1.第2のスイッチ素子と、これらスイッ
チ素子を制御する一本のワード線からなるメモリ要素に
対して、前記ワード線と同一方向に一本のセンス線を設
け、前記二節点のうち一節点の電位によって制御される
第3のスイッチ素子と前記二本のビット線のうち一本の
ビット線の電位によって制御される第4のスイッチ素子
を直列に接続した第1の回路要素を前記センス線と電源
との間に接続し、同時に前記二節点のうち他の節点の電
位によって制御される第6のスイッチ素子と前記二本の
ビット線のうち他のビット線の電位によって制御される
第6のスイッチ素子とを直列に接続した第2の回路要素
を前記第1の回路要素と並列に前記センス線と上記電源
に接続することを特徴とするものである。
実施例の説明 第3図に本発明の各実施例にかかるCAMの記憶要素(
メモリセル)構造を示す。図中点線で囲った部分M0は
従来のスタティックRAMと同一のセル構造でピア)線
a、bでデータの読み書きが行なわれ、ワード線Cでア
クセスするセルの行が選択される。インバータエ。、I
2によって双安定回路を構成し、相補的な電位をもつ節
点X、Yとビット線a、bの各4間の電気的接続は絶縁
ゲート型、電界効果トランジスタ(IGFET)Ql。
Q2によって制御される。これがNチャンネル型IGF
DTであればワード線Cを高電位にすることでQl、Q
2は導通状態になり、そのワード線上に並んだメモリセ
ルに対してデータの書き込みゃ読み出しが行なわれる。
さて本発明のメモリセルはMoに、スイッチ素子Q3.
Q4.Q6.Q6とセンス線dが追加されている。
回路構成はメモリセルの一部であるM。の相補的な節点
X、Yの電位によって制御されるスイッチ素子Q5.Q
3と相補的なビット線a、bの電位によって制御される
スイッチ素子Q4.Q6とを各々直列接続し、かつ、Q
3−04.Q6−06の両回路を並列にしてセンス線と
電源(第3図の例では低電位電源)間に接続する。
く動作説明〉 9 ベ−7 説明を簡単にするため、Q3.Q4.Q5.Q6をNチ
ャンネル型IGFET と仮定するが、Pチャンネル型
IGFETやその他のスイッチング素子であっても信号
の極性を考慮する等すれば全て同等の機能を持たせるこ
とができる。
このメモリセルMが一致検出機能を持つことを説明する
あるワードのデータが比較用参照データと一致している
か不一致かはセンス線dが高電位か低電位かによって判
別する。
まず、一致検出動作開始前にセンス線dの電位を高電位
に設定しておく。第4図に示したようにセンス線のワー
ド方向の端部に電位検出用のセンスアンプSAと負荷要
素RLを接続し、RLの他端を高電位電源VDに接続し
、更に全ビット線の初期状態を低電位に保持しておけば
センス線はRLを介して高電位に充電され、初期設定が
完了する。
但しワード線Cは一致検出動作時は常に低電位とし、Q
l、Q2はOFF状態にしておく。
次に、比較参照用データを電位情報としてピッ1゜ ト線に相補的に供給する。これはスタティックRAMに
おけるデータ書き込み動作と同一動作である。例えば第
3図に示すメモリセルの記憶されている情報がX:高電
位、Y:低電位(これをパ1″状態と定義する)であり
、一方ピット線に供給される電位をビット線a:高電位
、ビット線り=低電位(これを参照データとして1”が
供給されていると定義する)とするとQ3.Q4.Q5
゜Q6の各々の状態はQ3:OFF Q4: ○NQ5
:○N Q6: OFF となり直列接続されたQ3−04.Q5−06の何れの
回路もOFF状態となる。メモリセル回路の構成はビッ
ト線a、bについて対称的になっているので、記憶デー
タが、x:低電位、Y:高電位(即ち“0”)参照デー
タが、ピント線a:低電位、ピット線り:高電位(即ち
参照データ”o’)の場合もQ3−Q4.Q6−Q6の
両回路がOFF状態になる。以上まとめると記憶データ
と参照用データが同一の場合03−Q4.Q5−06の
両回路はOFFである。他方、参照データと記憶データ
が11 へ−7 異なる場合例えば参照データ′°0”、記憶データ”1
″のとき Q:OFF Q4 :OFF Q : ○NQ6 : ON になりQ5−06の回路はONになる。
従ってセンス線dから低電位電源(この場合アース)に
電流が流れ、負荷要素の抵抗値をある程度以上高く選ん
でおけばセンス線dの電位が低くなる。一つのワード中
に1ビツトでも参照データと記憶データとの間に相違が
あればONの回路が存在するので、センス線dの電位が
低下し、不一致の検出が可能である。
第3図ではQ3.Q6の制御電位として各々Y。
Xの節点電位を使っているが、逆にXを03.YをQ5
に接続しても一致検出動作が可能である。但しこの場合
、記憶データの極性を逆に考えねばならない。即ちX:
高電位、Y:低電位の状態を0″′と定義し、X:低電
位、Y:高電位の状態を1″と定義せねばならない。
発明の詳細 な説明から明きらかなように、本発明のメモリセルでは
連想メモリ用のセルとして正しく動作するだけでなく構
成トランジスタ数が通常のスタティックRAMのメモリ
セルに4箇加えただけでよいので極めて小規模であり、
高い集積度のものが得られる。しかも一致検出動作速度
は通常のスタティックRAMの読み出し動作速度並みで
あり、従来例の欠点が全て克服される。また製造プロセ
スの容易さや集積度が極めて高くなるという点からスイ
ッチ素子Q3.Q4.Q5.Q6を全てMI 5FET
(絶縁ゲート型電界効果トランジスタ)にするのは極め
て有効である。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の連想メモリ構成例を示す図、第2図(a
) 、 (b)は他の従来の連想メモリ構成例を示す図
、第3図は本発明の一実施例の連想メモリセルの構造を
示す図、第4図は本発明のメモリセルを並置し連想メモ
リの1ワードとする構成例を示す図である。 a、b・・・・・・ピットi、C−=・・ワード線、1
1.I。 13、、、・ ・・・・・・インバータ、X、Y・・・・・・節点、Q
1〜Q6・・・・・・IGFET(スイッチ素子)0 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1
図 (処 憾

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)相線的な電位を有する二節点を持つ双安定回路と
    、この二節点の各々と二本のビット線との電気的接続を
    制御する三筒の第1.第2のスイッチ素子と、これらス
    イッチ素子を制御する一本のワード線からなるメモリ要
    素に対して、前記ワード線と同一方向に一本のセンス線
    を設け、前記二節点のうち一節点の電位によって制御さ
    れる第3のスイッチ素子と前記二本のピント線のうち一
    本のビット線の電位によって制御される第4のスイッチ
    素子を直列に接続した第1の回路要素を前記センス線と
    電源との間に接続し、同時に前記二節点のうち他の節点
    の電位によって制御される第6のスイッチ素子と前記二
    本のビット線のうち他のビット線の電位によって制御さ
    れる第6のスイッチ素子とを直列に接続した第2の回路
    要素を前記第1の回路要素と並列に前記センス線と上記
    電源に接続することを特徴とするメモリセル回路。
  2. (2)第3.第4.第5.第6のスイッチ素子として絶
    縁ゲート型電界効果トランジスタを用い、各二節点を前
    記第3.第6の絶縁ゲート型電界効果トランジスタのゲ
    ートに接続し、前記各二本のビット線を前記第4.第6
    の絶縁ゲート型電界効果トランジスタのゲートに接続す
    ることを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載のメモ
    リセル回路。
JP59092272A 1984-05-08 1984-05-08 メモリセル回路 Pending JPS60236193A (ja)

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JP59092272A JPS60236193A (ja) 1984-05-08 1984-05-08 メモリセル回路

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63281299A (ja) * 1987-05-13 1988-11-17 Hitachi Ltd 連想メモリ装置
US5305262A (en) * 1991-09-11 1994-04-19 Kawasaki Steel Corporation Semiconductor integrated circuit

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS53136447A (en) * 1977-05-02 1978-11-29 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Associative memory

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