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JPH10260952A - 半導体集積回路装置およびそのデータ処理方法 - Google Patents

半導体集積回路装置およびそのデータ処理方法

Info

Publication number
JPH10260952A
JPH10260952A JP9063053A JP6305397A JPH10260952A JP H10260952 A JPH10260952 A JP H10260952A JP 9063053 A JP9063053 A JP 9063053A JP 6305397 A JP6305397 A JP 6305397A JP H10260952 A JPH10260952 A JP H10260952A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
integrated circuit
circuit device
processors
semiconductor integrated
bank
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP9063053A
Other languages
English (en)
Inventor
Kazuhiko Kajitani
一彦 梶谷
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.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP9063053A priority Critical patent/JPH10260952A/ja
Publication of JPH10260952A publication Critical patent/JPH10260952A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 各プロセッサと各メモリバンクとをフレキシ
ブルに接続することができる半導体集積回路装置、さら
に並列分散処理、ベクトル計算を含む処理などを高速に
処理することができるデータ処理方法を提供する。 【解決手段】 いわゆるマルチバンクメモリ混載マルチ
プロセッサシステムLSIであって、独立にアクセス可
能な複数個のバンクからなるマルチバンクメモリDRA
Mと、独立に動作可能な複数個のプロセッサCPUから
なるマルチプロセッサと、これらのマルチバンクメモリ
DRAMとプロセッサCPUとを互いに信号の入出力が
可能に電気的に接続する複数個のスイッチ手段とから構
成され、マルチバンクメモリDRAMのバンクがチップ
中央部に配置され、かつ4個のうちの2個ずつのプロセ
ッサCPU#0,#1と#2,#3が各バンクのデータ
入出力バスBUSMの延長線上におけるチップ周辺部の
両側に配置されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路装
置およびその処理技術に関し、特に複数個のバンクから
なるメモリと複数個のプロセッサとが同一チップに集積
されて形成された、いわゆるマルチバンクメモリ混載マ
ルチプロセッサシステムLSIの半導体集積回路装置お
よびそのデータ処理方法に適用して有効な技術に関す
る。
【0002】
【従来の技術】近年、マルチメディア機器などのシステ
ム全体を1チップ化する技術などが開発され、この1チ
ップ化によって、たとえば機能面ではダイナミックラン
ダムアクセスメモリ(DRAM)を利用した多機能化、
汎用化が実現でき、機能のアップグレードが容易になっ
てきている。特に、DRAMに搭載するプログラムを書
き換えることにより、性能が急速に向上しているプロセ
ッサによってマルチメディア処理が容易に実行可能とな
っている。
【0003】このようなプロセッサとDRAMという最
も汎用性の高いLSIを集積したシステムLSIとして
は、たとえば特開平8−212185号公報に記載され
た「マイクロコンピュータ」などの技術が挙げられる。
この技術は、メモリ混載プロセッサシステムLSIのチ
ップレイアウトに関して、メモリとプロセッサ間の配線
長を短くするために、プロセッサをチップの中央部に配
置し、周辺部に分割したメモリ領域を配置する技術とな
っている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記特開平
8−212185号公報に記載されたメモリ混載プロセ
ッサシステムLSI技術においては、たとえば4個以上
のプロセッサを1チップに搭載するような場合に、プロ
セッサをチップの中央部にまとめて配置すると、各プロ
セッサと分割されたメモリ領域との接続が難しくなると
いうことが考えられる。
【0005】そこで、本発明の目的は、いわゆるマルチ
バンクメモリ混載マルチプロセッサシステムLSIにお
いて、データバスの接続方法、さらにこのデータバスを
含むマルチバンクメモリおよびマルチプロセッサのレイ
アウトを工夫して、各プロセッサと各メモリバンクとを
フレキシブルに接続することができる半導体集積回路装
置を提供することにある。
【0006】また、本発明の他の目的は、前記半導体集
積回路装置を用いて、並列分散処理、ベクトル計算を含
む処理などを高速に処理することができる半導体集積回
路装置のデータ処理方法を提供することにある。
【0007】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。
【0008】
【課題を解決するための手段】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、
次のとおりである。
【0009】すなわち、本発明による半導体集積回路装
置は、独立にアクセス可能なマルチバンクメモリと、独
立に動作可能なマルチプロセッサとが同一チップに搭載
されたシステムLSIにおいて、各プロセッサは固有の
データバスを持ち、かつ各バンクのデータ入出力バス
は、それぞれスイッチ手段により各プロセッサのデータ
バスと電気的に接続されて構成されるものである。
【0010】この各スイッチ手段の接続方法は、各スイ
ッチ手段のオン/オフ制御をソフトウェア的なコマンド
指定により設定し、各プロセッサのデータバスと各バン
クのデータ入出力バスとをフレキシブルに接続するよう
にしたものである。
【0011】さらに、レイアウト的には、各プロセッサ
を各バンクのデータ入出力バスの延長線上におけるチッ
プ周辺部の片側に配置したり、あるいは各バンクのデー
タ入出力バスをこの各バンクの両端まで貫通する形に配
置するとともに、各バンクをチップ中央部に配置し、か
つ各プロセッサを各バンクのデータ入出力バスの延長線
上におけるチップ周辺部の両側に配置するようにしたも
のである。
【0012】また、入出力ポートのレイアウトは、この
入出力ポートを各プロセッサのデータバスの延長線上に
おけるチップ周辺部の片側、あるいは両側に配置するよ
うにし、両側に配置した場合には、一方の入出力ポート
が両側に配置される各プロセッサのうちの一方のデータ
バスを分担し、かつ他方の入出力ポートが他方のデータ
バスを分担するようにしたものである。
【0013】さらに、データ入出力パッドのレイアウト
は、このデータ入出力パッドを入出力ポートの並ぶ辺の
チップ周辺部に配置するようにしたものである。特に、
パッドのレイアウトにおいては、チップ周辺部への配置
が有利であり、他の入出力ポートに接続される電源パッ
ドなどもこの入出力ポートの並ぶ辺に配置することが好
ましく、さらにプロセッサの並ぶ辺のチップ周辺部には
プロセッサに固有の制御信号パッド、電源パッドを配置
することが好ましい。
【0014】また、本発明による半導体集積回路装置の
データ処理方法は、前記フレキシブル接続構成の半導体
集積回路装置を用い、各プロセッサに固有の機能を割り
振り、この各プロセッサを非アクセス中のバンクに対し
てアクセス可能とし、各バンクを各プロセッサで共用し
て各プロセッサによる並列分散処理を実行するものであ
る。
【0015】さらに、他のデータ処理方法は、所定数の
プロセッサをベクトル計算に割り当て、かつこのプロセ
ッサに1対1でバンクを割り当ててベクトル計算を並列
的に処理し、この並列的なベクトル計算の結果を他のバ
ンクに格納して次の処理を他のプロセッサで処理し、各
プロセッサによるベクトル計算を含む処理を実行するも
のである。
【0016】よって、前記半導体集積回路装置によれ
ば、各プロセッサへのメモリ領域の割り当てをフレキシ
ブルに行うことができる。また、多数のプロセッサを搭
載する場合、データバス領域の増加を抑え、プロセッサ
間の遅延差を抑えたレイアウトを可能とすることができ
る。
【0017】この結果、いわゆるマルチバンクメモリ混
載マルチプロセッサシステムLSIの性能向上、および
このLSIを使ったシステムの性能向上が可能となる。
すなわち、マルチプロセッサの性能を最大限に引き出せ
るため、LSIとしての性能が向上することになる。ま
た、遅延が少なく、レイアウト面積も小さくできるた
め、コストパフォーマンスの向上も可能となる。
【0018】さらに、前記半導体集積回路装置を用いた
データ処理方法においては、並列分散処理、ベクトル計
算を含む処理などを高速に処理し、このような処理形態
による大規模な処理、複雑な処理、高性能な処理などに
おける高い処理効率を実現することができる。
【0019】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明す
るための全図において同一の部材には同一の符号を付
し、その繰り返しの説明は省略する。
【0020】(実施の形態1)図1は本発明の実施の形
態1である半導体集積回路装置を示す概略配置図、図2
は本実施の形態1の半導体集積回路装置を示す構成図、
図3は本実施の形態1における変形例の半導体集積回路
装置を示す概略配置図である。
【0021】まず、図1により本実施の形態1の半導体
集積回路装置の概略構成を説明する。
【0022】本実施の形態1の半導体集積回路装置は、
たとえばいわゆるマルチバンクメモリ混載マルチプロセ
ッサシステムLSIとされ、独立にアクセス可能な複数
個のバンクからなるマルチバンクメモリDRAMと、独
立に動作可能な複数個のプロセッサCPUからなるマル
チプロセッサと、これらのマルチバンクメモリDRAM
とプロセッサCPUとを互いに信号の入出力が可能に電
気的に接続する複数個のスイッチ手段Sとから構成さ
れ、これらが同一チップに集積されて1チップ化された
システムLSIとなっている。
【0023】マルチバンクメモリDRAMは、たとえば
図2に示すように、8個のバンク#0〜#7からなるシ
ンクロナスDRAMとされ、それぞれのバンク#0〜#
7には、たとえば格子状に配列された複数のメモリセ
ル、このメモリセルを選択する行/列デコーダ、読み出
しデータを増幅するセンスアンプなどが備えられてい
る。このシンクロナスDRAMには、他にメインアン
プ、行/列アドレスバッファ、制御論理/タイミング発
生回路なども備えられている。
【0024】このシンクロナスDRAMは、メモリセル
としてキャパシタを用い、データの内容を保持するため
のリフレッシュ動作を必要とする汎用DRAMに比べ
て、たとえばシステムクロックと同期を取りながら動作
させることができるクロック同期コマンド方式、バンク
を独立にプリチャージおよびアクセスすることができる
バンク方式によるデータアクセス方式、データの入出力
において連続したアドレスの高速読み出し、高速書き込
みに対応することができるバースト動作方式などの特徴
を持っている。
【0025】プロセッサCPUは、たとえば図2に示す
ように、それぞれのプロセッサCPU#0,#1が固有
のデータバスBUSC#0,#1を持ち、たとえばRI
SC対応の命令セット、1命令1サイクルの命令実行、
パイプライン制御などの各種機能を有する中央処理装
置、プログラムなどを記憶するフラッシュメモリ、この
フラッシュメモリと中央処理装置との間のデータ転送を
高速化するキャッシュメモリ、前記マルチバンクメモリ
DRAMとの間の制御を司る各種コントローラなどが備
えられている。
【0026】スイッチ手段Sは、たとえば図2に示すよ
うに、マルチバンクメモリDRAMのそれぞれのバンク
#0〜#7のデータ入出力バスBUSM#0〜#7と、
それぞれのプロセッサCPU#0,#1のデータバスB
USC#0,#1とを接続する8組からなる一対のスイ
ッチ手段S#00,01〜S#70,71から構成され
ている。
【0027】次に、本実施の形態1の作用について、始
めにシンクロナスDRAMの動作の概要を簡単に説明す
る。
【0028】このシンクロナスDRAMの動作は、全て
システムクロック信号に同期して行われ、またそれぞれ
の動作はコマンドにより制御される。このコマンドは、
チップセレクト信号、カラムアドレスストローブ信号、
ロウアドレスストローブ信号、ライトイネーブル信号の
制御信号の組み合わせにより定義される。
【0029】すなわち、システムクロック信号の立ち上
がりエッジにおけるこれらの制御信号のHigh/Lo
wの状態により、バンクアクティブ、リード、ライト、
プリチャージ、リフレッシュなどのコマンドが定義さ
れ、これらのコマンドをデコードして各回路に対してコ
マンドに対応する動作を実行する。
【0030】たとえば、読み出し動作または書き込み動
作の待機状態において、バンクアクティブコマンドの設
定により指定されたバンクを選択して指定されたワード
線を活性化し、そしてリードコマンドを設定した場合に
は、選択されたバンクからデータを読み出し、一方ライ
トコマンドの設定においては、選択されたバンクにデー
タを書き込むことができる。
【0031】また、プリチャージコマンドを設定した場
合には、指定されたバンクのプリチャージ動作を実行す
ることができ、このプリチャージには、読み出し動作ま
たは書き込み動作終了後に自動的にプリチャージ動作を
実行するオートプリチャージ付きリードコマンド、オー
トプリチャージ付きライトコマンドなどもある。
【0032】さらに、リフレッシュコマンドには、たと
えばオートリフレッシュとセルフリフレッシュのコマン
ドがあり、オートリフレッシュコマンドの設定において
は、内部でアドレスを発生して自動的にリフレッシュ動
作が実行され、一方セルフリフレッシュ動作はバッテリ
バックアップなどに実行され、このセルフリフレッシュ
動作の終了後はオートリフレッシュ動作が実行される。
【0033】次に、本実施の形態1の一つの特徴であ
る、プロセッサCPUとマルチバンクメモリDRAMの
バンクとの接続方法について説明する。
【0034】以上のように構成されるプロセッサCPU
とマルチバンクメモリDRAMとの間において、マルチ
バンクメモリDRAMのバンクのデータを入出力するた
めのI/O線、すなわちデータ入出力バスBUSMを、
それぞれ図2に示すようにスイッチ手段Sによりプロセ
ッサCPUのデータバスBUSCと電気的に接続する。
【0035】たとえば、バンク#0のデータ入出力バス
BUSM#0は、一方のスイッチ手段S#00を介して
一方のプロセッサCPU#0のデータバスBUSC#0
に接続するとともに、他方のスイッチ手段S01を介し
て他方のプロセッサCPU#1のデータバスBUSC#
1にも接続する。これにより、プロセッサCPU#0、
プロセッサCPU#1はバンク#0に対して独立にアク
セスすることができる。
【0036】同様に、他のバンク#1〜#7について
も、一対のスイッチ手段S#10,11〜S#70,7
1を介して両方のプロセッサCPU#0,#1にそれぞ
れ接続し、よって、プロセッサCPU#0、プロセッサ
CPU#1はバンク#0の場合と同様にバンク#1〜#
7に対しても独立にアクセスすることが可能となる。こ
れにより、それぞれのプロセッサCPUへのメモリ領域
の割り当てが効率的になり、さらに複数のプロセッサC
PUによるメモリ領域の共有なども効果的に行えるよう
になる。
【0037】また、このスイッチ手段Sのオン/オフの
切り換えをハードウェア的なものではなく、ソフトウェ
ア的に実行することで、このスイッチ手段Sのオン/オ
フ制御をソフトウェア的なコマンド指定により設定する
ことができ、よってプロセッサCPUのデータバスBU
SCとバンクのデータ入出力バスBUSMとをフレキシ
ブルに接続することができる。なお、このスイッチ手段
Sについては、スイッチ付きバッファ手段、またはスイ
ッチ付き増幅手段などを用いることも可能である。
【0038】次に、本実施の形態1の他の一つの特徴で
ある、プロセッサCPUとマルチバンクメモリDRAM
とのレイアウト方法について説明する。
【0039】このプロセッサCPUとマルチバンクメモ
リDRAMとのレイアウトにおいては、それぞれのプロ
セッサCPUを、マルチバンクメモリDRAMのそれぞ
れのバンクのデータ入出力バスBUSMの延長線上にお
けるチップ周辺部の片側、すなわち図1において、マル
チバンクメモリDRAMの下側にプロセッサCPUを配
置する。これにより、配置位置によるプロセッサCPU
とバンクとの間のバス遅延差を少なくすることができ
る。
【0040】なお、本実施の形態1のように、プロセッ
サCPUをチップ周辺部の片側に配置する場合には、た
とえば図3に示すように4個のプロセッサCPU#0〜
#3を配置するなど、さらに多数のプロセッサCPUを
配置することなども可能である。このように多数のプロ
セッサCPUを配置する場合には、配置位置によるバス
遅延差を小さくして、さらにプロセッサCPUとバンク
との間のバス遅延差をほぼ等しくすることができる。
【0041】従って、本実施の形態1においては、マル
チバンクメモリDRAMのバンクのデータ入出力バスB
USMとプロセッサCPUのデータバスBUSCとをス
イッチ手段Sによって電気的に接続することにより、プ
ロセッサCPUとマルチバンクメモリDRAMとをフレ
キシブルに接続することができるので、プロセッサCP
Uへのメモリ領域の割り当て、さらに複数のプロセッサ
CPUによるメモリ領域の共有などが効果的になる。
【0042】また、プロセッサCPUをマルチバンクメ
モリDRAMのバンクのデータ入出力バスBUSMの延
長線上におけるチップ周辺部の片側に配置することによ
り、配置位置によるプロセッサCPUとバンクとの間の
バス遅延差を少なくすることができ、特に多数のプロセ
ッサCPUを配置する場合には、さらにプロセッサCP
Uとバンクとの間のバス遅延差をほぼ等しくすることが
できる。
【0043】(実施の形態2)図4は本発明の実施の形
態2である半導体集積回路装置を示す概略配置図、図5
は本実施の形態2における変形例の半導体集積回路装置
を示す概略配置図である。
【0044】本実施の形態2の半導体集積回路装置は、
前記実施の形態1と同様にいわゆるマルチバンクメモリ
混載マルチプロセッサシステムLSIとされ、独立にア
クセス可能な複数個のバンクからなるマルチバンクメモ
リDRAMと、独立に動作可能な複数個のプロセッサC
PUからなるマルチプロセッサと、これらのマルチバン
クメモリDRAMとプロセッサCPUとを互いに信号の
入出力が可能に電気的に接続する複数個のスイッチ手段
Sとから構成され、前記実施の形態1との相違点は、プ
ロセッサCPUとマルチバンクメモリDRAMとのレイ
アウト方法が異なる点である。
【0045】すなわち、本実施の形態2においては、前
記実施の形態1と同様にプロセッサCPUとマルチバン
クメモリDRAMのバンクとの接続方法を取り入れると
ともに、図4に示すように、マルチバンクメモリDRA
Mのバンクをチップ中央部に配置し、かつ4個のうちの
2個ずつのプロセッサCPU#0,#1と#2,#3
を、それぞれのバンクのデータ入出力バスBUSMの延
長線上におけるチップ周辺部の両側に配置するレイアウ
ト方法を採用したものである。
【0046】特に、チップ周辺部の両側にプロセッサC
PUを配置するために、バンクのデータ入出力バスBU
SMをバンクの両端まで貫通する形、すなわち図4にお
いて、それぞれのバンクの上側の端部から下側の端部ま
で貫通させてデータを入出力するためのI/O線を配置
し、バンクの上側と下側に分けて2個ずつのプロセッサ
CPU#0,#1と#2,#3を配置している。それぞ
れのプロセッサCPU#0〜#3は、前記実施の形態1
と同様に固有のデータバスBUSCを持っている。
【0047】なお、本実施の形態2のように、プロセッ
サCPUをチップ周辺部の両側に配置する場合には、た
とえば図5に示すように8個のうちの4個ずつのプロセ
ッサCPU#0〜#3と#4〜#7を配置するなど、さ
らに多数のプロセッサCPUを配置することなども可能
である。これにより、多数のプロセッサCPUを搭載す
る場合でも、データバス領域の増加を抑え、配置位置に
よるバス遅延差を小さくして、プロセッサCPUとバン
クとの間のバス遅延差をほぼ等しくすることができる。
【0048】ここで、本実施の形態2の半導体集積回路
装置を用いたデータ処理方法の一例として、並列分散処
理、ベクトル計算を含む処理の概略を説明する。
【0049】(1).並列分散処理 予め、それぞれのプロセッサCPU#0〜#3に固有の
機能を割り振り、たとえばプロセッサCPU#0が第1
の作業をバンク#0を使用して行い、この結果のデータ
をもとにプロセッサCPU#1が第2の作業を行う処理
を実行する場合を考えるものとする。
【0050】このような処理を実行するとき、たとえば
スイッチ手段Sなどを持たない半導体集積回路装置によ
る並列分散処理では、プロセッサCPU#0がバンク#
0を使用して行った第1の作業の終了後に、このバンク
#0の結果のデータもプロセッサCPU#1に対応した
バンク#1に転送して第2の作業を行うことが必要とな
る。
【0051】これに対して、本実施の形態2において
は、データはバンク#0に格納したまま、それをプロセ
ッサCPU#1がアクセスできるようにスイッチ手段S
により接続を切り換えるだけで第2の処理を行うことが
できる。このため、データ転送時間が不要となり、処理
の高速化を図ることができる。
【0052】このとき、プロセッサCPU#0はバンク
#1を使用して次のデータに対して第1の作業を開始す
ることができる。同様に、処理済みのデータを転送する
ことなしに、次々に異なるプロセッサCPUに引き渡
し、処理を進めていくことができる。
【0053】このようにして、最大、マルチバンクメモ
リDRAMのバンク数分の処理を並列に実行することが
できる。これにより、データの転送を必要としないの
で、この並列分散処理が高速に実行できる。このような
処理形態の場合、プロセッサCPUの数とマルチバンク
メモリDRAMのバンク数とが等しい、図5のような構
成のときに最も効率の良い処理を行うことができる。
【0054】(2).ベクトル計算を含む処理 予め、たとえばプロセッサCPU#0〜#3の中からプ
ロセッサCPU#0,#1をベクトル計算に割り当て、
さらにベクトル計算を行うプロセッサCPU#0,#1
とマルチバンクメモリDRAMのバンク#0,#1をそ
れぞれ1対1に割り当てる。なお、ベクトル計算を行う
プロセッサCPU#0,#1は専用のプロセッサとして
もよい。
【0055】そして、ベクトル計算を行いたいデータを
バンク#0,#1に割り当てるようにロードして、プロ
セッサCPU#0,#1によるベクトル計算を対応する
バンク#0,#1を使用して並列に実行する。この結果
を別の共通のメモリバンク、たとえばバンク#3にスト
アすることで、一度に最終結果をまとめた形で得ること
できる。
【0056】さらに、たとえば並列に実行されたデータ
をまとめて次の処理を行う場合に、データをまとめるた
めの転送時間が不要になり、たとえばプロセッサCPU
#3などの別のプロセッサCPUがすぐに次の処理を実
行することができる。これにより、結果として処理を高
速に行うことができる。
【0057】従って、本実施の形態2においても、前記
実施の形態1と同様に、プロセッサCPUとマルチバン
クメモリDRAMとのフレキシブルな接続によってプロ
セッサCPUへのメモリ領域の割り当て、メモリ領域の
共有などが効果的になり、かつ配置位置によるプロセッ
サCPUとバンクとの間のバス遅延差を少なくすること
ができる。
【0058】特に、本実施の形態2においては、バンク
のデータ入出力バスBUSMを貫通する形で配置するこ
とにより、新たなバス領域が不要となり、データバス領
域の増加を抑えることができ、さらにプロセッサCPU
を分けて配置することにより、多数のプロセッサCPU
を搭載する場合でも、一層、プロセッサCPUとバンク
との間のバス遅延差を均等にすることができる。
【0059】さらに、本実施の形態2のような半導体集
積回路装置を用いることにより、並列分散処理、ベクト
ル計算を含む処理などを高速に処理することができ、さ
らにこのような処理形態の大規模な処理、複雑な処理、
高性能な処理などを効率良く行うことが可能なデータ処
理方法を実現することができる。
【0060】(実施の形態3)図6は本発明の実施の形
態3である半導体集積回路装置を示す概略配置図、図7
〜図9は本実施の形態3における変形例の半導体集積回
路装置を示す概略配置図である。
【0061】本実施の形態3の半導体集積回路装置は、
前記実施の形態1,2と同様にいわゆるマルチバンクメ
モリ混載マルチプロセッサシステムLSIとされ、独立
にアクセス可能な複数個のバンクからなるマルチバンク
メモリDRAMと、独立に動作可能な複数個のプロセッ
サCPUからなるマルチプロセッサと、これらのマルチ
バンクメモリDRAMとプロセッサCPUとを互いに信
号の入出力が可能に電気的に接続する複数個のスイッチ
手段Sとから構成され、前記実施の形態1,2との相違
点は、プロセッサCPUとマルチバンクメモリDRAM
とのレイアウトに加えて、さらに入出力ポートI/Oの
レイアウトまでを考慮するようにした点である。
【0062】すなわち、本実施の形態3においては、前
記実施の形態1,2と同様にプロセッサCPUとマルチ
バンクメモリDRAMのバンクとの接続方法、レイアウ
ト方法を取り入れるとともに、図6に示すように、入出
力ポートI/OをプロセッサCPUのデータバスBUS
Cの延長線上におけるチップ周辺部の片側、すなわちプ
ロセッサCPUが配置されない側で、プロセッサCPU
のデータバスBUSCと直交する辺の片側に配置するレ
イアウト方法を採用したものである。
【0063】特に、チップ周辺部の片側に入出力ポート
I/Oを配置するために、図6において右側に配置され
る入出力ポートI/Oにバンクの上側に配置される2個
のプロセッサCPU#0,#1のデータバスBUSC
と、バンクの下側に配置される2個のプロセッサ#2,
#3のデータバスBUSCとを接続して配置している。
【0064】なお、本実施の形態3のように、入出力ポ
ートI/Oのレイアウトまでを考慮する場合には、たと
えば図7に示すようにチップ周辺部の両側に入出力ポー
トI/O#0,#1を配置して、それぞれの入出力ポー
トI/O#0,#1に2個ずつのプロセッサCPU#
0,#1と#2,#3のデータバスBUSCを接続して
配置したり、さらに図8に示すように、2個ずつのプロ
セッサCPU#0,#1と#2,#3のデータバスBU
SCをそれぞれの入出力ポートI/O#0,#1で分担
させることができる。
【0065】また、図9に示すように、8個のうちの4
個ずつのプロセッサCPU#0〜#3と#4〜#7を分
けて配置するなど、さらに多数のプロセッサCPUを配
置することなども可能である。これにより、プロセッサ
CPUとマルチバンクメモリDRAMとのレイアウトに
加えて、プロセッサCPUのデータバスBUSCに対し
て入出力ポートI/Oを効率的に配置することができ
る。
【0066】従って、本実施の形態3においても、前記
実施の形態1,2と同様に、プロセッサCPUとマルチ
バンクメモリDRAMとのフレキシブルな接続によって
プロセッサCPUへのメモリ領域の割り当て、メモリ領
域の共有などが効果的になり、かつ配置位置によるプロ
セッサCPUとバンクとの間のバス遅延差を少なくする
ことができる。
【0067】特に、本実施の形態3においては、プロセ
ッサCPUとマルチバンクメモリDRAMとに加えて入
出力ポートI/Oのレイアウトまでを考慮し、入出力ポ
ートI/Oをチップ周辺部の片側または両側に配置する
ことにより、プロセッサCPUのデータバスBUSCに
対して入出力ポートI/Oを効率的に配置することがで
きるので、バス領域の削減、遅延時間の増大などを防止
することができる。
【0068】(実施の形態4)図10は本発明の実施の
形態4である半導体集積回路装置を示す概略配置図、図
11〜図13は本実施の形態4における変形例の半導体
集積回路装置を示す概略配置図である。
【0069】本実施の形態4の半導体集積回路装置は、
前記実施の形態1〜3と同様にいわゆるマルチバンクメ
モリ混載マルチプロセッサシステムLSIとされ、独立
にアクセス可能な複数個のバンクからなるマルチバンク
メモリDRAMと、独立に動作可能な複数個のプロセッ
サCPUからなるマルチプロセッサと、これらのマルチ
バンクメモリDRAMとプロセッサCPUとを互いに信
号の入出力が可能に電気的に接続する複数個のスイッチ
手段Sとから構成され、前記実施の形態1〜3との相違
点は、プロセッサCPUとマルチバンクメモリDRAM
とのレイアウト、入出力ポートI/Oのレイアウトに加
えて、さらにパッドPADのレイアウトまでを考慮する
ようにした点である。
【0070】すなわち、本実施の形態4においては、前
記実施の形態1〜3と同様にプロセッサCPUとマルチ
バンクメモリDRAMのバンクと入出力ポートI/Oと
の接続方法、レイアウト方法を取り入れるとともに、図
10に示すように、複数個のパッドPADのうち、デー
タ入出力パッドPADDを入出力ポートI/Oの並ぶ辺
のチップ周辺部に配置し、周辺パッド構造によるレイア
ウト方法を採用したものである。
【0071】特に、パッドPADのレイアウトにおいて
は、入出力ポートI/Oに接続されるデータ入出力パッ
ドPADDを入出力ポートI/Oの並ぶ辺に配置すると
ともに、この入出力ポートI/Oに接続される電源パッ
ドPADVなどもこの入出力ポートI/Oの並ぶ辺に配
置し、入出力ポートI/Oが配置されない辺には他の電
源パッドPADVなどを配置し、さらにプロセッサCP
Uの並ぶ辺の両側には、このプロセッサCPUに固有の
制御信号パッドPADS、電源パッドPADVなどを配
置している。
【0072】なお、本実施の形態4のように、パッドP
ADのレイアウトまでを考慮する場合には、たとえば図
11に示すように入出力ポートI/Oがチップ周辺部の
両側に配置される場合には、入出力ポートI/Oの並ぶ
辺の両側にデータ入出力パッドPADD、電源パッドP
ADVを配置したり、さらに図12に示すように、それ
ぞれの入出力ポートI/Oをそれぞれのデータ入出力パ
ッドPADDで分担させることができる。
【0073】また、図13に示すように、8個のうちの
4個ずつのプロセッサCPU#0〜#3と#4〜#7を
分けて配置するなど、さらに多数のプロセッサCPUを
配置することなども可能である。これにより、プロセッ
サCPU、マルチバンクメモリDRAM、入出力ポート
I/Oのレイアウトに加えて、入出力ポートI/Oに接
続されるデータ入出力パッドPADDを効率的に配置す
ることができる。
【0074】従って、本実施の形態4においても、前記
実施の形態1〜3と同様に、プロセッサCPUとマルチ
バンクメモリDRAMとのフレキシブルな接続によって
プロセッサCPUへのメモリ領域の割り当て、メモリ領
域の共有などが効果的になり、かつ配置位置によるプロ
セッサCPUとバンクとの間のバス遅延差を少なくする
ことができる。
【0075】特に、本実施の形態4においては、プロセ
ッサCPU、マルチバンクメモリDRAM、入出力ポー
トI/Oに加えてパッドPADのレイアウトまでを考慮
し、データ入出力パッドPADDを入出力ポートI/O
の並ぶ辺の片側または両側に配置することにより、入出
力ポートI/Oに対してデータ入出力パッドPADDを
効率的に配置することができるので、配線領域の削減、
遅延時間の増大などを防止することができる。
【0076】以上、本発明者によってなされた発明をそ
の発明の実施の形態1〜4に基づき具体的に説明した
が、本発明は前記実施の形態に限定されるものではな
く、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であるこ
とはいうまでもない。
【0077】たとえば、前記実施の形態においては、図
2に示すように、4Mバイトの容量のバンクによる8バ
ンク256MシンクロナスDRAM+2プロセッサを搭
載し、プロセッサのバス幅が64〜128ビットの例を
示しているが、プロセッサの数が多くなるとバスの信号
線数が増えるが、その場合にはプロセッサのバス幅を8
〜32ビット程度に絞ることなども可能である。特に、
チップ面積と要求性能のトレードオフにより、最適なバ
ス幅を設定することが望ましい。
【0078】以上の説明では主として本発明者によって
なされた発明をその属する技術分野であるシンクロナス
DRAMを搭載した、いわゆるマルチバンクメモリ混載
マルチプロセッサシステムLSIに適用した場合につい
て説明したが、これに限定されるものではなく、たとえ
ば汎用DRAMなどの他のマルチバンクメモリ、特にデ
ータ入出力バスがバンクを貫通する形のマルチバンクメ
モリ全般に広く適用可能である。また、実行する情報処
理は並列分散処理やベクトル計算を含む処理に限らず、
様々な処理形態がとれることはいうまでもない。
【0079】
【発明の効果】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、
以下のとおりである。
【0080】(1).メモリの各バンクのデータ入出力バス
と各プロセッサのデータバスとを、それぞれスイッチ手
段により電気的に接続することで、各プロセッサと各バ
ンクとをフレキシブルに接続することができるので、各
プロセッサへのメモリ領域の割り当て、メモリ領域の共
有などを効果的に行うことが可能となる。
【0081】(2).各プロセッサを、各バンクのデータ入
出力バスの延長線上におけるチップ周辺部の片側または
両側に配置することで、各プロセッサと各バンクとの間
のバス遅延差を少なくすることができ、特に多数のプロ
セッサを搭載する場合に、各プロセッサと各バンクとの
間のバス遅延差を均等にすることができるので、プロセ
ッサ間の遅延差を抑えることが可能となる。
【0082】(3).各バンクのデータ入出力バスを貫通す
る形に配置することで、データバス領域の増加を抑える
ことができるので、レイアウト面積の増大を防止するこ
とが可能となる。
【0083】(4).入出力ポートを、各プロセッサのデー
タバスの延長線上におけるチップ周辺部の片側または両
側に配置することで、各プロセッサのデータバスに対し
て入出力ポートを効率的に配置することができるので、
バス領域の削減、遅延時間の増大などを防止することが
可能となる。
【0084】(5).データ入出力パッドを、入出力ポート
の並ぶ辺の片側または両側に配置することで、入出力ポ
ートに対してデータ入出力パッドを効率的に配置するこ
とができるので、配線領域の削減、遅延時間の増大など
を防止することが可能となる。
【0085】(6).各プロセッサによるデータ処理を実行
する場合に、並列分散処理、ベクトル計算を含む処理な
どを高速に処理することができ、さらにこのような処理
形態による大規模な処理、複雑な処理、高性能な処理な
どにおける高い処理効率を実現することが可能となる。
【0086】(7).いわゆるマルチバンクメモリ混載マル
チプロセッサシステムLSIにおいて、マルチプロセッ
サの性能を最大限に引き出してLSIの性能を向上さ
せ、さらにこのLSIを用いたシステムの性能向上が可
能となり、かつ遅延時間、レイアウト面積の増大を抑制
してコストパフォーマンスの向上が可能な半導体集積回
路装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1である半導体集積回路装
置を示す概略配置図である。
【図2】本発明の実施の形態1の半導体集積回路装置を
示す構成図である。
【図3】本発明の実施の形態1における変形例の半導体
集積回路装置を示す概略配置図である。
【図4】本発明の実施の形態2である半導体集積回路装
置を示す概略配置図である。
【図5】本発明の実施の形態2における変形例の半導体
集積回路装置を示す概略配置図である。
【図6】本発明の実施の形態3である半導体集積回路装
置を示す概略配置図である。
【図7】本発明の実施の形態3における変形例の半導体
集積回路装置を示す概略配置図である。
【図8】本発明の実施の形態3における他の変形例の半
導体集積回路装置を示す概略配置図である。
【図9】本発明の実施の形態3におけるさらに他の変形
例の半導体集積回路装置を示す概略配置図である。
【図10】本発明の実施の形態4である半導体集積回路
装置を示す概略配置図である。
【図11】本発明の実施の形態4における変形例の半導
体集積回路装置を示す概略配置図である。
【図12】本発明の実施の形態4における他の変形例の
半導体集積回路装置を示す概略配置図である。
【図13】本発明の実施の形態4におけるさらに他の変
形例の半導体集積回路装置を示す概略配置図である。
【符号の説明】
DRAM マルチバンクメモリ CPU プロセッサ S スイッチ手段 BUSM データ入出力バス BUSC データバス I/O 入出力ポート PAD パッド PADD データ入出力パッド PADV 電源パッド PADS 制御信号パッド

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 独立にアクセス可能な複数個のバンクか
    らなるメモリと、独立に動作可能な複数個のプロセッサ
    とが同一チップに集積され、前記複数個の各プロセッサ
    は固有のデータバスを持ち、かつ前記複数個の各バンク
    のデータ入出力バスは、それぞれスイッチ手段により前
    記各プロセッサのデータバスと電気的に接続されている
    ことを特徴とする半導体集積回路装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の半導体集積回路装置であ
    って、前記各スイッチ手段のオン/オフ制御はソフトウ
    ェア的なコマンド指定により設定され、前記各プロセッ
    サのデータバスと前記各バンクのデータ入出力バスとは
    フレキシブルに接続されることを特徴とする半導体集積
    回路装置。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の半導体集積回路装置であ
    って、前記各プロセッサは前記各バンクのデータ入出力
    バスの延長線上におけるチップ周辺部の片側に配置され
    ていることを特徴とする半導体集積回路装置。
  4. 【請求項4】 請求項1記載の半導体集積回路装置であ
    って、前記各バンクのデータ入出力バスはこの各バンク
    の両端まで貫通する形に配置されるとともに、前記各バ
    ンクはチップ中央部に配置され、かつ前記各プロセッサ
    は前記各バンクのデータ入出力バスの延長線上における
    チップ周辺部の両側に配置されていることを特徴とする
    半導体集積回路装置。
  5. 【請求項5】 請求項3または4記載の半導体集積回路
    装置であって、前記半導体集積回路装置の入出力ポート
    は前記各プロセッサのデータバスの延長線上におけるチ
    ップ周辺部の片側に配置されていることを特徴とする半
    導体集積回路装置。
  6. 【請求項6】 請求項3または4記載の半導体集積回路
    装置であって、前記半導体集積回路装置の入出力ポート
    は前記各プロセッサのデータバスの延長線上におけるチ
    ップ周辺部の両側に配置されていることを特徴とする半
    導体集積回路装置。
  7. 【請求項7】 請求項6記載の半導体集積回路装置であ
    って、前記両側に配置される入出力ポートのうち、一方
    の入出力ポートは前記両側に配置される各プロセッサの
    うちの一方のデータバスを分担し、かつ他方の入出力ポ
    ートは他方のデータバスを分担することを特徴とする半
    導体集積回路装置。
  8. 【請求項8】 請求項5、6または7記載の半導体集積
    回路装置であって、前記半導体集積回路装置のデータ入
    出力パッドは前記入出力ポートの並ぶ辺のチップ周辺部
    に配置されていることを特徴とする半導体集積回路装
    置。
  9. 【請求項9】 独立にアクセス可能な複数個のバンクか
    らなるメモリと、独立に動作可能な複数個のプロセッサ
    とが同一チップに集積され、前記複数個の各プロセッサ
    は固有のデータバスを持ち、かつ前記複数個の各バンク
    のデータ入出力バスは、それぞれスイッチ手段により前
    記各プロセッサのデータバスと電気的に接続されて構成
    される半導体集積回路装置を用い、前記各プロセッサに
    固有の機能を割り振り、この各プロセッサを前記各バン
    クのうちの非アクセス中のバンクに対してアクセス可能
    とし、前記各バンクを前記各プロセッサで共用してこの
    各プロセッサによる並列分散処理を実行することを特徴
    とする半導体集積回路装置のデータ処理方法。
  10. 【請求項10】 独立にアクセス可能な複数個のバンク
    からなるメモリと、独立に動作可能な複数個のプロセッ
    サとが同一チップに集積され、前記複数個の各プロセッ
    サは固有のデータバスを持ち、かつ前記複数個の各バン
    クのデータ入出力バスは、それぞれスイッチ手段により
    前記各プロセッサのデータバスと電気的に接続されて構
    成される半導体集積回路装置を用い、前記各プロセッサ
    のうちの所定数のプロセッサをベクトル計算に割り当
    て、かつこの所定数のプロセッサに1対1でバンクを割
    り当ててベクトル計算を並列的に処理し、この並列的な
    ベクトル計算の結果を他のバンクに格納して次の処理を
    他のプロセッサで処理し、前記各プロセッサによるベク
    トル計算を含む処理を実行することを特徴とする半導体
    集積回路装置のデータ処理方法。
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