Verilog设计_ROM的实现

半导体存储器用来存储大量的二值数据,是大型数字系统中不可缺少的组成部分。目前半导体存储器可以分为两大类:只读存储器(ROM)和随机存取存储器(RAM)。本设计实现一个简单的ROM。

文章目录

一、概述

(1)RAM简单分类

(2)ROM简单分类

二、代码实现


一、概述

半导体存储器用来存储大量的二值数据,是大型数字系统中不可缺少的组成部分。目前半导体存储器可以分为两大类:只读存储器(ROM,Read Only Memory)和随机存取存储器(RAM,Random Access Memory)。二者最主要的差别是:

  • RAM中既可以读出数据也可以写入数据,ROM只能读出数据。
  • 断电后RAM中数据全部丢失,ROM中数据可以长期保存。

(1)RAM简单分类

  • SRAM(Static Random Access Memory):静态RAM。SRAM具有更多的晶体管,速度更快,但是容量较小。在此基础上还发展出了同步SRAM(SSRAM,Synchronous SRAM),更适合高速存取。SSRAM与SRAM最主要的差别是SSRAM的读写操作是在时钟脉冲节拍控制下完成,也就是具有明显的时钟脉冲输入端。除此之外还有BRAM(Block Random Access Memory):随机RAM。
  • DRAM(Dynamic Random Access Memory):动态RAM。与静态相比只有一个电容一个晶体管,刷新需要时间,速度慢,容量较大。

SRAM相比于DRAM,集成度较低,功耗较大,需要更大面积,因此成本更高,常用于cache。而DRAM常用于主存。

 

(2)ROM简单分类

固定ROM:也叫掩膜ROM。

可编程ROM(Programmable Read Only Memory),又可分为:

  • 一次可编程ROM(PROM)
  • 光擦除可编程ROM(EPROM,Erasable Programmable Read Only Memory) 
  • 电擦除可编程ROM(E²PROM,Electrical Erasable Programmable Read Only Memory)
  • 快闪存储器(Flash Memory)

E²PROM和Flash Memory广泛用于各种存储卡中,例如各种IC卡、相机存储卡、USB设备、移动存储卡等等。


总结来说,RAM一般用在需要频繁读写的场合,例如系统缓存。ROM常用于存放不常变化的数据,例如系统程序、数据表、字符代码等。

二、代码实现

实现一个深度为8,位宽为4bit的简单ROM。数据初始化为:0,1,3,5,7,9,11,13。需要通过输入地址addr,输出相应的数据data。

代码实现:

module rom(
             input   clk,
             input   rst_n,
             input [2:0]  addr,
            output reg [3:0]  data_out
         );

         reg [3:0] mem[8];

         always@(posedge clk or negedge rst_n)begin
             if(!rst_n)begin
                 mem[0] <= 4'd0;
                 mem[1] <= 4'd1;
                 mem[2] <= 4'd3;
                 mem[3] <= 4'd5;
                 mem[4] <= 4'd7;
                 mem[5] <= 4'd9;
                 mem[6] <= 4'd11;
                 mem[7] <= 4'd13;
             end
             else begin
                 data_out <= mem[addr];
             end
         end

endmodule

测试波形:

Verilog设计_ROM的实现_第1张图片

 


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