專利名稱:部分寫控制裝置的制作方法
本發(fā)明總的來說是涉及對(duì)存儲(chǔ)器的部分寫(Partial Write)，更具體地說涉及允許在單個(gè)訪問周期內(nèi)，訪問多個(gè)編址單元的高速操作方式所配備的存儲(chǔ)器的部分寫控制裝置。
一個(gè)被訪問信息存儲(chǔ)單元(此后將用一個(gè)字表示)只有一部分進(jìn)行再寫或更新，就稱為“部分寫”。部分寫過程由以下操作組成，即對(duì)一個(gè)目標(biāo)字的讀操作，用新的數(shù)據(jù)取代所讀字的一部分，以形成一個(gè)部分更新字的操作和寫入部分更新字的寫操作。因此，它需要一個(gè)比正常的寫操作更長(zhǎng)的時(shí)間。
日本專利公開號(hào)145428/1978揭示了一種可縮短部分寫所需時(shí)間的方法。這個(gè)方法利用設(shè)置在存儲(chǔ)器控制器內(nèi)的移位寄存器組來保存所接收到的訪問請(qǐng)求信息(例如控制信息、數(shù)據(jù)以及一個(gè)地址)并且具有一個(gè)與存儲(chǔ)周期相一致的時(shí)間長(zhǎng)度，這樣，需要進(jìn)行部分寫的目標(biāo)字的讀操作完成時(shí)，相應(yīng)的訪問請(qǐng)求信息和已被讀出并更新的字一起返回到移位寄存器組的輸入站，因此自動(dòng)寄存一個(gè)寫請(qǐng)求。這就縮短了訪問請(qǐng)求部件在存儲(chǔ)器操作中所卷入的時(shí)間周期。
另一方面，在動(dòng)態(tài)RAM(隨機(jī)訪問存儲(chǔ)器)的場(chǎng)合，具有在由一個(gè)RAS(行地址選通)信號(hào)所啟動(dòng)的單個(gè)訪問周期內(nèi)允許訪問多個(gè)字單元的高速操作方式的存儲(chǔ)設(shè)備已是眾所周知。例如，在一種叫“頁面方式”的方式中，由于在某個(gè)行地址下順序提供不同的列地址，就有可能對(duì)具有共同行地址的多個(gè)地址整個(gè)地進(jìn)行訪問。另一方面，在一個(gè)叫“半字節(jié)方式”的方式中，整個(gè)地訪問多達(dá)4個(gè)連續(xù)的地址也是可能的，因?yàn)楫?dāng)給定了一組行地址和列地址后，地址值就可以在存儲(chǔ)器內(nèi)進(jìn)行計(jì)數(shù)。但是，為由這幾類組成部分所構(gòu)成的存儲(chǔ)器而設(shè)置的有效的部分寫裝置尚未得到充分地開發(fā)。在上面所描寫的已有技術(shù)中所揭示的方法是用于那種每次訪問操作的執(zhí)行只涉及單個(gè)字的存儲(chǔ)裝置。
在實(shí)際的數(shù)據(jù)處理中，必須經(jīng)常地要對(duì)駐留在連續(xù)地址中的一串字進(jìn)行處理。毫無疑問，一般來說上面所描述的高速操作方式對(duì)改善這一類的處理速度是有所幫助的，但為了對(duì)一串字進(jìn)行有效的寫入，這一串字之中有些字是需要執(zhí)行部分寫過程的，就需要有一個(gè)特殊的裝置。在傳統(tǒng)的讀/寫裝置中，需要部分寫的字必須與其他字分開并且由一個(gè)分開的讀/寫操作單獨(dú)進(jìn)行處理，這就意味著上面所描述的高速操作方式的優(yōu)點(diǎn)沒有被充分地利用。
本發(fā)明的意圖是在高速操作方式中，對(duì)包含有需執(zhí)行部分寫的字在內(nèi)的多個(gè)字進(jìn)行整個(gè)的寫入處理，并且使部分寫過程發(fā)揮高速操作方式具有的最大的長(zhǎng)處。
根據(jù)本發(fā)明，在部分寫控制裝置中，存儲(chǔ)器控制信號(hào)發(fā)生裝置對(duì)涉及有部分寫在內(nèi)的寫請(qǐng)求進(jìn)行響應(yīng)，首先向該存儲(chǔ)器提供操作控制信號(hào)使產(chǎn)生一個(gè)單獨(dú)的讀周期，以便相繼讀出需要部分寫的所有存儲(chǔ)單元，然后提供操作控制信號(hào)以使產(chǎn)生一個(gè)單獨(dú)的寫周期，以便相繼寫入所有被指定寫入的存儲(chǔ)單元。合并裝置將要寫的數(shù)據(jù)和在讀周期讀出、而又不需要改變的那部分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行合并，以形成一組完整的更新字，然后這些字在寫周期中將被寫入存儲(chǔ)器中。地址產(chǎn)生裝置首先為存儲(chǔ)器提供這個(gè)讀周期的讀地址信息，然后提供這個(gè)寫周期的寫地址信息。
在聯(lián)結(jié)本發(fā)明部分寫控制裝置的存儲(chǔ)器中，所有那些需要由部分寫來進(jìn)行部分更新的字，都在高速操作方式的單個(gè)讀周期中整個(gè)地被讀出，所有那些通過合并形成了的、將要被寫入的字，包括部分更新的字，將在高速操作方式的單個(gè)寫周期中整個(gè)地被寫入。
圖1是表示本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的框圖;
圖2示出了部分寫操作的目標(biāo)數(shù)據(jù)的一個(gè)例子;
圖3表示以圖1所示裝置的操作為示例的時(shí)序圖;
圖4表示由傳統(tǒng)裝置所執(zhí)行的部分寫操作為示例的時(shí)序圖;
圖5是較詳細(xì)地表示了圖1中存儲(chǔ)器控制信號(hào)發(fā)生電路和存儲(chǔ)器地址發(fā)生電路的框圖;
圖6是表示圖5中控制信號(hào)表和地址增量表的圖表。
優(yōu)選實(shí)施例的說明圖1表示本發(fā)明利用半字節(jié)方式的元素作為存儲(chǔ)元素的存儲(chǔ)器的一個(gè)實(shí)施例。在利用半字節(jié)方式元素的存儲(chǔ)器1中，通過對(duì)給定的初始地址值正向計(jì)數(shù)，對(duì)多達(dá)4個(gè)的連續(xù)地址(這4個(gè)地址的最低2位在00-11范圍內(nèi)變化)的訪問，可以在單個(gè)地址周期內(nèi)來完成?，F(xiàn)在，假定圖2所示的連續(xù)地址上的四個(gè)字必須被更新。圖2中斜線表示必須被更新的部分。換句話說，第一和第四個(gè)字需要作部分寫。某個(gè)訪問請(qǐng)求部件(例如一個(gè)處理器)產(chǎn)生一個(gè)包括部分寫在內(nèi)的寫請(qǐng)求(此后稱為“部分寫請(qǐng)求”)、一個(gè)說明起始地址和字?jǐn)?shù)的請(qǐng)求地址、指明需要作部分寫的字(即圖2中的第1個(gè)字和第4個(gè)字)的部分寫字標(biāo)示信息、要被寫入的數(shù)據(jù)(請(qǐng)求寫數(shù)據(jù))以及指明那些作部分寫的目標(biāo)字中并不需作任何改變的字節(jié)的非更新字節(jié)標(biāo)示信息(圖2中的非斜線部分)。
存儲(chǔ)器控制信號(hào)發(fā)生器2基本上是與普通用于半字節(jié)方式動(dòng)態(tài)RAM的存儲(chǔ)器控制信號(hào)發(fā)生器相同，它產(chǎn)生一個(gè)RAS信號(hào)和若干個(gè)數(shù)目等于請(qǐng)求字?jǐn)?shù)的順序CAS(列地址選通)信號(hào)。當(dāng)請(qǐng)求寫時(shí)，它還產(chǎn)生一個(gè)寫允許信號(hào)WE(Write enable)。但是，為了適合本發(fā)明，需要附加一個(gè)電路，它根據(jù)部分寫請(qǐng)求和部分寫字標(biāo)示信息，在普通寫控制信號(hào)產(chǎn)生之前，產(chǎn)生如上面所描述的、用于讀出在半字節(jié)方式中需要部分寫的字的信號(hào)。存儲(chǔ)器地址發(fā)生器3也基本上與普通用于半字節(jié)方式動(dòng)態(tài)RAM的存儲(chǔ)器地址發(fā)生器相同，它將請(qǐng)求地址分為一個(gè)行地址和一個(gè)列地址，并且將它們分別與RAS信號(hào)和第一個(gè)CAS信號(hào)同步進(jìn)行發(fā)送。但是，為了適合本發(fā)明，需要附加一個(gè)電路，它根據(jù)上面所描述的部分寫字標(biāo)示信息以及在與讀操作控制信號(hào)同步的情況下，產(chǎn)生需要部分寫的字的起始地址。
請(qǐng)求寫數(shù)據(jù)的第1至4個(gè)字，存放在寫數(shù)據(jù)寄存器WDR4至WDR7中。順序讀出、并需要部分寫的字，通過一個(gè)讀數(shù)據(jù)寄存器RDR8被送到WDR4至WDR7的輸入端。合并控制器9對(duì)部分寫字標(biāo)示信號(hào)進(jìn)行譯碼，并且在與存儲(chǔ)器控制信號(hào)同步的情況下，與順序地讀到RDR8的字相對(duì)應(yīng)，順序打開連接到各WDR的時(shí)鐘端CK的門10至門13。指明不需作任何改變的字節(jié)(即那些從存儲(chǔ)器讀出、而又毫不改變地寫回去的字節(jié))位置的非更新字節(jié)信息信號(hào)也被加到與保存需要部分寫的字的WDR相連接的這些門。因此，在RDR8中被順序讀出的字之中，不需作任何改變的那些字節(jié)進(jìn)入WDR4至7的相應(yīng)位置，并且與請(qǐng)求寫數(shù)據(jù)合并，這樣，就形成一個(gè)要被寫入到存儲(chǔ)器1的完整字組。
當(dāng)對(duì)圖2斜線所表示的數(shù)據(jù)請(qǐng)求部分寫，并且訪問請(qǐng)求器發(fā)出前述關(guān)聯(lián)的必要信息時(shí)，寫數(shù)據(jù)就被保存到WDR4至7中，并且存儲(chǔ)器控制信號(hào)發(fā)生器2和存儲(chǔ)器地址發(fā)生器3首先產(chǎn)生如圖3所示的半字節(jié)方式讀周期，以讀出需要部分寫的第4個(gè)字和第1個(gè)字。在本例中，由于地址的最低二位是從第4個(gè)字(11)連續(xù)到第1個(gè)字(00)，因此第4個(gè)字的地址就首先給出，并且在存儲(chǔ)器1中一步就更新到第一個(gè)字的地址，參見附圖所示。在這個(gè)讀周期里，在合并控制器9和非更新字節(jié)標(biāo)示信息的控制之下，順序讀出到RDR8的第4個(gè)字和第1個(gè)字將被寫入到WDR7和4的相應(yīng)字節(jié)位置，并且形成一個(gè)將被寫入存儲(chǔ)器1的完整字組(如圖2所示的第1個(gè)字至第4個(gè)字)。
接著，在RAS預(yù)充電時(shí)間(TRP)之后，存儲(chǔ)器控制信號(hào)發(fā)生器2和存儲(chǔ)器地址發(fā)生器3就產(chǎn)生一個(gè)寫周期以普通的半字節(jié)方式將第1個(gè)字至第4個(gè)字寫入。在這個(gè)寫周期中，WDR4至7的內(nèi)容將被順序?qū)懭氲酱鎯?chǔ)器1的連續(xù)地址中，這樣，一個(gè)含有部分寫在內(nèi)的一串字的寫入操作也就完成了。
如果要求部分寫的字地址的最低兩位的數(shù)值不是連續(xù)的，例如，當(dāng)?shù)?個(gè)字和第3個(gè)字需要部分寫時(shí)，則第1個(gè)字至第3個(gè)字將在讀周期中讀出，然后根據(jù)不更新字節(jié)標(biāo)示信息，只有第1個(gè)字和第3個(gè)字那些不需要任何改變的部分分別送入WDR4和6，而讀出的第2個(gè)字就被拋棄。
圖5是一個(gè)更詳細(xì)地表示存儲(chǔ)器控制信號(hào)發(fā)生器2和存儲(chǔ)器地址發(fā)生器3的框圖。存儲(chǔ)器控制信號(hào)發(fā)生器2里的譯碼器21對(duì)部分寫字標(biāo)示信息進(jìn)行譯碼，確定部分寫的類型，并把表示部分寫類型的信息送到RAS/CAS/WE發(fā)生站22中的控制信號(hào)表23和存儲(chǔ)器地址發(fā)生器3的地址增量器31中的地址增量表32。
圖6舉例表示控制信號(hào)表23和地址增量表32的內(nèi)容。圖中，列“RAS”、“CAS”和“WE”表示控制信號(hào)表23的內(nèi)容，而列“地址增量”表示地址增量表32的內(nèi)容。列“部分寫字標(biāo)示”和列“讀/寫操作”并不是表23和表32的一部分，而是為了有利于對(duì)這些表的理解而附加上去的。列“地址增量”中的數(shù)值表示為了得到一個(gè)存儲(chǔ)器起始地址而加到請(qǐng)求地址上的一個(gè)增量值，這里的符號(hào)B代表“字節(jié)”，并且一個(gè)字由4個(gè)字節(jié)組成。列“RAS”、“CAS”和“WE”中的數(shù)值表示將被產(chǎn)生的相應(yīng)信號(hào)的數(shù)目。
再回到圖5，控制信號(hào)表23從譯碼器21接收部分寫類型信息，分別為讀周期和寫周期標(biāo)明示RAS信號(hào)、CAS信號(hào)和WE信號(hào)，并且讓RAS/CAS/WE發(fā)電站22順序產(chǎn)生這些標(biāo)示信號(hào)。另一方面，地址增量表32響應(yīng)來自譯碼器21的部分寫字節(jié)信息，分別為讀周期和寫周期順序產(chǎn)生地址增量值，而加法器33將這些地址增量值加到請(qǐng)求地址上，從而分別為讀周期和寫周期形成起始地址。一個(gè)行地址/列地址形成站34將每一個(gè)起始存儲(chǔ)地址分成行地址和列地址，并且在與RAS信號(hào)和第一個(gè)CAS信號(hào)同步的方式下對(duì)它們進(jìn)行發(fā)送。地址增量器31本身也可以包含一個(gè)譯碼器21。
在圖2和圖3的例子中，部分寫字標(biāo)示信息標(biāo)明了第1個(gè)字和第4個(gè)字。因此，譯碼器21標(biāo)明部分寫類型3。這種類型的處理，由第4個(gè)字和第1個(gè)字的讀時(shí)序以及隨后的第1個(gè)字至第4個(gè)字的寫時(shí)序組成。由于讀操作的存儲(chǔ)器起始地址是第4個(gè)字的地址，因此它的值就由三個(gè)字長(zhǎng)(4B×3)加上請(qǐng)求地址而得到，由于寫操作的存儲(chǔ)器起始地址是第1個(gè)字的地址，因此它就是請(qǐng)求地址本身，而增量值為O(4B×0)。CAS信號(hào)在讀周期中產(chǎn)生2次而在寫周期中產(chǎn)生4次。
如果圖2和圖3表示的部分寫的實(shí)現(xiàn)，是通過對(duì)部分寫目標(biāo)字在將它們與其他字分開來的同時(shí)進(jìn)行一個(gè)一個(gè)地處理，那么過程就由下列時(shí)序組成，即讀第1個(gè)字并在部分更新后將它寫入、以半字節(jié)方式寫第2個(gè)字和第3個(gè)字、讀第4個(gè)字并在部分更新后將它寫入，參見圖4所示。相比之下，RAS預(yù)充電的次數(shù)在這個(gè)實(shí)施例中就從4減少到1，對(duì)于各個(gè)部分寫目標(biāo)字來說，在換一種情況時(shí)不得不分開執(zhí)行的讀、寫操作，現(xiàn)在就在半字節(jié)方式里分別合併到一個(gè)讀周期和一個(gè)寫周期中去了，結(jié)果操作速度就整個(gè)地大大提高。
當(dāng)利用頁面方式元素時(shí)，每一個(gè)字的列地址由存儲(chǔ)器地址發(fā)生器在每一個(gè)讀周期和寫周期提供。這種存儲(chǔ)器的控制器本身在技術(shù)上是眾所周知的。因此，也是在這種存儲(chǔ)器中，利用上面所描述的基本相同的裝置，一個(gè)包括部分寫在內(nèi)的一串寫操作可以在一個(gè)單獨(dú)讀周期和隨后的單獨(dú)寫周期中執(zhí)行。在這種方式中，訪問目標(biāo)地址不需要連續(xù)。
上面描述的本發(fā)明能夠?yàn)椴糠謱懗浞值乩酶咚俨僮鞣绞降膬?yōu)點(diǎn)，因此減少了RAS的預(yù)充電的次數(shù)并縮短了每個(gè)字的平均訪問時(shí)間。由于RAS的預(yù)充電時(shí)間大約是100毫微秒，與圖4相比，單由于RAS預(yù)充電次數(shù)的減少，圖3所示操作的所需要的時(shí)間就可以縮短300毫微秒。此外，考慮讀操作，例如當(dāng)各個(gè)字被分開處理時(shí)，來自RAS信號(hào)的訪問時(shí)間大約是150毫微秒，用于每第二個(gè)字節(jié)及其后續(xù)字的來自CAS信號(hào)的訪問時(shí)間大約是75毫微秒，而半字節(jié)方式的訪問時(shí)間大約是25毫微秒。因此，由于所有的訪問操作都是在高速操作方式中的單個(gè)讀周期和單個(gè)寫周期中執(zhí)行，則所需的時(shí)間將進(jìn)一步減少。結(jié)果，操作速度整個(gè)地大大改善了。
權(quán)利要求
1.一個(gè)用于存儲(chǔ)器的部分寫控制裝置，該存儲(chǔ)器有若干存儲(chǔ)單元，每個(gè)存儲(chǔ)單元用來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的一個(gè)訪問單元并由一個(gè)地址識(shí)別，并且該存儲(chǔ)器提供允許在單個(gè)訪問周期中相繼訪問多個(gè)存儲(chǔ)單元的高速操作方式，本控制裝置包括用于接收請(qǐng)求信息的裝置，請(qǐng)求將指定的數(shù)據(jù)寫入多個(gè)指定的存儲(chǔ)單元而其中至少有一個(gè)單元要求部分寫；響應(yīng)所說的請(qǐng)求信息的裝置，它向所說的存儲(chǔ)器提供能在所說的高速操作方式中產(chǎn)生單個(gè)讀周期從而相繼地讀出要求部分寫的所有存儲(chǔ)單元的控制信號(hào)，接著提供能在所說的高速操作方式中產(chǎn)生單個(gè)寫周期從而相繼地寫入指定的所有單元的控制信號(hào)；響應(yīng)所說請(qǐng)求信息的裝置，它向所說的存儲(chǔ)器提供所說讀周期的地址信息，接著又提供所說寫周期的地址信息；以及相連接的合并裝置，用于接收所說指明的數(shù)據(jù)和在所說的讀周期中從該存儲(chǔ)器讀出的數(shù)據(jù)，并響應(yīng)所說的請(qǐng)求信息，將所指明的數(shù)據(jù)與那部分在所說的讀周期中讀出而不用改變的數(shù)據(jù)進(jìn)行合并，以形成一組將在所說的寫周期中被寫入該存儲(chǔ)器中的完整的數(shù)據(jù)訪問單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的部分寫控制裝置，其特征在于所說的合并裝置包括若干個(gè)寄存器，每一個(gè)寄存器用于保存數(shù)據(jù)的一個(gè)訪問單元，該合并部件還包括用于將所指明的數(shù)據(jù)存入所說寄存器的相應(yīng)部分的裝置以及將在所說讀周期中讀出而不必改變的那部分?jǐn)?shù)據(jù)存入所說寄存器的相應(yīng)部分的裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的部分寫控制裝置，其特征在于所說的存儲(chǔ)器包括若干個(gè)動(dòng)態(tài)RAM元素，并且所說的高速操作方式是半字節(jié)方式。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的部分寫控制裝置，其特征在于所說的存儲(chǔ)器包括若干個(gè)動(dòng)態(tài)RAM元素，并且所說的高速操作方式是頁面方式。
專利摘要
具有高速操作方式的存儲(chǔ)器的部分寫控制裝置，當(dāng)包括那些要求部分寫在內(nèi)的若干個(gè)字的部分寫的請(qǐng)求被接收時(shí)，存儲(chǔ)器控制信號(hào)發(fā)生器就使存儲(chǔ)器在高速操作方式的單個(gè)讀周期中相繼地讀出要求部分寫的所有的字。一個(gè)合并電路將讀出字中不需改變的那部分與要寫的數(shù)據(jù)進(jìn)行合并以形成一組完整的更新字。然后，存儲(chǔ)器控制信號(hào)發(fā)生器就使存儲(chǔ)器在高速操作方式的單個(gè)寫周期中將這些字相繼地寫入。
文檔編號(hào)G06F12/04GK87103852SQ87103852
公開日1987年12月9日 申請(qǐng)日期1987年5月28日
發(fā)明者福中秀忠, 池田公一 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan