摘要：随着我国电子信息工程科学的飞速发展和科学研究的不断深入，在当今世界政治经济、文化和人类社会日常生活等各个方面对于大规模集成电路的应用无处不在。从神舟航天飞船的中心控制系统到电视遥控器再到一张小小的公交IC卡，以及日常生活不曾远离的手机。大规模集成电路已经深入到当代人类生活的方方面面，成为了必不可少的一部分。而在大规模集成电路系统中，存储器拥有至关重要的地位。特别地，在存储器不同的数据存取方式出现之后,存储器的地位也越发的凸显。因此，对存储器的系统性能要求也越来越高，与此同时存储器系统性能已经逐渐发展成为衡量一个操作系统的重要核心。

本文围绕片内存储器详细分析了随机存储器和只读存储器的读/写操作，并且进行了验证。首先实现了基本的随机存储器(RAM)和只读存储器(ROM)的读写操作，并在此基础上研究了如何实现数据的同步读写和异步读写。特别地，针对RAM提出了双端口的设计，在更大程度上提高了数据读写的效率，从而实现了数据的同时读写。

实验部分采用硬件描述语言Verilog HDL编写控制逻辑，实现控制信号与读写信号的传递，最终在Modelsim实验平台进行仿真模拟，证实设计的存储器能够实现数据高效率的读与写操作。最后对单端口ROM的同步读写与异步读写，基本的单端口RAM以及双端口RAM的读写操作进行了分析。

关键词：随机存储器；只读存储器；读写操作；Verilog HDL语言

目 录

摘 要

ABSTRACT

第一章-绪论-1

1.1 课题研究背景及意义-1

1.2 存储控制器的国内外研究现状-2

1.3 Verilog HDL语言概述-5

1.3.1 Verilog HDL语言的优势-6

1.3.2 Verilog HDL设计方法-6

1.4 设计软件-7

1.5 本文的结构安排-8

第二章  存储器概述-9

2.1 存储器综述-9

2.1.1 存储器的分类-9

2.1.2 存储器的层次结构-10

2.2 基本存储器介绍-11

2.2.1 ROM(只读存储器)-11

2.2.2 RAM（随机存储器）-12

2.3 半导体存储器的主要技术指标-15

第三章  片内存储器设计-17

3.1存储器的总体结构-17

3.2 存储器的阵列结构-18

3.3 存储器设计基础-19

3.4 片内存储器设计分析-20

3.4.1 ROM的设计-20

3.4.2 单端口RAM 单元的实现-21

3.4.3 双端口RAM 单元的实现-24

第四章  片内存储器仿真与测试-29

4.1 异步ROM的实现-29

4.1.1 异步ROM 测试文件分析-29

4.1.2 异步ROM 行为仿真结果-29

4.2 时针同步ROM的实现-30

4.2.1 时针同步ROM 测试文件分析-30

4.2.2 时针同步ROM 行为仿真结果-30

4.3 单端口同步读写RAM的实现-31

4.3.1 单端口同步读写RAM测试文件分析-31

4.3.2 单端口同步读写RAM行为仿真结果-32

4.4 单端口异步读写RAM的实现-33

4.4.1 单端口异步读写RAM测试文件分析-33

4.4.2 单端口异步读写RAM行为仿真结果-34

4.5 双端口同步读写RAM的实现-34

4.5.1 双端口同步读写RAM测试文件分析-34

4.5.2 双端口同步读写RAM行为仿真结果-36

4.6 双端口异步读写RAM的实现-37

4.6.1 双端口异步读写RAM测试文件分析-37

4.6.2 双端口异步读写RAM行为仿真结果-37

第五章  总结与展望-39

参考文献-40

致  谢-42