JP2000035878A - Addition operation device and semiconductor memory device with addition operation function - Google Patents
Addition operation device and semiconductor memory device with addition operation functionInfo
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- G11C11/56—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using storage elements with more than two stable states represented by steps, e.g. of voltage, current, phase, frequency
- G11C11/565—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using storage elements with more than two stable states represented by steps, e.g. of voltage, current, phase, frequency using capacitive charge storage elements
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Abstract
(57)【要約】
[課題] メモリーアレイそのものを利用して加算演算
を実現する。
[解決手段] 2つの2進数データについて各桁の加算
演算を行う場合は、DRAMにおける通常の書き込み手
順により各メモリセルMCa ,MCb ,MCc に2値入
力ビットの値を予め書き込んでおく。ビット線対BLi
,BLi-を基準電圧0.5VDDにプリチャージしてか
ら、各対応するワード線Wa ,Wb ,Wc をアクティブ
にして、各メモリセルMCa ,MCb ,MCc の蓄積電
荷を共通ビット線BLi を介して加え合わせる。第1の
センスアンプS/A1 は、通常の2値型の検知増幅動作
を行い、ビット線BLi の電位Ve4と比較基準電圧Vre
f1との大小関係に応じて“1”もしくは“0”の2値デ
ータを出力する。第2のセンスアンプS/A2 も、通常
の2値型の検知増幅動作を行い、ビット線BLi の電位
Ve4と比較基準電圧Vref2との大小関係に応じて“1”
もしくは“0”の2値データを出力する。この結果、セ
ンスアンプS/A1 ,S/A2 より2ビット2進数デー
タ[Ve4(MSB) ,Ve4(LSB) ]が得られる。
(57) [Summary] [Problem] An addition operation is realized using a memory array itself. [MEANS FOR SOLVING PROBLEMS] When performing an addition operation of each digit with respect to two pieces of binary data, the value of a binary input bit is previously written in each of the memory cells MCa, MCb, MCc by a normal writing procedure in a DRAM. Bit line pair BLi
, BLi- are precharged to a reference voltage of 0.5 VDD, and the corresponding word lines Wa, Wb, Wc are activated, and the charges stored in the memory cells MCa, MCb, MCc are transferred via the common bit line BLi. Add together. The first sense amplifier S / A1 performs a normal binary-type detection and amplification operation, and performs the potential Ve4 of the bit line BLi and the comparison reference voltage Vre.
It outputs binary data of "1" or "0" according to the magnitude relationship with f1. The second sense amplifier S / A2 also performs a normal binary detection and amplification operation, and sets "1" according to the magnitude relationship between the potential Ve4 of the bit line BLi and the comparison reference voltage Vref2.
Alternatively, binary data of “0” is output. As a result, 2-bit binary data [Ve4 (MSB), Ve4 (LSB)] is obtained from the sense amplifiers S / A1 and S / A2.
Description
【0010】[0010]
【発明の属する技術分野】本発明は、2進数のデータに
ついて加算演算を行う装置に係り、特に情報の記憶だけ
でなく加算の演算処理も行える半導体メモリ装置に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a device for performing an addition operation on binary data, and more particularly to a semiconductor memory device capable of performing not only storage of information but also an addition operation.
【0020】[0020]
【従来の技術】図40に、2進数データに対する加算演
算の原理を示す。被加数aおよび加数bのビット数をそ
れぞれ(n+1)とすると、最下位ビット(a0 ,b0
)から順に1桁ずつ全部で(n+1)回の加算演算が
行われる。各桁(x桁)の加算演算では、被加数ビット
ax 、加数ビットbx および下位桁からのキャリービッ
トcixの3つの入力ビットが同等の重み付けで加え合わ
され、図示のような真理値表にしたがって和Sx および
上位桁へのキャリービットCoxが生成される。2. Description of the Related Art FIG. 40 shows the principle of an addition operation on binary data. Assuming that the number of bits of the augend a and the addend b are (n + 1), the least significant bits (a0, b0)
), (N + 1) addition operations are performed one digit at a time. In the addition operation of each digit (x digit), three input bits of an augend bit ax, an addend bit bx, and a carry bit cix from the lower digit are added with equal weights, and are added to a truth table as shown in the figure. Therefore, the sum Sx and the carry bit Cox to the upper digit are generated.
【0030】図41に、上記真理値表を表すブール代数
と、このブール代数のロジックを忠実にゲート回路で実
現する加算演算回路の回路構成を示す。従来のバイナリ
ー加算演算装置は、図示のものよりはゲート数を少なく
しているものの、基本的には同様の論理回路で構成され
ている。FIG. 41 shows a Boolean algebra representing the above truth table, and a circuit configuration of an addition operation circuit which faithfully implements the logic of the Boolean algebra with a gate circuit. Although the conventional binary addition operation device has a smaller number of gates than that shown in the figure, it is basically constituted by the same logic circuit.
【0040】[0040]
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の論
理回路型の加算演算装置は、大規模なデータに対しては
処理時間や効率性の点で限界がある。たとえば画像処理
等で所要の加算演算処理を行う場合には、1画素ずつま
たは1ラインずつ加算演算を繰り返し実行しなければな
らず、1フレームの全画像データについて加算演算を同
時実行することはできない。そのため、全体では相当の
演算時間を必要とする。また、1ライン分の加算演算回
路を並列配置する構成では、回路規模が大型化する。The above-described conventional logic-circuit-type addition operation device has limitations in terms of processing time and efficiency for large-scale data. For example, when a required addition operation is performed by image processing or the like, the addition operation must be repeatedly performed one pixel or one line at a time, and the addition operation cannot be simultaneously performed on all image data of one frame. . Therefore, a considerable amount of calculation time is required as a whole. In addition, in a configuration in which the addition operation circuits for one line are arranged in parallel, the circuit scale increases.
【0050】本発明の目的は、大規模なデータに対して
同時的な加算演算を可能とする加算演算装置を提供する
ことにある。An object of the present invention is to provide an addition operation device which enables simultaneous addition operation to large-scale data.
【0060】本発明の別の目的は、メモリーアレイその
ものを利用して加算演算を実現する加算演算機能付き半
導体メモリ装置を提供することにある。Another object of the present invention is to provide a semiconductor memory device having an addition operation function for implementing an addition operation using a memory array itself.
【0070】本発明の他の目的は、ダイナミックRAM
本来の機能であるデータ記憶を通常に行えるだけでな
く、わずかな回路要素を付加した構成でデータの加算演
算を実現する加算演算機能付き半導体メモリ装置を提供
することにある。Another object of the present invention is to provide a dynamic RAM
It is an object of the present invention to provide a semiconductor memory device having an addition operation function that not only can perform data storage as an original function but also realizes an addition operation of data with a configuration to which a few circuit elements are added.
【0080】[0080]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の加算演算装置は、予め設定されている2
値の中のいずれか1つの値を有する1ビットの2値デー
タを与える2値データ供給手段と、前記2値データ供給
手段より与えられるN個の前記2値データを加え合わ
せ、かつその総和を予め設定されている(N+1)値の
中のいずれか1つの値を有する(N+1)値データに変
換する第1の変換手段と、前記加算手段により生成され
た前記(N+1)値データの値を検出し、かつその検出
した値を所定ビット数の2進数データに変換する第2の
変換手段とを有する。In order to achieve the above-mentioned object, an addition operation device according to the present invention comprises a preset 2
Binary data supply means for supplying 1-bit binary data having any one of the values, and N pieces of binary data provided from the binary data supply means, and summing the sums First conversion means for converting into (N + 1) value data having any one of preset (N + 1) values, and a value of the (N + 1) value data generated by the addition means Second converting means for detecting and converting the detected value into binary data having a predetermined number of bits.
【0090】また、本発明の別の加算演算装置は、予め
設定されている量子化レベル的な2値の中のいずれか1
つの値を有する1ビットの第1の電気的パラメータを与
える2値パラメータ供給素子と、前記2値パラメータ供
給素子より与えられるN個(Nは2以上の整数)の前記
第1の電気的パラメータを加え合わせ、かつその総和を
予め設定されている量子化レベル的な(N+1)値の中
のいずれか1つの値を有する第2の電気的パラメータに
変換する第1の変換手段と、前記加算手段により生成さ
れた前記第2の電気的パラメータの値を検出し、かつそ
の検出した値を所定ビット数の2進数データに変換する
第2の変換手段とを有する。Further, another addition operation device according to the present invention is arranged so that any one of two predetermined quantization levels is used.
A binary parameter supply element for providing a 1-bit first electrical parameter having two values, and N (N is an integer of 2 or more) first electrical parameters provided by the binary parameter supply element. First conversion means for adding and summing the sum to a second electrical parameter having any one of predetermined (N + 1) values at a quantization level; and the addition means And a second conversion means for detecting the value of the second electrical parameter generated by the above and converting the detected value into binary data having a predetermined number of bits.
【0100】また、本発明の加算演算機能付き半導体メ
モリ装置は、いずれかのビット線に接続され、1ビット
単位で2値情報に対応する量子化レベル的な2値の電荷
を蓄積する複数個のメモリセルと、相補的な各ビット線
対に接続されたセンスアンプと、選択されたN個(Nは
2以上の整数)のメモリセルにそれぞれ蓄積されている
電荷を共通の1本または複数本のビット線上で加え合わ
せ、それら電荷の総和に対応する電圧値を有する量子化
レベル的な(N+1)値のビット線電位を前記ビット線
上に生成する加算手段と、前記ビット線電位をNの2進
数表示に必要なビット数に等しい個数の前記センスアン
プにそれぞれ対応する前記ビット線を介して別個に与え
るビット線電位供給手段と、前記複数のセンスアンプに
前記ビット線電圧を検知するための予め設定された異な
る比較基準電圧をそれぞれ与える比較基準電圧供給手段
と、前記複数のセンスアンプにそれぞれ所定のタイミン
グで各対応する前記比較基準電圧に基づいて前記ビット
線電位を検出させ、それらセンスアンプのそれぞれの2
値出力を組み合わせて加算値を表す2進数データを得る
センスアンプ制御手段とを有する。A semiconductor memory device with an addition operation function according to the present invention is connected to any one of bit lines and stores a plurality of binary-level charges corresponding to quantization information corresponding to binary information in bit units. Memory cells, a sense amplifier connected to each complementary bit line pair, and one or more common charges stored in the selected N (N is an integer of 2 or more) memory cells. Adding means for adding on the bit lines, generating a bit line potential of a quantization level (N + 1) having a voltage value corresponding to the sum of the charges on the bit line; Bit line potential supply means for separately applying via the bit lines respectively corresponding to the number of the sense amplifiers equal to the number of bits required for binary number display, and the bit line voltage supplied to the plurality of sense amplifiers Comparison reference voltage supply means for respectively providing a preset different comparison reference voltage for detection, and causing the plurality of sense amplifiers to detect the bit line potential based on the corresponding comparison reference voltages at predetermined timings. , Each of those sense amplifiers
And sense amplifier control means for obtaining binary data representing an added value by combining the value outputs.
【0110】上記の半導体メモリ装置において、好まし
くは、前記加算手段が、前記選択されたN個のメモリセ
ルにそれぞれ蓄積されている電荷を加え合わせるのに先
立って、前記共通の1本または複数本のビット線を所定
の基準電位にプリチャージするためのプリチャージ手段
を含んでよい。In the above-mentioned semiconductor memory device, preferably, the adding means adds the common one or a plurality of the common memory cells before adding the electric charges respectively stored in the selected N memory cells. May be included in order to precharge the bit line of this type to a predetermined reference potential.
【0120】また、好ましくは、前記加算手段が、前記
選択されたN個のメモリセルにそれぞれ蓄積されている
電荷を加え合わせるのに先立って、前記N個のメモリセ
ルの一部または全部についてそれぞれの蓄積電荷を所定
の別のメモリーセルにそれぞれコピーする蓄積電荷コピ
ー手段を含んでよい。Preferably, prior to the addition means adding the electric charges respectively stored in the selected N memory cells, a part or all of the N memory cells are respectively added. And a storage charge copy unit for copying the stored charge of each of the storage cells to another predetermined memory cell.
【0130】また、好ましくは、前記加算手段が、前記
選択されたN個のメモリセルにそれぞれ蓄積されている
電荷を加え合わせるのに先立って、前記N個のメモリセ
ルの一部に蓄積されている電荷を論理反転して所定の別
のメモリセルにコピーする反転コピー手段を含んでもよ
い。Preferably, prior to the addition means adding the electric charges respectively stored in the selected N memory cells, the adding means may store the electric charges in a part of the N memory cells. It may include an inversion copy unit that logically inverts the electric charge and copies it to another predetermined memory cell.
【0140】また、好ましくは、前記選択されたN個の
メモリセルの中の少なくとも1つが桁上げデータを表す
電荷を蓄積しているものであってよい。Preferably, at least one of the selected N memory cells may store a charge representing carry data.
【0150】また、好ましくは、前記加算手段が、前記
選択されたN個のメモリセルにそれぞれ蓄積されている
電荷の和と、それぞれのキャパシタンスと、前記共通の
1本または複数本のビット線の寄生容量とに応じた値の
ビット線電位を生成する構成であってよい。[0150] Preferably, the adding means includes a sum of electric charges stored in the selected N memory cells, a capacitance of each of the electric charges, a capacitance of the common one or a plurality of bit lines, respectively. The configuration may be such that a bit line potential having a value corresponding to the parasitic capacitance is generated.
【0160】また、好ましくは、前記ビット線電位供給
手段が、前記相隣接する複数のセンスアンプのそれぞれ
のビット線の間に接続されているトランジスタを含む構
成であってよい。Preferably, the bit line potential supply means may include a transistor connected between each bit line of the plurality of adjacent sense amplifiers.
【0170】また、好ましくは、前記センスアンプ制御
手段が、前記2進数の2値データを構成する2値出力の
桁の高い方から順に前記複数のセンスアンプに所定の時
間をずらしてセンシング動作を行わせる構成であってよ
い。Preferably, the sense amplifier control means performs a sensing operation by shifting a predetermined time to the plurality of sense amplifiers in ascending order of a digit of a binary output constituting the binary binary data. It may be configured to perform the operation.
【0180】また、好ましくは、比較基準電圧供給手段
が、各上位の桁の前記センスアンプから得られる2値出
力に応じてその1つ下位の桁の前記センスアンプに対す
る比較基準電位を決定する構成であってよい。Preferably, the comparison reference voltage supply means determines a comparison reference potential for the sense amplifier of the next lower digit in accordance with a binary output obtained from the sense amplifier of each upper digit. It may be.
【0190】本発明の別の加算演算機能付き半導体メモ
リ装置は、いずれかのビット線に接続され、1ビット単
位で2値情報に対応する量子化レベル的な2値の電荷を
蓄積する複数個のメモリセルと、選択されたN個(Nは
2以上の整数)のメモリセルにそれぞれ蓄積されている
電荷を共通の1本のビット線上で加え合わせ、それら電
荷量の総和に対応する電圧値を有する量子化レベル的な
(N+1)値のビット線電位を前記ビット線上に生成す
る加算手段と、相補的な各ビット線対に並列に接続され
たM個(MはNの2進数表示に必要なビット数)のセン
スアンプと、前記ビット線電位を前記ビット線を介して
前記M個のセンスアンプに別個に与えるビット線電位供
給手段と、前記M個のセンスアンプに前記ビット線電圧
を検知するための予め設定された異なる比較基準電圧を
それぞれ与える比較基準電圧供給手段と、前記M個のセ
ンスアンプにそれぞれ所定のタイミングで各対応する前
記比較基準電圧に基づいて前記ビット線電位を検出さ
せ、それらセンスアンプのそれぞれの2値出力を組み合
わせて加算値を表すMビットの2進数データを得るセン
スアンプ制御手段とを有する。Another semiconductor memory device having an addition operation function according to the present invention includes a plurality of semiconductor memory devices connected to any one of bit lines, which store binary-level binary charges corresponding to binary information in bit units. And the charges stored in the selected N (N is an integer of 2 or more) memory cells are added together on one common bit line, and a voltage value corresponding to the sum of the charge amounts is added. Adding means for generating, on the bit line, a bit line potential of a quantization level (N + 1) having the following expression: M (M is N in binary notation) connected in parallel to each complementary bit line pair (The required number of bits), bit line potential supply means for separately applying the bit line potential to the M sense amplifiers via the bit lines, and applying the bit line voltage to the M sense amplifiers. To detect Comparison reference voltage supply means for respectively providing different comparison reference voltages that have been set, and causing the M sense amplifiers to detect the bit line potentials at predetermined timings based on the corresponding comparison reference voltages. And sense amplifier control means for obtaining M-bit binary data representing an added value by combining the respective binary outputs of the amplifiers.
【0200】[0200]
【発明の実施の形態】以下、図1〜図39を参照して本
発明の実施例を説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
【0210】先ず、図1〜図5につき本発明の基本原理
を説明する。たとえば、2つの(n+1)ビット2進数
データa(an ……a1 a0 ),b(bn ……b1 b0
)に対する加算演算を例にとると、本発明では図1に
示すように、各桁の入力ビット(ax ,bx ,cix)と
出力ビット(cox,sx )との間に4進数または4値の
中間値e4xを導入する。この中間値e4xは、3つの入力
ビット(ax ,bx ,cix)を対等の重み付けで足し合
わせて得られる値を4進数で表したものである。First, the basic principle of the present invention will be described with reference to FIGS. For example, two (n + 1) -bit binary data a (an... A1 a0) and b (bn... B1 b0)
In the present invention, as an example, as shown in FIG. 1, in the present invention, a quaternary or quaternary value is inserted between input bits (ax, bx, cix) and output bits (cox, sx) of each digit. An intermediate value e4x is introduced. The intermediate value e4x represents a value obtained by adding three input bits (ax, bx, cix) with equal weights in a quaternary number.
【0220】第1ステップとして、各入力ビット(a
x ,bx ,cix)を2進数の値(0/1)ではなく4進
数上の値(0/1)とみて足し合わせると、4進数の中
間値e4xが得られる。As a first step, each input bit (a
(x, bx, cix) is not a binary value (0/1) but a value on a quaternary number (0/1) and is added to obtain an intermediate value e4x of the quaternary number.
【0230】次に、第2ステップとして、上記4進数の
中間値e4xを2ビットの2進数データ[e4x(MSB),e4x
(LSB)]に変換する。ここで、この2進数データの上位
ビットe4x(MSB)は上位桁(x+1)へのキャリーcoxに
一致し、下位ビットe4x(LSB)は当該桁(x)の和sx に
一致する。つまり、通常の全加算器と同じ演算結果が得
られる。Next, as a second step, the intermediate value e4x of the quaternary number is converted to 2-bit binary data [e4x (MSB), e4x
(LSB)]. Here, the upper bit e4x (MSB) of the binary data matches the carry cox to the upper digit (x + 1), and the lower bit e4x (LSB) matches the sum sx of the digit (x). That is, the same operation result as that of a normal full adder is obtained.
【0240】図2に、本発明の上記アルゴリズムを実現
する加算演算装置の基本構成例を示す。FIG. 2 shows an example of the basic configuration of an addition operation device for realizing the above algorithm of the present invention.
【0250】図示のように、キャパシタンスの等しい3
つのコンデンサCa ,Cb ,Cc をそれぞれスイッチた
とえばトランジスタ・スイッチSWを介して共通の導線
DLに電気的に接続するとともに、導線DLの一端を4
値検出型の電圧検出回路10に接続する。予め各コンデ
ンサCa ,Cb ,Cc には所定の電荷Qを蓄えておく
か、殆ど電荷を蓄えないようにする。これは2値情報の
1もしくは0を書き込んでおくことに相当し、各コンデ
ンサCa ,Cb ,Cc の電圧Va ,Vb ,Vc は所定の
充電電圧値(たとえば3ボルト)もしくは非充電電圧値
(たとえば0ボルト)のいずれかの値をとる。As shown in FIG.
The two capacitors Ca, Cb, Cc are electrically connected to a common conductor DL via a switch, for example, a transistor switch SW.
It is connected to a voltage detection circuit 10 of a value detection type. Each capacitor Ca, Cb, Cc stores a predetermined charge Q in advance or hardly stores any charge. This corresponds to writing binary information 1 or 0, and the voltages Va, Vb, Vc of the capacitors Ca, Cb, Cc are set to predetermined charging voltage values (for example, 3 volts) or non-charging voltage values (for example, 0 volts).
【0260】全てのスイッチSWを一斉に閉じると、各
コンデンサCa ,Cb ,Cc にそれぞれ蓄積されている
電荷が導線DLを介して加え合わせられる。導線DL上
の電位Ve4は、導線DLの寄生容量を無視すると、それ
ら蓄積電荷の総和Qt と各コンデンサCa ,Cb ,Cc
のキャパシタンスとで決まる電圧値になる。キャパシタ
ンスは一定であり、蓄積電荷の総和Qt は量子化レベル
または離散レベルで4通り(0,Q,2Q,3Q)ある
から、導線DL上の電位Ve4はQt が0のときの値(V
e4(0) とする)、Qt がQのときの値(Ve4(1) とす
る)、Qt が2Qのときの値(Ve4(2) とする)、Qt
が3Qのときの値(Ve4(3) とする)の中のいずれかの
値をとる。When all the switches SW are closed at the same time, the electric charges stored in the respective capacitors Ca, Cb, Cc are added via the conductor DL. The potential Ve4 on the conductor DL is determined by ignoring the parasitic capacitance of the conductor DL, the sum Qt of the accumulated charges and the capacitors Ca, Cb, Cc.
And the voltage value determined by the capacitance. Since the capacitance is constant and the total sum Qt of the stored charges is four (0, Q, 2Q, 3Q) at the quantization level or the discrete level, the potential Ve4 on the lead DL is the value (Vt) when Qt is 0 (V
e4 (0)), the value when Qt is Q (Ve4 (1)), the value when Qt is 2Q (Ve4 (2)), Qt
Takes one of the values when V is 3Q (Ve4 (3)).
【0270】電圧検出回路10は、この導線DL上の電
位Ve4が4値レベル(Ve4(0) ,Ve4(1) ,Ve4(2) ,
Ve4(3) )のいずれに該当するかを検出または判別すれ
ばよい。この仕組みは、各々に液体が所定の容量Qだけ
入っているかそれとも殆ど入っていない3つの容器Ka
,Kb ,Kc を4値目盛りの付いたメスシリンダ12
に全部空け、メスシリンダ12の目盛りを読むことに類
似する。The voltage detection circuit 10 determines that the potential Ve4 on the lead line DL has four levels (Ve4 (0), Ve4 (1), Ve4 (2),
Ve4 (3)) may be detected or determined. This mechanism consists of three containers Ka, each containing only a predetermined volume Q or little liquid.
, Kb and Kc are graduated cylinders with 4-value scale
Is similar to reading the scale of the graduated cylinder 12.
【0280】そして、電圧検出回路10は、その検出結
果を2ビットの2進数データ[Ve4(MSB) ,Ve4(LSB)
]で出力すればよい。すなわち、Ve4(0) を検出した
ときは[0,0]を出力し、Ve4(1) を検出したときは
[0,1]を出力し、Ve4(2)を検出したときは[1,
0]を出力し、Ve4(3) を検出したときは[1,1]を
出力すればよい。この2ビット2進数データの上位ビッ
トVe4(MSB) は上位桁(x+1)へのキャリーcoxに相
当し、下位ビットVe4(LSB) は当該桁(x)の和sx に
相当する。The voltage detection circuit 10 converts the detection result into 2-bit binary data [Ve4 (MSB), Ve4 (LSB)].
]. That is, [0,0] is output when Ve4 (0) is detected, [0,1] is output when Ve4 (1) is detected, and [1,1] is output when Ve4 (2) is detected.
0] is output, and [1, 1] may be output when Ve4 (3) is detected. The upper bit Ve4 (MSB) of the 2-bit binary data corresponds to the carry cox to the upper digit (x + 1), and the lower bit Ve4 (LSB) corresponds to the sum sx of the digit (x).
【0290】図3に、本発明による加算演算装置の別の
基本構成例を示す。この方式は、各々の抵抗値を量子化
レベル的な所定の2値(この例ではR1 ,R2)の中のい
ずれか1つに選択可能な3つの電流パスPa ,Pb ,P
c を電源電圧Vccに対して並列に接続し、メインスイッ
チSWM を閉じたときに各電流パス回路Pa ,Pb ,P
c に流れる電流Ia ,Ib ,Ic が足し合わさった全電
流Ie4を適当な電流センサ14を用いて4値検出型の電
流検出回路16が検出するようにしている。ここで、抵
抗R1 抵抗値は、抵抗R0 の抵抗値よりも、たとえば1
000倍程度大きいものとする。FIG. 3 shows another basic configuration example of the addition operation device according to the present invention. In this method, three resistance paths Pa, Pb, and P can be used to select each resistance value to one of two predetermined values (R1, R2 in this example) in terms of a quantization level.
c is connected in parallel to the power supply voltage Vcc, and when the main switch SWM is closed, each of the current path circuits Pa, Pb, P
The four-value detection type current detection circuit 16 detects the total current Ie4, which is the sum of the currents Ia, Ib, and Ic flowing through c, using an appropriate current sensor 14. Here, the resistance value of the resistor R1 is, for example, 1 more than the resistance value of the resistor R0.
It is assumed to be about 000 times larger.
【0300】各電流パス回路Pa ,Pb ,Pc に設けら
れている設定スイッチSWa ,SWb ,SWc は2進数
の値(0/1)に応じて図の左もしくは右の位置に切り
換えられ、その切換位置に応じて各電流Ia ,Ib ,I
c は量子化レベル的な所定の2値(I0 ,I1 とする)
の中のいずれか1つの値をとる。したがって、合成電流
Ie4は、量子化レベル的な4値[3I0 ,(2I0 +I
1 ),(I0 +2I1),3I1 ]の中のいずれか1つ
の値をとる。The setting switches SWa, SWb, SWc provided in each of the current path circuits Pa, Pb, Pc are switched to the left or right position in the figure according to the binary value (0/1). Each current Ia, Ib, I
c is a predetermined binary value in terms of quantization level (I0, I1)
Takes one of the following values. Therefore, the combined current Ie4 is obtained as a quantization level quaternary value [3I0, (2I0 + I
1), (I0 + 2I1), 3I1].
【0310】電流検出回路16は、合成電流Ie4が4値
[3I0 ,(2I0 +I1 ),(I0 +2I1 ),3I
1 ]の中のいずれであるのかを検出し、その検出結果を
表す2ビットの2進数データ[Ie4(MSB) ,Ie4(LSB)
]を出力すればよい。The current detection circuit 16 determines that the combined current Ie4 has four values [3I0, (2I0 + I1), (I0 + 2I1), 3I
1], and 2-bit binary data [Ie4 (MSB), Ie4 (LSB) representing the detection result.
] May be output.
【0320】このように、本発明の加算演算装置では種
々の電気的パラメータを利用することが可能である。As described above, the addition operation device of the present invention can use various electric parameters.
【0330】以下の実施例では、本発明をダイナミック
RAM(DRAM)に適用した応用例について説明す
る。In the following embodiments, application examples in which the present invention is applied to a dynamic RAM (DRAM) will be described.
【0340】先ず、図4および図5につき、本発明をD
RAMで実現する場合の基本原理を説明する。First, referring to FIG. 4 and FIG.
The basic principle in the case of realizing with a RAM will be described.
【0350】DRAM内では、1個のトランジスタと1
個のキャパシタセル(コンデンサ)とからなる各メモリ
セルMCがいずれかのビット線BLi に電気的に接続さ
れ、そのビット線BLi はそれと相補的なビット線BL
i-と対になっていずれかのセンスアンプS/Aに接続さ
れている。各メモリセルMCにおいて、トランジスタは
スイッチを構成し、キャパシタセルが電荷を蓄積する。In the DRAM, one transistor and one transistor
Each memory cell MC including a plurality of capacitor cells (capacitors) is electrically connected to any one of bit lines BLi, and the bit line BLi is connected to a complementary bit line BLi.
A pair with i- is connected to one of the sense amplifiers S / A. In each memory cell MC, a transistor forms a switch, and a capacitor cell stores charge.
【0360】したがって、図4に示すように、たとえば
3個のメモリセルMCa ,MCb ,MCc が共通のビッ
ト線BLi を介してセンスアンプS/Aに電気的に接続
された構成を得ることができる。ここで、センスアンプ
S/Aを4値検出型のセンスアンプで構成すると、上記
した図2の加算演算装置に相当するものが得られる。も
っとも、DRAMでは、ビット線BLの寄生容量CB が
メモリセルMCのキャパシタンスCs よりも格段に大き
いため、この寄生容量CB も回路要素の1つに加えてお
く必要がある。Therefore, as shown in FIG. 4, a configuration in which, for example, three memory cells MCa, MCb, MCc are electrically connected to sense amplifier S / A via common bit line BLi can be obtained. . Here, if the sense amplifier S / A is constituted by a quaternary detection type sense amplifier, one equivalent to the above-described addition operation device in FIG. 2 can be obtained. However, in the DRAM, the parasitic capacitance CB of the bit line BL is much larger than the capacitance Cs of the memory cell MC, so that it is necessary to add this parasitic capacitance CB to one of the circuit elements.
【0370】DRAMにおける通常のデータ記憶と同様
に、各メモリセルMCa ,MCb ,MCc にはデータ
“1”を書き込むときは所定量の電荷Qを蓄積させ、デ
ータ“0”を書き込むときには電荷を殆ど蓄積させない
ようにする。電圧レベルでみると、データ“1”には一
定の充電電圧VDD(たとえば3ボルト)が対応し、デー
タ“0”には非充電電圧(たとえば0ボルト)が対応す
る。As in ordinary data storage in a DRAM, a predetermined amount of charge Q is stored in each of the memory cells MCa, MCb, and MCc when writing data “1”, and almost all charges are written when writing data “0”. Avoid accumulation. In terms of voltage level, data "1" corresponds to a fixed charging voltage VDD (for example, 3 volts), and data "0" corresponds to a non-charging voltage (for example, 0 volt).
【0380】上記のように、2つの2進数データa,b
について各桁の加算演算を行う場合は、DRAMにおけ
る通常の書き込み手順により各メモリセルMCa ,MC
b ,MCc に2値入力ビット(ax ,bx ,cix)の値
を予め書き込んでおく。As described above, the two binary data a, b
When performing the addition operation of each digit for each of the memory cells MCa, MC
The values of the binary input bits (ax, bx, cix) are previously written in b and MCc.
【0390】そして、ビット線対BLi ,BLi-を通常
の基準電圧である0.5VDD(VDDは電源電圧)にプリ
チャージしてから、各対応するワード線Wa ,Wb ,W
c をアクティブにして、各メモリセルMCa ,MCb ,
MCc の蓄積電荷を共通ビット線BLi を介して加え合
わせる。そうすると、ビット線BLi の電位Ve4は、図
4の真理値表にしたがって次式(1),(2),
(3),(4)で表される4種類の電圧値Ve4(0) ,V
e4(1) ,Ve4(2) ,Ve4(3) の中のいずれか1つの値を
とる。After the bit line pair BLi, BLi- is precharged to a normal reference voltage of 0.5 VDD (VDD is a power supply voltage), each corresponding word line Wa, Wb, W
c is activated and each of the memory cells MCa, MCb,
The charges stored in MCc are added via a common bit line BLi. Then, the potential Ve4 of the bit line BLi is calculated according to the following equations (1), (2),
Four types of voltage values Ve4 (0), Ve represented by (3) and (4)
The value takes one of e4 (1), Ve4 (2), and Ve4 (3).
【0400】 Ve4(0) =0.5VDD{1−3Cs /(CB +3Cs )} ……(1) Ve4(1) =0.5VDD{1− Cs /(CB +3Cs )} ……(2) Ve4(2) =0.5VDD{1+ Cs /(CB +3Cs )} ……(3) Ve4(3) =0.5VDD{1+3Cs /(CB +3Cs )} ……(4)Ve4 (0) = 0.5VDD {1-3Cs / (CB + 3Cs)} (1) Ve4 (1) = 0.5VDD {1-Cs / (CB + 3Cs)} (2) Ve4 (2) = 0.5VDD {1 + Cs / (CB + 3Cs)} (3) Ve4 (3) = 0.5VDD {1 + 3Cs / (CB + 3Cs)} (4)
【0410】上式(1)〜(4)から、0<Ve4(0) ,
Ve4(1) <0.5VDD、0.5VDD<Ve4(2) ,Ve4
(3) <VDDの大小関係があること、さらに詳しくは0<
Ve4(0) <0.5VDD{1−2Cs /(CB +3Cs
)}<Ve4(1) <0.5VDDD <Ve4(2) <0.5VD
D{1+2Cs /(CB +3Cs )}<Ve4(3) <VDD
の大小関係があることがわかる。From the above equations (1) to (4), 0 <Ve4 (0),
Ve4 (1) <0.5VDD, 0.5VDD <Ve4 (2), Ve4
(3) <There is a magnitude relation of VDD, more specifically 0 <
Ve4 (0) <0.5VDD {1-2Cs / (CB + 3Cs
)} <Ve4 (1) <0.5VDDD <Ve4 (2) <0.5VD
D {1 + 2Cs / (CB + 3Cs)} <Ve4 (3) <VDD
It can be seen that there is a magnitude relation of
【0420】そこで、本実施例における4値検出型のセ
ンスアンプS/Aとして、たとえば図5に示すように一
対の2値検出型センスアンプS/A1 ,S/A2 を組み
合わせたものを採用する。Therefore, as the four-value detection type sense amplifier S / A in this embodiment, for example, a combination of a pair of two-value detection type sense amplifiers S / A1 and S / A2 as shown in FIG. 5 is employed. .
【0430】第1のセンスアンプS/A1 には、相補ビ
ット線BLi-側からの比較基準電圧Vref1として0.5
VDDを与える。センスアンプS/A1 は、通常の2値型
の検知増幅動作を行い、ビット線BLi の電位Ve4と比
較基準電圧Vref1との大小関係に応じて“1”もしくは
“0”の2値データを出力する。より詳細には、Ve4>
0.5VDDのときはBLi ,BLi-上に(VDD、0)を
出力し、Ve4<0.5VDDのときはBLi ,BLi-上に
(0,VDD)を出力する。The first sense amplifier S / A1 receives a reference voltage Vref1 from the complementary bit line BLi- side of 0.5.
Give VDD. The sense amplifier S / A1 performs a normal binary detection and amplification operation and outputs binary data of "1" or "0" according to the magnitude relationship between the potential Ve4 of the bit line BLi and the comparison reference voltage Vref1. I do. More specifically, Ve4>
When 0.5 VDD, (VDD, 0) is output on BLi, BLi-, and when Ve4 <0.5 VDD, (0, VDD) is output on BLi, BLi-.
【0440】一方、第2のセンスアンプS/A2 には、
相補ビット線BLi-側からの比較基準電圧Vref2とし
て、上記第1のセンスアンプS/A1 の検出結果が
“1”のときは0.5VDD{1+2Cs /(CB +3C
s )}を与え、S/A1 の検出結果が“0”のときは
0.5VDD{1−2Cs /(CB +3Cs )}を与え
る。On the other hand, the second sense amplifier S / A 2 has:
When the detection result of the first sense amplifier S / A1 is "1" as the comparison reference voltage Vref2 from the complementary bit line BLi- side, 0.5VDD {1 + 2Cs / (CB + 3C
s)}, and when the detection result of S / A1 is "0", 0.5 VDD {1-2Cs / (CB + 3Cs)} is given.
【0450】このセンスアンプS/A2 も、通常の2値
型の検知増幅動作を行い、ビット線BLi の電位Ve4と
比較基準電圧Vref2との大小関係に応じて“1”もしく
は“0”の2値データを出力する。より詳細には、Ve4
>{1+2Cs /(CB +3Cs )}またはVe4>{1
−2Cs /(CB +3Cs )}のときはBLi ,BLi-
上に(VDD、0)を出力し、Ve4<{1+2Cs /(C
B +3Cs )}またはVe4<{1−2Cs /(CB +3
Cs )}のときはBLi ,BLi-上に(0,VDD)を出
力する。This sense amplifier S / A 2 also performs a normal binary detection and amplification operation, and outputs “1” or “0” according to the magnitude relationship between the potential Ve 4 of the bit line BLi and the comparison reference voltage Vref 2. Output value data. More specifically, Ve4
> {1 + 2Cs / (CB + 3Cs)} or Ve4> {1
-2Cs / (CB + 3Cs)}, BLi, BLi-
Then, (VDD, 0) is output and Ve4 <41 + 2Cs / (C
B + 3Cs)} or Ve4 <{1-2Cs / (CB + 3)
(Cs)}, (0, VDD) is output on BLi and BLi-.
【0460】この結果、センスアンプS/A1 ,S/A
2 より、Ve4(0) が検出されたときは(0,0)、Ve4
(1) が検出されたときは(0,1)、Ve4(2) が検出さ
れたときは(1,0)、Ve4(3) が検出されたときは
(1,1)の2ビット2進数データ[Ve4(MSB) ,Ve4
(LSB) ]が得られる。As a result, the sense amplifiers S / A1 and S / A
From FIG. 2, when Ve4 (0) is detected, (0,0), Ve4 (0)
When (1) is detected, (0,1), when Ve4 (2) is detected, (1,0), and when Ve4 (3) is detected, (1,1), two bits 2 Hexadecimal data [Ve4 (MSB), Ve4
(LSB)] is obtained.
【0470】上記と同様に、この2ビット2進数データ
の上位ビットVe4(MSB) を上位桁(x+1)へのキャリ
ーcoxとし、下位ビットV4e(LSB) を当該桁(x)の和
sxとすることができる。Similarly to the above, the upper bit Ve4 (MSB) of the 2-bit binary data is set as the carry cox to the upper digit (x + 1), and the lower bit V4e (LSB) is set as the sum sx of the digit (x). be able to.
【0480】次に、図6〜図15につき、本実施例によ
る加算演算機能付きDRAMの具体例の構成および作用
を説明する。Next, the configuration and operation of a specific example of the DRAM with the addition operation function according to this embodiment will be described with reference to FIGS.
【0490】図6に、この実施例における加算演算機能
付きDRAMの要部の回路構成を示す。このDRAMに
おいて、メモリセルアレイ、アレイ内のメモリセルM
C、ワード線W、ビット線BLi ,BLi-、センスアン
プS/A等の基本要素は通常の構成である。各センスア
ンプS/Aとメモリアレイとを選択的に導通/遮断する
ために各ビット線BLi ,BLi-上に設けられるトラン
スファゲート(T16,T17,T26,T27)も常套手段で
ある。FIG. 6 shows a circuit configuration of a main part of a DRAM with an addition operation function in this embodiment. In this DRAM, a memory cell array, a memory cell M in the array,
Basic elements such as C, word line W, bit lines BLi, BLi-, and sense amplifier S / A have a normal configuration. Transfer gates (T16, T17, T26, T27) provided on each bit line BLi, BLi- for selectively conducting / cutting off each sense amplifier S / A and the memory array are also conventional means.
【0500】特徴的な構成は、隣合う一対のセンスアン
プS/A1 ,S/A2 とメモリセルアレイとの間(図6
の例ではトランスファゲートT16,T17,T26,T27の
内側)に加算演算用のテンポラリーメモリセルMC01,
MC02,MC11,MC12,MC13,MC21,MC22,M
C23およびトランジスタT03,T04,T14,T15,T2
4,T25が付加されていることである。The characteristic configuration is between a pair of adjacent sense amplifiers S / A1 and S / A2 and the memory cell array (FIG. 6).
In the example of (1), temporary memory cells MC01, for addition operation are added to transfer gates T16, T17, T26, and T27).
MC02, MC11, MC12, MC13, MC21, MC22, M
C23 and transistors T03, T04, T14, T15, T2
4, T25 is added.
【0510】より詳細には、ビット線BL1 とアース電
位との間に2個のテンポラリーメモリセルMC12,MC
13が並列に接続される。MC13のトランジスタT13およ
びキャパシタC13の接続点とアース電位との間にはトラ
ンジスタT14が接続される。More specifically, two temporary memory cells MC12 and MC12 are connected between bit line BL1 and ground potential.
13 are connected in parallel. A transistor T14 is connected between the connection point of the transistor T13 and the capacitor C13 of the MC13 and the ground potential.
【0520】ビット線BL2 とアース電位との間に2個
のテンポラリーメモリセルMC11,MC01が接続され
る。MC01のトランジスタT01およびキャパシタC01の
接続点とビット線BL1-との間にはトランジスタT03が
接続される。ビット線BL1 ,BL2 の間にトランジス
タT15が接続される。[0520] Two temporary memory cells MC11 and MC01 are connected between the bit line BL2 and the ground potential. A transistor T03 is connected between a connection point between the transistor T01 and the capacitor C01 of the MC01 and the bit line BL1-. The transistor T15 is connected between the bit lines BL1 and BL2.
【0530】ビット線BL1-とアース電位との間に2個
のテンポラリーメモリセルMC22,MC23が並列に接続
される。MC23のトランジスタT23およびキャパシタC
23の接続点とアース電位との間にトランジスタT24が接
続される。[0531] Two temporary memory cells MC22 and MC23 are connected in parallel between the bit line BL1- and the ground potential. MC23 transistor T23 and capacitor C
The transistor T24 is connected between the connection point 23 and the ground potential.
【0540】ビット線BL2-とアース電位との間に2個
のテンポラリーメモリセルMC21,MC02が並列に接続
される。MC02のトランジスタT02およびキャパシタC
02の接続点とビット線BL1 との間にはトランジスタT
04が接続される。ビット線BL2 ,BL2-の間にトラン
ジスタT25が接続される。[0537] Two temporary memory cells MC21 and MC02 are connected in parallel between the bit line BL2- and the ground potential. MC02 transistor T02 and capacitor C
The transistor T is connected between the connection point of the bit line BL2 and the bit line BL1.
04 is connected. A transistor T25 is connected between the bit lines BL2 and BL2-.
【0550】各トランジスタTにはシーケンス制御部2
0(図9)より所要の制御信号φが与えられる。詳細に
は、ビット線BL1 ,BL2 上のトランスファゲートT
17,T16にはφ1 が与えられる。トランジスタT15には
φ2 が与えられる。テンポラリーメモリセルMC11,M
C12のそれぞれのトランジスタT11,T12にはφ3 が与
えられる。テンポラリーメモリセルMC13のトランジス
タT13にはφ4 が与えられる。トランジスタT14にはφ
5 が与えられる。テンポラリーメモリセルMC01のトラ
ンジスタT01にはφ6 が与えられる。トランジスタT03
にはφ7 が与えられる。Each transistor T has a sequence control unit 2
0 (FIG. 9) provides a required control signal φ. More specifically, the transfer gates T on the bit lines BL1 and BL2
17 and T16 are given φ1. The transistor T15 is supplied with φ2. Temporary memory cells MC11, M
Φ3 is given to each of the transistors T11 and T12 of C12. Φ4 is given to the transistor T13 of the temporary memory cell MC13. The transistor T14 has φ
5 is given. Φ6 is applied to the transistor T01 of the temporary memory cell MC01. Transistor T03
Is given φ7.
【0560】トランジスタT04にはφ8 が与えられる。
テンポラリーメモリセルMC02のトランジスタT02には
φ9 が与えられる。トランジスタT24にφ10が与えられ
る。テンポラリーメモリセルMC23のトランジスタT23
にφ11が与えられる。テンポラリーメモリセルMC21,
MC22のそれぞれのトランジスタT21,T22にφ12が与
えられる。トランジスタT25にφ13が与えられる。トラ
ンスファゲートT26,T27にはφ14が与えられる。The transistor T04 is supplied with φ8.
Φ9 is applied to the transistor T02 of the temporary memory cell MC02. Φ10 is given to the transistor T24. Transistor T23 of temporary memory cell MC23
Is given φ11. The temporary memory cells MC21,
Φ12 is given to each of the transistors T21 and T22 of the MC22. Φ13 is given to the transistor T25. Φ14 is given to the transfer gates T26 and T27.
【0570】シーケンス制御部20は、メモリ制御ロジ
ック部(図示せず)等より通常のデータ書き込み/読み
出しのためのコマンドCD1 、本実施例における加算演
算のためのコマンドCD2 等を入力するほか、クロック
回路(図示せず)よりクロックCKを入力し、所定のシ
ーケンスおよびタイミングで上記の各種制御信号φを発
生する。The sequence control unit 20 receives a command CD1 for normal data writing / reading from a memory control logic unit (not shown) and the like, a command CD2 for addition operation in this embodiment, and the like. A clock CK is input from a circuit (not shown), and the above-described various control signals φ are generated at a predetermined sequence and timing.
【0580】図7に、センスアンプS/A(S/A1 ,
S/A2 )の回路構成を示す。このセンスアンプS/A
は、シーケンス制御部20からの相補的な一対の制御信
号φA ,φA-によってアクティブ状態となり、相補的な
ビット線対BL,BL- 上の電位を入力し、その差分を
検知して電源電圧VDDのレベル、アース電位のレベルま
で増幅する2値検出型の差動増幅器として構成されてい
る。FIG. 7 shows sense amplifiers S / A (S / A 1,
S / A2) is shown. This sense amplifier S / A
Is activated by a pair of complementary control signals φA, φA− from the sequence control unit 20, inputs the potentials on the complementary bit line pair BL, BL−, detects the difference between them, and detects the power supply voltage VDD. , And a binary detection type differential amplifier that amplifies to the level of the ground potential.
【0590】図6では図示していないが、各センスアン
プS/Aの近傍またはメモリセルアレイの外側には、た
とえば図8に示すような回路構成のプリチャージ回路2
2が設けられている。プリチャージ給電線24は図示し
ないプリチャージ電源回路に接続されている。Although not shown in FIG. 6, in the vicinity of each sense amplifier S / A or outside the memory cell array, for example, a precharge circuit 2 having a circuit configuration as shown in FIG.
2 are provided. The precharge power supply line 24 is connected to a precharge power supply circuit (not shown).
【0600】シーケンス制御部20が制御信号φP をH
レベルに活性化すると、プリチャージ・トランジスタT
P1,TP2およびイコライズ・トランジスタTP3 がそれ
ぞれ導通し、プリチャージ電源回路からのプリチャージ
基準電圧VP の電圧レベル(0.5VDD)にビット線対
BLi ,BLi-がプリチャージされるようになってい
る。The sequence controller 20 sets the control signal φP to H
When activated to the level, the precharge transistor T
P1 and TP2 and the equalizing transistor TP3 become conductive, respectively, so that the pair of bit lines BLi and BLi- is precharged to the voltage level (0.5 VDD) of the precharge reference voltage VP from the precharge power supply circuit. .
【0610】図6において、各センスアンプS/Ai
は、Yアドレスデコーダ(図示せず)からのYアドレス
選択信号YSi によって択一的に選択される。選択され
ると、当該センスアンプS/Ai の入/出力つまりビッ
ト線対BLi ,BLi-がデータ入出力線I/O,I/O
- に接続されるようになっている。In FIG. 6, each sense amplifier S / Ai
Are selectively selected by a Y address selection signal YSi from a Y address decoder (not shown). When selected, the input / output of the sense amplifier S / Ai, that is, the bit line pair BLi, BLi- is connected to the data input / output lines I / O, I / O.
-Connected to.
【0620】次に、このDRAMにおいて、図10に示
すような2つの(n+1)ビット2進数データA(An
……A1 A0 )、B(An ……A1 A0 )を加算演算す
る場合の作用を説明する。なお、以下の説明で参照する
図11〜図21では、図解の容易化のため、Yアドレス
選択線YSおよびデータ入出力線I/O,I/O- を省
いている。Next, in this DRAM, two (n + 1) -bit binary data A (An
... A1 A0) and B (An... A1 A0) will be described. 11 to 21 referred to in the following description, the Y address select line YS and the data input / output lines I / O and I / O- are omitted for ease of illustration.
【0630】先ず加算演算を実行するに先立ち、DRA
Mにおける通常のライトモードで、加算演算の対象とな
る両2進数データA,Bをメモリセルアレイ内の適当な
メモリセルMCに格納する。First, prior to executing the addition operation, DRA
In the normal write mode at M, the binary data A and B to be added are stored in appropriate memory cells MC in the memory cell array.
【0640】たとえば、図11に示すように、加数デー
タBのビットBn ……B1 B0 をビット線BL1 側に格
納し、被加数データAのビットAn ……A1 A0 をビッ
ト線BL2 側に格納する。ここで、両データA,Bにお
ける同一の桁のビットを同一のワード線W上のメモリセ
ルMCに書き込むことは重要である。なお、このデータ
格納処理のような通常のDRAM動作では、加算演算用
の制御信号φ2 〜φ13を非アクティブ状態(Lレベル)
に固定しておく。For example, as shown in FIG. 11, bits Bn... B1 B0 of addend data B are stored in bit line BL1 and bits An... A1 A0 of addend data A are stored in bit line BL2. Store. Here, it is important to write the bits of the same digit in both data A and B to the memory cells MC on the same word line W. In a normal DRAM operation such as this data storage processing, the control signals φ2 to φ13 for the addition operation are set to the inactive state (L level).
Fixed to.
【0650】図12に、加算演算の最初のステップを示
す。加算は最下位ビットA0 ,B0から始める。FIG. 12 shows the first step of the addition operation. The addition starts from the least significant bits A0 and B0.
【0660】先ず、最下位ビットA0 ,B0 をそれぞれ
格納しているメモリセルアレイ内の2つのメモリセルM
C,MCに共通接続されているワード線W0 を選択し、
通常のDRAM読み出し手順によって、それら最下位ビ
ットA0 ,B0 の内容をビット線BL1 ,BL2 を介し
てセンスアンプS/A1 ,S/A2 にセンシングさせ
る。この際に、制御信号φ1 ,φ14をHレベルにして、
各トランスファゲートT16,T17,T26,T27を導通さ
せ、メモリセルアレイとセンスアンプS/A1 ,S/A
2 とを電気的に接続しておく。First, two memory cells M in the memory cell array storing the least significant bits A0 and B0, respectively.
Select the word line W0 commonly connected to C and MC,
The sense amplifiers S / A1 and S / A2 sense the contents of the least significant bits A0 and B0 via the bit lines BL1 and BL2 by a normal DRAM reading procedure. At this time, the control signals φ1 and φ14 are set to the H level,
Each transfer gate T16, T17, T26, T27 is made conductive, and the memory cell array and the sense amplifiers S / A1, S / A
2 is electrically connected.
【0670】センスアンプS/A1 ,S/A2 のセンシ
ング動作が完了した時点で、制御信号φ3 をHレベルに
活性化し、最下位ビットA0 ,B0 の内容をテンポラリ
ーメモリセルMC11,MC12にそれぞれ書き込む。これ
により、最下位ビットA0 ,B0 の内容がメモリセルア
レイ内のメモリセルMC,MCからテンポラリーメモリ
セルMC11,MC12にそれぞれコピーされたことにな
る。When the sensing operation of the sense amplifiers S / A1 and S / A2 is completed, the control signal φ3 is activated to an H level, and the contents of the least significant bits A0 and B0 are written to the temporary memory cells MC11 and MC12, respectively. This means that the contents of the least significant bits A0 and B0 have been copied from the memory cells MC and MC in the memory cell array to the temporary memory cells MC11 and MC12, respectively.
【0680】このコピー動作が完了した時点で、制御信
号φ3 をLレベルに戻し、テンポラリーメモリセルMC
11,MC12をそれぞれビット線BL1 ,BL2 から電気
的に遮断し、コピー内容を保存させる。また、両センス
アンプS/A1 ,S/A2 の動作を止めて、ワード線W
0 をLレベルに戻す。これで、メモリセルアレイ内でも
コピー元の情報(A0 ,B0 )が再書き込みされたこと
になる。At the point in time when this copy operation is completed, control signal φ3 is returned to the L level, and temporary memory cell MC
11 and MC12 are electrically disconnected from the bit lines BL1 and BL2, respectively, and the copy contents are stored. Further, the operations of both sense amplifiers S / A1 and S / A2 are stopped, and the word line W
Return 0 to L level. This means that the copy source information (A0, B0) has been rewritten in the memory cell array.
【0690】一方、制御信号φ5 をHレベルにしてトラ
ンジスタT14を導通させ、テンポラリーメモリセルMC
13に2値データの“0”を書き込んでおく。この2値デ
ータ“0”は最下位桁演算の入力キャリーに用いられ
る。[0690] On the other hand, the control signal φ5 is set to the H level to turn on the transistor T14, and the temporary memory cell MC
13 is written with binary data “0”. This binary data "0" is used for the input carry of the least significant digit operation.
【0700】上記コピー動作の後は、図8のプリチャー
ジ回路22を活性化して各ビット線対(BL1 ,BL1
-)、(BL2 ,BL2-)を基準電圧0.5VDDにプリ
チャージする。After the copy operation, the precharge circuit 22 shown in FIG. 8 is activated to activate each bit line pair (BL1, BL1).
-), (BL2, BL2-) are precharged to a reference voltage of 0.5 VDD.
【0710】次に、図13に示すように、プリチャージ
の状態下で制御信号φ12をHレベルに活性化して、テン
ポラリーメモリセルMC21,MC22にプリチャージ基準
電圧0.5VDDを書き込む。その直後に、制御信号φ2
,φ13を活性化(Hレベル)にして、トランジスタT1
5,T25を導通させ、ビット線BL1 ,BL2 同士およ
びBL1-,BL2-同士をそれぞれ短絡状態で接続する。Next, as shown in FIG. 13, the control signal φ12 is activated to the H level under the precharge state, and the precharge reference voltage 0.5VDD is written to the temporary memory cells MC21 and MC22. Immediately after that, the control signal φ2
, Φ13 are activated (H level) and the transistor T1
5, T25 is made conductive, and the bit lines BL1, BL2 are connected to each other and BL1-, BL2- are connected to each other in a short-circuit state.
【0720】なお、プリチャージの終了直前に、制御信
号φ1 ,φ14をLレベルに戻してトランスファゲートT
16,T17,T26,T27をオフ状態にしておく。これによ
り、以後の演算動作においてメモリセルアレイはセンス
アンプS/Aから電気的に切り放される。[0720] Immediately before the end of the precharge, the control signals φ1 and φ14 are returned to the L level and the transfer gate T
16, T17, T26, and T27 are turned off. As a result, the memory cell array is electrically disconnected from the sense amplifier S / A in the subsequent operation.
【0730】上記プリチャージの終了後に、制御信号φ
3 ,φ4 をHレベルに活性化する。図14に、この状態
を電気回路網としてわかりやすく示す。これは図4の電
気回路網と同等または等価である。したがって、図4と
同じ真理値表および式(1)〜(4)が当てはまり、ビ
ット線BL1 ,BL2 上には図4の電位Ve4と同じ量子
化レベル的な値を有する電位Vdataが得られる。なお、
この時点では、センスアンプS/A1 はまだ活性化され
てはいない。After the completion of the precharge, control signal φ
3. Activate φ4 to H level. FIG. 14 shows this state clearly as an electric network. This is equivalent or equivalent to the electrical network of FIG. Therefore, the same truth table and equations (1) to (4) as in FIG. 4 apply, and a potential Vdata having the same quantization level value as potential Ve4 in FIG. 4 is obtained on bit lines BL1 and BL2. In addition,
At this point, the sense amplifier S / A1 has not been activated yet.
【0740】次に、図15に示すように、制御信号φ2
,φ13をLレベルに戻してトランジスタT15,T25を
オフ状態にし、ビット線BL1 ,BL2 同士およびBL
1-,BL2-同士をそれぞれ電気的に分離する。この分離
の後でも、各ビット線BLはハイインピーダンス状態に
置かれているため、その電位は変動しない。すなわち、
ビット線BL1 ,BL2 上の電位Vdataは以前と同じ電
圧値を維持し、ビット線BL1-,BL2-上の電位は基準
電圧(0.5VDD)を維持する。Next, as shown in FIG. 15, the control signal φ2
, Φ13 are returned to the L level to turn off the transistors T15 and T25, and the bit lines BL1 and BL2 and BL
1- and BL2- are electrically separated from each other. Even after this separation, the potential of each bit line BL does not fluctuate because it is in a high impedance state. That is,
The potential Vdata on the bit lines BL1 and BL2 maintains the same voltage value as before, and the potentials on the bit lines BL1- and BL2- maintain the reference voltage (0.5 VDD).
【0750】ここで、センスアンプS/A1 を活性化す
る。センスアンプS/A1 はビット線BL1 上の電位V
dataと相補ビット線BL1-上の基準電圧(0.5VDD)
との間の電圧差を検知して増幅する。すなわち、Vdata
>0.5VDDのとき(つまりVdata(2) またはVdata
(3) のとき)はビット線BL1 上にVDDレベルの電圧を
出力し、ビット線BL1-上にアース電位VGND の電圧を
出力する。また、Vdata<0.5VDDのとき(つまりV
data(0) またはVdata(1) のとき)はビット線BL1 上
にアース電位VGND の電圧を出力し、ビット線BL1-上
にVDDレベルの電圧を出力する。[0750] Here, the sense amplifier S / A1 is activated. The sense amplifier S / A1 is connected to the potential V on the bit line BL1.
Data and reference voltage (0.5VDD) on complementary bit line BL1-
And amplify by detecting the voltage difference between. That is, Vdata
> 0.5VDD (that is, Vdata (2) or Vdata
In (3)), a voltage of the VDD level is output on the bit line BL1, and a voltage of the ground potential VGND is output on the bit line BL1-. When Vdata <0.5VDD (that is, Vdata
data (0) or Vdata (1)) outputs the voltage of the ground potential VGND on the bit line BL1 and outputs the voltage of the VDD level on the bit line BL1-.
【0760】図16に、上記のようなセンシング動作を
行う際のセンスアンプS/A1 回りの電気回路網を示
す。理解されるように、このセンスアンプS/A1 のセ
ンシング動作によってビット線BL1 上に得られる2値
電圧(VDD/VGND )は最下位ビットA0 ,B0 の加算
演算結果のキャリー出力Co を表す。FIG. 16 shows an electric circuit network around the sense amplifier S / A1 when performing the sensing operation as described above. As will be understood, the binary voltage (VDD / VGND) obtained on the bit line BL1 by the sensing operation of the sense amplifier S / A1 represents the carry output Co as a result of the addition operation of the least significant bits A0 and B0.
【0770】このようにセンスアンプS/A1 が動作し
ても、ビット線BL2 ,BL2-上の電位は何の影響も受
けることなく、それまでの電圧値Vdata,0.5VDDを
それぞれ維持する。[0770] Even if the sense amplifier S / A1 operates, the potentials on the bit lines BL2 and BL2- are not affected at all, and the voltage values Vdata and 0.5VDD up to that time are maintained, respectively.
【0780】センスアンプS/A1 のセンシング動作の
前後で制御信号φ7 ,φ8 をHレベルに活性化してそれ
ぞれトランジスタT03,T04を導通させ、センスアンプ
S/A1 のセンシング情報をテンポラリーメモリセルM
C01,MC02に書き込む。[0780] Before and after the sensing operation of the sense amplifier S / A1, the control signals φ7 and φ8 are activated to the H level to turn on the transistors T03 and T04, respectively, and the sensing information of the sense amplifier S / A1 is stored in the temporary memory cell M.
Write to C01 and MC02.
【0790】つまり、センスアンプS/A1 がビット線
BL1 上でVdata(2) またはVdata(3) を検出してビッ
ト線BL1 ,BL1-上にそれぞれVDD,VGND を出力し
たときは、テンポラリーメモリセルMC01にビット線B
L1-上の電圧VGND が書き込まれるとともに、テンポラ
リーメモリセルMC02にビット線BL1 上の電圧VDD
(キャリー出力Co =“1”)が書き込まれる。[0790] That is, when the sense amplifier S / A1 detects Vdata (2) or Vdata (3) on the bit line BL1, and outputs VDD and VGND on the bit lines BL1 and BL1-, respectively, the temporary memory cell Bit line B on MC01
The voltage VGND on L1- is written and the voltage VDD on the bit line BL1 is written to the temporary memory cell MC02.
(Carry output Co = “1”) is written.
【0800】また、センスアンプS/A1 がビット線B
L1 上でVdata(0) またはVdata(1) を検出してビット
線BL1 ,BL1-上にそれぞれVGND ,VDDを出力した
ときは、テンポラリーメモリセルMC01にビット線BL
1-上の電圧VDDが書き込まれるとともに、テンポラリー
メモリセルMC02にビット線BL1 上の電圧VGND (キ
ャリー出力Co =“0”)が書き込まれる。Also, sense amplifier S / A1 is connected to bit line B
When Vdata (0) or Vdata (1) is detected on L1 and VGND and VDD are output on the bit lines BL1 and BL1-, respectively, the bit line BL is transferred to the temporary memory cell MC01.
In addition to the writing of the voltage VDD above, the voltage VGND (carry output Co = "0") on the bit line BL1 is written to the temporary memory cell MC02.
【0810】もっとも、両テンポラリーメモリセルMC
01,MC02のうち、この実施例において有効に機能する
のはキャリー出力Co をコピーするMC02だけであり、
MC01は実質的に機能しない。[0811] However, both temporary memory cells MC
Of MC01 and MC02, only MC02 that copies carry output Co is effective in this embodiment.
MC01 does not function substantially.
【0820】また、制御信号φ3 ,φ4 が活性状態(H
レベル)を維持しているため、テンポラリーメモリセル
MC12,MC13にもビット線BL1 上のキャリー出力C
o の2値電圧(VDD/VGND)がコピーされる。このコピ
ーが意味を持つのはキャリー格納用のMC13である。M
C12にコピーされたデータは後の動作で他の情報と置き
換えられてしまう。なお、この時点でも、センスアンプ
S/A2 はまだ活性化されていない。[0820] Also, the control signals φ3 and φ4 are activated (H level).
Level), the carry output C on the bit line BL1 is also applied to the temporary memory cells MC12 and MC13.
The binary voltage of o (VDD / VGND) is copied. This copy is significant for the carry storage MC13. M
The data copied to C12 is replaced with other information in a later operation. At this time, the sense amplifier S / A2 has not been activated yet.
【0830】上記のようにしてテンポラリーメモリセル
MC02へのキャリー出力Co (VDD/VGND)のコピーが
完了したなら、図17に示すように、制御信号φ7 ,φ
8 をLレベルに戻してトランジスタT03,T04を遮断す
る。[0832] When the copy of carry output Co (VDD / VGND) to temporary memory cell MC02 is completed as described above, control signals φ7, φ are output as shown in FIG.
8 is returned to the L level to shut off the transistors T03 and T04.
【0840】次いで、制御信号φ9 をHレベルに活性化
し、ビット線BL2-上で両テンポラリーメモリセルMC
02,MC21にそれぞれ蓄積されている電荷を加え合わせ
る。[1045] Then, the control signal φ9 is activated to an H level, and both temporary memory cells MC are activated on the bit line BL2-.
02 and the electric charges stored in MC21 are added together.
【0850】図18にこの時の状態を電気回路網として
わかりやすく示す。センスアンプS/A1 の一方の差動
入力であるビット線BL2 上の電位Vdataは図14の状
態の時の電圧値つまりVdata(0) 〜Vdata(3) のいずれ
かを維持している。しかし、他方の差動入力であるビッ
ト線BL2-上の電位Vref2は、テンポラリーメモリセル
MC02に格納されていたキャリー出力Co (VDD/VGN
D)に応じて、次の式(5)または(6)のいずれかで表
される電圧値に移行する。FIG. 18 shows the state at this time as an electric circuit network. The potential Vdata on the bit line BL2, which is one differential input of the sense amplifier S / A1, maintains the voltage value in the state of FIG. 14, that is, one of Vdata (0) to Vdata (3). However, the potential Vref2 on the bit line BL2- which is the other differential input is equal to the carry output Co (VDD / VGN) stored in the temporary memory cell MC02.
According to D), the voltage shifts to a voltage value represented by either of the following equations (5) or (6).
【0860】つまり、キャリー出力Co が1(VDD)の
ときは、 Vref2=0.5VDD{1+2Cs /(CB +3Cs )} ……(5)[0859] That is, when carry output Co is 1 (VDD), Vref2 = 0.5VDD {1 + 2Cs / (CB + 3Cs)} (5)
【0870】キャリー出力Co が0(VGND )のとき
は、 Vref2=0.5VDD{1−2Cs /(CB +3Cs )} ……(6)When carry output Co is 0 (VGND), Vref2 = 0.5VDD {1-2Cs / (CB + 3Cs)} (6)
【0880】図19に、これらの式(5),(6)の導
出を示す。なお、基準電圧供給回路のビット線BL2-に
接続されるテンポラリーメモリセルMC02,MC21のキ
ャパシタセルC02,C21のキャパシタンスは、上記基準
電圧Vref2を得るための所定の値に選ばれる。本実施例
では、たとえばC02=Cs ,C21=Cs /2である。FIG. 19 shows the derivation of these equations (5) and (6). The capacitance of the capacitor cells C02 and C21 of the temporary memory cells MC02 and MC21 connected to the bit line BL2- of the reference voltage supply circuit is selected to a predetermined value for obtaining the reference voltage Vref2. In this embodiment, for example, C02 = Cs and C21 = Cs / 2.
【0890】再び図17において、上記のように制御信
号φ9 を活性化した直後に、センスアンプS/A2 を活
性化する。[0890] In FIG. 17 again, the sense amplifier S / A2 is activated immediately after the activation of the control signal φ9 as described above.
【0900】キャリー出力Co が1(VDD)であった場
合、センスアンプS/A2 はビット線BL2 上の電位V
data(Vdata(2) またはVdata(3) )と相補ビット線B
L2-上の基準電圧Vref2(5)との間の電圧差を検知し
て増幅する。When carry output Co is 1 (VDD), sense amplifier S / A2 outputs potential V on bit line BL2.
data (Vdata (2) or Vdata (3)) and complementary bit line B
A voltage difference between the reference voltage Vref2 (5) on L2- is detected and amplified.
【0910】すなわち、Vdata>Vref2(5)のとき
(つまりVdata(3) のとき)はビット線BL2 上に電圧
VDDを出力し、ビット線BL2-上に電圧VGND を出力す
る。また、Vdata<Vref2(5)のとき(つまりVdata
(2) のとき)はビット線BL2上に電圧VGND を出力
し、ビット線BL2-上に電圧VDDを出力する。[0910] That is, when Vdata> Vref2 (5) (that is, when Vdata (3)), the voltage VDD is output on the bit line BL2, and the voltage VGND is output on the bit line BL2-. When Vdata <Vref2 (5) (that is, Vdata
In (2)), the voltage VGND is output on the bit line BL2, and the voltage VDD is output on the bit line BL2-.
【0920】キャリー出力Co が0(VGND)であった場
合、センスアンプS/A2 はビット線BL2 上の電位V
data(Vdata(0) またはVdata(1) )と相補ビット線B
L2-上の基準電圧Vref2(6)との間の電圧差を検知し
て増幅する。[0920] When carry output Co is 0 (VGND), sense amplifier S / A2 outputs potential V on bit line BL2.
data (Vdata (0) or Vdata (1)) and complementary bit line B
The voltage difference between the reference voltage Vref2 (6) on L2- and the voltage difference is detected and amplified.
【0930】すなわち、Vdata>Vref2(6)のとき
(つまりVdata(1) のとき)はビット線BL2 上に電圧
VDDを出力し、ビット線BL2-上に電圧VGND を出力す
る。また、Vdata<Vref2(6)のとき(つまりVdata
(0) のとき)はビット線BL2上に電圧VGND を出力
し、ビット線BL2-上に電圧VDDを出力する。[0930] That is, when Vdata> Vref2 (6) (that is, when Vdata (1)), the voltage VDD is output on the bit line BL2, and the voltage VGND is output on the bit line BL2-. When Vdata <Vref2 (6) (that is, Vdata
(0), the voltage VGND is output on the bit line BL2, and the voltage VDD is output on the bit line BL2-.
【0940】こうして、センスアンプS/A2 のセンシ
ング動作によってビット線BL2 上に得られる2値電圧
(VDD/VGND)は最下位ビットA0 ,B0 の加算演算結
果の和S0 を表す。なお、ビット線BL1 上の電位は最
下位ビットA0 ,B0 の加算演算結果のキャリー出力C
0 を表す2値電圧(VDD/VGND)を維持している。[0939] Thus, the binary voltage (VDD / VGND) obtained on the bit line BL2 by the sensing operation of the sense amplifier S / A2 represents the sum S0 of the addition operation result of the least significant bits A0 and B0. Note that the potential on the bit line BL1 is the carry output C of the addition operation result of the least significant bits A0 and B0.
A binary voltage (VDD / VGND) representing 0 is maintained.
【0950】この結果、最下位ビットA0 ,B0 に対す
る加算演算の結果が2進数データ((Co ,So )とし
て両センスアンプS/A1 ,S/A2 ないし両ビット線
対B(BL1 ,BL1-)、(BL2 ,BL2-)に得られ
る。As a result, the result of the addition operation on the least significant bits A0 and B0 is converted into binary data ((Co, So)) as both sense amplifiers S / A1, S / A2 or both bit line pairs B (BL1, BL1-). , (BL2, BL2-).
【0960】次に、加算演算結果の2進数データ(Co
,So )をメモリセルアレイ内の適当な場所に格納す
る。たとえば、図20に示すように、制御信号φ1 ,φ
14およびワード線WO を活性化して、加算対象の最下位
ビットA0 ,B0 が格納されていたメモリセルMCに上
書きで格納してもよい。オリジナルデータA0 ,B0 を
保存したい場合は別のメモリセルMCに書き込んでよ
い。また、データ入出力線I/O,I/O- を介してデ
ータ(Co ,So )をメモリ外部に読み出すことも可能
である。Next, the binary data (Co
, So) are stored at appropriate locations in the memory cell array. For example, as shown in FIG.
By activating the word line WO and the word line WO, the least significant bits A0 and B0 to be added may be overwritten and stored in the memory cell MC. If the original data A0 and B0 are to be stored, they may be written to another memory cell MC. It is also possible to read data (Co, So) to the outside of the memory via the data input / output lines I / O, I / O-.
【0970】以上で最下位ビットA0 ,B0 に対する加
算演算処理を終了する。次に、最下位から2番目(第2
桁)のビットA1 ,B1 について上記と同様の処理を繰
り返す。[0970] The addition operation for the least significant bits A0 and B0 is thus completed. Next, the second lowest (second
The same processing as described above is repeated for bits A1 and B1 of (digit).
【0980】すなわち、最初のステップでは、上記と同
様の手順により、メモリセルアレイ内の該当のメモリセ
ルMC,MCに格納されている演算対象のビットA1 ,
B1の内容をテンポラリーメモリセルMC11,MC12に
それぞれコピーする。[0980] That is, in the first step, the operation target bits A1 and A1 stored in the corresponding memory cells MC and MC in the memory cell array are processed in the same procedure as described above.
The contents of B1 are copied to temporary memory cells MC11 and MC12, respectively.
【0990】ただし、図21に示すように、制御信号φ
5 をLレベル(非活性化レベル)に固定しておく。これ
によって、先(下位桁)の加算演算でテンポラリーメモ
リセルMC13に格納されているキャリー出力Co を今回
の加算演算ではキャリー入力C1 に用いる。後の処理は
上記した最下位ビットの加算演算のときと同じシーケン
スで行われる。[0990] However, as shown in FIG.
5 is fixed at the L level (inactivation level). As a result, carry output Co stored in temporary memory cell MC13 in the preceding (lower digit) addition operation is used as carry input C1 in the present addition operation. Subsequent processing is performed in the same sequence as in the above-described addition operation of the least significant bit.
【1000】上記の作用では、加算対象のデータをいっ
たんメモリセルアレイに書き込み、それから加算演算を
実行する手順について説明した。In the above operation, the procedure for once writing the data to be added to the memory cell array and then performing the addition operation has been described.
【1010】しかし、データの書き込みと同時に加算演
算を実行することも可能である。この場合は、メモリセ
ルアレイ内で該当のワード線Wを活性化するのと同時
に、制御信号φ3 も活性化して、メモリセルアレイ内に
書き込まれるデータをテンポラリーメモリセルMC11,
MC12にも書き込む。最下位ビットの加算演算では、上
記と同様に制御信号φ5 をHレベルに活性化して、テン
ポラリーメモリセルMC13へのデータ“0”の書き込み
を行う。[1010] However, it is also possible to execute the addition operation simultaneously with the data writing. In this case, at the same time that the corresponding word line W is activated in the memory cell array, the control signal φ3 is also activated so that the data to be written in the memory cell array is temporarily stored in the temporary memory cells MC11 and MC11.
Also write to MC12. In the addition operation of the least significant bit, the control signal φ5 is activated to the H level in the same manner as described above, and the data “0” is written to the temporary memory cell MC13.
【1020】そして、メモリセルアレイへのデータの書
き込みの完了後に、制御信号φ1 ,φ14をLレベルに戻
してトランスファゲートT16,T17,T26,T27を遮断
し、メモリアレイを加算演算部から切り離す。その後
は、上記と同様のシーケンスで加算演算処理を行えばよ
い。[1020] Then, after the data writing to the memory cell array is completed, the control signals φ1, φ14 are returned to L level to shut off the transfer gates T16, T17, T26, T27, and the memory array is disconnected from the addition operation unit. After that, the addition operation may be performed in the same sequence as described above.
【1030】次に、このDRAMにおいて加算演算だけ
でなく減算演算も行えるようにした実施例を説明する。Next, an embodiment in which not only addition operation but also subtraction operation can be performed in this DRAM will be described.
【1040】2進数における減算は、減数の2の補数値
を算出し、被減数と減数の2の補数値を加算することに
よって達成される。The subtraction in a binary number is accomplished by calculating the two's complement value of the subtrahend and adding the two's complement value of the subtrahend and the subtrahend.
【1050】2進数の2の補数は、その2進数の全ビッ
トを論理反転させ、その反転操作によって生成された値
に1を加えることによって得られる。たとえば、8ビッ
トの2進数[01011010]の2の補数を得るに
は、まず全てのビットを反転させる。この操作によっ
て、2進数[10100101]が得られる。この数に
1を加算して得られた数[10100110]が元の数
の2の補数値である。The two's complement of a binary number is obtained by logically inverting all bits of the binary number and adding 1 to the value generated by the inversion operation. For example, to obtain the two's complement of an 8-bit binary number [01011010], all bits are first inverted. By this operation, a binary number [10100101] is obtained. The number [10100110] obtained by adding 1 to this number is the 2's complement value of the original number.
【1060】図22に、この実施例によるDRAMの要
部の構成を示す。この実施例では、テンポラリーメモリ
セルMC11,MC12,MC21,MC22に各々独立の制御
信号φ31,φ32,φ121 ,φ122 が与えられる。また、
テンポラリーメモリセルMC13,MC23に接続されるト
ランジスタT14,T24の他方の端子にはアース電位では
なく制御信号φ15が与えられる。その他の部分は上記し
た加算演算回路と同じ構成である。[1060] FIG. 22 shows a configuration of a main part of the DRAM according to this embodiment. In this embodiment, independent control signals φ31, φ32, φ121, φ122 are applied to the temporary memory cells MC11, MC12, MC21, MC22, respectively. Also,
The other terminals of the transistors T14 and T24 connected to the temporary memory cells MC13 and MC23 are supplied with a control signal φ15 instead of the ground potential. The other parts have the same configuration as the above-described addition operation circuit.
【1070】もっとも、この実施例において、両テンポ
ラリーメモリセルMC11,MC12を同一の制御信号φで
選択する構成としても構わない。実際、制御信号φ121
,φ122 は同じタイミングでしか制御しないので、同
一の制御信号φとしてもよい。あえて別個の制御信号φ
121 ,φ122 としたのは、センスアンプの反対側で互い
に別個の制御信号φ31,φ32に対応させ、センスアンプ
部分のレイアウトの対象性を実現させやすい構成を提供
するためである。However, in this embodiment, both temporary memory cells MC11 and MC12 may be selected by the same control signal φ. In fact, the control signal φ121
, Φ122 are controlled only at the same timing, and may be the same control signal φ. A separate control signal φ
The reason why they are set to 121 and φ122 is to provide a configuration in which opposite control signals φ31 and φ32 on the opposite side of the sense amplifier are used to easily realize layout symmetry of the sense amplifier portion.
【1080】減算演算においても、演算に必要なデータ
(A,B)を予め通常のDRAMのライトモードでメモ
リセルアレイ内の適当な場所に書き込んでおく。その場
合、制御信号φのうち、φ2 ,φ31,φ32,φ4 ,φ5
,φ6 ,φ7 ,φ8 ,φ9 ,φ10,φ11,φ121 ,φ1
22 ,φ13および15を非活性状態(Lレベル)に保ち、
φ1 とφ14をHレベルに活性化してトランスファゲート
T16,T17,T26,T27を導通させれば、通常のDRA
Mになるので、その状態でデータの書き込みを行う。In the subtraction operation, data (A, B) necessary for the operation is previously written in an appropriate place in the memory cell array in a normal DRAM write mode. In this case, of the control signals φ, φ2, φ31, φ32, φ4, φ5
, Φ6, φ7, φ8, φ9, φ10, φ11, φ121, φ1
22, φ13 and 15 are kept inactive (L level)
If φ1 and φ14 are activated to the H level to make the transfer gates T16, T17, T26 and T27 conductive, the normal DRA
Since it becomes M, data writing is performed in that state.
【1090】減算演算の最初のステップでは、被減数
(この例ではA)の最下位ビットA0をテンポラリーメ
モリセルMC11へコピーする。これと同時に、減数
(B)の2の補数の最下位ビットを生成する。In the first step of the subtraction operation, the least significant bit A0 of the minuend (A in this example) is copied to the temporary memory cell MC11. At the same time, the least significant bit of the two's complement of the subtraction (B) is generated.
【1100】図23に、このステップで活性化される素
子と制御信号を実線で示す。先ず、ワード線W0 を活性
化し、被減数Aおよび減数Bの最下位ビットA0 ,B0
をビット線BL1 ,BL2 を介してそれぞれセンスアン
プS/A1 ,S/A2 に読み出し、両センスアンプS/
A1 ,S/A2 に2値データA0 ,B0 をセンシングさ
せる。その後、制御信号φ31,φ7 ,φ8 をHレベルに
活性化する。それと同時に制御信号φ5 ,φ10,φ15も
Hレベルに活性化する。[1100] In FIG. 23, the elements and control signals activated in this step are shown by solid lines. First, the word line W0 is activated, and the least significant bits A0 and B0 of the minuend A and the subtrahend B are activated.
Is read out to the sense amplifiers S / A1 and S / A2 via the bit lines BL1 and BL2, respectively.
A1 and S / A2 sense binary data A0 and B0. Thereafter, control signals φ31, φ7, φ8 are activated to H level. At the same time, the control signals φ5, φ10, φ15 are also activated to the H level.
【1110】もっとも、φ8 ,φ10はLレベルに保って
おいても構わない。この例では、センスアンプに対する
制御信号の対象性を考慮し、それぞれ制御信号φ7 ,φ
15とのバランスをとるために、φ8 ,φ10も活性化す
る。[1110] Of course, φ8 and φ10 may be kept at L level. In this example, the control signals φ7, φ7
In order to balance with 15, φ8 and φ10 are also activated.
【1120】上記の操作により、メモリセルアレイ内に
格納されていた被減数Aの最下位ビットA0 がセンスア
ンプS/A2 を介してテンポラリーメモリセルMC11に
コピーされる。一方、減数Bの最下位ビットB0 はセン
スアンプS/A1 に読み出され、ビット線BL1-上に得
られたビット反転された値B0-がテンポラリーメモリセ
ルMC01に書き込まれる。By the above operation, the least significant bit A0 of the minuend A stored in the memory cell array is copied to the temporary memory cell MC11 via the sense amplifier S / A2. On the other hand, the least significant bit B0 of the decrement B is read by the sense amplifier S / A1, and the bit-inverted value B0- obtained on the bit line BL1- is written to the temporary memory cell MC01.
【1130】なお、ビット線BL1 上に読み出されたB
0 のデータはテンポラリーメモリセルMC02に書き込ま
れるが、この値は使われない。したがって、この書き込
みは行わなくてもよい。[1130] Note that B read on bit line BL1 is
The data of 0 is written to the temporary memory cell MC02, but this value is not used. Therefore, this writing need not be performed.
【1140】また、上記のように制御信号φ5 ,φ15が
共にHレベルになることで、テンポラリーメモリセルM
C13にデータ“1”が書き込まれる。したがって、2つ
のテンポラリーメモリセルMC01,MC13のデータの和
は減数Bの2の補数の最下位ビットになっている。これ
で、減算に必要な最下位ビットの準備が完了したことに
なる。[1140] When the control signals φ5 and φ15 both become H level as described above, the temporary memory cell M
Data "1" is written to C13. Therefore, the sum of the data of the two temporary memory cells MC01 and MC13 is the least significant bit of the 2's complement of the decrement B. This completes the preparation of the least significant bit required for subtraction.
【1150】次に、制御信号φ1 ,φ14をLレベルに戻
して、メモリセルアレイを加算演算回路から切り離す。
そして、制御信号φ31,φ7 ,φ8 をLレベルに戻した
うえで、ビット線対(BL1, BL1-)、(BL2, B
L2-)およびセンスアンプS/A1 ,S/A2 を0.5
VDDにプリチャージする。制御信号φ5 ,φ10は次に続
く減算操作の開始までにLレベルに戻しておく。Next, the control signals φ1 and φ14 are returned to L level to disconnect the memory cell array from the addition operation circuit.
Then, after returning the control signals φ31, φ7, φ8 to the L level, the bit line pairs (BL1, BL1-), (BL2, B
L2-) and the sense amplifiers S / A1 and S / A2 are 0.5
Precharge to VDD. The control signals φ5 and φ10 are returned to the L level before the start of the subsequent subtraction operation.
【1160】次に、最下位ビットの減算演算を開始す
る。すなわち、被減数Aの最下位ビットA0 と減数Bの
2の補数の最下位ビットを加算する。図24、図25、
図26および図27にこの加算演算の一連の操作を示
す。加算演算原理および操作手順は上記した加算演算と
同じであるので、詳細な説明は省略する。Next, the subtraction operation of the least significant bit is started. That is, the least significant bit A0 of the minuend A and the least significant bit of the two's complement of the subtrahend B are added. 24, 25,
26 and 27 show a series of operations of this addition operation. The principle of the addition operation and the operation procedure are the same as those of the above-described addition operation, and a detailed description thereof will be omitted.
【1170】最下位ビットの次(第2桁)のビットに対
する減算も基本的には最下位ビットの演算と同じであ
る。ただし、減数の2の補数を生成する時に、最下位ビ
ットでは“1”のデータをテンポラリーメモリセルMC
13に書き込んだが、最下位ビット以外では“1”を加え
る必要がないので、テンポラリーメモリセルMC13に
“1”データを書き込むという操作は行わない。[1170] The subtraction of the bit next to the least significant bit (the second digit) is basically the same as the operation of the least significant bit. However, when generating the two's complement of the decrement, the data of "1" is stored in the temporary memory cell MC in the least significant bit.
However, since it is not necessary to add “1” to bits other than the least significant bit, the operation of writing “1” data to the temporary memory cell MC13 is not performed.
【1180】また、被減数Aの最下位ビットA0 と減数
Bの2の補数の最下位ビットとの加算演算の結果とし
て、上記実施例と同様に両センスアンプS/A1 ,S/
A2 より2値のキャリー情報Co および和(サム)情報
So が得られる。キャリー情報Co は次の上位ビットの
減算演算で必要となる。都合のいいことに、図28に示
すように、テンポラリーメモリセルMC13を上記実施例
の加算演算のときと同様にキャリー情報Co の一時保持
エレメントとして使用できる。Also, as a result of the addition operation of the least significant bit A0 of the minuend A and the least significant bit of the 2's complement of the subtrahend B, both sense amplifiers S / A1, S / A
Binary carry information Co and sum (sum) information So are obtained from A2. Carry information Co is required for the next upper bit subtraction operation. Conveniently, as shown in FIG. 28, the temporary memory cell MC13 can be used as a temporary holding element of the carry information Co as in the case of the addition operation in the above embodiment.
【1190】本実施例においては、データのビット深さ
方向に対しての並列演算は行わないが、データをまとめ
てDRAMに取り込み、上記のような1ビット加算(減
算)演算をDRAM内の全てのデータについて同時に行
うことができる。たとえば、DRAM内に4000組の
センスアンプ(S/A1 ,S/A2 )があれば、一度に
4000個の1ビット全加算(減算)演算を実行するこ
とができる。In this embodiment, the parallel operation is not performed in the bit depth direction of the data, but the data is fetched into the DRAM collectively, and the 1-bit addition (subtraction) operation as described above is performed in all of the DRAM. Can be performed at the same time. For example, if there are 4000 sets of sense amplifiers (S / A1, S / A2) in the DRAM, 4000 1-bit full addition (subtraction) operations can be executed at a time.
【1200】このような一括演算処理は、たとえば画像
処理において1フレーム分の画像データにフィルタ処
理、補間処理、動き検出処理等を施すのに有利である。Such a batch operation is advantageous for performing, for example, filtering, interpolation, and motion detection on image data for one frame in image processing.
【1210】上記した実施例では、トランスファゲート
T16, T17,T26, T27の内側に加算演算部を設けてい
る。これらのトランスファゲートは原理的には必要な
い。しかし、加算演算時には、これらのトランスファゲ
ートをオフ状態にしてメモリセルアレイ内のビット線を
加算演算部から電気的に切り離すことができる。これに
より、加算演算で用いるビット線BL1 ,BL1-,BL
2 ,BL2-の有効部分の長さを短くし、ビット線容量負
荷(寄生容量CB )を小さくできるため、演算動作を高
速に行えると同時に、容量負荷の充電に要する消費電力
を少なくできるという利点がある。In the embodiment described above, the addition operation unit is provided inside the transfer gates T16, T17, T26, and T27. These transfer gates are not required in principle. However, during the addition operation, these transfer gates can be turned off to electrically disconnect the bit lines in the memory cell array from the addition operation unit. Thereby, the bit lines BL1, BL1-, BL used in the addition operation
2, the length of the effective portion of BL2- can be shortened and the bit line capacitance load (parasitic capacitance CB) can be reduced, so that the arithmetic operation can be performed at a high speed and the power consumption required for charging the capacitance load can be reduced. There is.
【1220】また、上記実施例では、加算演算部を構成
するセンスアンプが通常のDRAMにおいて隣合う一対
のセンスアンプS/A1 、S/A2 から構成されてい
る。このため、加算演算機能を付加するに際してセンス
アンプ部の回路面積を増やす必要がなく、設計・製造の
点でも動作の点でも効率がよい。In the above embodiment, the sense amplifier constituting the addition operation section is constituted by a pair of adjacent sense amplifiers S / A1 and S / A2 in a normal DRAM. For this reason, it is not necessary to increase the circuit area of the sense amplifier unit when adding the addition operation function, and the efficiency is good in terms of design / manufacturing and operation.
【1230】また、上記したように、演算に必要なデー
タ(A,B)をメモリセルアレイ内に格納するに際して
は、同じ桁のビットを同一のワード線Wに接続されてい
るメモリセルに書き込んでおくことができる。そして、
その同一のワード線Wを選択して、それらのビットを同
時に読み出し、両センスアンプS/A1 、S/A2 を介
して加算演算部の所定のテンポラリーメモリセルMCに
同時にコピーすることができる。Also, as described above, when data (A, B) necessary for the operation is stored in the memory cell array, bits of the same digit are written into the memory cells connected to the same word line W. I can put it. And
By selecting the same word line W, those bits can be read out at the same time, and can be simultaneously copied to a predetermined temporary memory cell MC of the addition operation unit via both sense amplifiers S / A1 and S / A2.
【1240】さらに、上記実施例における加算演算部内
のテンポラリーメモリセルMCのうち、MC11,MC1
2,MC13,MC21,MC22,MC23を省き、それらの
機能をメモリセルアレイ内のメモリセルに代用させるこ
とが可能である。Further, among the temporary memory cells MC in the addition operation unit in the above embodiment, MC11, MC1
2, MC13, MC21, MC22, and MC23 can be omitted, and their functions can be substituted for the memory cells in the memory cell array.
【1250】また、通常のDRAMと比較してセンスア
ンプ部の面積が倍増してしまうが、たとえば図29に示
すように、本実施例による4値検出型のセンスアンプ
(S/A1 ,S/A2 )を1つのビット線対(BLi ,
BLi-)に割り当てる構成も可能である。Although the area of the sense amplifier portion is doubled as compared with a normal DRAM, for example, as shown in FIG. 29, the four-value detection type sense amplifiers (S / A1, S / A2) to one bit line pair (BLi,
BLi-) can be assigned.
【1260】図29の構成においても、加算演算部のテ
ンポラリーメモリセルMCのうちMC11,MC12,MC
13,MC21,MC22,MC23を省き、それらの機能をメ
モリセルアレイ内のメモリセルに代替させることが可能
である。Also in the configuration of FIG. 29, MC11, MC12, MC out of temporary memory cells MC of the addition operation unit
13, MC21, MC22, and MC23 can be omitted, and their functions can be substituted for the memory cells in the memory cell array.
【1270】また、このように4値検出型のセンスアン
プ(S/A1 ,S/A2 )が1つのビット線対(BLi
,BLi-)に1対1で対応する構成においては、メモ
リセルアレイ内で被加数(被減数)の2進数データAの
ビットと加数(減数)の2進数データBのビットとが同
一のビット線上のメモリセルに格納され、加算演算時に
は図5のように同一のビット線BLi 上で3つのメモリ
セルMCの蓄積電荷が加え合わせられることになる。Also, the four-value detection type sense amplifiers (S / A1, S / A2) are connected to one bit line pair (BLi).
, BLi-) in the memory cell array, the bit of the binary data A of the augend (subtracted) and the bit of the binary data B of the augend (subtracted) are the same in the memory cell array. The charges are stored in the memory cells on the line, and the accumulated charges of the three memory cells MC are added on the same bit line BLi as shown in FIG. 5 during the addition operation.
【1280】以下に、図30〜図34につき、この方式
のDRAMにおけるデータのアドレス割付法を説明す
る。説明を簡単に説明するために、被加数データA,加
数データBのいずれも3ビット巾とし、各々8個連なっ
たデータ群であるとする。The following is a description of a data address allocation method in this type of DRAM with reference to FIGS. For simplicity of explanation, it is assumed that both the augend data A and the addend data B have a 3-bit width, and each of them is a data group consisting of eight continuous data.
【1290】図30に、加算演算前にメモリ内に格納さ
れているそれぞれのデータビットの配置を示す。ここ
で、A(b,t)において、bはビット位置(下位ビッ
トから上位ビットに向かって0,1,2と番号を付けて
いる。)を示し、tはデータ群の中での順位を示してい
る。B(b,t)も同様である。C(x,t)は加算演
算のキャリー情報を一時的に蓄える目的で使用される。FIG. 30 shows the arrangement of each data bit stored in the memory before the addition operation. Here, in A (b, t), b indicates a bit position (numbered 0, 1, 2 from the lower bit to the upper bit), and t indicates the order in the data group. Is shown. The same applies to B (b, t). C (x, t) is used for the purpose of temporarily storing the carry information of the addition operation.
【1300】Xデコーダ30は、通常は行アドレス情報
で指定される1本(行)のワード線を選択(活性化)す
るが、後述するように本実施例の加算演算モードでは同
時に3本(行)のワード線を選択(活性化)できるよう
に構成されている。Yデコーダ32は、列アドレス情報
で指定される1個のセンスアンプS/A(i) をデータ入
出力線に接続するように機能する。各列のセンスアンプ
S/A(i) は、上記したような一対のセンスアンプS/
A1 ,S/A2 を含んでいる。The X-decoder 30 normally selects (activates) one (row) word line specified by the row address information. The word line of a row can be selected (activated). The Y decoder 32 functions to connect one sense amplifier S / A (i) specified by the column address information to the data input / output line. The sense amplifier S / A (i) in each column is provided with a pair of sense amplifiers S / A as described above.
A1 and S / A2.
【1310】加算演算は、上記したように最下位ビット
から順次1メモリーオペレーションサイクル毎に1ビッ
トずつ行う。1メモリーオペレーションサイクルは、通
常のDRAMの1ビット読み出しサイクルと基本的には
同じである。The addition operation is performed one bit at a time for each memory operation cycle sequentially from the least significant bit as described above. One memory operation cycle is basically the same as a normal DRAM 1-bit read cycle.
【1320】上記した実施例と同様に、A(b,t)お
よびB(b,t)を通常のDRAMのライトモードで予
めメモリーセルアレイ内に書き込んでおく。C(x,
t)は全て“0”にしておく。As in the above-described embodiment, A (b, t) and B (b, t) are previously written in the memory cell array in the normal DRAM write mode. C (x,
t) are all set to “0”.
【1330】先ず、第1メモリーオペレーションサイク
ルで最下位ビットの加算を行う。このため、図31に示
すように最下位ビットA(0,t)、B(0,t)およ
びキャリービットC(x,t)の3つの行を同時に選択
し、上記したような加算演算を実行する。そして、この
演算の結果得られた和情報So はA(0,t)および/
またはB(0,t)に、キャリー情報Co はC(x,
t)にそれぞれライトバックされる。First, the least significant bit is added in the first memory operation cycle. Therefore, as shown in FIG. 31, three rows of the least significant bits A (0, t) and B (0, t) and the carry bit C (x, t) are simultaneously selected, and the above-described addition operation is performed. Execute. The sum information So obtained as a result of this operation is A (0, t) and / or
Or B (0, t), carry information Co is C (x,
Each is written back at t).
【1340】第2メモリーオペレーションサイクルで
は、図32に示すように最下位から2番目のビットA
(1,t)、B(1,t)およびキャリービットC
(0,t)の3つの行を同時に選択して上記と同様の加
算演算を実行する。そして、その演算によって得られた
和情報S1 をA(1,t)および/またはB(1,t)
に、キャリー情報C1 をC(0,t)にそれぞれライト
バックする。In the second memory operation cycle, as shown in FIG. 32, the second lowest bit A
(1, t), B (1, t) and carry bit C
The three rows of (0, t) are simultaneously selected and the same addition operation as described above is executed. Then, the sum information S1 obtained by the operation is converted to A (1, t) and / or B (1, t).
Then, the carry information C1 is written back to C (0, t).
【1350】第3メモリーオペレーションサイクルで
は、図33に示すように3番目(最上位)のビットA
(2,t)、B(2,t)およびキャリービットC
(1,t)の3つの行を同時に選択して上記したような
加算演算を実行する。そして、その演算によって得られ
た和情報S2 をA(2,t)および/またはB(2,
t)に、キャリー情報C2 をC(1,t)にそれぞれラ
イトバックする。In the third memory operation cycle, the third (most significant) bit A as shown in FIG.
(2, t), B (2, t) and carry bit C
The three rows of (1, t) are simultaneously selected and the above-described addition operation is executed. Then, the sum information S2 obtained by the operation is converted to A (2, t) and / or B (2,2).
At t), the carry information C2 is written back to C (1, t).
【1360】したがって、図34に示すように、最終的
な加算演算結果のデータ(S2 S1S0 +C2 )がメモ
リーアレイ内の各該当位置に蓄えられる。これらの演算
結果データは、通常のDRAMにおけるリードモードで
読み出すことができる。Therefore, as shown in FIG. 34, the final addition operation result data (S2S1S0 + C2) is stored at each corresponding position in the memory array. These operation result data can be read in a read mode in a normal DRAM.
【1370】この方式では、上記のように加算演算の際
に複数のワード(行)を選択しなければならない。ま
た、キャリー情報Cを格納しているワード(Wc とす
る)は全てのサイクルで選択されなければならない。さ
らに、演算結果後に、キャリー情報Cと和情報Sをライ
トバックするときは、両者のタイミングをずらさなけれ
ばならない。In this method, a plurality of words (rows) must be selected during the addition operation as described above. The word storing the carry information C (Wc) must be selected in every cycle. Further, when the carry information C and the sum information S are to be written back after the calculation result, the timings of the two must be shifted.
【1380】したがって、キャリー用のワード線Wc の
オン/オフを他のワード線Wとは独立に制御するための
制御回路を設ければよい。また、演算動作時にのみ2本
のワード線を選択可能とする回路は、既に多くの例があ
る。Therefore, a control circuit for controlling on / off of carry word line Wc independently of other word lines W may be provided. In addition, there are many examples of circuits that enable selection of two word lines only during an arithmetic operation.
【1390】図35に、最も簡単な例の1つを示す。こ
の方式は、Xデコーダに入力されるXアドレス信号の最
下位ビットX0 ,X0-に制御信号SELを多重するもの
である。Xデコーダ30’は、SELが“0”の場合は
1本のワード線を指定する通常のデコーダとして動作
し、SELが“1”の場合は連続する2本のワード線を
同時選択するデコーダとして動作する。なお、キャリー
C用のワード線Wc を選択するための制御信号Carry は
別個に与えられる。FIG. 35 shows one of the simplest examples. In this method, the control signal SEL is multiplexed on the least significant bits X0 and X0- of the X address signal input to the X decoder. The X decoder 30 'operates as a normal decoder for designating one word line when SEL is "0", and as a decoder for simultaneously selecting two consecutive word lines when SEL is "1". Operate. The control signal Carry for selecting the word line Wc for carry C is separately provided.
【1400】上記した実施例では、2値情報(0/1)
の加算演算を4値処理(2値→4値→2値)によって行
うものであった。In the above embodiment, the binary information (0/1)
Is performed by quaternary processing (binary → 4 → binary).
【1410】しかし、上記の説明から理解されるよう
に、本発明の原理は4値処理に限定されるものではな
く、たとえば8値処理(2値→4値→2値)、16値処
理(2値→16値→2値)も可能であり、あるいは10
値処理(2値→10値→2値)等でも実現できる。本発
明では、2値の加算演算が遂行目標であり、4値や8値
等は加算演算の中間処理の際の値として扱われるだけで
ある。However, as understood from the above description, the principle of the present invention is not limited to four-value processing, for example, eight-value processing (binary → four-value → binary), 16-value processing ( (2 values → 16 values → 2 values) is also possible, or 10 values
It can also be realized by value processing (binary → 10 → binary). In the present invention, a binary addition operation is a performance target, and quaternary values, octal values, and the like are only treated as values during intermediate processing of the addition operation.
【1420】以下に、8値処理について説明する。数値
の表現では、各桁の重みは2のべき乗になっている。し
たがって、たとえば8進数処理の際に1桁の数値“7”
が演算結果として得られた場合、これを2進数に変換す
れば“111”となって3桁の数値になる。2進数の加
算演算操作としてみた場合、“111”の右端の“1”
はその桁の数を示し、真ん中の“1”は次の上位桁への
桁上がりがあることを示し、左端の“1”は2つ先の上
位桁への桁上がりがあることを示している。Hereinafter, the octal processing will be described. In the numerical representation, the weight of each digit is a power of two. Therefore, for example, in octal processing, a one-digit numerical value "7"
Is obtained as a calculation result, if this is converted into a binary number, it becomes "111" and becomes a three-digit numerical value. When viewed as a binary addition operation, "1" at the right end of "111"
Indicates the number of the digit, the middle "1" indicates that there is a carry to the next upper digit, and the leftmost "1" indicates that there is a carry to the next higher digit. I have.
【1430】具体例として、2進数の数値V,W,X,
Y,Zがあって、V=10,W=11,X=01,Y=
01,Z=11であるとする。[1430] As a specific example, binary numbers V, W, X,
There are Y and Z, V = 10, W = 11, X = 01, Y =
01, Z = 11.
【1440】これら5個の数の加算演算を8値処理を介
して演算し、2値数(2進数)の結果を得るものとす
る。先ず、与えられた5個の数の最小桁の和を求める
と、以下のようになる。 V(LSB) +W(LSB) +X(LSB) +Y(LSB) +Z(LSB) =0+1+1+1+1 =4(8進数)=100(2進数) …………(7)It is assumed that the addition operation of these five numbers is performed through octal processing to obtain a binary number (binary number) result. First, the sum of the minimum digits of the given five numbers is obtained as follows. V (LSB) + W (LSB) + X (LSB) + Y (LSB) + Z (LSB) = 0 + 1 + 1 + 1 + 1 = 4 (octal number) = 100 (binary number) (7)
【1450】下位桁からの桁上げを無視して、次の桁の
和を求めると、以下のようになる。 V(2ndLSB)+W(2ndLSB)+X(2nd(LSB) +Y(2nd(LSB) +Z(2nd(LSB) =1 +1+0+0+1=3(8進数)=011(2進数) …………(8)When the sum of the next digit is obtained ignoring the carry from the lower digit, the result is as follows. V (2 nd LSB) + W (2 nd LSB) + X (2 nd (LSB) + Y (2 nd (LSB) + Z (2 nd (LSB) = 1 + 1 + 0 + 0 + 1 = 3 (8 decimal) = 011 (binary) .... …… (8)
【1460】上記式(7)の結果から、これら5個の数
値の加算演算結果の最下位桁は2進数表示で“0”であ
る。また、上記式(7)の結果から、次の上位桁への桁
上げはないから、上記式(8)の結果において右端の数
値“1”が加算演算結果の第2下位桁になり、2進数表
示で“1”になる。From the result of the above equation (7), the least significant digit of the result of addition of these five numerical values is "0" in binary notation. Since there is no carry to the next upper digit from the result of the above equation (7), the rightmost numerical value “1” in the result of the above equation (8) becomes the second lower digit of the addition operation result, Becomes "1" in decimal notation.
【1470】また、上記式(7)の結果において左端の
値が“1”であるから、次の上位桁(つまり第3下位
桁)への桁上げがある。これらを考慮すれば、加算演算
結果の第3、第4下位桁はそれぞれ“0”,“1”にな
る。Since the leftmost value is "1" in the result of equation (7), there is a carry to the next upper digit (that is, the third lower digit). Considering these, the third and fourth lower digits of the addition operation result are "0" and "1", respectively.
【1480】したがって、最終的に得られる加算結果は
2進数表示で“1010”である。Therefore, the finally obtained addition result is "1010" in binary notation.
【1490】以上から理解されるように、加算演算処理
で8値(8進数)を用いると、桁上げ伝播が次の上位桁
とその次(2つ先)の上位桁の上位2桁におよぶ。16
値の場合は桁上げ伝播が上位3桁におよぶ。[1490] As can be understood from the above description, when eight values (octal number) are used in the addition operation processing, carry propagation extends to the upper two digits of the next upper digit and the next (2nd) higher digit. . 16
In the case of a value, carry propagation extends to the upper three digits.
【1500】2値情報の加算演算で8値処理を演算の中
間処理で採用した場合は最大5個の数値情報の同時加算
を行える。In the addition operation of binary information, when octal processing is employed in the intermediate processing of the operation, a maximum of five pieces of numerical information can be simultaneously added.
【1510】各々の数値情報は2進数で与えられるか
ら、1つの桁は“0”と“1”のいずれかの値をとる。
たとえば8個の数値情報の加算演算では、各桁において
可能な最小値はすべて“0”の場合で10進数表示0で
あり、可能な最大値はすべて“1”の場合で10進数表
示8である。中間値(1〜7)も含めると、9値状態を
とり得る。8値処理では8値状態で制御するのが最も効
率がよいので、同時演算は7個の数値情報とするのがよ
い。しかも、上記したように桁上げ情報が下位2桁から
伝播してくることもあるため、結局、同時演算は5個の
数値情報入力と2個の桁上げ情報入力で行われることに
なる。Since each piece of numerical information is given by a binary number, one digit takes a value of either “0” or “1”.
For example, in the addition operation of eight pieces of numerical information, the smallest possible value in each digit is 0 in decimal notation when all are "0", and the largest possible value is 8 in decimal notation when it is all "1". is there. When the intermediate values (1 to 7) are included, a nine-value state can be obtained. In octal processing, control in the octal state is most efficient, so the simultaneous operation is preferably performed with seven pieces of numerical information. In addition, since the carry information may propagate from the lower two digits as described above, the simultaneous calculation is ultimately performed by inputting five pieces of numerical information and two pieces of carry information.
【1520】容易に理解されるように、16値の場合の
同時演算は、12個の数値情報入力と3個の桁上げ情報
入力とで行われる。As can be easily understood, the simultaneous operation in the case of 16 values is performed by inputting 12 numerical information and inputting 3 carry information.
【1530】図36に、3ビットまたは3桁の8値処理
において5個の数値情報を同時加算するアルゴリズムを
示す。a1 ,a2 ,a3 ,a4 ,a5 が5個の数値情報
入力である。最下位桁のco20は次の上位桁への桁上げ
信号であり、co11は次の次の上位桁への桁上げ信号で
ある。第3桁のco13は次の次の上位桁への信号とせ
ず、次の桁への信号としているが、次の桁の入力時に重
み付け(x2 )すれば数学的に同義になることを利用し
ている。FIG. 36 shows an algorithm for simultaneously adding five pieces of numerical information in 3-bit or 3-digit octal processing. a1, a2, a3, a4, and a5 are five numerical information inputs. Of the least significant digit co2 0 is a carry signal to the next significant digit, co1 1 is a carry signal to the next of the next significant digit. The third digit co1 3 is without the signal to the next next higher digit, while the signal to the next digit, use to become mathematically synonymous if weighting (x2) at the next digit input are doing.
【1540】図37に、上記と同様の重み付けをすべて
の桁に適用した場合の加算演算のアルゴリズムを示す。FIG. 37 shows an algorithm of the addition operation when the same weighting as described above is applied to all the digits.
【1550】図38に、8値検出型のセンスアンプ回路
の具体例を示す。この例では、テンポラリーメモリセル
のうち、メモリセルアレイ内のデータをコピーしたり、
桁上げ情報を一時的に保持するためのセルを省略してい
る。図示のトランファゲートT13,T14,T15,T23,
T24,T25も省略可能である。以下の説明では、制御信
号φ1 ,φ12を活性状態(Hレベル)に固定しておく。FIG. 38 shows a specific example of an 8-level detection type sense amplifier circuit. In this example, of the temporary memory cells, data in the memory cell array is copied,
A cell for temporarily holding carry information is omitted. The illustrated transfer gates T13, T14, T15, T23,
T24 and T25 can also be omitted. In the following description, control signals φ1 and φ12 are fixed in an active state (H level).
【1560】この8値検出型のセンスアンプ回路は、通
常のDRAMにおいて隣合う3つのセンスアンプS/A
1 ,S/A2 ,S/A3 から構成されている。This eight-level detection type sense amplifier circuit comprises three adjacent sense amplifiers S / A in a normal DRAM.
1, S / A2 and S / A3.
【1570】動作は上記実施例の4値検出型と基本的に
同じである。メモリセルアレイ(図示せず)内の7つの
メモリセルから(桁上げ情報も含めて)7個の2値情報
にそれぞれ対応する量子化レベル的な2値の電荷をビッ
ト線BL1 ,BL2 ,BL3上に読み出す。その際、制
御信号φ2 ,φ3 を予めHレベルにして、トランジスタ
T12,T11を導通状態にしておく。The operation is basically the same as the four-value detection type of the above embodiment. From the seven memory cells in a memory cell array (not shown), binary charges of a quantization level corresponding to seven pieces of binary information (including carry information) are respectively stored on bit lines BL1, BL2, BL3. Read out. At this time, the control signals φ2 and φ3 are set to H level in advance, and the transistors T12 and T11 are turned on.
【1580】これにより、各ビット線BL1 ,BL2 ,
BL3 を介して各センスアンプS/A1 ,S/A2 ,S
/A3 の一方(左側)の差動入力端子に予め設定されて
いる量子化レベル的な8値の電位Vb8(0) 〜Vb8(7) の
中のいずれか1つの電位Vb8が等しく伝わる。Thus, each bit line BL1, BL2,.
Each sense amplifier S / A1, S / A2, S
One of the eight potentials Vb8 (0) to Vb8 (7) of the preset quantization level is transmitted equally to one (left side) differential input terminal of / A3.
【1590】この時点で、各センスアンプS/A1 ,S
/A2 ,S/A3 の他方(左側)の差動入力端子には所
定の基準電圧である0.5VDDが与えられている。制御
信号φ10,φ11も予めHレベルにして、トランジスタT
21,T22を導通状態にしておくことはもちろんである。
また、制御信号φ6 ,φ7 をそれぞれHレベルに活性化
し、制御信号φ4 ,φ5 ,φ8 ,φ9 はそれぞれLレベ
ルにしておく。At this point, each of the sense amplifiers S / A1, S
The other (left side) differential input terminal of / A2 and S / A3 is supplied with a predetermined reference voltage of 0.5 VDD. The control signals φ10 and φ11 are also set to H level in advance, and the transistor T
Needless to say, the transistors 21 and T22 are kept conductive.
The control signals φ6 and φ7 are activated to H level, and the control signals φ4, φ5, φ8 and φ9 are set to L level.
【1600】次に、φ3 とφ10をそれぞれLレベルにし
たうえで、センスアンプS/A1 を活性化させ、ビット
線BL1 上の8値電位Vb8が0.5VDDよりも高いか低
いかを検出する。すなわち、MSB(2桁上位桁への桁
上げビット)の検出を行う。Next, after setting φ3 and φ10 to L level, respectively, the sense amplifier S / A1 is activated to detect whether the eight-level potential Vb8 on the bit line BL1 is higher or lower than 0.5 VDD. . That is, the detection of the MSB (carry bit to the upper two digits) is performed.
【1610】センスアンプS/A1 のセンシング動作に
よりビット線対BL1 ,BL1-は相補的にVDDとアース
電位VGND のレベルまでドライブされる。この時点で、
ビット線BL2 ,BL3 上の電位はそれぞれ上記8値電
位Vb8に維持されている。また、それぞれの相補ビット
線BL2-,BL3-上の電位も上記基準電圧0.5VDDに
維持されている。By the sensing operation of the sense amplifier S / A1, the bit line pair BL1 and BL1- are complementarily driven to the level of VDD and the ground potential VGND. at this point,
The potentials on the bit lines BL2 and BL3 are maintained at the eight-level potential Vb8. Further, the potentials on the respective complementary bit lines BL2- and BL3- are also maintained at the reference voltage 0.5VDD.
【1620】センスアンプS/A1 のセンシング動作に
よって得られる2値情報(VDD/VGND )は、トランジ
スタT04を介してテンポラリーメモリセルMC02に書き
込まれる。The binary information (VDD / VGND) obtained by the sensing operation of the sense amplifier S / A1 is written to the temporary memory cell MC02 via the transistor T04.
【1630】次に、φ8 をHレベルに活性化すると、セ
ンスアンプS/A2 ,S/A3 における基準電圧Vref1
がセンスアンプS/A1 のセンシング結果を反映した値
Vref2に調整される。図39に示すように、基準電圧V
ref2は8値電位Vb8(0) 〜Vb8(7) の1/4もしくは3
/4の位置(レベル)である。この基準電圧Vref2を得
るために、テンポラリーメモリセルMC02のキャパシタ
セルC02のキャパシタンスが所定の値に選ばれる。Next, when φ8 is activated to the H level, the reference voltage Vref1 in the sense amplifiers S / A2 and S / A3 is set.
Is adjusted to a value Vref2 reflecting the sensing result of the sense amplifier S / A1. As shown in FIG.
ref2 is 1/4 or 3 of octal potential Vb8 (0) to Vb8 (7).
/ 4 position (level). To obtain this reference voltage Vref2, the capacitance of the capacitor cell C02 of the temporary memory cell MC02 is selected to a predetermined value.
【1640】この後、φ2 とφ11をLレベルにしたうえ
で、センスアンプS/A2 を活性化させ、ビット線BL
2 上の電位Vb8が該調整後の基準電圧Vref2よりも高い
か低いかを検出させる。すなわち、2nd MSB(1
桁上位桁への桁上げビット)が検出される。Thereafter, φ2 and φ11 are set to the L level, and the sense amplifier S / A2 is activated to set the bit line BL.
2 to detect whether the upper potential Vb8 is higher or lower than the adjusted reference voltage Vref2. That is, the second MSB (1
The carry bit to the upper digit is detected.
【1650】この場合も、センスアンプS/A2 のセン
シング動作によってビット線対BL2 ,BL2-は相補的
にVDDとVGND のレベルまでドライブされるが、ビット
線BL3 上の電位は上記8値電位Vb8に維持され、ビッ
ト線BL3-上の電位は上記基準電圧(8値の1/4また
は3/4レベル)に維持されている。In this case, the bit line pair BL2 and BL2- are driven complementarily to the levels of VDD and VGND by the sensing operation of the sense amplifier S / A2, but the potential on the bit line BL3 is changed to the octal potential Vb8. , And the potential on the bit line BL3- is maintained at the reference voltage (1/4 or 3/4 level of 8 values).
【1660】センスアンプS/A2 のセンシング動作に
よって得られる2値情報(VDD/VGND )は、トランジ
スタT08を介してテンポラリーメモリセルMC06に書き
込まれる。The binary information (VDD / VGND) obtained by the sensing operation of sense amplifier S / A2 is written to temporary memory cell MC06 via transistor T08.
【1670】次に、φ9 をHレベルに活性化すると、セ
ンスアンプS/A3 における基準電圧Vref2がセンスア
ンプS/A2 のセンシング結果を反映した値Vref3に調
整される。図39に示すように、Vref3は8値電位Vb8
(0) 〜Vb8(7) の1/8,3/8,5/8もしくは7/
8の位置(レベル)である。この基準電圧Vref3を得る
ために、テンポラリーメモリセルMC06のキャパシタセ
ルC06のキャパシタンスが所定の値に選ばれる。Next, when φ9 is activated to the H level, the reference voltage Vref2 in the sense amplifier S / A3 is adjusted to a value Vref3 reflecting the sensing result of the sense amplifier S / A2. As shown in FIG. 39, Vref3 is an eight-level potential Vb8
(0) to 1/8, 3/8, 5/8 or 7 / of Vb8 (7)
8 (position). To obtain the reference voltage Vref3, the capacitance of the capacitor cell C06 of the temporary memory cell MC06 is selected to a predetermined value.
【1680】この後、センスアンプS/A3 を活性化さ
せ、ビット線BL3 上の電位Vb8が該調整後の基準電圧
Vref3よりも高いか低いかを検出させる。このセンシン
グ動作の結果として、LSB(和情報S)が得られる。Thereafter, the sense amplifier S / A3 is activated to detect whether the potential Vb8 on the bit line BL3 is higher or lower than the adjusted reference voltage Vref3. As a result of this sensing operation, LSB (sum information S) is obtained.
【1690】[1690]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
大規模なデータに対して同時的な加算演算が行える。ま
た、メモリーアレイそのものを利用して加算演算を実現
することも可能であり、その場合にはダイナミックRA
M本来の機能であるデータ記憶を通常に行えるだけでな
く、わずかな回路要素を付加した構成でデータの加算演
算を実現できる。As described above, according to the present invention,
Simultaneous addition operation can be performed on large-scale data. It is also possible to implement the addition operation using the memory array itself, in which case the dynamic RA
Not only can data storage, which is the original function of M, be performed normally, but also a data addition operation can be realized with a configuration in which a few circuit elements are added.
【図1】本発明における2進数の加算演算の基本原理を
示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a basic principle of a binary addition operation in the present invention.
【図2】本発明の加算演算アルゴリズムを実現する加算
演算装置の基本構成例を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a basic configuration example of an addition operation device that realizes an addition operation algorithm according to the present invention.
【図3】本発明の加算演算装置の別の基本構成例を示す
図である。FIG. 3 is a diagram showing another basic configuration example of the addition operation device of the present invention.
【図4】本発明をDRAMで実現する場合の基本原理を
示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a basic principle when the present invention is realized by a DRAM.
【図5】本発明をDRAMで実現する場合の基本原理を
示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a basic principle when the present invention is realized by a DRAM.
【図6】本発明の一実施例による加算演算機能付きDR
AMの要部の回路構成を示す図である。FIG. 6 shows a DR with an addition operation function according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a circuit configuration of a main part of an AM.
【図7】実施例におけるセンスアンプの構成例を示す回
路図である。FIG. 7 is a circuit diagram showing a configuration example of a sense amplifier in the embodiment.
【図8】実施例におけるプリチャージ回路の構成例を示
す回路図である。FIG. 8 is a circuit diagram showing a configuration example of a precharge circuit in the embodiment.
【図9】実施例におけるシーケンス制御回路の構成例を
示すブロック図である。FIG. 9 is a block diagram illustrating a configuration example of a sequence control circuit according to the embodiment.
【図10】実施例における加算演算のアルゴリズムを示
す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating an algorithm of an addition operation in the embodiment.
【図11】実施例のDRAMにおける加算演算の一段階
を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing one stage of an addition operation in the DRAM of the embodiment.
【図12】実施例のDRAMにおける加算演算の一段階
を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing one stage of an addition operation in the DRAM of the embodiment.
【図13】実施例のDRAMにおける加算演算の一段階
を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing one stage of an addition operation in the DRAM of the embodiment.
【図14】実施例のDRAMにおける加算演算の一段階
を示す図である。FIG. 14 is a diagram showing one stage of an addition operation in the DRAM of the embodiment.
【図15】実施例のDRAMにおける加算演算の一段階
を示す図である。FIG. 15 is a diagram showing one stage of an addition operation in the DRAM of the embodiment.
【図16】実施例のDRAMにおける加算演算の一段階
を等価的な電気回路網で示す図である。FIG. 16 is a diagram showing one stage of an addition operation in the DRAM of the embodiment by an equivalent electric network.
【図17】実施例のDRAMにおける加算演算の一段階
を示す図である。FIG. 17 is a diagram showing one stage of an addition operation in the DRAM of the embodiment.
【図18】実施例のDRAMにおける加算演算の一段階
を等価的な電気回路網で示す図である。FIG. 18 is a diagram showing one stage of an addition operation in the DRAM of the embodiment using an equivalent electric circuit network.
【図19】実施例における基準電圧の導出を示す図であ
る。FIG. 19 is a diagram showing derivation of a reference voltage in the example.
【図20】実施例のDRAMにおける加算演算の一段階
を示す図である。FIG. 20 is a diagram showing one stage of an addition operation in the DRAM of the embodiment.
【図21】実施例のDRAMにおける加算演算の一段階
を示す図である。FIG. 21 is a diagram showing one stage of an addition operation in the DRAM of the embodiment.
【図22】別の実施例によるDRAMの要部の構成を示
す図である。FIG. 22 is a diagram showing a configuration of a main part of a DRAM according to another embodiment.
【図23】実施例のDRAMにおける減算演算の一段階
を示す図である。FIG. 23 is a diagram showing one stage of a subtraction operation in the DRAM of the embodiment.
【図24】実施例のDRAMにおける減算演算の一段階
を示す図である。FIG. 24 is a diagram showing one stage of a subtraction operation in the DRAM of the embodiment.
【図25】実施例のDRAMにおける減算演算の一段階
を示す図である。FIG. 25 is a diagram showing one stage of a subtraction operation in the DRAM of the embodiment.
【図26】実施例のDRAMにおける減算演算の一段階
を示す図である。FIG. 26 is a diagram showing one stage of a subtraction operation in the DRAM of the embodiment.
【図27】実施例のDRAMにおける減算演算の一段階
を示す図である。FIG. 27 is a diagram showing one stage of a subtraction operation in the DRAM of the embodiment.
【図28】実施例のDRAMにおける減算演算の一段階
を示す図である。FIG. 28 is a diagram showing one stage of a subtraction operation in the DRAM of the embodiment.
【図29】別の実施例によるDRAMの要部の構成を示
す図である。FIG. 29 is a diagram showing a configuration of a main part of a DRAM according to another embodiment.
【図30】図29の方式におけるデータの割付法を説明
するための図である。FIG. 30 is a diagram for explaining a data allocation method in the method of FIG. 29;
【図31】図29の方式におけるデータの割付法を説明
するための図である。FIG. 31 is a diagram for explaining a data allocation method in the method of FIG. 29;
【図32】図29の方式におけるデータの割付法を説明
するための図である。32 is a diagram for explaining a data allocation method in the method of FIG. 29.
【図33】図29の方式におけるデータの割付法を説明
するための図である。FIG. 33 is a diagram for explaining a data allocation method in the method of FIG. 29;
【図34】図29の方式におけるデータの割付法を説明
するための図である。FIG. 34 is a diagram for explaining a data allocation method in the method of FIG. 29;
【図35】図29の方式に使用可能なXデコーダの構成
例を示す図である。FIG. 35 is a diagram illustrating a configuration example of an X decoder that can be used in the method of FIG. 29;
【図36】本発明の8値処理のアルゴリズムを示す図で
ある。FIG. 36 is a diagram showing an algorithm of octal processing of the present invention.
【図37】本発明の8値処理の別のアルゴリズムを示す
図である。FIG. 37 is a diagram showing another algorithm of octal processing of the present invention.
【図38】本発明の実施例による8値検出型のセンスア
ンプ回路の構成を示す図である。FIG. 38 is a diagram showing the configuration of an 8-level detection type sense amplifier circuit according to an embodiment of the present invention.
【図39】本発明の8値処理の作用を説明するための図
である。FIG. 39 is a diagram for explaining the operation of octal processing according to the present invention.
【図40】従来における2進数の加算演算方法を示す図
である。FIG. 40 is a diagram showing a conventional binary addition operation method.
【図41】従来の加算演算装置を示す図である。FIG. 41 is a diagram showing a conventional addition operation device.
Ca ,Cb ,Cc コンデンサ 10 4値検出型電圧検出回路 Pa ,Pb ,Pc 電流パス回路 16 4値検出型電流検出回路 S/A 4値検出型センスアンプ S/A1 ,S/A2 ,S/A3 2値検出型センスア
ンプ BL1 ,BL1- 相補的ビット線対 BL2 ,BL2- 相補的ビット線対 BL3 ,BL3- 相補的ビット線対 MC01,MC02 テンポラリーメモリセル MC11,MC12,MC13 テンポラリーメモリセル MC21,MC22,MC23 テンポラリーメモリセル T03,T04,T14,T24,T15,T25 トランジスタ 20 シーケンス制御部 22 プリチャージ回路 30 Xデコーダ 32 YデコーダCa, Cb, Cc Capacitor 10 4-value detection voltage detection circuit Pa, Pb, Pc Current path circuit 16 4-value detection current detection circuit S / A 4-value detection sense amplifier S / A1, S / A2, S / A3 Binary detection type sense amplifier BL1, BL1-Complementary bit line pair BL2, BL2- Complementary bit line pair BL3, BL3- Complementary bit line pair MC01, MC02 Temporary memory cells MC11, MC12, MC13 Temporary memory cells MC21, MC22 , MC23 Temporary memory cell T03, T04, T14, T24, T15, T25 Transistor 20 Sequence control unit 22 Precharge circuit 30 X decoder 32 Y decoder
Claims (13)
1つの値を有する1ビットの2値データを与える2値デ
ータ供給手段と、 前記2値データ供給手段より与えられるN個の前記2値
データを加え合わせ、かつその総和を予め設定されてい
る(N+1)値の中のいずれか1つの値を有する(N+
1)値データに変換する第1の変換手段と、 前記加算手段により生成された前記(N+1)値データ
の値を検出し、かつその検出した値を所定ビット数の2
進数データに変換する第2の変換手段とを有する加算演
算装置。1. A binary data supply means for providing 1-bit binary data having any one of predetermined binary values, and N number of said binary data supplied from said binary data supply means. The binary data is added, and the sum thereof has one of the preset (N + 1) values (N +
1) first conversion means for converting into value data, detecting the value of the (N + 1) value data generated by the addition means, and converting the detected value to a predetermined bit number of 2
And a second conversion means for converting the data into binary data.
の中の少なくとも1つは桁上げデータであり、前記第2
の変換手段より得られる前記2進数の2値データの中の
最下位ビットを和の出力とし、残りの全ての上位ビット
を桁上げの出力とする請求項1に記載の加算演算装置。2. The method according to claim 2, wherein at least one of the N pieces of binary data to be added is carry data.
2. The addition arithmetic unit according to claim 1, wherein the least significant bit in said binary binary data obtained by said conversion means is output as a sum, and all remaining upper bits are output as carry.
値の中のいずれか1つの値を有する1ビットの第1の電
気的パラメータを与える2値パラメータ供給素子と、 前記2値パラメータ供給素子より与えられるN個(Nは
2以上の整数)の前記第1の電気的パラメータを加え合
わせ、かつその総和を予め設定されている量子化レベル
的な(N+1)値の中のいずれか1つの値を有する第2
の電気的パラメータに変換する第1の変換手段と、 前記加算手段により生成された前記第2の電気的パラメ
ータの値を検出し、かつその検出した値を所定ビット数
の2進数データに変換する第2の変換手段とを有する加
算演算装置。3. A predetermined quantization level 2
A binary parameter supply element for providing a 1-bit first electrical parameter having any one of the values, and N (N is an integer of 2 or more) provided by the binary parameter supply element The first electric parameter is added, and the sum thereof is added to a second value having any one of (N + 1) values, which is a predetermined quantization level.
A first conversion unit that converts the value into the electrical parameter, and a value of the second electrical parameter generated by the adding unit, and converts the detected value into binary data having a predetermined number of bits. An addition operation device having a second conversion unit;
ト単位で2値情報に対応する量子化レベル的な2値の電
荷を蓄積する複数個のメモリセルと、 相補的な各ビット線対に接続されたセンスアンプと、 選択されたN個(Nは2以上の整数)のメモリセルにそ
れぞれ蓄積されている電荷を共通の1本または複数本の
ビット線上で加え合わせ、それら電荷量の総和に対応す
る電圧値を有する量子化レベル的な(N+1)値のビッ
ト線電位を前記ビット線上に生成する加算手段と、 前記ビット線電位をNの2進数表示に必要なビット数に
等しい個数の前記センスアンプにそれぞれ対応する前記
ビット線を介して別個に与えるビット線電位供給手段
と、 前記複数のセンスアンプに前記ビット線電圧を検知する
ための予め設定された異なる比較基準電圧をそれぞれ与
える比較基準電圧供給手段と、 前記複数のセンスアンプにそれぞれ所定のタイミングで
各対応する前記比較基準電圧に基づいて前記ビット線電
位を検出させ、それらセンスアンプのそれぞれの2値出
力を組み合わせて加算値を表す2進数データを得るセン
スアンプ制御手段とを有する加算演算機能付き半導体メ
モリ装置。4. A plurality of memory cells connected to any one of the bit lines and storing a binary charge of a quantization level corresponding to binary information in bit units, and a pair of complementary bit lines. Are added to the sense amplifier connected to the memory cell and the selected N (N is an integer of 2 or more) memory cells on one or more common bit lines, and the amount of charge Adding means for generating, on the bit line, a bit line potential of a quantization level (N + 1) having a voltage value corresponding to the summation; and a number equal to the number of bits required for binary representation of N. Bit line potential supply means separately applied through the bit lines respectively corresponding to the sense amplifiers, and different preset comparison standards for detecting the bit line voltages to the plurality of sense amplifiers. A reference voltage supply means for applying a voltage to each of the plurality of sense amplifiers, and detecting the bit line potential based on the corresponding reference voltage at a predetermined timing. A semiconductor memory device with an addition operation function, comprising: a sense amplifier control unit that obtains binary data representing an addition value by combination.
メモリセルにそれぞれ蓄積されている電荷を加え合わせ
るのに先立って、前記共通の1本または複数本のビット
線を所定の基準電位にプリチャージするためのプリチャ
ージ手段を含む請求項4に記載の加算演算機能付き半導
体メモリ装置。5. The method according to claim 1, wherein the adding means adds one or more of the common bit lines to a predetermined reference potential before adding the charges respectively stored in the selected N memory cells. 5. The semiconductor memory device with an addition operation function according to claim 4, further comprising a precharge means for precharging the data.
メモリセルにそれぞれ蓄積されている電荷を加え合わせ
るのに先立って、前記N個のメモリセルの一部または全
部についてそれぞれの蓄積電荷を所定の別のメモリセル
にそれぞれコピーする蓄積電荷コピー手段を含む請求項
4に記載の加算演算機能付き半導体メモリ装置。6. The method according to claim 1, wherein the adding means adds the charge stored in each of the N memory cells before adding the charge stored in each of the selected N memory cells. 5. The semiconductor memory device with an addition operation function according to claim 4, further comprising an accumulated charge copy unit for copying the stored charge to a predetermined memory cell.
メモリセルにそれぞれ蓄積されている電荷を加え合わせ
るのに先立って、前記N個のメモリセルの一部に蓄積さ
れている電荷を論理反転して所定の別のメモリセルにコ
ピーする反転コピー手段を含む請求項4に記載の加算演
算機能付き半導体メモリ装置。7. The method according to claim 1, wherein the adding means adds the charges stored in a part of the N memory cells before adding the charges stored in the selected N memory cells. 5. The semiconductor memory device with an addition operation function according to claim 4, further comprising an inversion copy unit that performs logical inversion and copies the data to another predetermined memory cell.
少なくとも1つが桁上げデータを表す電荷を蓄積してい
る請求項4に記載の加算演算機能付き半導体メモリ装
置。8. The semiconductor memory device with an addition operation function according to claim 4, wherein at least one of said selected N memory cells stores charges representing carry data.
メモリセルにそれぞれ蓄積されている電荷の和と、それ
ぞれのキャパシタンスと、前記共通の1本または複数本
のビット線の寄生容量とに応じた値のビット線電位を生
成する請求項4〜8のいずれかに記載の加算演算機能付
き半導体メモリ装置。9. The method according to claim 1, wherein the adding means calculates a sum of electric charges respectively stored in the selected N memory cells, respective capacitances, and a parasitic capacitance of the common one or more bit lines. 9. The semiconductor memory device with an addition operation function according to claim 4, wherein a bit line potential having a value according to the following is generated.
隣接する複数のセンスアンプのそれぞれのビット線の間
に接続されているトランジスタを含む請求項4に記載の
加算演算機能付き半導体メモリ装置。10. The semiconductor memory device with an addition operation function according to claim 4, wherein said bit line potential supply means includes a transistor connected between respective bit lines of said plurality of adjacent sense amplifiers.
進数の2値データを構成する2値出力の桁の高い方から
順に前記複数のセンスアンプに所定の時間をずらしてセ
ンシング動作を行わせる請求項4に記載の加算演算機能
付き半導体メモリ装置。11. The control circuit according to claim 2, wherein
5. The semiconductor memory device with an addition operation function according to claim 4, wherein the plurality of sense amplifiers perform a sensing operation by shifting a predetermined time in order from the highest digit of binary output constituting binary binary data.
の桁の前記センスアンプから得られる2値出力に応じて
その1つ下位の桁の前記センスアンプに対する比較基準
電位を決定する請求項11記載の加算演算機能付き半導
体メモリ装置。12. The comparison reference voltage supply means determines a comparison reference potential for the sense amplifier of the next lower digit in accordance with a binary output obtained from the sense amplifier of each upper digit. A semiconductor memory device with the addition operation function according to the above.
ット単位で2値情報に対応する量子化レベル的な2値の
電荷を蓄積する複数個のメモリセルと、 選択されたN個(Nは2以上の整数)のメモリセルにそ
れぞれ蓄積されている電荷を共通の1本のビット線上で
加え合わせ、それら電荷量の総和に対応する電圧値を有
する量子化レベル的な(N+1)値のビット線電位を前
記ビット線上に生成する加算手段と、 相補的な各ビット線対に並列に接続されたM個(MはN
の2進数表示に必要なビット数)のセンスアンプと、 前記ビット線電位を前記ビット線を介して前記M個のセ
ンスアンプに別個に与えるビット線電位供給手段と、 前記M個のセンスアンプに前記ビット線電圧を検知する
ための予め設定された異なる比較基準電圧をそれぞれ与
える比較基準電圧供給手段と、 前記M個のセンスアンプにそれぞれ所定のタイミングで
各対応する前記比較基準電圧に基づいて前記ビット線電
位を検出させ、それらセンスアンプのそれぞれの2値出
力を組み合わせて加算値を表すMビットの2進数データ
を得るセンスアンプ制御手段とを有する加算演算機能付
き半導体メモリ装置。13. A plurality of memory cells connected to any one of bit lines and storing binary charge of a quantization level corresponding to binary information in bit units, and a selected one of N memory cells (N (An integer of 2 or more) are added together on one common bit line, and the quantization level (N + 1) value having a voltage value corresponding to the sum of the charge amounts is added. An adder for generating a bit line potential on the bit line; and M (M is N) connected in parallel to each complementary bit line pair.
The number of bits required for binary representation of the sense amplifier), bit line potential supply means for separately applying the bit line potential to the M sense amplifiers via the bit line, Comparison reference voltage supply means for respectively providing different comparison reference voltages set in advance for detecting the bit line voltage, and the M number of sense amplifiers are respectively provided at predetermined timings based on the corresponding comparison reference voltages. A semiconductor memory device having an addition operation function, comprising: sense amplifier control means for detecting a bit line potential and combining respective binary outputs of the sense amplifiers to obtain M-bit binary data representing an addition value.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10219846A JP2000035878A (en) | 1998-07-17 | 1998-07-17 | Addition operation device and semiconductor memory device with addition operation function |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP10219846A JP2000035878A (en) | 1998-07-17 | 1998-07-17 | Addition operation device and semiconductor memory device with addition operation function |
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|---|---|
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Family Applications (1)
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| JP10219846A Withdrawn JP2000035878A (en) | 1998-07-17 | 1998-07-17 | Addition operation device and semiconductor memory device with addition operation function |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1998
- 1998-07-17 JP JP10219846A patent/JP2000035878A/en not_active Withdrawn
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