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KR100255520B1 - A cache memory device having excess data ram - Google Patents

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KR100255520B1
KR100255520B1 KR1019970017724A KR19970017724A KR100255520B1 KR 100255520 B1 KR100255520 B1 KR 100255520B1 KR 1019970017724 A KR1019970017724 A KR 1019970017724A KR 19970017724 A KR19970017724 A KR 19970017724A KR 100255520 B1 KR100255520 B1 KR 100255520B1
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최진국
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김영환
현대전자산업주식회사
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Abstract

본 발명은 여분의 데이터 램을 구비하여 데이터 램의 어떤 특정 셀에 결함이 발생하더라도 상기 여분의 메모리를 이용하여 결함이 있는 데이터 램의 셀 영역을 대신하도록 함으로써, 마이크로프로세서의 신뢰성과 사용 기간을 증대시킬 수 있는 캐쉬 메모리 장치를 제공하기 위한 것으로, 이를 위해 본 발명은 외부로부터 입력된 색인 주소를 디코딩하기 위한 디코딩 수단; 주소를 저장하고, 상기 디코딩 수단으로부터 입력되는 주소에 응답하여 상기 주소의 해당 셀에 저장된 주소를 출력하기 위한 태그 램; 데이터를 저장하고, 상기 디코딩 수단으로부터 입력되는 주소에 응답하여 상기 주소의 해당 셀에 저장된 데이터를 출력하거나 상기 해당 셀에 데이터를 저장하기 위한 데이터 램; 외부로부터 입력되는 물리적 주소 및 상기 태그 램으로부터 입력되는 주소를 비교하기 위한 제1 비교수단; 상기 데이터 램의 특정 메모리 셀에 결함이 발생할 경우 상기 결함이 있는 메모리 셀에 저장될 해당 데이터를 저장하기 위한 여분 데이터 램; 상기 색인 주소, 퓨즈 박스로부터 상기 데이터 램의 다수 셀들 중 결함이 발생한 셀의 주소 및 외부로부터 입력되는 읽기/쓰기 제어신호에 응답하여 상기 여분 데이터 램의 읽기 및 쓰기 동작을 제어하고, 상기 데이터 램 및 상기 여분 데이터 램의 입출력단을 제어하기 위한 제어수단; 및 상기 제1 비교수단으로부터 출력되는 신호에 응답하여 상기 데이터 램 및 상기 여분 데이터 램으로부터 입력된 다수개의 출력 데이터 중 하나를 선택하여 데이터 버스로 출력하기 위한 선택 수단을 포함하고, 상기 제어수단은, 상기 색인 주소 및 상기 결함이 발생한 셀의 주소를 입력받아 두 주소의 일치 여부를 비교하기 위한 제2 비교수단; 상기 제2 비교수단으로부터 출력되는 비교 결과 신호 및 외부로부터 입력되는 시험제어신호에 응답하여 상기 3-상태 버퍼링 수단을 제어하는 일치신호를 발생하기 위한 일치신호 발생수단; 및 상기 일치신호 및 상기 읽기/쓰기 제어신호에 응답하여 상기 여분 데이터 램의 읽기 및 쓰기 동작을 제어하는 읽기/쓰기 제어수단을 포함한다.The present invention provides an extra data RAM to replace a cell area of a defective data RAM by using the extra memory even when a specific cell of the data RAM is defective, thereby increasing the reliability and service life of the microprocessor. In order to provide a cache memory device capable of performing the above, the present invention provides decoding means for decoding an index address input from the outside; A tag RAM for storing an address and outputting an address stored in a corresponding cell of the address in response to an address input from the decoding means; A data RAM for storing data and outputting data stored in a corresponding cell of the address or storing data in the corresponding cell in response to an address input from the decoding means; First comparing means for comparing a physical address input from an external device and an address input from the tag RAM; Redundant data RAM for storing corresponding data to be stored in the defective memory cell when a defect occurs in a specific memory cell of the data RAM; Controlling the read and write operations of the redundant data RAM in response to the index address, the address of a defective cell among the plurality of cells of the data RAM from the fuse box, and a read / write control signal input from the outside; Control means for controlling an input / output terminal of the redundant data RAM; And selecting means for selecting one of a plurality of output data inputted from the data RAM and the redundant data RAM in response to a signal output from the first comparing means, and outputting the selected one to a data bus. Second comparing means for receiving the index address and the address of the cell where the defect occurred and comparing the two addresses with each other; Matching signal generating means for generating a matching signal for controlling the three-state buffering means in response to a comparison result signal output from the second comparing means and a test control signal input from the outside; And read / write control means for controlling read and write operations of the redundant data RAM in response to the coincidence signal and the read / write control signal.

Description

여분의 데이터 램을 구비한 캐쉬 메모리 장치{A cache memory device having excess data RAM}A cache memory device having excess data RAM

본 발명은 마이크로프로세서(Microprocessor)에 관한 것으로, 특히 데이터 램의 어떤 특정 셀에 결함이 있을 경우 이를 여분의 데이터 램을 이용해 대치할 수 있도록 한, 여분의 데이터 램을 구비한 캐쉬 메모리 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a microprocessor, and more particularly, to a cache memory device having an extra data RAM, in which a specific cell of the data RAM is replaced with an extra data RAM. .

현재 반도체의 집적화 기술이 발전함에 따라 단일 칩내에 집적되는 트랜지스터의 개수는 증가하는 경향을 보이고 있으며, 또한 칩의 기능도 복잡해지는 경향이 있다. 이러한 경향에 따라 반도체 칩(Chip)의 성능을 향상시키기 위하여 비교적 큰 캐쉬 메모리(Cache Memory)가 내장되고 있다.As the integration technology of semiconductors develops, the number of transistors integrated in a single chip tends to increase, and the function of the chip also tends to be complicated. According to this tendency, a relatively large cache memory is embedded in order to improve the performance of a semiconductor chip.

일반적으로, 메인 메모리(DRAM)에 저장된, 일부 자주 사용되는 데이터 또는 명령어를 마이크로프로세서 내의 데이터 캐쉬 또는 명령어 캐쉬 메모리에 저장하여 사용하고 있다. 마이크로프로세서는 명령 유닛의 수행시에 사용할 데이터를 찾을 때, 먼저 내부 캐쉬 메모리로부터 원하는 데이터를 찾아보고 있으면 불러와 사용한다. 이러한 데이터 또는 명령어 캐쉬 메모리의 구조는 기본적으로, 태그 램(Tag RAM)과, 데이터 램(Data RAM)과, 외부로부터 색인 주소(Index Address)를 입력받아 태그 램과 데이터 램의 워드 라인을 인에이블시키기 위한 디코더들과, 태그 램의 출력과 변환색인버퍼(TLB: Translation Look a side Buffer)로부터 입력된 물리적 주소(Physical Address)와 비교하여 선택제어신호를 출력하는 비교기, 그리고 비교기의 출력에 따라 데이터 램의 다수개 출력중 하나를 선택하는 열(column) 선택부를 구비한다.In general, some frequently used data or instructions stored in main memory (DRAM) are stored in a data cache or instruction cache memory in a microprocessor. When the microprocessor finds the data to use in the execution of the instruction unit, it first retrieves the desired data from the internal cache memory and retrieves it for use. The structure of the data or instruction cache memory basically includes a tag RAM, a data RAM, and an index address from an external source to enable word lines of the tag RAM and the data RAM. Decoders to compare the output of the tag RAM and the physical address input from the Translation Look a side Buffer (TLB) and output a selection control signal, and the data according to the output of the comparator. It has a column selector for selecting one of a plurality of outputs of the RAM.

여기서, 태그 램과 데이터 램은 일반적으로 SRAM(Static Random Access Memory)으로 구현된다.In this case, the tag RAM and the data RAM are generally implemented as static random access memory (SRAM).

상기와 같은 종래의 마이크로프로세서 내에는 별도의 여분 메모리를 구비하고 있지 않기 때문에 만약, 데이터 램의 어떤 특정 셀에 결함이 발생하는 경우 마이크로프로세서의 기능에 심각한 장애를 유발하게 된다.Since the conventional microprocessor does not have a separate spare memory, if a specific cell of the data RAM fails, a serious failure of the function of the microprocessor may occur.

즉, 마이크로프로세서 내 메모리가 점점 대형화되는 추세에서 마이크로프로세서 내의 제어 로직이 완벽하게 동작한다 하여도 종래의 마이크로프로세서는 칩 내의 메모리 시험 결과 한 비트만 장애가 발생한 경우라 하더라도 사용할 수 없는 문제점이 있었다.That is, even when the control logic in the microprocessor is fully operated in the memory of the microprocessor, the conventional microprocessor has a problem that cannot be used even if only one bit fails as a result of the memory test in the chip.

따라서, 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은, 여분의 데이터 램을 구비하여 데이터 램의 어떤 특정 셀에 결함이 발생하더라도 상기 여분의 메모리를 이용하여 결함이 있는 데이터 램의 셀 영역을 대신하도록 함으로써, 마이크로프로세서의 신뢰성과 사용 기간을 증대시킬 수 있는 캐쉬 메모리 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention devised to solve the above-described problems of the prior art is provided with an extra data RAM, so that a defect occurs in any specific cell of the data RAM by using the redundant memory. It is an object of the present invention to provide a cache memory device capable of increasing the reliability and service life of a microprocessor by replacing the cell area.

도 1 은 본 발명의 일실시예에 따른 여분 캐쉬 메모리를 구비한 마이크로프로세서의 개략적인 블럭 구성도,1 is a schematic block diagram of a microprocessor having a spare cache memory according to an embodiment of the present invention;

도 2 는 본 발명의 일실시예에 따른 제어부의 상세 구성도.2 is a detailed configuration diagram of a control unit according to an embodiment of the present invention.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

11 : 태그 램(Tag RAM)11: Tag RAM

12 : 프리-디코더(Pre-Decoder)12: Pre-Decoder

13 : X-디코더13: X-decoder

14 : 데이터 램14: data RAM

15 : 비교기15: comparator

16 : 열(Column) 선택부16: Column Selection

17 : 제어부17: control unit

18 : 여분 데이터 램18: extra data RAM

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 외부로부터 입력된 색인 주소를 디코딩하기 위한 디코딩 수단; 주소를 저장하고, 상기 디코딩 수단으로부터 입력되는 주소에 응답하여 상기 주소의 해당 셀에 저장된 주소를 출력하기 위한 태그 램; 데이터를 저장하고, 상기 디코딩 수단으로부터 입력되는 주소에 응답하여 상기 주소의 해당 셀에 저장된 데이터를 출력하거나 상기 해당 셀에 데이터를 저장하기 위한 데이터 램; 외부로부터 입력되는 물리적 주소 및 상기 태그 램으로부터 입력되는 주소를 비교하기 위한 제1 비교수단; 상기 데이터 램의 특정 메모리 셀에 결함이 발생할 경우 상기 결함이 있는 메모리 셀에 저장될 해당 데이터를 저장하기 위한 여분 데이터 램; 상기 색인 주소, 퓨즈 박스로부터 상기 데이터 램의 다수 셀들 중 결함이 발생한 셀의 주소 및 외부로부터 입력되는 읽기/쓰기 제어신호에 응답하여 상기 여분 데이터 램의 읽기 및 쓰기 동작을 제어하고, 상기 데이터 램 및 상기 여분 데이터 램의 입출력단을 제어하기 위한 제어수단; 및 상기 제1 비교수단으로부터 출력되는 신호에 응답하여 상기 데이터 램 및 상기 여분 데이터 램으로부터 입력된 다수개의 출력 데이터 중 하나를 선택하여 데이터 버스로 출력하기 위한 선택 수단을 포함하여 이루어지며, 상기 제어수단은, 상기 색인 주소 및 상기 결함이 발생한 셀의 주소를 입력받아 두 주소의 일치 여부를 비교하기 위한 제2 비교수단; 상기 제2 비교수단으로부터 출력되는 비교 결과 신호 및 외부로부터 입력되는 시험제어신호에 응답하여 상기 3-상태 버퍼링 수단을 제어하는 일치신호를 발생하기 위한 일치신호 발생수단; 및 상기 일치신호 및 상기 읽기/쓰기 제어신호에 응답하여 상기 여분 데이터 램의 읽기 및 쓰기 동작을 제어하는 읽기/쓰기 제어수단을 포함하여 이루어진다.The present invention for achieving the above object, decoding means for decoding the index address input from the outside; A tag RAM for storing an address and outputting an address stored in a corresponding cell of the address in response to an address input from the decoding means; A data RAM for storing data and outputting data stored in a corresponding cell of the address or storing data in the corresponding cell in response to an address input from the decoding means; First comparing means for comparing a physical address input from an external device and an address input from the tag RAM; Redundant data RAM for storing corresponding data to be stored in the defective memory cell when a defect occurs in a specific memory cell of the data RAM; Controlling the read and write operations of the redundant data RAM in response to the index address, the address of a defective cell among the plurality of cells of the data RAM from the fuse box, and a read / write control signal input from the outside; Control means for controlling an input / output terminal of the redundant data RAM; And selecting means for selecting one of a plurality of output data input from the data RAM and the redundant data RAM in response to a signal output from the first comparing means, and outputting the selected data to a data bus. A second comparing means for receiving the index address and the address of the cell where the defect occurs and comparing the two addresses with each other; Matching signal generating means for generating a matching signal for controlling the three-state buffering means in response to a comparison result signal output from the second comparing means and a test control signal input from the outside; And read / write control means for controlling read and write operations of the redundant data RAM in response to the coincidence signal and the read / write control signal.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment of the present invention;

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 여분의 데이터 램을 구비한 캐쉬 메모리 장치의 개략적인 블럭 구성도로서, 도면에서 "11"은 태그 램(Tag RAM), "12"는 프리-디코더(Pre-Decoder), "13"은 X-디코더(X-Decoder), "14"는 데이터 램(Data RAM), "15"는 비교기, "16"은 열(Column) 선택부, "17"은 제어부, "18"은 여분 데이터 램을 각각 나타낸다.FIG. 1 is a schematic block diagram of a cache memory device having redundant data RAMs according to an embodiment of the present invention, in which “11” is a tag RAM and “12” is a pre-decoder ( Pre-Decoder, "13" is X-Decoder, "14" is Data RAM, "15" is Comparator, "16" is Column Selection, and "17" is The control unit " 18 " represents redundant data RAMs, respectively.

도면을 참조하면, 본 발명의 캐쉬 메모리 장치는 외부로부터 입력된 색인 주소(Index Address)를 프리디코딩하는 프리-디코더(12), 프리-디코더(12)의 출력을 디코딩하는 X-디코더(13), 주소(Address)를 저장하는 메모리로, X-디코더(13)로부터 입력된 주소에 대응하는 셀들에 저장된 주소를 출력하는 태그 램(11), 사용할 데이터를 저장하는 메모리로, X-디코더(13)로부터 입력된 주소에 따라 해당되는 셀의 데이터를 출력하거나 해당 셀에 데이터를 저장하는 데이터 램(14), 변환색인버퍼(TLB, 도면에 도시되지 않음)로부터 입력되는 물리적 주소와 상기 태그 램(11)으로부터 입력되는 주소를 비교하여 데이터 램(14)으로부터 출력되는 다수개의 출력 데이터 중 하나를 선택하기 위한 선택제어신호를 출력하는 비교기(17), 데이터 램(14)과 같이 사용할 데이터를 저장하는 메모리로, 데이터 램(14)의 어떤 특정 셀에 결함이 발생할 경우 이를 대신하기 위한 여분의 데이터 램(18), 외부로부터 색인 주소와 퓨즈 박스로부터 데이터 램(14)의 다수개의 셀들 중 결함이 발생한 셀의 주소 및 읽기/쓰기신호를 입력받아 여분 데이터 램(18)의 읽기 및 쓰기 동작을 제어하고, 데이터 램(14)과 여분 데이터 램(18)의 입출력단을 제어하는 제어부(17) 및 비교기(15)로부터의 선택제어신호에 응답하여 데이터 램(14)과 여분의 데이터 램(18)으로부터 입력된 다수개의 출력 데이터 중 하나를 선택하여 데이터 버스로 출력하거나, 또는 데이터 버스를 통해 입력되는 데이터를 데이터 램(14) 또는 여분 데이터 램(18)에 저장하기 위한 열 선택부(16)로 이루어진다.Referring to the drawings, the cache memory device of the present invention includes a pre-decoder 12 for precoding an index address input from an external device, and an X-decoder 13 for decoding the output of the pre-decoder 12. , A memory for storing an address, a tag RAM 11 for outputting an address stored in cells corresponding to an address input from the X-decoder 13, and a memory for storing data to be used, an X-decoder 13 The physical address and the tag RAM which are output from the data RAM 14 and the conversion index buffer (TLB, not shown in the drawing) which output data of the corresponding cell or store data in the corresponding cell according to the address inputted from 11) a comparator 17 for outputting a selection control signal for selecting one of a plurality of output data outputted from the data RAM 14 by comparing an address inputted from the data RAM 14, and storing data to be used together with the data RAM 14; Me Therefore, a spare data RAM 18 for replacing a specific cell of the data RAM 14 in case of a failure, a cell having a failure among a plurality of cells of the data RAM 14 from an index address and a fuse box from the outside. A control unit 17 and a comparator for controlling the read and write operations of the redundant data RAM 18 and receiving input / output signals of the redundant data RAM 18 and controlling the input / output terminals of the data RAM 14 and the redundant data RAM 18 ( In response to the selection control signal from 15), one of a plurality of output data input from the data RAM 14 and the redundant data RAM 18 is selected and output to the data bus, or data input through the data bus is output. It consists of a column selector 16 for storing in the data RAM 14 or the redundant data RAM 18.

도 1을 참조하여, 본 발명의 구성 및 동작을 구체적으로 설명한다.Referring to Figure 1, the configuration and operation of the present invention will be described in detail.

먼저, 프리-디코더(12)와 X-디코더(13)는 외부로부터 입력된 색인 주소(Index Address)를 디코딩하여 태그 램(11)과 데이터 램(14) 및 여분 데이터 램(18)의 128 워드 라인(Word Line)을 인에이블시키는 기능을 수행한다. 여기서, 외부로부터 입력된 색인 주소는 프리-디코더(12)에 의해 1차 디코딩 되고, 이 디코딩된 신호는 다시 X-디코더(13)에 의해 2차 디코딩되게 된다. 그리고, X-디코더(13)에 의해 디코딩된 신호는 태그 램(11)과 데이터 램(14) 및 여분 데이터 램(18)에 각각 입력되어 태그 램(11)과 데이터 램(14) 및 여분 데이터 램(18)의 해당 워드 라인을 선택하게 된다.First, the pre-decoder 12 and the X-decoder 13 decode the index address inputted from the outside, so that 128 words of the tag RAM 11, the data RAM 14, and the redundant data RAM 18 are decoded. Performs the function of enabling the word line. Here, the index address input from the outside is firstly decoded by the pre-decoder 12, and this decoded signal is secondly decoded by the X-decoder 13 again. The signal decoded by the X-decoder 13 is input to the tag RAM 11, the data RAM 14, and the redundant data RAM 18, respectively, and the tag RAM 11, the data RAM 14, and the redundant data. The word line of the RAM 18 is selected.

태그 램은 주소를 저장하는 메모리로서, X-디코더(13)로부터 입력된 주소에 대응하는 셀들에 저장된 주소를 출력한다.The tag RAM is a memory for storing an address, and outputs an address stored in cells corresponding to an address input from the X-decoder 13.

그리고, 비교기(15)는 변환색인버퍼로부터의 물리적 주소와 상기 태그 램(11)으로부터 입력되는 주소를 비교하여 데이터 램(14)으로부터 출력되는 다수개의 출력 데이터 중 하나를 선택하기 위한 선택제어신호를 열 선택부(16)로 출력한다.The comparator 15 compares the physical address from the conversion index buffer with the address input from the tag RAM 11 and selects a selection control signal for selecting one of a plurality of output data output from the data RAM 14. Output to the column selector 16.

데이터 램(14)은 사용할 데이터를 저장하는 메모리로서, X-디코더(13)의 입력 신호에 따라 해당되는 셀의 256 비트(Bit) 값을 한 번에 출력한다.The data RAM 14 is a memory storing data to be used, and outputs 256 bits of a corresponding cell at a time according to an input signal of the X-decoder 13.

열 선택부(16)는 다수개의 멀티플렉서를 구비하며, 비교기(15)로부터 출력되는 선택제어신호에 따라 데이터 램(14)과 여분의 데이터 램(18)으로부터 입력된 다수개의 출력 데이터 중 하나를 선택하여 데이터 버스로 출력하거나, 또는 데이터 버스를 통해 입력되는 데이터를 데이터 램(14) 또는 여분 데이터 램(18)에 저장하기 위한 경로를 제공한다.The column selector 16 includes a plurality of multiplexers and selects one of a plurality of output data inputs from the data RAM 14 and the redundant data RAM 18 according to a selection control signal output from the comparator 15. To provide a path for output to the data bus or for storing data input through the data bus in the data RAM 14 or the redundant data RAM 18.

그리고, 여분 데이터 램(18)은 데이터 램(14)과 같이 사용할 데이터를 저장하는 메모리로서, 다만 여분 데이터 램(18)은 데이터 램(14)의 어떤 특정 셀에 결함이 발생할 경우 이를 대신하기 위한 것으로, 여분 데이터 램(18)의 입출력단은 열 선택부(16)를 통해 데이터 버스와 연결된다.The redundant data RAM 18 is a memory for storing data to be used together with the data RAM 14, except that the redundant data RAM 18 replaces a defect in a specific cell of the data RAM 14. In other words, the input / output terminal of the redundant data RAM 18 is connected to the data bus through the column selector 16.

제어부(17)는 외부로부터 색인 주소와 퓨즈 박스로부터 데이터 램(14)의 다수개의 셀들 중 결함이 발생한 셀의 주소를 입력받고, 읽기/쓰기신호를 입력받아 여분 데이터 램(18)의 읽기 및 쓰기 동작을 제어하고, 데이터 램(14)과 여분 데이터 램(18)의 입출력단을 제어하는 기능을 수행한다.The controller 17 receives the address of the defective cell among the plurality of cells of the data RAM 14 from the index address and the fuse box from the outside, and reads and writes the redundant data RAM 18 by receiving a read / write signal. It controls the operation and controls the input / output terminals of the data RAM 14 and the redundant data RAM 18.

데이터 램(14) 및 여분 데이터 램(18)의 입출력단은 3상태 버퍼(Tri-State buffer)로 이루어지며, 제어부(17)의 제어에 의해 상기 3상태 버퍼는 동작하게 된다.The input / output terminals of the data RAM 14 and the redundant data RAM 18 are constituted by a tri-state buffer, and the tri-state buffer is operated under the control of the controller 17.

상기와 같이 구성함으로써, 여분의 데이터 램(18)이 결함이 있는 데이터 램의 일부 메모리 셀을 대신할 수 있다.By the above configuration, the redundant data RAM 18 can replace some memory cells of the defective data RAM.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 제어부의 상세 구성도로서, 제어부의 구성 요소와 데이터 램 및 여분 데이터 램의 결합 관계를 나타내고 있다.FIG. 2 is a detailed configuration diagram of a controller according to an embodiment of the present invention, and illustrates a coupling relationship between components of the controller, a data RAM, and a redundant data RAM.

제어부(17)는 외부로부터 색인 주소와 퓨즈박스로부터 결함 있는 데이터 램의 주소를 입력받아 이 입력된 두 주소를 서로 비교하는 비교기(21)와, 데이터 램의 입출력단과 여분 데이터 램의 입출력단을 제어하는 신호를 발생하는 일치신호 발생기(22)와, 상기 일치신호 발생기(22)의 출력신호와 외부의 읽기/쓰기신호를 입력받아 여분 데이터 램의 읽기/쓰기를 제어하는 여분 데이터 램 읽기/쓰기 제어기(23, 24)를 구비한다.The controller 17 receives the index address and the address of the defective data RAM from the fuse box from the outside and controls the comparator 21 for comparing the two input addresses with each other, and controls the input / output terminal of the data ram and the input / output terminal of the redundant data RAM. A redundant data RAM read / write controller configured to control a read / write of the redundant data RAM by receiving a matched signal generator 22 generating a signal to be outputted, an output signal of the matched signal generator 22, and an external read / write signal. (23, 24) is provided.

상기와 같은 구성을 갖는 제어부(17)와 데이터 램(14) 및 여분 데이터 램(18)의 상호 작용을 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.The interaction between the controller 17 having the above configuration, the data RAM 14 and the redundant data RAM 18 will be described in detail as follows.

비교기(21)는 결함 있는 데이터 램의 주소와 외부로부터 색인 주소를 입력받아 서로의 일치 여부를 비교한다. 여기서 결함 있는 데이터 램의 주소는 캐쉬 메모리 내에 위치한 퓨즈 박스를 통해 입력될 수 있다. 즉, 데이터 램의 어떤 행(Row)을 시험하는 중 메모리 셀의 결함(Defect)으로 인해 오류가 발생하는 경우에 그 색인 주소는 레이저의 온/오프(ON/OFF) 동작에 의해 퓨즈 박스에 기록되고, 이 기록된 값을 비교기(21)는 입력받을 수 있다.The comparator 21 receives the address of the defective data RAM and the index address from the outside and compares them with each other. Here, the address of the defective data RAM can be input through a fuse box located in the cache memory. In other words, if an error occurs due to a defect in a memory cell during a test of a row of data RAM, the index address is written to the fuse box by the laser's ON / OFF operation. The comparator 21 can receive the recorded value.

비교기(21)는 결함 있는 데이터 램의 주소와 색인 주소[6:0]가 같은 경우 비교 결과 신호를 "하이(High)"로 출력한다.The comparator 21 outputs a comparison result signal as "high" when the address of the defective data RAM and the index address [6: 0] are the same.

제1 논리곱 게이트(22)는 비교기(21)로부터 입력된 비교결과신호와 외부로부터 입력된 시험제어신호를 조합하여 일치신호를 출력하고, 이 일치신호에 의해 데이터 램과 여분 데이터 램의 3상태 버퍼가 제어되게 된다.The first AND gate 22 combines the comparison result signal input from the comparator 21 and the test control signal input from the outside to output a coincidence signal, and according to the coincidence signal, three states of the data RAM and the redundant data RAM are output. The buffer is controlled.

여기서, 시험제어신호는 마이크로프로세서 내에 존재하는 제어 로직(도시되지 않음)이 데이터 램만의 기능을 시험하기 위해 발생하는 제어신호이다. 즉, 마이크로프로세서 내의 제어로직은 여분 데이터 램이 시험결과에 영향을 미치지 못하도록 하기 위해 데이터 램의 시험시에는 시험제어신호를 "로우(Low)"로 출력한다. 그리고, 시험 모드가 아닌 일반적인 동작 모드일 경우에는 시험제어신호를 "하이"로 출력한다.Here, the test control signal is a control signal generated by the control logic (not shown) present in the microprocessor to test the function of the data RAM only. That is, the control logic in the microprocessor outputs a test control signal "low" during the test of the data RAM to prevent the redundant data RAM from affecting the test results. In the normal operation mode, not the test mode, the test control signal is output as "high".

그러므로, 일치신호 발생기인 제1 논리곱 게이트(22)는 시험 모드시에는 일치신호를 "로우"로 출력하고, 이러한 경우(일치신호가 로우인 경우)에는 데이터 램내의 3상태 버퍼가 온되고, 여분 데이터 램 내의 3상태 버퍼는 오프되게 된다.Therefore, the first AND gate 22, which is the coincidence signal generator, outputs a coincidence signal as " low " in the test mode, and in such a case (when the coincidence signal is low), the tri-state buffer in the data RAM is turned on. The tri-state buffer in the redundant data RAM is turned off.

또한, 일반 동작 모드에서는 제1 논리곱게이트(22)는 비교기(21)의 비교결과신호가 "하이"일 때, 일치신호를 "하이"로 출력하고, 이 경우에는 데이터 램 내의 3상태 버퍼가 오프되고, 여분 데이터 램내의 3상태 버퍼는 온되게 된다.In the normal operation mode, the first AND gate 22 outputs a coincidence signal as "high" when the comparison result signal of the comparator 21 is "high". In this case, the three-state buffer in the data RAM is It is turned off and the tri-state buffer in the redundant data RAM is turned on.

한편, 여분 데이터 램(18)의 시험은 시험제어신호가 "하이"일 경우에 퓨즈 박스를 통해 초기기록 값과 동일한 주소를 인가하여 수행할 수 있다.On the other hand, the test of the redundant data RAM 18 may be performed by applying the same address as the initial recording value through the fuse box when the test control signal is "high".

여분 데이터 램 읽기/쓰기 제어기는 제2 논리곱 게이트(23)와 제3 논리곱 게이트(24)로 구성된다. 제2 논리곱 게이트(23)는 제1 논리곱 게이트(22)의 출력 일치신호와 외부로부터 입력된 읽기/쓰기신호를 조합하여 여분 데이터 램(18)으로 쓰기제어신호를 출력한다. 마찬가지로 제3 논리곱 게이트(24)는 제1 논리곱 게이트(22)의 출력 일치신호와 외부로부터 입력된 읽기/쓰기신호를 조합하여 여분 데이터 램(18)으로 출력제어신호를 출력한다.The redundant data RAM read / write controller includes a second AND gate 23 and a third AND gate 24. The second AND gate 23 combines the output coincidence signal of the first AND gate 22 and an external read / write signal to output the write control signal to the redundant data RAM 18. Similarly, the third AND gate 24 combines the output coincidence signal of the first AND gate 22 and an external read / write signal to output the output control signal to the redundant data RAM 18.

여기서, 시스템의 구현 방법에 따라 제2 및 제3 논리곱 게이트(23, 24) 중 하나는 외부로부터 입력되는 읽기/쓰기신호를 반전시켜 입력받도록 한다.Here, one of the second and third AND gates 23 and 24 may invert the read / write signal input from the outside to be input according to the implementation method of the system.

결론적으로, 본 발명의 특징을 개략적으로 설명하면 시험모드에서 데이터 램내의 메모리 셀에 대한 시험이 수행되고, 이의 결과로서 결함이 발생한 메모리 셀의 주소는 퓨즈 박스에 기록되게 된다. 그리고, 일반적인 동작모드에서 색인주소와 퓨즈박스에 기록된 결함 있는 데이터 램의 주소가 일치하는 경우 데이터 램의 입출력단은 차단되며, 데이터 램에 저장될 데이터는 여분 데이터 램을 통해 이루어지게 진다.In conclusion, a brief description of the features of the present invention is that a test is performed on a memory cell in a data RAM in a test mode, whereby the address of a defective memory cell is written to the fuse box. In the normal operation mode, when the index address and the address of the defective data RAM recorded in the fuse box match, the input / output terminal of the data RAM is blocked, and the data to be stored in the data RAM is made through the redundant data RAM.

이상에서 설명한 본 발명은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로, 전술한 실시예 및 도면에 한정되는 것이 아니다.The present invention described above is capable of various substitutions, modifications, and changes within the scope without departing from the technical spirit of the present invention for those skilled in the art to which the present invention pertains, and thus is limited to the above-described embodiments and drawings. It is not.

상기와 같이 이루어지는 본 발명은, 캐쉬 메모리를 구비한 마이크로프로세서내에 상기 캐쉬 메모리의 일부 메모리 셀의 결함에 대비하여 여분의 캐쉬 메모리를 별도로 구비하고, 이를 통해 캐쉬 메모리의 결함 있는 메모리 셀의 기능을 대신하도록 구성함으로써, 마이크로프로세서의 신뢰성을 높일 수 있을 뿐만 아니라, 마이크로프로세서의 제조 수율을 증가시킬 수 있어 경제적인 이득을 제공할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, a spare cache memory is separately provided in a microprocessor having a cache memory to prevent a defect of some memory cells of the cache memory, thereby replacing the function of a defective memory cell of the cache memory. In order to increase the reliability of the microprocessor, it is possible to increase the manufacturing yield of the microprocessor, thereby providing economic benefits.

Claims (4)

외부로부터 입력된 색인 주소를 디코딩하기 위한 디코딩 수단;Decoding means for decoding the index address input from the outside; 주소를 저장하고, 상기 디코딩 수단으로부터 입력되는 주소에 응답하여 상기 주소의 해당 셀에 저장된 주소를 출력하기 위한 태그 램;A tag RAM for storing an address and outputting an address stored in a corresponding cell of the address in response to an address input from the decoding means; 데이터를 저장하고, 상기 디코딩 수단으로부터 입력되는 주소에 응답하여 상기 주소의 해당 셀에 저장된 데이터를 출력하거나 상기 해당 셀에 데이터를 저장하기 위한 데이터 램;A data RAM for storing data and outputting data stored in a corresponding cell of the address or storing data in the corresponding cell in response to an address input from the decoding means; 외부로부터 입력되는 물리적 주소 및 상기 태그 램으로부터 입력되는 주소를 비교하기 위한 제1 비교수단;First comparing means for comparing a physical address input from an external device and an address input from the tag RAM; 상기 데이터 램의 특정 메모리 셀에 결함이 발생할 경우 상기 결함이 있는 메모리 셀에 저장될 해당 데이터를 저장하기 위한 여분 데이터 램;Redundant data RAM for storing corresponding data to be stored in the defective memory cell when a defect occurs in a specific memory cell of the data RAM; 상기 색인 주소, 퓨즈 박스로부터 상기 데이터 램의 다수 셀들 중 결함이 발생한 셀의 주소 및 외부로부터 입력되는 읽기/쓰기 제어신호에 응답하여 상기 여분 데이터 램의 읽기 및 쓰기 동작을 제어하고, 상기 데이터 램 및 상기 여분 데이터 램의 입출력단을 제어하기 위한 제어수단; 및Controlling the read and write operations of the redundant data RAM in response to the index address, the address of a defective cell among the plurality of cells of the data RAM from the fuse box, and a read / write control signal input from the outside; Control means for controlling an input / output terminal of the redundant data RAM; And 상기 제1 비교수단으로부터 출력되는 신호에 응답하여 상기 데이터 램 및 상기 여분 데이터 램으로부터 입력된 다수개의 출력 데이터 중 하나를 선택하여 데이터 버스로 출력하기 위한 선택 수단을 포함하여 이루어지며,And selecting means for selecting one of a plurality of output data input from the data RAM and the redundant data RAM in response to a signal output from the first comparing means, and outputting the selected data to a data bus. 상기 제어수단은,The control means, 상기 색인 주소 및 상기 결함이 발생한 셀의 주소를 입력받아 두 주소의 일치 여부를 비교하기 위한 제2 비교수단;Second comparing means for receiving the index address and the address of the cell where the defect occurred and comparing the two addresses with each other; 상기 제2 비교수단으로부터 출력되는 비교 결과 신호 및 외부로부터 입력되는 시험제어신호에 응답하여 상기 3-상태 버퍼링 수단을 제어하는 일치신호를 발생하기 위한 일치신호 발생수단; 및Matching signal generating means for generating a matching signal for controlling the three-state buffering means in response to a comparison result signal output from the second comparing means and a test control signal input from the outside; And 상기 일치신호 및 상기 읽기/쓰기 제어신호에 응답하여 상기 여분 데이터 램의 읽기 및 쓰기 동작을 제어하는 읽기/쓰기 제어수단Read / write control means for controlling read and write operations of the redundant data RAM in response to the match signal and the read / write control signal 을 포함하여 이루어지는 캐쉬 메모리 장치.Cache memory device comprising a. 제 1 항에 있어서, 상기 데이터 램 및 상기 여분 데이터 램은 각각은,The data RAM and the redundant data RAM, respectively, 상기 제어수단의 제어를 받는 3-상태 버퍼링 수단3-state buffering means controlled by the control means 을 더 포함하여 이루어지는 캐쉬 메모리 장치.The cache memory device further comprises. 제 1 항에 있어서, 상기 일치신호 발생수단은,The coincidence signal generating means according to claim 1, 상기 비교 결과 신호 및 상기 시험제어신호를 입력받아 논리곱하기 위한 제1 논리곱수단First AND product for receiving and comparing the comparison result signal and the test control signal 을 포함하여 이루어지는 캐쉬 메모리 장치.Cache memory device comprising a. 제 3 항에 있어서, 상기 읽기/쓰기 제어수단은,The method of claim 3, wherein the read / write control means, 상기 제1 논리곱수단의 출력신호 및 상기 읽기/쓰기 제어신호를 논리곱하여 상기 여분 데이터 램의 쓰기제어신호로 출력하기 위한 제2 논리곱수단; 및Second logical multiplication means for performing an AND operation on the output signal of the first AND product and the read / write control signal to output the write control signal of the redundant data RAM; And 상기 제1 논리곱수단의 출력신호 및 상기 읽기/쓰기 제어신호를 논리곱하여 상기 여분 데이터 램의 출력제어신호로 출력하기 위한 제3 논리곱수단Third logical multiplication means for outputting the output signal of the first logical multiplication means and the read / write control signal and outputting the output control signal of the redundant data RAM; 을 포함하여 이루어지는 캐쉬 메모리 장치.Cache memory device comprising a.
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