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二維數據存儲器的制作方法

文檔序號:6755187閱讀:178來源:國知局
專利名稱:二維數據存儲器的制作方法
技術領域
本發明涉及一種二維數據存儲器,其包括排列成行和列的存儲元件,并且被設計為在每個情況中存儲一個數據字。該類型的二維數據存儲器使得可以在行方向上或在列方向上讀取數據字。一行或列的多個數據字在必要時同時被并行讀取。
背景技術
如果該需要出現在傳統的一維存儲器中,則讀取的數據必須存儲在至少一個維度中。而且,在借助于大量的一維存儲器進行的二維存儲器的模擬中的地址生成是非常復雜的。該配置的一個示例是根據美國專利6,105,114的存儲器配置。
由出版物“A Low-Power IDCT Marcocell for MPEG2 MP@MLExploiting Data Distribution Properties for Minimal Activiy”,T.Xanthopoulos and A.Chandrakasan,1998 Symposium on VLSICircuits Digest of Technical Papers,pages 38-39,Honolulu HIJune 1998,了解了一種集成電路,其執行離散余弦變換,用于MPEG2編碼。在圖中,該出版物示出了一種二維數據存儲器,其具有在行方向上和在列方向上相互耦合的存儲元件。在每個維度中,在每個情況中第一線的存儲元件可被寫入,并且在每個情況中最后線的存儲元件可被讀取。這樣,在每個情況中數據在每個維度上從第一存儲線移位至最后存儲線。該配置具有這樣的缺點,即其僅允許移位寄存器方式的純粹數據移位,由此在該移位操作之后,數據丟失。
然而,對于許多應用,理想的是,在二維存儲器中在適當的地方移位的數據即使在多次移位操作之后仍然保留。

發明內容
因此,本發明的目的在于提供一種介紹中提及類型的二維數據存儲器,所述數據存儲器即使在一個或兩個維度中的多次移位操作之后仍然保留所有存儲在存儲器中的數據,由此在移位操作之后不會丟失數據。
該目的是通過專利權利要求1的特征實現的一種二維數據存儲器,包括存儲元件-其排列成行和列,-其被設計為在每個情況中存儲一個數據字,-其在行方向上和在列方向上局部耦合到它們各自相鄰的存儲元件,由此利用行時鐘信號的每個時鐘脈沖,所有行的存儲元件的數據字在移位方向上移位至各自相鄰行的存儲元件中,最后一行的數據字移位至第一行中,并且由此利用列控制信號的每個控制脈沖,所有列的存儲元件的數據字在移位方向上移位至各自相鄰列的存儲元件中,最后一列的數據字移位至第一列中,-并且,其被設計為使得外部寫訪問僅對于至少一個預定的行和至少一個預定的列是可能的,并且使得外部讀訪問僅對于至少一個預定的行和至少一個預定的列是可能的。
在該二維數據存儲器中,存儲元件是局部耦合的。提供局部耦合使得數據存儲器一行的所有存儲元件耦合到該數據存儲器的相鄰行的存儲元件,由此當一行控制信號的控制脈沖出現時,來自第一行的存儲元件的數據字移位到第二行的各自相鄰的存儲元件中。當該控制脈沖出現時,對于所有行的所有存儲元件,這都會發生,其移位至各自相鄰行的各自相鄰的存儲元件中。這對于所有行的存儲元件是正確的,除了移位方向上的最后一行以外。該最后一行的存儲元件的數據移位到如在移位方向上所見的第一行的存儲元件中。
對于列,當在列控制信號中出現控制脈沖時,各自相鄰列的存儲元件中的數據由此進行移位。在該情況中,最后一列的數據也移位至第一列的存儲元件中。
這樣,存儲在存儲器中的數據,在行和/或列的移位過程中,并非僅被移位一次通過二維存儲器,而是該數據以循環的方式反饋到該存儲器中,由此在各個維度上,不僅保留了數據,而且同樣保留了數據的順序。僅僅數據的初始位置在存儲器中進行移位。
因此,該存儲器適于例如由多個應用程序訪問。即使應用程序已訪問了存儲在存儲器中的特定數據,并且出于此目的在存儲器中發生了相應的數據移位,但是其他的應用程序隨后同樣可以寫數據,并且還可以依次移位所述數據,且在任何這些移位操作中數據都不會丟失。
在每個維度中,在每個情況中至少一個預定的行被提供用于寫和/或讀。這必須不是如移位方向上所見的第一或最后一行;還可以提供其他位置的行和/或列,并且還可以在適合的地方提供多個用于讀和/或寫的行和/或列。由于借助于示例多個處理可以訪問數據或在特定時刻寫新的數據,且每個情況中數據不必移位至特定的寫和/或讀的行和/或列,因此這進一步增加了存儲器使用的靈活性。
除了上文所述的數據保留和為多個應用程序提供多個訪問的可能性以外,該二維數據存儲器具有這樣的優點,即獨立的存儲元件不是獨立地可尋址的。更確切地,一個寫信號足夠滿足行或列的所有存儲元件的需要。這使關于存儲器集成的空間需要最小。
二維存儲器的上述屬性和可能性使其可以進一步優化其同外部應用程序的相互作用,如根據權利要求2中所要求的本發明的一項改進所提供的。
通常,利用存儲器外部提供的并且需要特定數目的時鐘脈沖以處理數據(例如該數據從二維存儲器的特定行讀取)的應用程序的每個運行時鐘,執行根據行和列控制信號的控制脈沖的二維存儲器中的數據移位。該二維數據存儲器有利地被設計為使得由外部處理單元處理的數據被寫回到數據存儲器的行中,該行如移位方向上所見的,是從中讀取數據的行前面的多個行,所述行數目對應于外部應用程序所需要的時鐘脈沖的數目,以便于處理數據。因此,例如如果外部應用程序需要四個時鐘以處理從二維數據存儲器的特定行讀取的數據,則在由外部應用程序處理之后,被寫回數據的行有利地被提供在所述行前面的數據存儲器的四個行中。
因此,獲得了這樣的優點,即在由外部應用程序處理之后,數據被寫回到它們在處理之前從中讀出的數據結構的位置處,且沒有任何等待時間。這里,決定性的優點是外部應用程序可以立刻讀取數據且沒有任何時間延遲。
出于上面提及的原因,根據本發明的二維數據存儲器還有利地適用于這樣的情況,即其中存儲的數據結構可由多個外部應用程序訪問。如權利要求3中要求的本發明的另一改進所提供的,被設計為針對多個外部應用程序進行優化的數據存儲器,如權利要求2中所要求的,這是可行的。特別地,以這樣的相對距離針對多個應用程序提供寫入和讀取行,即可以沒有任何延遲地執行外部處理數據的上述讀操作。
特別地,如權利要求4中所要求的本發明的另一改進所提供的,存儲在存儲器中的數據可以是視頻數據,其出于外部信號處理的目的根據視頻圖像的行和列存儲在數據存儲器中的行和列中。在該用途中,例如出于視頻壓縮的目的,有利的是,根據本發明的數據存儲器即使在多次移位操作之后仍保留數據,并且因此允許多個應用程序訪問,也即,允許多個壓縮處理訪問。
如權利要求5中所要求的本發明的另一改進所提供的,還可以僅針對部分行和/或列執行上述行和/或列方向上的數據移位操作。這與由外部應用程序針對其提出的要求無關。
不必針對外部應用程序的時鐘信號的每個運行時鐘執行行和/或列的數據移位。對于脈沖而言,還可以僅在需要存儲器中的數據移位時,在行控制信號或列控制信號中生成該脈沖。


通過參考附圖中示出的實施例的示例,將進一步描述本發明,然而,本發明不限于此。
圖1是根據本發明的二維數據存儲器的示意圖,其包括排列成行和列的存儲元件,以及圖2是圖1配置的存儲元件,其允許數據的寫和讀。
具體實施例方式
圖1以示意圖的形式示出了根據本發明的二維數據存儲器。該數據存儲器具有被設計為在每個情況中存儲一個數據字的存儲元件。該存儲元件排列成行和列。
在圖1中,每個存儲元件由兩個數字(表示),其表示存儲元件的各自的行位置和列位置。圖1所示的存儲器的第一行的存儲元件由數字(0,0)~(0,7)表示。據此,第二行末端處的存儲器被表示為(1,0)~(1,7)。由于在該二維存儲器中總共存在8行,因此最后行的存儲元件具有數字(7,0)~(7,7)。
根據該邏輯,二維存儲器的第一列的存儲元件具有數字(0,7)~(7,7),并且最后列的存儲元件具有數字(0,0)~(7,0)。
圖1示出了用于外部提供和移除數據的數據線,并且還示出了存儲元件的相互耦合。然而,為清楚起見,控制行方向和/或列方向上的存儲元件的寫或讀的控制線未在圖1中示出。
提供了行控制信號(圖1中未示出),其利用每個脈沖來允許存儲在圖1所示數據存儲器的行中的數據的進一步的移位。利用行控制信號的每個脈沖,行的數據被移位至如在移位方向上所見的下一行中。在圖1中,關于行的移位方向被標注為SL。
因此,當行控制信號的控制脈沖出現時,存儲在存儲元件(7,0)~(7,7)中的數據移位至各自相鄰的存儲元件(6,0)~(6,7)中。對于所有行的所有存儲元件的數據均執行該操作。存儲在包括存儲元件(0,0)~(0,7)的第一行中的數據被移位至行存儲元件(7,0)~(7,7)中。
因此,在數據移位過程中不會丟失數據。利用每個移位操作,如在移位方向上所見的最后行的數據被移位至如在移位方向上所見的第一行的存儲元件中。
存儲元件在列方向上也以相同的方式相互耦合。在該情況中,還存在列控制信號,借助于該信號,數據在與列相關的移位方向SR上按列方向移位。在列方向上,如在移位方向上所見的最后列的數據也被移位至如在移位方向上所見的第一列的存儲元件中。
在每個情況中,可以在行方向上或在列方向上提供用于寫和/或讀的一個或多個行。在圖1所示的實施例的示例中,兩行和一列可被寫入,且一行和一列可被讀取。
在圖1的圖示中,示出了數據信號W0,Y,其提供了在寫操作過程中被寫入到包括存儲元件(0,0)~(0,7)的行中的數據。
還示出了寫信號W4,Y,其數據在寫操作過程中被寫入到包括存儲元件(4,0)~(4,7)的行中。而且,提供了數據信號WX,0,其數據可被寫入到包括存儲元件(0,0)~(7,0)的列中。
還提供了數據信號RX,0和R0,Y,這些是數據讀信號,因此其提供了已經從二維存儲器讀取的數據。讀信號R0,Y的數據源自于包括存儲元件(0,0)~(0,7)的行。讀信號RX,0的數據源自于包括存儲元件(0,0)~(7,0)的列。
在該實施例的示例中,提供了一行和一列,其存儲元件被提供用于數據的讀和寫。然而,不需要是這種情況;原則上可以提供任何數目的行或列用于讀或寫的目的,對于單獨的行其還可被設計為僅用于讀或僅用于寫。
由于上述數據移位的類型和方式,獲得了這樣的優點,即所有數據被保留在存儲器中,并且僅僅其位置發生變化。因此,即使在移位操作之后也不會丟失數據。盡管數據位置發生變化,但是數據結構、即數據的順序保持不變。僅僅數據在存儲器中的相對位置發生變化。
根據本發明的二維存儲器的該特性使得可以針對外部應用程序以非常靈活的方式設計后者。作為不會丟失數據這一事實的結果,許多外部應用程序可以訪問存儲在二維數據存儲器中的數據。即使在多次訪問操作以及可能的移位操作之后,對于隨后訪問數據的應用程序,保留了所有的數據。
然而,根據本發明的二維存儲器允許針對外部應用程序的進一步的有利調整,其將在下文中進行描述。
例如,如果外部應用程序訪問行(0,0)~(7,0)的數據,則由外部應用程序處理的結果應被再次寫回到存儲器中。應遵循這樣的條件,即數據結構中的數據,其同時隨著行控制信號的每個脈沖被進一步移位,將被寫回到該數據結構中的相同位置。根據本發明的二維存儲器允許這一點,這是因為數據結構即使在移位操作過程中仍被保留,并且數據在由外部應用程序處理之后可被寫回到數據結構的相同位置,其同時通過例如8個時鐘脈沖被移位至包括存儲元件(0,0)~(0,7)的行中。因此,在處理過的數據被寫回到該行之后,數據在數據結構中的邏輯位置同樣被保留。
然而,特定的優化還可存在于數據的寫位置同外部應用程序的處理時間的匹配上。例如,如果外部應用程序需要4個時鐘脈沖以處理數據,則假設行控制信號和外部應用程序的信號是相同的,在處理之后,在數據移位回到圖1所示的數據存儲器的8行結構中包括存儲元件(0,0)~(0,7)的行中之前,將須等待另外的4個時鐘脈沖。僅在這個時候數據可被寫回到存儲在數據存儲器中的數據結構的相同位置中。為了避免該4個額外的時鐘信號脈沖的等待時間,在圖1的實施例的示例中,包括存儲元件(4,0)~(4,7)的行,如在移位方向SL上所見的其精確地位于包括存儲元件(0,0)~(0,7)的數據行前方的4個行,是在處理之前從中讀取數據的行。
因此,已從包括存儲元件(0,0)~(0,7)的行讀取的數據,在需要4個時鐘脈沖的處理之后,可沒有任何時間延遲地寫回到包括存儲元件(4,0)~(4,7)的行中,同時滿足數據被寫回到數據結構的相同位置中的條件,這是因為相對應的行在4個時鐘脈沖之后精確地位于數據存儲器的該行中。
結果,不存在任何的不利方面,獲得了這樣的優點,即具有任何處理時間的外部應用程序可以沒有任何延遲地寫回數據,同時確保了寫回操作在數據結構的正確位置處發生。
在圖1所示的實施例的示例中,對于上述情況,提供了存儲元件(4,0)~(4,7)的額外寫入的可能性。然而,該二維存儲器還可以為另外的應用程序提供這種額外的寫入行,并且在行方向上和列方向上進行這樣的操作。
根據本發明的數據存儲器的基本優點,即數據在移位操作之后不會丟失,可以還有利地用于這樣的效果,即多個應用程序可以在寫操作中沒有任何延遲地寫回它們的數據。因此,數據存儲器中的數據可用于多個應用程序,允許應用程序在處理之后立刻寫回數據的時間優化是可行的。
圖1的圖還示出了存儲元件依賴于其位置,除了被設計用于存儲元件之間的數據移位以外,還須被設計用于從外部應用程序讀數據和/或向外部應用程序寫數據。提供了獨立的允許讀和寫的存儲元件;在圖1所示的實施例的示例中,這是存儲元件(0,0)和(4,0)。
在下文中,將通過參考圖2更加詳細地描述這兩個存儲元件的設計。對于剩余的存儲元件,因此其需要較少的功能,可以省略圖2所示的存儲元件結構的獨立元件。然而,對于如圖2所示的存儲元件的描述,將假設該存儲元件允許外部讀和外部寫。
如圖2所示的存儲元件2具有存儲單元3,其可以容納數據字。這些數據可以源自于相鄰的存儲元件或者外部源。
存儲單元3提供輸出信號,其通常被提供用于將數據移位到相鄰的存儲元件;然而,該信號還可被提供用于為外部應用程序讀數據。
在如圖2所示的存儲元件2中,存在第一電開關4,其可以借助于開關信號V/H開關。數據信號WR傳遞到電開關4的輸入端0。數據信號WL傳遞到電開關4的第二輸入端1。數據信號WR是將寫到二維存儲器的列的數據信號,而數據信號WL是將寫到行的數據信號。依賴于開關信號V/H,在電開關4的兩個輸入端0和1之間進行開關,作為是否對將要執行的對二維數據存儲器的行或列進行寫入的函數。
而且,圖2示出了行控制信號SL和列控制信號SR,其分別被饋送到第二電開關5的輸入端0和1,該第二電開關5同樣由開關信號V/H開關。
因此,信號V/H可用于開關兩個電開關4和5,并且因此可用于在二維存儲器的行中或列中的操作的數據或時鐘信號。
來自第一電開關4的數據輸出信號傳遞到第三電開關6的輸入端1,其可借助于寫控制信號WE開關,并且其輸出信號傳遞到存儲單元3的輸入端。
來自第二電開關5的輸出信號傳遞到第四電開關7的輸入端1,其另一輸入端0由信號H占用。這是保留信號。電開關7借助于移位控制信號SE開關,該信號確定來自第二電開關5的時鐘信號的脈沖是否被傳遞到第三電開關的輸入端0。
如果相應的時鐘信號從第四電開關7傳遞到第二電開關6的輸入端0,并且如果存在相應的寫信號WE,則數據從第一電開關4和第三電開關6傳遞到存儲單元3,并且因此被寫入到后者。
因此,如圖2所示的存儲元件的結構允許將數據寫入到存儲元件2的存儲單元3中,以便被控制作為存儲元件2是否屬于將被寫入的行或列,或者是否給出了移位控制信號SB和寫信號WE的函數。
因此,存儲元件2可被控制,以便在行或列方向上執行數據從相鄰存儲元件到該存儲元件的移位,或者以便針對行或列將要寫入的外部數據被傳輸到存儲元件2中或其存儲單元3中。如上文所述,當存儲單元不允許外部寫和/或讀時,存儲單元的結構或電開關的結構可以更簡單。
權利要求
1.一種二維數據存儲器(1),包括存儲元件-其排列成行和列,-其被設計為在每個情況中存儲一個數據字,-其在行方向上和在列方向上局部耦合到它們各自相鄰的存儲元件,由此利用行控制信號的每個控制脈沖,所有行的存儲元件的數據字在移位方向上移位至各自相鄰行的存儲元件中,最后一行的數據字移位至第一行中,并且,由此利用列控制信號的每個控制脈沖,所有列的存儲元件的數據字在移位方向上移位至各自相鄰列的存儲元件中,最后一列的數據字移位至第一列中,-并且,其被設計為使得外部寫訪問僅對于至少一個預定行和至少一個預定列是可能的,并且使得外部讀訪問僅對于至少一個預定行和至少一個預定列是可能的。
2.權利要求1的數據存儲器,其特征在于,為了補償在存儲器外部提供的信號處理單元的處理時間,該處理單元處理從數據存儲器的行n或列m讀取的數據并且耗費對應于行控制信號或列控制信號的k個控制脈沖的時間,在數據存儲器中提供了用于寫入經處理單元處理的數據的行或列,所述行或列被配置為與移位方向相反的行n或列m之前的k行或k列。
3.權利要求2的數據存儲器,其特征在于,為了補償在存儲器外部提供的多個信號處理單元的處理時間,所述處理單元具有不同的處理時間,存在多個被提供用于寫目的的行和/或列,其在二維存儲器中的配置適合于信號處理單元各自的處理時間,由此在各自的處理時間之后,數據可以沒有另外的延遲而被再次寫到數據在處理之前從中讀取的這些存儲元件中。
4.權利要求1的數據存儲器,其特征在于,數據是視頻數據,其出于外部信號處理的目的,根據視頻圖像的行和列被存儲在數據存儲器的行和列中。
5.權利要求1的數據存儲器,其特征在于,僅針對某些行和列的數據,執行從行和列到各自相鄰的行和列的數據移位。
6.權利要求1的數據存儲器,其特征在于,行時鐘信號和/或列時鐘信號僅在需要存儲器中各自的數據移位時才具有脈沖。
全文摘要
本發明涉及一種二維數據存儲器(1),其包括排列成行和列的存儲元件,其被設計為在每個情況中存儲一個數據字,其在行方向上和在列方向上局部耦合到它們各自相鄰的存儲元件,由此通過行控制信號的每個控制脈沖,所有行的存儲元件的數據字在移位方向上移位至各自相鄰行的存儲元件中,最后行的數據字移位至第一行中,并且,由此通過列控制信號的每個控制脈沖,所有列的存儲元件的數據字在移位方向上移位至各自相鄰列的存儲元件中,最后列的數據字移位至第一列中,并且,其被設計為,外部寫訪問僅對于至少一個預定的行和至少一個預定的列是可能的,并且外部讀訪問僅對于至少一個預定的行和至少一個預定的列是可能的。
文檔編號G11C19/38GK1762027SQ200480006966
公開日2006年4月19日 申請日期2004年2月27日 優先權日2003年3月14日
發明者N·諾爾特, W·格爾克 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司
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