專利名稱：數(shù)據(jù)存儲電路及其中的數(shù)據(jù)寫入方法,以及數(shù)據(jù)存儲設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于存儲預(yù)定數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)存儲電路、在該數(shù)據(jù)存儲電路中的數(shù)據(jù)寫入方法、以及數(shù)據(jù)存儲設(shè)備。
背景技術(shù)：
通常，在包括個人計(jì)算機(jī)的電子計(jì)算機(jī)中，由大量存儲元件結(jié)合構(gòu)成的數(shù)據(jù)存儲電路提供在諸如CPU和存儲器IC的半導(dǎo)體器件中。數(shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù)存儲電路中以便于執(zhí)行各種類型的處理。
在這種數(shù)據(jù)存儲電路中的存儲元件通常配置成以在每一存儲元件中存儲1位數(shù)據(jù)。更為具體地，存儲元件能夠保持兩種不同的狀態(tài)。當(dāng)一種狀態(tài)由“0”表示而另一種狀態(tài)由“1”表示時，通過保持任意其中一種狀態(tài)來存儲數(shù)據(jù)“0”或“1”。提供大量這種存儲元件以能夠使數(shù)據(jù)存儲在數(shù)量上相應(yīng)于所提供的存儲元件的數(shù)量。
具有各種結(jié)構(gòu)的存儲元件已知為這種存儲元件。例如，由N-溝道MOSFET(金屬氧化物硅場效應(yīng)晶體管)構(gòu)成的快閃存儲器的存儲元件能夠存儲數(shù)據(jù)“0”和“1”，同時其中電荷聚集在提供給柵電極部分的浮柵層中的狀態(tài)由“1”表示，而其中沒有電荷聚集在浮柵層中的狀態(tài)由“0”表示，反之亦然。
由鐵磁隧道結(jié)元件構(gòu)成的MRAM(磁隨機(jī)存取存儲器)的存儲元件能夠存儲數(shù)據(jù)“0”和“1”，同時其中自由磁化層的磁化方向反平行于固定磁化層的磁化方向的狀態(tài)由“1”表示，而平行狀態(tài)由“0”表示，反之亦然。
在設(shè)置有這些存儲元件的數(shù)據(jù)存儲電路中，在數(shù)據(jù)“0”或“1”重新存儲在某個存儲元件中的情況下，通過向存儲元件施加預(yù)定電壓、或通過允許電流流經(jīng)存儲元件來引起狀態(tài)改變。此時，通過向存儲元件施加預(yù)定電壓或通過允許電流流經(jīng)存儲元件來迫使存儲元件進(jìn)入預(yù)定狀態(tài)，而不考慮在先存儲在存儲元件中的現(xiàn)存數(shù)據(jù)是否為“0”或“1”，由此存儲新的數(shù)據(jù)。
然而，在由包含上述常規(guī)數(shù)據(jù)存儲電路的半導(dǎo)體器件構(gòu)成的數(shù)據(jù)存儲設(shè)備中，通過向存儲元件施加電壓或通過允許電流流經(jīng)存儲元件來寫入新的數(shù)據(jù)，即使在先存儲的現(xiàn)存數(shù)據(jù)和要寫入的新數(shù)據(jù)相同。因此，存在造成了實(shí)質(zhì)上無效的功率消耗以至于阻礙功率節(jié)省的問題。
特別是，為了寫入新的數(shù)據(jù)，用于上述快閃存儲器或MRAM的存儲元件根據(jù)其結(jié)構(gòu)需要相當(dāng)大量的電功率，來引起狀態(tài)改變。因此，在諸如快閃存儲器或MRAM的數(shù)據(jù)存儲電路中，增加了相應(yīng)量的浪費(fèi)功率消耗，以至于進(jìn)一步阻礙功率節(jié)省。

發(fā)明內(nèi)容
因此，為了解決上述問題，本發(fā)明的數(shù)據(jù)存儲電路配置成具有比較部分，用于在將新數(shù)據(jù)寫入存儲元件之前讀出存儲在存儲元件中的現(xiàn)存數(shù)據(jù)，以將現(xiàn)存數(shù)據(jù)與新數(shù)據(jù)彼此相比較，且以便于在該比較部分中，如果現(xiàn)存數(shù)據(jù)和新數(shù)據(jù)彼此相同，則不執(zhí)行向存儲元件的寫入，而如果現(xiàn)存數(shù)據(jù)與新數(shù)據(jù)彼此不同，則向存儲元件寫入新數(shù)據(jù)。
該數(shù)據(jù)存儲電路特征還在于包括控制信號產(chǎn)生部分，用于產(chǎn)生用于執(zhí)行現(xiàn)存數(shù)據(jù)的讀出控制的讀出控制信號和用于執(zhí)行新數(shù)據(jù)寫入控制的寫控制信號，并配置成以便于根據(jù)來自控制信號產(chǎn)生部分的控制信號，在比較部分中將現(xiàn)存數(shù)據(jù)和新數(shù)據(jù)彼此相互比較。
根據(jù)本發(fā)明的在數(shù)據(jù)存儲電路中的數(shù)據(jù)寫入方法，其設(shè)置成以便于在向存儲元件的新數(shù)據(jù)寫入過程之前，執(zhí)行用于讀出存儲于預(yù)定存儲元件中的現(xiàn)存數(shù)據(jù)的讀出過程，以便于將現(xiàn)存數(shù)據(jù)與新數(shù)據(jù)相互比較，且如果現(xiàn)存數(shù)據(jù)和新數(shù)據(jù)彼此相同，則不執(zhí)行向存儲元件的寫入過程，而如果不同，則執(zhí)行向存儲元件的新數(shù)據(jù)寫入過程。
此外，該數(shù)據(jù)寫入方法特征還在于，根據(jù)輸入到數(shù)據(jù)存儲電路的寫信號來產(chǎn)生讀出控制信號和寫控制信號，以便于根據(jù)讀出控制信號讀出現(xiàn)存數(shù)據(jù)，并根據(jù)寫控制信號來將其與新數(shù)據(jù)比較。
為了解決上述問題，本發(fā)明的數(shù)據(jù)存儲設(shè)備提供有比較部分，用于在新數(shù)據(jù)寫入存儲元件之前讀出存儲在存儲元件中的現(xiàn)存數(shù)據(jù)，以將現(xiàn)存數(shù)據(jù)與新數(shù)據(jù)相互比較，且配置成以便于在該比較部分中，如果現(xiàn)存數(shù)據(jù)和新數(shù)據(jù)彼此相同，不執(zhí)行向存儲元件寫入，而如果現(xiàn)存數(shù)據(jù)和新數(shù)據(jù)彼此不同，向存儲元件寫入新數(shù)據(jù)。
此外，該數(shù)據(jù)存儲設(shè)備其特征還在于提供有控制信號產(chǎn)生部分，用于產(chǎn)生用于執(zhí)行現(xiàn)存數(shù)據(jù)的讀出控制的讀出控制信號和用于執(zhí)行新數(shù)據(jù)寫入控制的寫控制信號，且其中根據(jù)來自控制信號產(chǎn)生部分的控制信號，在比較部分中將現(xiàn)存數(shù)據(jù)和新數(shù)據(jù)相互比較。
而且，該數(shù)據(jù)存儲設(shè)備特征還在于，其比較部分提供有用于臨時保持新數(shù)據(jù)的新數(shù)據(jù)保持部分；用于臨時保持現(xiàn)存數(shù)據(jù)的現(xiàn)存數(shù)據(jù)保持部分；和寫使能信號產(chǎn)生部分，用于將保持在新數(shù)據(jù)保持部分中的新數(shù)據(jù)與保持在現(xiàn)存數(shù)據(jù)保持部分中的現(xiàn)存數(shù)據(jù)相互比較，以控制寫使能信號的輸出，且其中根據(jù)從控制信號產(chǎn)生部分輸出的讀出控制信號，將新數(shù)據(jù)臨時保持在新數(shù)據(jù)保持部分中，同時將現(xiàn)存數(shù)據(jù)保持在現(xiàn)存數(shù)據(jù)保持部分中，以便于根據(jù)從控制信號產(chǎn)生部分輸出的寫控制信號，將保持在新數(shù)據(jù)保持部分中的新數(shù)據(jù)與保持在現(xiàn)存數(shù)據(jù)保持部分中的現(xiàn)存數(shù)據(jù)相互比較。


圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的數(shù)據(jù)存儲電路的方框圖。
圖2是解釋控制信號產(chǎn)生部分的結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖3是在控制信號產(chǎn)生部分上產(chǎn)生的讀出控制信號和寫控制信號的示意圖。
圖4是解釋比較部分的結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖5是在數(shù)據(jù)存儲電路中的數(shù)據(jù)寫入過程的流程圖。
具體實(shí)施例方式
數(shù)據(jù)存儲電路和形成為包括根據(jù)本發(fā)明的數(shù)據(jù)存儲電路的數(shù)據(jù)存儲設(shè)備分別包括由多個存儲元件結(jié)合構(gòu)成的存儲部分。如果向數(shù)據(jù)存儲電路和數(shù)據(jù)存儲設(shè)備寫入數(shù)據(jù)，則在新數(shù)據(jù)存入存儲元件之前，預(yù)先讀出已經(jīng)存儲在預(yù)定存儲元件中的現(xiàn)存數(shù)據(jù)，以便于將現(xiàn)存數(shù)據(jù)與新數(shù)據(jù)相互比較。如果它們彼此相同，則不寫入新數(shù)據(jù)；僅當(dāng)它們彼此不同時，寫入新數(shù)據(jù)。
更為具體地，在由于現(xiàn)存數(shù)據(jù)和新數(shù)據(jù)彼此相同而不需要引起存儲元件中的狀態(tài)改變的情況下，不向存儲元件施加電壓或不允許電流流經(jīng)存儲元件。結(jié)果，可以減小功率消耗相應(yīng)的量以獲得功率節(jié)省。
特別地，由于現(xiàn)存數(shù)據(jù)與新數(shù)據(jù)彼此相同的幾率為大約5 0％，向存儲元件寫入數(shù)據(jù)所需的功率可以被近似減半，這大大有助于數(shù)據(jù)存儲電路和數(shù)據(jù)存儲設(shè)備的功率節(jié)省。
通過在半導(dǎo)體襯底上提供數(shù)據(jù)存儲電路來形成數(shù)據(jù)存儲設(shè)備。在下述說明中，關(guān)于設(shè)置在半導(dǎo)體襯底上的數(shù)據(jù)存儲電路的解釋還用于關(guān)于數(shù)據(jù)存儲設(shè)備的解釋。
然而，數(shù)據(jù)存儲電路不限于那些設(shè)置在半導(dǎo)體襯底上的電路；其可以設(shè)置在除半導(dǎo)體襯底之外的適合襯底上。此外，數(shù)據(jù)存儲設(shè)備的結(jié)構(gòu)形式不限于其中數(shù)據(jù)存儲電路設(shè)置在單個半導(dǎo)體襯底上的形式，必要的電路可以設(shè)置在多個以便通過適當(dāng)?shù)碾姴季€來連接的半導(dǎo)體襯底上。
在設(shè)置于數(shù)據(jù)存儲電路中的比較部分中，執(zhí)行用于確定現(xiàn)存數(shù)據(jù)和新數(shù)據(jù)是否彼此相同的比較。在將現(xiàn)存數(shù)據(jù)與新數(shù)據(jù)取出到比較部分中之后，執(zhí)行比較過程。
而且，用于探測寫信號以便于產(chǎn)生下述控制信號的控制信號產(chǎn)生部分設(shè)置在數(shù)據(jù)存儲電路中。寫信號是所謂的寫使能信號。通過探測控制信號產(chǎn)生信號中的寫信號，可以根據(jù)從連接于數(shù)據(jù)存儲電路的新數(shù)據(jù)輸入線輸入的新數(shù)據(jù)信號，將新數(shù)據(jù)寫入預(yù)定的存儲元件中。
特別地，控制信號產(chǎn)生部分產(chǎn)生用于執(zhí)行現(xiàn)存數(shù)據(jù)讀出控制的讀出控制信號，和用于執(zhí)行新數(shù)據(jù)的寫入控制的寫控制信號作為寫信號的探測結(jié)果。
然后，控制信號產(chǎn)生部分首先輸出讀出控制信號，以便于讀出預(yù)定存儲元件中的現(xiàn)存數(shù)據(jù)，并將其取出到比較部分中。隨后，控制信號產(chǎn)生部分輸出寫控制信號，來將取出到比較部分中的現(xiàn)存數(shù)據(jù)和新數(shù)據(jù)相互比較。如果現(xiàn)存數(shù)據(jù)和新數(shù)據(jù)彼此不同，則比較部分輸出寫使能信號，以便于執(zhí)行向存儲元件寫入新數(shù)據(jù)。
另一方面，如果現(xiàn)存數(shù)據(jù)和新數(shù)據(jù)彼此相同，則比較部分不輸出寫使能信號。因此，不執(zhí)行向存儲元件寫入新數(shù)據(jù)，以便于抑制浪費(fèi)的功率消耗。
下面參考附圖將詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例。
圖1是示出根據(jù)該實(shí)施例的數(shù)據(jù)存儲電路1的方框圖。數(shù)據(jù)存儲電路1包括具有存儲元件區(qū)2的存儲部分3，在存儲元件區(qū)2中適當(dāng)?shù)嘏帕卸鄠€存儲元件M；控制信號產(chǎn)生部分4，用于探測使存儲部分3進(jìn)入新數(shù)據(jù)的輸入接收狀態(tài)的寫信號6s；和比較部分5，用于根據(jù)寫信號6s的探測來執(zhí)行對存儲元件M的新數(shù)據(jù)寫控制，新數(shù)據(jù)存儲在存儲部分3的存儲元件M中的預(yù)定一個中。
此外，將用于向存儲部分3輸入新數(shù)據(jù)的新數(shù)據(jù)輸入線6連接到數(shù)據(jù)存儲電路1，同時用于向控制信號產(chǎn)生部分4輸入寫信號7s的寫信號線7也連接于數(shù)據(jù)存儲電路1。
在該實(shí)施例中，鐵磁隧道結(jié)元件用作每一存儲元件M。鐵磁隧道結(jié)元件提供在設(shè)置于存儲元件區(qū)2中的柵格圖形中的多個字線8與位線9之間的交叉點(diǎn)處。雖然未示出，將用于讀出的傳感線設(shè)置成平行于字線8，以便于讀出存儲在鐵磁隧道結(jié)元件中的數(shù)據(jù)。
雖然，下面給出關(guān)于存儲元件M為鐵磁隧道結(jié)元件的情況的說明，但是存儲元件M并不限于鐵磁隧道結(jié)元件。還可以使用諸如N-溝道MOSFET的公知存儲元件來作為快閃存儲器。在這種情況下，可以根據(jù)向/從存儲元件M的寫模式和讀出模式來適當(dāng)?shù)卦O(shè)置字線8和位線9。
列驅(qū)動控制部分10連接于每一字線8的一端和每一傳感線的一端。每一列驅(qū)動控制部分10連接于列譯碼器11，以便于根據(jù)來自列譯碼器11的控制信號而工作。此外，行驅(qū)動控制部分12連接于每一位線9的一端。每一行驅(qū)動控制部分12連接于行譯碼器13，以便于根據(jù)來自行譯碼器13的控制信號而工作。
列地址數(shù)據(jù)輸出部分14連接于列譯碼器11，而行地址數(shù)據(jù)輸出部分15連接于行譯碼器13。用于指定存儲元件M其中預(yù)定一個的外部輸入信號配置成從列地址數(shù)據(jù)輸出部分14作為列地址數(shù)據(jù)信號14s輸入到列譯碼器11，并從行地址數(shù)據(jù)輸出部分15作為行地址數(shù)據(jù)信號15s輸入到行地址譯碼器13。
雖然在圖1中描述了列地址數(shù)據(jù)輸出部分14和行地址數(shù)據(jù)輸出部分15設(shè)置在數(shù)據(jù)存儲電路1的外部，可以將數(shù)據(jù)存儲電路1配置成包括列地址數(shù)據(jù)輸出部分14和行地址數(shù)據(jù)輸出部分15。
列譯碼器11根據(jù)輸入的列地址數(shù)據(jù)信號14s執(zhí)行譯碼，以便于操作連接于列譯碼器11的列驅(qū)動控制部分10中的任意一個。行譯碼器13根據(jù)輸入的行地址數(shù)據(jù)信號15s執(zhí)行譯碼，以便于操作連接于行譯碼器13的行驅(qū)動控制部分12中的任意一個。使存儲元件M進(jìn)入操作狀態(tài)以便于能夠向/從存儲元件M寫入/讀出數(shù)據(jù)，該存儲元件M位于連接至當(dāng)前被操作的列驅(qū)動控制部分10的字線8或傳感線與連接至當(dāng)前類似地被操作的行驅(qū)動控制部分12的位線9之間的交叉點(diǎn)處。
特別地，在向存儲元件M寫入新數(shù)據(jù)的情況下或從存儲元件M讀出現(xiàn)存數(shù)據(jù)的情況下，從列地址數(shù)據(jù)輸出部分14輸出的列地址數(shù)據(jù)信號14s和從行地址數(shù)據(jù)輸出部分15輸出的行地址數(shù)據(jù)信號15s使得向/從其中執(zhí)行寫入或讀出的存儲元件M預(yù)先進(jìn)入操作狀態(tài)。
此外，由于鐵磁隧道結(jié)元件用作該實(shí)施例中的存儲元件M，新數(shù)據(jù)輸入線6分別連接于行驅(qū)動控制部分12。然后，使預(yù)定的存儲元件M進(jìn)入上述操作狀態(tài)，且將新數(shù)據(jù)信號6s通過新數(shù)據(jù)輸入線6輸入到行驅(qū)動控制部分12，以便于行驅(qū)動控制部分12允許電流以預(yù)定方向流經(jīng)位線9，由此將新數(shù)據(jù)寫入到存儲元件M。
另一方面，為了讀出存儲在存儲元件M中的現(xiàn)存數(shù)據(jù)，使從其中執(zhí)行讀出的存儲元件M進(jìn)入上述操作狀態(tài)。通過利用傳感線來探測存儲元件M的電阻值，以便于根據(jù)在列驅(qū)動控制部分10中探測的電阻值來產(chǎn)生現(xiàn)存數(shù)據(jù)信號，并將其輸出到列譯碼器11。
數(shù)據(jù)存儲電路1通常處于被保護(hù)狀態(tài)，在該狀態(tài)下，防止存儲元件M中的存儲狀態(tài)通過噪音等的錯誤輸入而自動改變。通過向如上所述的數(shù)據(jù)存儲電路1輸入寫信號7s，數(shù)據(jù)存儲電路1的存儲部分3僅當(dāng)輸入寫信號7s以啟動新數(shù)據(jù)寫入時允許新數(shù)據(jù)的輸入。
特別地，借助寫信號7 s的探測，在控制信號產(chǎn)生部分4中產(chǎn)生讀出控制信號16s和寫控制信號17s，用于探測數(shù)據(jù)存儲電路1中的寫信號7s。讀出控制信號16s是用于執(zhí)行從要向其存儲新數(shù)據(jù)的存儲元件M中讀出現(xiàn)存數(shù)據(jù)的控制信號。寫控制信號17s是用于執(zhí)行向存儲元件M寫入新數(shù)據(jù)的控制信號。
如圖2中所示，讀出控制信號產(chǎn)生部分18和寫控制信號產(chǎn)生部分19平行地設(shè)置在控制信號產(chǎn)生部分4中，以便于由寫信號7s產(chǎn)生讀出控制信號16s和寫控制信號17s。
更為具體地，在控制信號產(chǎn)生部分4中，將寫信號線7分支成讀出控制信號產(chǎn)生線20和寫控制信號產(chǎn)生線21，以便于將寫信號7s分別輸入到讀出控制信號產(chǎn)生部分18和寫控制信號產(chǎn)生線19。如此，在讀出控制信號產(chǎn)生部分18中產(chǎn)生讀出控制信號16s，而在寫控制信號產(chǎn)生部分19中產(chǎn)生寫控制信號17s。
在讀出控制信號產(chǎn)生部分18中，讀出控制信號產(chǎn)生線20還分支成第一讀出控制信號產(chǎn)生線20a和第二讀出控制信號產(chǎn)生線20b。第一讀出控制信號產(chǎn)生線20a和第二讀出控制信號產(chǎn)生部分20b連接于產(chǎn)生讀出控制信號16s的AND門22。
此時，NOT門23設(shè)置在第二讀出控制信號產(chǎn)生線20b的中間。此外，電阻器24設(shè)置在電容器25的一端連接于其的NOT門23的輸出側(cè)。結(jié)果，如圖3中所示，讀出控制信號產(chǎn)生部分18探測寫信號7s的上升來產(chǎn)生讀出控制信號16s，以便于將其從連接于AND門22的讀出控制信號線16中輸出。
而且，在寫控制信號產(chǎn)生部分19中，寫控制信號產(chǎn)生線21還分支成第一寫控制信號產(chǎn)生線21a和第二寫控制信號產(chǎn)生線21b。第一寫控制信號產(chǎn)生線21a和第二寫控制信號產(chǎn)生線21b連接于產(chǎn)生寫控制信號17s的NOR門26。
此時，NOT門27設(shè)置在第二寫控制信號產(chǎn)生線21b的中間。此外，電阻器28設(shè)置在電容器29的一端連接于其的NOT門27的輸出側(cè)。結(jié)果，如圖3中所示，寫控制信號產(chǎn)生部分19探測寫信號17s的下降來產(chǎn)生寫控制信號17s，以便于將其從連接于NOR門26的寫控制信號線17輸出。
更為具體地，由于可以從相同的寫信號7s產(chǎn)生讀出控制信號16s和寫控制信號17s，因此可以采用極為簡單的結(jié)構(gòu)，以良好的精確度產(chǎn)生在其之間具有預(yù)定時間差的讀出控制信號16s和寫控制信號17s。因此，通過讀出控制信號16s和寫控制信號17s對下述比較部分5的控制可以得到確保。
如圖1中所示，讀出控制信號線16和寫控制信號線17連接于列譯碼器11和行譯碼器13，以便于根據(jù)讀出控制信號16s和寫控制信號17s來按照下述方式控制列譯碼器11和行譯碼器13。而且，讀出控制信號線16和寫控制信號線17分別連接于每一個列驅(qū)動控制部分10和每一個行驅(qū)動控制部分12，以便于根據(jù)讀出控制信號16s和寫控制信號好17s來按照下述方式控制列驅(qū)動控制部分10和行驅(qū)動控制部分12。
讀出控制信號線16和寫控制信號線17還連接于比較部分5，以便于將讀出控制信號16s和寫控制信號17s輸入到比較部分5以控制比較部分5。
而且，連接于行譯碼器11的新數(shù)據(jù)輸入線6和現(xiàn)存數(shù)據(jù)輸入線30連接于比較部分5，以便于向其輸入要相互比較的新數(shù)據(jù)信號6s和現(xiàn)存數(shù)據(jù)信號30s。
如圖4中所示，比較部分5配置有新數(shù)據(jù)信號保持部分31，用于臨時保持通過新數(shù)據(jù)輸入線6輸入的新數(shù)據(jù)信號6s；現(xiàn)存數(shù)據(jù)信號保持部分32，用于臨時保持通過現(xiàn)存數(shù)據(jù)輸入線30輸入的現(xiàn)存數(shù)據(jù)信號30s；和寫使能信號產(chǎn)生部分33，用于將保持在新數(shù)據(jù)信號保持部分31中的新數(shù)據(jù)信號6s與保持在現(xiàn)存數(shù)據(jù)信號保持部分32中的現(xiàn)存數(shù)據(jù)信號30s相互比較。
新數(shù)據(jù)信號保持部分31配置有輸入控制晶體管34，用于控制向新數(shù)據(jù)信號保持部分31的新數(shù)據(jù)信號6s的輸入；和保持部分35，用于保持輸入到新數(shù)據(jù)信號保持部分31的新數(shù)據(jù)信號6s。
讀出控制信號線16連接于輸入控制晶體管34的柵電極。將讀出控制信號16s輸入到該柵電極，以便于將新數(shù)據(jù)信號6s從連接于輸入控制晶體管34的新數(shù)據(jù)輸入線6輸入到連接于輸入控制晶體管34的保持部分35。
保持部分35是由鎖存器構(gòu)成的簡單的存儲電路，該鎖存器由兩個反相器36的結(jié)合構(gòu)成，其能夠?qū)⑿聰?shù)據(jù)信號6s保持一定時間周期。
相似于新數(shù)據(jù)信號保持部分31，現(xiàn)存數(shù)據(jù)信號保持部分32也配置有輸入控制晶體管37，用于控制向現(xiàn)存數(shù)據(jù)信號保持部分32的現(xiàn)存數(shù)據(jù)信號30s的輸入；和保持部分38，用于保持輸入到現(xiàn)存數(shù)據(jù)信號保持部分32的現(xiàn)存數(shù)據(jù)信號30s。
讀出控制信號線16連接于輸入控制晶體管37的柵電極。將讀出控制信號16s輸入到該柵電極，以便于將現(xiàn)存數(shù)據(jù)信號30s從連接于輸入控制晶體管37的現(xiàn)存數(shù)據(jù)輸入線30輸入到連接于輸入控制晶體管37的保持部分38。
保持部分38是由鎖存器構(gòu)成的簡單存儲電路，該鎖存器由兩個反相器40，40的結(jié)合構(gòu)成，其能夠?qū)F(xiàn)存數(shù)據(jù)信號30s保持一定時間周期。
寫使能信號產(chǎn)生部分33配置有輸出控制晶體管41，用于控制從新數(shù)據(jù)信號保持部分31的新數(shù)據(jù)信號6s的輸出；輸出控制晶體管42，用于控制從現(xiàn)存數(shù)據(jù)信號保持部分32的現(xiàn)存數(shù)據(jù)信號30s的輸出；和XOR門43，用于向其輸入通過輸出控制晶體管41和42分別從保持部分35和38輸出的新數(shù)據(jù)信號6s和現(xiàn)存數(shù)據(jù)信號30s。
特別地，寫控制信號線17分別連接于輸出控制晶體管41和42的柵電極。將寫控制信號17s經(jīng)寫控制信號線17輸入到輸出控制晶體管41和42，以便于將新數(shù)據(jù)信號6s和現(xiàn)存數(shù)據(jù)信號30s從保持部分35和38輸出到XOR門43。
在輸入新數(shù)據(jù)信號6s和現(xiàn)存數(shù)據(jù)信號30s彼此不同的情況下，XOR門43從連接于XOR門43的寫使能信號線44輸出寫使能信號44s。在新數(shù)據(jù)信號6s和現(xiàn)存數(shù)據(jù)信號30s彼此相同的情況下，其不輸出寫使能信號44s。
通過向輸出控制晶體管41和42的柵信號輸入寫控制信號17s，能夠非常容易地比較新數(shù)據(jù)信號6s和現(xiàn)存數(shù)據(jù)信號30s，并能夠同時從新數(shù)據(jù)信號保持部分31和現(xiàn)存數(shù)據(jù)信號保持部分32中輸出新數(shù)據(jù)信號6s和現(xiàn)存數(shù)據(jù)信號30s。結(jié)果，能夠簡化寫使能信號產(chǎn)生部分33的結(jié)構(gòu)。
此外，由于可以在短時間段內(nèi)執(zhí)行寫使能信號產(chǎn)生部分33中的確定過程，因此可以提高處理速度。
除了輸入寫控制信號17s的時間外，將錯誤操作保護(hù)信號輸入到XOR門43，以便于防止XOR門43錯誤地輸出寫使能信號44s。在該實(shí)施例中，每一個具有寫控制信號線17連接于其的柵電極的控制晶體管41、42和45用于控制錯誤操作保護(hù)信號。
如圖1中所示，寫使能信號線44配置為使得其連接于列驅(qū)動控制部分10中的每一個和行驅(qū)動控制部分12中的每一個，以便于將寫使能信號44s輸入到列驅(qū)動控制部分10中的每一個和行驅(qū)動控制部分12中的每一個。
最后，根據(jù)圖5的流程圖，將描述用于將新數(shù)據(jù)存儲在如下述構(gòu)造的數(shù)據(jù)存儲電路1中的操作。當(dāng)新數(shù)據(jù)被存儲在預(yù)定存儲元件M中，如上所述，使存儲元件M預(yù)先進(jìn)入操作狀態(tài)(步驟S1)。
然后，對于數(shù)據(jù)存儲電路1，將新數(shù)據(jù)信號6s從新數(shù)據(jù)輸入線6輸入(步驟S2)，同時將寫信號7s從寫信號線7輸入(步驟S3)。
根據(jù)寫信號7s的輸入，控制信號產(chǎn)生部分4首先經(jīng)讀出控制信號線16輸出讀出控制信號16s(步驟S4)，以便于將其輸入到列譯碼器11、行譯碼器13、每一列驅(qū)動控制部分10和每一行驅(qū)動控制部分12，由此將存儲在預(yù)定存儲元件M中的現(xiàn)存數(shù)據(jù)讀出到列譯碼器11。列譯碼器11向連接于列譯碼器11的現(xiàn)存數(shù)據(jù)輸入線30輸出作為現(xiàn)存數(shù)據(jù)信號30s的讀出現(xiàn)存數(shù)據(jù)(步驟S5)。這相應(yīng)于讀出過程。
控制信號產(chǎn)生部分4還將讀出控制信號16s輸入到比較部分5。在比較部分5中，響應(yīng)于讀出控制信號16s的輸入，將新數(shù)據(jù)信號6s輸入到比較部分5的新數(shù)據(jù)信號保持部分31中，以便于將其臨時保持在其中，而將現(xiàn)存數(shù)據(jù)信號30s輸入到現(xiàn)存數(shù)據(jù)信號保持部分32，以便于將其臨時保持在其中(步驟S6)。
在預(yù)定時間段后，控制信號產(chǎn)生部分4根據(jù)寫信號7s產(chǎn)生寫控制信號17s，以便于將寫控制信號17s輸入到比較部分5(步驟S7)。寫控制信號17s調(diào)節(jié)寫信號7s，以便于在經(jīng)過了將新數(shù)據(jù)信號6s和現(xiàn)存數(shù)據(jù)信號30s通過讀出控制信號16s輸入到比較部分5的充足時間周期之后，將其從控制信號產(chǎn)生部分4中輸出。
根據(jù)輸入的寫控制信號17s，比較部分5輸出并比較保持在新數(shù)據(jù)信號保持部分31中的新數(shù)據(jù)信號6s，以及保持在現(xiàn)存數(shù)據(jù)信號保持部分32中的現(xiàn)存數(shù)據(jù)信號30s(步驟S8)。
在新數(shù)據(jù)信號6s和現(xiàn)存數(shù)據(jù)信號30s彼此不同的情況下，意味著新數(shù)據(jù)和現(xiàn)存數(shù)據(jù)彼此不同。因此，比較部分5輸出寫使能信號44s(步驟S9)。
此時，還將從控制信號產(chǎn)生部分4輸出的寫控制信號17s經(jīng)由寫控制信號線17輸入到列譯碼器11、行譯碼器13、每一列驅(qū)動控制部分10和每一行驅(qū)動控制部分12。而且，將從比較部分5輸出的寫使能信號44s經(jīng)由寫使能信號線44輸入到每一列驅(qū)動控制部分10和每一行驅(qū)動控制部分12，以便于存儲部分3將新數(shù)據(jù)寫入到預(yù)定存儲元件M(步驟S10)。這相應(yīng)于寫過程。
另一方面，在比較部分5中的新數(shù)據(jù)信號6s與現(xiàn)存數(shù)據(jù)信號30s之間的比較中(步驟S8)，在新數(shù)據(jù)信號6s與現(xiàn)存數(shù)據(jù)信號30s彼此相同的情況下，即，在新數(shù)據(jù)與現(xiàn)存數(shù)據(jù)彼此相同的情況下，比較部分5不輸出寫使能信號44s。終止寫過程，同時存儲部分3不將新數(shù)據(jù)寫入預(yù)定存儲元件M。
由于已經(jīng)存儲在存儲元件M中的現(xiàn)存數(shù)據(jù)與新數(shù)據(jù)相同，即使不將新數(shù)據(jù)寫入存儲元件M，也不會發(fā)生問題。
如上所述，在要被存儲到存儲元件M中的新數(shù)據(jù)與已經(jīng)存儲在要向其寫入新數(shù)據(jù)的存儲元件M中的現(xiàn)存數(shù)據(jù)相同時，不寫入新數(shù)據(jù)。結(jié)果，可以減小功率消耗，否則其會因?qū)懭胄聰?shù)據(jù)而產(chǎn)生，由此實(shí)現(xiàn)功率節(jié)省。
通過在半導(dǎo)體襯底上提供上述數(shù)據(jù)存儲電路1，可以形成實(shí)現(xiàn)功率減小的數(shù)據(jù)存儲設(shè)備。通過使用數(shù)據(jù)存儲設(shè)備，可以形成包括具有功率減小的IC存儲器或存儲區(qū)的CPU。
工業(yè)應(yīng)用性(1)在如權(quán)利要求1中所述的本發(fā)明中，通過提供比較部分，其用于在新數(shù)據(jù)寫入存儲元件之前讀出存儲在存儲元件中的現(xiàn)存數(shù)據(jù)，以將現(xiàn)存數(shù)據(jù)與新數(shù)據(jù)相互比較，并通過配置以便于在該比較部分中，在現(xiàn)存數(shù)據(jù)與新數(shù)據(jù)彼此相同的情況下，不執(zhí)行向存儲元件寫入，而在現(xiàn)存數(shù)據(jù)與新數(shù)據(jù)彼此不同的情況下，向存儲元件寫入新數(shù)據(jù)，這能夠?qū)嵸|(zhì)上減小執(zhí)行向存儲元件寫入的次數(shù)，以便于可以抑制由新數(shù)據(jù)寫入引起的功率消耗，從而實(shí)現(xiàn)功率節(jié)省。
特別是，由于現(xiàn)存數(shù)據(jù)與新數(shù)據(jù)彼此相同的幾率為大約50％，所以向存儲元件寫數(shù)據(jù)所需的功率可以被近似減半。
(2)根據(jù)如權(quán)利要求2中所述的本發(fā)明，通過提供具有控制信號產(chǎn)生部分的數(shù)據(jù)存儲電路，用于產(chǎn)生用于執(zhí)行現(xiàn)存數(shù)據(jù)讀出控制的讀出控制信號和用于執(zhí)行新數(shù)據(jù)寫入控制的寫控制信號，并通過配置數(shù)據(jù)存儲電路，以便于在比較部分中根據(jù)來自控制信號產(chǎn)生部分的控制信號將現(xiàn)存數(shù)據(jù)和新數(shù)據(jù)相互比較，產(chǎn)生的具有良好精確度的讀出控制信號和寫控制信號可以確保執(zhí)行數(shù)據(jù)存儲電路的控制，并避免錯誤操作以防止過量的功率消耗。特別地，能夠?qū)a(chǎn)生的在其間具有預(yù)定時間差的讀出控制信號與寫控制信號的時間差調(diào)節(jié)至最小，以便于可以高速度執(zhí)行在比較部分進(jìn)行的過程。
(3)根據(jù)如權(quán)利要求3中所述的本發(fā)明，通過在向存儲元件執(zhí)行新數(shù)據(jù)寫入過程之前執(zhí)行存儲于存儲元件中的現(xiàn)存數(shù)據(jù)的讀出過程，以將現(xiàn)存數(shù)據(jù)與新數(shù)據(jù)相互比較，以便于在現(xiàn)存數(shù)據(jù)與新數(shù)據(jù)彼此相同的情況下不執(zhí)行向存儲元件的寫入，且以便于在現(xiàn)存數(shù)據(jù)與新數(shù)據(jù)彼此不同的情況下，執(zhí)行向存儲元件寫入新數(shù)據(jù)，這類似于如權(quán)利要求1中所述的本發(fā)明，能夠?qū)嵸|(zhì)上減小執(zhí)行向存儲元件寫入的次數(shù)，以便于可以抑制由新數(shù)據(jù)寫入引起的功率消耗，從而實(shí)現(xiàn)功率節(jié)省，這是因?yàn)樵诂F(xiàn)存數(shù)據(jù)與新數(shù)據(jù)彼此相同的情況下不執(zhí)行寫入。
(4)根據(jù)如權(quán)利要求4中所述的本發(fā)明，通過根據(jù)輸入到存儲電路的寫信號來產(chǎn)生讀出控制信號和寫控制信號，并通過根據(jù)讀出控制信號讀出現(xiàn)存數(shù)據(jù)，從而根據(jù)寫控制信號將現(xiàn)存數(shù)據(jù)與新數(shù)據(jù)比較，能夠在現(xiàn)存數(shù)據(jù)的讀出過程之后立即執(zhí)行新數(shù)據(jù)的寫入過程，以便于可以提高處理速度并避免錯誤操作以防止過量的功率消耗。
(5)根據(jù)如權(quán)利要求5中所述的本發(fā)明，通過提供比較部分，用于在新數(shù)據(jù)寫入存儲元件之前，讀出存儲在存儲元件中的現(xiàn)存數(shù)據(jù)，以將現(xiàn)存數(shù)據(jù)與新數(shù)據(jù)相互比較，并配置成以便于在該比較部分中，在現(xiàn)存數(shù)據(jù)與新數(shù)據(jù)彼此相同的情況下，不執(zhí)行向存儲元件寫入，而在現(xiàn)存數(shù)據(jù)與新數(shù)據(jù)彼此不同的情況下，向存儲元件寫入新數(shù)據(jù)，這類似于如權(quán)利要求1中所述的本發(fā)明，能夠?qū)嵸|(zhì)上減小執(zhí)行向存儲元件寫入的次數(shù)，以便于可以抑制由新數(shù)據(jù)寫入引起的功率消耗，從而實(shí)現(xiàn)功率節(jié)省。
(6)根據(jù)如權(quán)利要求6中所述的本發(fā)明，通過為數(shù)據(jù)存儲設(shè)備提供控制信號產(chǎn)生部分，用于產(chǎn)生用于執(zhí)行現(xiàn)存數(shù)據(jù)讀出控制的讀出控制信號和用于執(zhí)行新數(shù)據(jù)寫入控制的寫控制信號，并通過配置數(shù)據(jù)存儲電路，以便于在比較部分中根據(jù)來自控制信號產(chǎn)生部分的控制信號將現(xiàn)存數(shù)據(jù)和新數(shù)據(jù)相互比較，這類似于如權(quán)利要求2中所述的本發(fā)明，產(chǎn)生的具有良好精確度的讀出控制信號和寫控制信號可以確保執(zhí)行數(shù)據(jù)存儲電路的控制，并避免錯誤操作以防止過量的功率消耗。特別地，能夠?qū)a(chǎn)生的在其間具有預(yù)定時間差的讀出控制信號與寫控制信號之間的時間差調(diào)節(jié)至最小，以便于可以高速度執(zhí)行在比較部分進(jìn)行的過程。
(7)根據(jù)如權(quán)利要求7中所述的本發(fā)明，通過為比較部分提供新數(shù)據(jù)保持部分，用于臨時保持新數(shù)據(jù)；現(xiàn)存數(shù)據(jù)保持部分，用于臨時保持現(xiàn)存數(shù)據(jù)；和寫使能信號產(chǎn)生部分，用于將保持在新數(shù)據(jù)保持部分中的新數(shù)據(jù)與保持在現(xiàn)存數(shù)據(jù)保持部分中的現(xiàn)存數(shù)據(jù)相互比較以控制寫使能信號的輸出，并且通過配置成以便于根據(jù)從控制信號產(chǎn)生部分輸出的讀出控制信號，將新數(shù)據(jù)臨時保持在新數(shù)據(jù)保持部分，同時將現(xiàn)存數(shù)據(jù)臨時保持在現(xiàn)存數(shù)據(jù)保持部分中，以便于根據(jù)從控制信號產(chǎn)生部分輸出的寫控制信號，將保持在新數(shù)據(jù)保持部分中的新數(shù)據(jù)與保持在現(xiàn)存數(shù)據(jù)保持部分中的現(xiàn)存數(shù)據(jù)相互比較，能夠在分別正確獲得新數(shù)據(jù)與現(xiàn)存數(shù)據(jù)之后將其進(jìn)行比較，以便于避免錯誤操作，從而防止過量的功率消耗。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)據(jù)存儲電路，其特征在于提供有比較部分，用于在新數(shù)據(jù)寫入存儲元件之前，讀出存儲在所述存儲元件中的現(xiàn)存數(shù)據(jù)，以將所述現(xiàn)存數(shù)據(jù)與新數(shù)據(jù)相互比較，并配置成以便于在所述比較部分中，在所述現(xiàn)存數(shù)據(jù)與所述新數(shù)據(jù)彼此相同的情況下，不執(zhí)行向所述存儲元件的寫入，而在所述現(xiàn)存數(shù)據(jù)與所述新數(shù)據(jù)彼此不同的情況下，向所述存儲元件寫入所述新數(shù)據(jù)。
2.如權(quán)利要求1中所述的數(shù)據(jù)存儲電路，其特征在于提供有控制信號產(chǎn)生部分，用于產(chǎn)生用于執(zhí)行所述現(xiàn)存數(shù)據(jù)讀出控制的讀出控制信號和用于執(zhí)行所述新數(shù)據(jù)寫入控制的寫控制信號，并配置成以便于在所述比較部分中，根據(jù)來自所述控制信號產(chǎn)生部分的控制信號，將所述現(xiàn)存數(shù)據(jù)和所述新數(shù)據(jù)相互比較。
3.一種在數(shù)據(jù)存儲電路中的數(shù)據(jù)寫入方法，其特征在于在向所述存儲元件執(zhí)行新數(shù)據(jù)寫入過程之前，執(zhí)行存儲于存儲元件中的現(xiàn)存數(shù)據(jù)的讀出過程，以將所述現(xiàn)存數(shù)據(jù)與所述新數(shù)據(jù)相互比較，以便于在所述現(xiàn)存數(shù)據(jù)與所述新數(shù)據(jù)彼此相同的情況下不執(zhí)行向所述存儲元件的寫入，且以便于在所述現(xiàn)存數(shù)據(jù)與所述新數(shù)據(jù)彼此不同的情況下，執(zhí)行向所述存儲元件的所述新數(shù)據(jù)的寫入過程。
4.如權(quán)利要求3中所述的數(shù)據(jù)寫入方法，其特征在于，根據(jù)輸入到所述數(shù)據(jù)存儲電路的寫信號來產(chǎn)生讀出控制信號和寫控制信號；根據(jù)所述讀出控制信號讀出所述現(xiàn)存數(shù)據(jù)；并根據(jù)所述寫控制信號將所述現(xiàn)存數(shù)據(jù)與所述新數(shù)據(jù)比較。
5.一種數(shù)據(jù)存儲設(shè)備，其特征在于提供有比較部分，用于在新數(shù)據(jù)寫入存儲元件之前讀出存儲在存儲元件中的現(xiàn)存數(shù)據(jù)，以將所述現(xiàn)存數(shù)據(jù)與所述新數(shù)據(jù)相互比較，并配置成以便于在所述比較部分中，在所述現(xiàn)存數(shù)據(jù)與所述新數(shù)據(jù)彼此相同的情況下，不執(zhí)行向所述存儲元件寫入，而在所述現(xiàn)存數(shù)據(jù)與所述新數(shù)據(jù)彼此不同的情況下，執(zhí)行向所述存儲元件寫入所述新數(shù)據(jù)。
6.如權(quán)利要求5中所述的數(shù)據(jù)存儲設(shè)備，其特征在于提供有控制信號產(chǎn)生部分，用于產(chǎn)生用于執(zhí)行所述現(xiàn)存數(shù)據(jù)讀出控制的讀出控制信號和用于執(zhí)行所述新數(shù)據(jù)寫入控制的寫控制信號，并配置成以便于在所述比較部分中，根據(jù)來自所述控制信號產(chǎn)生部分的控制信號，將所述現(xiàn)存數(shù)據(jù)和所述新數(shù)據(jù)相互比較。
7.如權(quán)利要求6中所述的數(shù)據(jù)存儲設(shè)備，其特征在于該比較部分提供有新數(shù)據(jù)保持部分，用于臨時保持新數(shù)據(jù)；現(xiàn)存數(shù)據(jù)保持部分，用于臨時保持現(xiàn)存數(shù)據(jù)；和寫使能信號產(chǎn)生部分，用于將保持在新數(shù)據(jù)保持部分中的新數(shù)據(jù)與保持在現(xiàn)存數(shù)據(jù)保持部分中的現(xiàn)存數(shù)據(jù)相互比較，以控制寫使能信號的輸出，根據(jù)從控制信號產(chǎn)生部分輸出的讀出控制信號，新數(shù)據(jù)臨時保持在新數(shù)據(jù)保持部分中，同時現(xiàn)存數(shù)據(jù)臨時保持在現(xiàn)存數(shù)據(jù)保持部分中，和根據(jù)從控制信號產(chǎn)生部分輸出的寫控制信號，將保持在新數(shù)據(jù)保持部分中的新數(shù)據(jù)與保持在現(xiàn)存數(shù)據(jù)保持部分中的現(xiàn)存數(shù)據(jù)相互比較。
全文摘要
本發(fā)明的目的是在用于存儲數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)存儲電路中，提供功率節(jié)省的數(shù)據(jù)存儲電路和在該數(shù)據(jù)存儲電路中的數(shù)據(jù)寫入方法、以及數(shù)據(jù)存儲設(shè)備。因此，在本發(fā)明中，在執(zhí)行向存儲元件M寫入新數(shù)據(jù)之前，執(zhí)行讀出存儲于存儲元件M中的現(xiàn)存數(shù)據(jù)，以比較現(xiàn)存數(shù)據(jù)與新數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)存儲電路配置成以便于在現(xiàn)存數(shù)據(jù)與新數(shù)據(jù)彼此相同的情況下，不執(zhí)行向存儲元件M寫入，而在現(xiàn)存數(shù)據(jù)與新數(shù)據(jù)彼此不同的情況下，執(zhí)行向存儲元件M寫入新數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)存儲電路形成在半導(dǎo)體襯底上以具有數(shù)據(jù)存儲設(shè)備。
文檔編號G11C7/10GK1643613SQ0380640
公開日2005年7月20日 申請日期2003年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月20日
發(fā)明者森山勝利, 森寬伸, 塚崎久暢 申請人:索尼株式會社