<think>
根据用户当前查询“
单端口RAM时序图”，结合引用[1]中关于
单端口RAM的描述和引用[
3]中
Verilog实现单端口同步写异步读SRAM的内容，需要提供
单端口RAM的时序图关键特征和时序说明。
引用[1]提到
单端口RAM的端口信号和时序图部分，引用[
3]描述了
同步写异步读的
实现。用户明确询问时序图，因此重点解释时序图中的关键信号行为。
单端口RAM的时序图通常包含以下信号：
1. 时钟信号（CLK）
2.
写使能信号（WE）
3. 地址信号（ADDR）
4. 数据输入（DATA IN）
5. 数据输出（DATA OUT）
根据操作类型（
读或
写）时序有所不同：
- 写操作：在时钟上升沿，当WE有效（通常为高电平）时，将数据线上的数据
写入指定地址。
- 读操作：当WE无效（通常为低电平）时，输出数据在地址变化后经过访问时间（Taa）后出现在数据输出端口（
异步读）。如果是
同步读，则在时钟上升沿后输出数据。
由于引用[
3]
实现的是
同步写、
异步读，因此
读操作不依赖时钟，而
写操作依赖时钟上升沿。
因为没有直接提供图片，这里用文字描述时序图关键点：
假设一个
写操作后跟一个
读操作的时序：
1. 第一个时钟周期（
写操作）：
- 在时钟上升沿之前：地址ADDR设置为A，数据输入设置为D1，
写使能WE置为高（表示
写操作）。
- 时钟上升沿到来时，数据D1被
写入地址A。
2. 第二个时钟周期（
读操作）：
- 写使能WE置为低（表示
读操作），地址ADDR设置为A（或新的地址B）。
- 如果是
异步读，地址变化后经过Taa时间，数据输出端口会输出地址A存储的数据D1（或地址B的数据）。
注意：
异步读时，数据输出会随着地址的变化而改变，不需要等待时钟沿。
根据引用[1]，
单端口RAM的端口信号中，
写操作的触发条件是时钟上升沿且
写使能有效。
异步读则直接由地址变化触发。
因此，我们可以绘制一个简化的时序图（用文本示意图表示）：
```
CLK : |↑___↑___|↑___↑___|
WE : |¯¯¯|___|¯¯¯|___|
(高电平表示
写使能有效，低电平表示
读)
ADDR : | A | B |
(地址
)
DATAIN : | D1 | D2 |
(输入数据
)
DATAOUT: | |D1 |
(输出数据，
异步读：地址A变化到B后，输出地址A的数据D1，然后当地址B稳定后输出地址B的数据
)
详细说明：
第一个时钟周期：WE为高，在第一个上升沿将D1
写入地址A。
在第一个上升沿之后，由于WE变为低（
读模式），且地址从A变为B，那么：
- 地址A的数据D1会出现在数据输出上（但此时已经切换到地址B，所以实际上输出的是地址B的数据？这里需要注意时序）。实际上，在地址变化后，输出会变为新地址的数据。因此，在地址变为B后，输出会变为地址B存储的数据（但之前
写入的D1是
写入地址A，地址B的数据可能是之前存储的某个值）。
- 所以，在
写操作后立即
读同一个地址，需要等待
写入完成，然后地址保持不变的情况下，输出才会是
写入的值。
异步读的速度取决于存储单元的延迟。
实际上，在
写操作的
同时（同一个时钟周期），如果地址A保持不变，那么在该周期内输出可能是无效的（因为
写操作正在进行），或者输出总线上会出现
写入的数据？这取决于
RAM的设计。通常，在同一个周期内，如果进行
写操作，输出可能是不确定的。因此，一般
写操作和
读操作不会在同一个周期进行。
正确的时序应该是：
第一个周期
写地址A，数据D1。
第二个周期，地址A保持不变（或者切换到其他地址），WE为低，则从地址A
读出数据D1（
异步读，地址稳定后Taa时间即可得到数据）。但注意，在
写操作完成后（即
写入时钟沿过后），数据已经
写入，所以地址A上的数据在下一个周期可以被
读出。
因此，在第二个周期开始，地址保持为A，WE为低，则输出数据会在第二个周期的时钟上升沿之后的某个时间（Taa）变为D1（因为第二个周期没有时钟事件影响
写，所以地址A的数据已经稳定为D1）。
但是，由于是
异步读，实际上在第一个时钟上升沿之后，
写操作完成，地址A的数据已经更新为D1。所以，在第二个周期一开始，地址A的数据就已经是D1，那么输出数据也会在地址稳定的Taa时间后变为D1（而不需要等到第二个时钟上升沿）。
所以时序图可以这样：
时间：t0 t1 t2 t
3 t4 t5 t6
CLK: _|¯¯¯|____|¯¯¯|____|¯¯¯|____
WE: |¯¯¯¯¯¯|_________|
(在t0到t2之间为高，表示
写；之后为低，表示
读)
ADDR: | A | A | B |
(在t0时刻为A，t2时刻变为A，t4时刻变为B
)
DATAIN:| D1 | | D2 |
(在t0到t2期间为D1，t4之后为D2
)
DATAOUT: ?? | D1 | D_B |
(在t1时钟上升沿（
写操作）之后，地址A的数据变为D1，但此时输出还不能立即更新，因为地址A在t0时刻已经有效，但
写操作发生在t1时钟沿，所以从t1时钟沿之后，地址A的数据更新为D1。由于
异步读，在t1时钟沿后，输出数据并不会立即改变，而是需要等待一个访问时间（Taa），在t1+Taa时刻输出变为D1。然后，在t4时刻地址变为B，经过Taa时间后，输出变为地址B的数据D_B
)
注意：在
写操作期间（WE有效），输出行为可能是不可预测的（取决于设计），通常
写操作时输出可能保持上一次
读的数据或者高阻。常见的设计是，当
写操作时，输出端口可能不会更新为
写入的数据（除非是
写操作的
同时支持
读，但
单端口RAM通常不支持
同时读写，因为只有一个端口）。
因此，更准确的时序：
- 在
写使能有效（WE=1）时，输出数据可能无效（或者保持原值，具体看
RAM的数据手册）。
- 当
写使能无效（WE=0）时，输出数据才会根据地址变化而输出相应数据。
所以，在
写操作期间（WE=1的第一个周期），输出数据可能是不确定的（图中可以用阴影表示），在
写操作完成（WE变低）后，地址A保持不变，则输出数据会在Taa时间后变为D1。
这里给出一个文本时序图（理想情况，假设输出在
写操作期间保持上一次的值，
写操作完成后
异步读）：
时间点：t0（时钟上升沿前），t1（时钟上升沿），t2（时钟上升沿后Taa），t
3（下一个时钟上升沿）
时钟周期1（
写操作）：
t0: CLK=0, WE=1, ADDR=A, DATAIN=D1, DATAOUT=上次
读出的数据（假设为D0）
t1: 时钟上升沿，
RAM将D1
写入地址A（此时内部存储地址A变为D1）
t1之后：由于WE仍为1，输出可能保持D0（或者变为不确定），直到WE变低。
在下一个周期（
读操作）：
t2: 假设在t1之后，我们在下一个时钟上升沿之前将WE置为0（在t1之后，地址保持为A），那么经过Taa时间（从地址稳定和WE有效开始计算），在t2时刻（t1+Taa）输出变为D1（即地址A新
写入的值）。
如果地址在
写入后立即改变（比如在t1之后立即变为B），那么输出会在地址B稳定Taa时间后变为地址B的值。
因此，时序图关键点：
- 写操作：在时钟上升沿捕获数据（需要满足建立和保持时间）。
- 异步读：地址稳定后，经过Taa时间，数据输出稳定为新地址的数据。
由于用户要求的是查找时序图，而回答中无法直接展示图片，建议用户查阅Altera（现Intel
FPGA）官方手册，例如在Quartus的IP Catalog中生成
单端口RAM时，会提供详细的时序模型文档。
同时，根据引用[1]中提到的“（四）端口列表1.ALTSYNC
RAM（ALTERA
同步RAM）”，可以推断Altera的
单端口RAM通常使用ALTSYNC
RAM宏功能模块，其时序图在官方文档中有详细描述。
因此，总结回答：
单端口RAM时序图的核心是
写操作在时钟上升沿触发，
读操作
异步输出（地址变化后延迟Taa）。具体时序图请参考Altera官方文档或数据手册。
相关问题：
1.
单端口RAM的
读写冲突如何避免？
2.
单端口RAM的最大时钟频率由什么决定？
3. 如何通过
Verilog代码
实现单端口RAM的时序？
</think>
###
单端口RAM时序图说明
单端口RAM的时序图主要描述**
同步写操作**和**
异步读操作**的行为，以下是关键时序特征（基于Altera器件典型设计）：
#### **
写操作时序**（
同步）
1. **触发条件**：
- 时钟上升沿
($\uparrow$
)到来时
- 写使能信号 `WE=1`（高电平有效）
- 地址线 `ADDR` 稳定（满足建立/保持时间）
- 输入数据 `DATA_IN` 稳定（满足建立/保持时间）
$$ \text{
写入条件}: \quad \text{CLK}\uparrow \ \&\ \text{WE}=1 \ \&\ \text{稳定的ADDR/DATA\_IN} $$
2. **时序过程**：
```plaintext
CLK ___/¯¯¯\___/¯¯¯\___/¯¯¯\___
WE ________/¯¯¯¯¯¯¯¯\__________
ADDR <旧地址>________<新地址>______
DATAIN <旧数据>________<D1>________
DATAOUT <
异步输出>______<
写入期间可能无效>_
↑ ↑
时钟上升沿 数据D1
写入新地址
```
- **关键点**：数据在时钟上升沿被锁存到指定地址，
写入期间输出端可能为高阻态或旧数据。
#### **
异步读操作时序**
1. **触发条件**：
- 写使能 `WE=0`（
读模式）
- 地址线 `ADDR` 变化后稳定
$$ \text{输出延迟}: \quad \text{DATA\_OUT} = \text{Mem[ADDR]} \quad \text{延迟 } T_{aa} $$
2. **时序过程**：
```plaintext
CLK ___/¯¯¯\___/¯¯¯\_______
WE ________________________
ADDR <A>_________<B>________
DATAOUT <Mem[A]>____<Mem[B]>___
↑ ↑
地址变化 延迟Taa后输出稳定
```
- **关键点**：地址变化后经过访问时间 $T_{aa}$，数据自动输出，无需时钟驱动。
#### **完整
读写时序示例**
```plaintext
CLK ___/¯¯¯\___/¯¯¯\___/¯¯¯\___/¯¯¯\___
WE ____/¯¯¯¯¯\_______________________
ADDR < X >< A >____________< B >_______
DATAIN <
- >< D1 >___________<
- >_______
DATAOUT <Mem[X]>_<高阻/无效>_<Mem[A]>_<Mem[B]>_
↑ ↑ ↑ ↑ ↑
读X
写A
写完成
读A
读B
│
写入D1 │
异步输出
时钟上升沿
(写入触发
)
```
> **说明**：
> 1. **
写操作**：依赖时钟
同步，需严格满足建立/保持时间（参考Altera时序约束文档）[^1]。
> 2. **
读操作**：纯组合逻辑延迟，速度由 $T_{aa}$ 决定。
>
3. **冲突避免**：
读写不可
同时进行，否则输出不确定（需外部控制器管理）。
更详细的时序参数（如 $T_{su}/T_h$ 要求）需查阅具体器件手册（如Cyclone IV或Intel
FPGA文档）[^1][^
3]。
---
### 相关问题
1. **
异步读和
同步读在时序设计中有何本质区别？**
2. **
单端口RAM的
写操作为何必须满足建立/保持时间？违反会导致什么问题？**
3. **如何用
Verilog实现支持字节使能（Byte Enable）的
单端口RAM？** [^
3]
4. **Altera的真双口
RAM与
单端口RAM在时序图上有何关键差异？** [^1]
[^1]: Altera
同步RAM（ALTSYNC
RAM）架构说明
[^
3]:
Verilog单端口RAM实现中的时序约束方法
本文介绍了如何使用Verilog实现一个单端口同步写、异步读的SRAM，详细阐述了其工作原理和代码实现。通过参数定义，实现了SRAM位宽和深度的可调性。仿真结果显示，该SRAM的写操作与时钟同步，而读操作则异步进行，符合设计预期。
最低0.47元/天 解锁文章
扫一扫
6055
被折叠的 条评论
为什么被折叠?
到【灌水乐园】发言
