Η μνήμη του αρχείου καταχωρητών με τους δείκτες αρχής και τέλους

   figure367
Figure 3.11: Διάταξη της μνήμης head-tail register file

Η μνήμη HTRF είναι ένα ξεχωριστό τμήμα κυκλώματων σχεδιασμένο σε full-custom, που δεν περιλαμβάνεται στο σχήμα 3.1. Χρησιμοποιεί ένα τετράπορτο κύτταρο μνήμης SRAM που απεικονίζεται στο σχήμα 3.12. Λόγω του μικρού μεγέθους της (54 επί 17-bit λέξεις) η λειτουργία της ήταν εφικτή, επιτρέποντας ταυτόχρονες προσπελάσεις στην ίδια λέξη από διαφορετικές πόρτες, αρκεί να μην υπάρχουν δύο εγγραφές. Ένα κύτταρο καταλαμβάνει χώρο 7.25 μm x 14.1 μm.

   figure375
Figure 3.12: Το κύτταρο μνήμης της HTRF

Η διάταξη του τμήματος της μνήμης φαίνεται στο σχήμα 3.11. Μία προσέγγιση εξισορρόπησης οδήγησε στην τοποθέτηση των δύο αποκωδικοποιητών αριστερά του πυρήνα της μνήμης και τους άλλους δύο δεξιά. Ακόμη, οι αισθητήριοι ενισχυτές τώρα είναι τοποθετημένοι στο κάτω μέρος, μια και δεν υπήρχε πλέον λόγος να τοποθετηθούν μαζί με τους οδηγητές των bitlines (το κατακόρυφο μήκος της μνήμης δεν είναι σχετικά μεγάλο).

   figure382
Figure 3.13: Ο αισθητήριος ενισχυτής ρεύματος (PMOS-bias type) στη μνήμη HTRF

Με σκοπό να γλυτώσουμε τα εξωτερικά κυκλώματα ελέγχου για να αποφευχθούν ταυτόχρονες προσπελάσεις στην ίδια λέξη μνήμης, υιοθετήθηκε ένας διαφορετικός αισθητήριος ενισχυτής από αυτούς που χρησιμοποιήθηκαν μέχρι στιγμής. Όπως ειπώθηκε ήδη οι αισθητήριοι ενισχυτές τάσης παρουσιάζουν φτωχά χαρακτηριστικά κέρδους τάσης ειδικά όταν είναι μονού άκρου. Γι' αυτό χρησιμοποιήθηκε ένας αισθητήριος ενισχυτής ρεύματος τύπου PMOS-bias (σχήμα 3.13), όμοιος στην αρχή λειτουργίας του με αυτόν που έχει αναφερθεί στο [SIU+92]. Αν και χρησιμοποιήθηκε ένας μονού άκρου, αποδείχτηκε ικανοποιητικός για τις συγκεκριμένες ανάγκες της μνήμης HTRF.

   figure390
Figure 3.14: Κυματομορφές προσομοίωσης συγκρίνοντας τους δύο αισθητήριους ενισχυτές (voltage vs. current)

Ερευνήθηκαν τα χαρακτηριστικά και των δύο αισθητήριων ενισχυτών με προσομειώσεις κυκλωμάτων με βάση μια δομή μνήμης αποτελούμενη από 384 κύτταρα μνήμης δύο πορτών, σχηματίζοντας μία ψηλή στήλη έτσι ώστε να επιτευχθεί μία μικρή απόκλιση των bitlines. Το ρεύμα και στους δύο αισθητήριους ενισχυτές ήταν 0.06 mA με τάση τροφοδοσίας 2.7V και θερμοκρασία 105 tex2html_wrap_inline1745 C. Οι κυματομορφές της προσομοίωσης που είναι σχεδιασμένες στη φιγούρα 3.14 αποδεικνύουν την υπεροχή του αισθητήριου ενισχυτή ρεύματος. Όπως φαίνεται ο αισθητήριος ενισχυτής τάσης αντιμετωπίζει δυσκολία στην αναγνώριση της διαφοράς τάσης στις bitlines όταν η περίοδος του ρολογιού είναι κοντά στα 15 ns. Αντίθετα ο πρώτος πετυχαίνει χρόνο προσπέλασης ίσο με 5.8 ns. Τέλος έχει περίπου το τριπλάσιο κέρδος του αισθητήριου ενισχυτή τάσης χωρίς αύξηση χώρου ή πολυπλοκότητας.

Με αυτή την τροποποίηση, τα αποτελέσματα προσομοίωσης ολόκληρης της μνήμης HTRF στις χειρότερες συνθήκες έδειξαν ότι ταυτόχρονη ανάγνωση της ίδιας λέξης και από τις 4 πόρτες έχει χρόνο προσπέλασης 4.9 ns. Μάλιστα αν η κατάσταση του κυττάρου μνήμης αλλάζει από τη μία πόρτα και οι υπόλοιπες 3 εκτελούν μία ανάγνωση στο ίδιο κύτταρο, έγκυρο αποτέλεσμα παράγεται μετά από 6.8 ns από την ανερχόμενη ακμή του ρολογιού.


next up previous
Next: Η λίστα ελεύθερων θέσεων Up: Περιγραφή του τμήματος full-custom Previous: Περιφερειακά κυκλώματα

Giorgos &
Tue Jul 8 17:26:02 EET DST 1997