fifo深度计算

匿名 (未验证) 提交于 2019-12-02 23:40:02

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其实很惭愧,在这之前用FIFO都是直接用IP,因为应用场景很简单,因此FIFO深度的选择也比较随意,并没想很多。今天在网上看到一个异步FIFO深度计算的题目,发现对于这块并不熟悉,因此注意了下,下面写写自己的一些理解吧。提前说明下,因为我实际中并没有碰到需要去计算FIFO深度的场景,因此可能有些理解是错误的,希望各位大侠能批评指正。

首先,一定要理解清楚FIFO的应用场景,这个会直接关系到FIFO深度的计算,如果是面试官抛出的问题,那么有不清楚的地方,就应该进行询问。如果是笔试或者工程中需要计算FIFO深度的话,那么就需要自己考虑清楚。

其次,异步FIFO,读写时钟不同频,那么FIFO主要用于数据缓存,我们选择的FIFO深度应该能够保证在最极端的情况下,仍然不会溢出。因此考虑的前提一般都是写时钟频率大于读时钟频率,但是若写操作是连续的数据流,那么再大的FIFO都无法保证数据不溢出。因此可以认为这种情况下写数据的传输是“突发Burst”的,即写操作并不连续,设计者需要根据满标志控制或者自己来控制写操作的起止。

宏观地,从整个时间域上看,"写数据=读数据",这个条件必须要满足,如果这个大条件不满足的话,用FIFO是没有效果的。但是在发送方"突发"发送数据的时间T内,是很有可能写数据>读数据的,因此FIFO的深度要能够保证,在这段时间T内,如果接收方未能将发送方发送的数据接收完毕的话,剩下的数据都是可以存储在FIFO内部而且不会溢出的,那么在发送方停止发送数据的"空闲时隙"内,接收方可以从容地接收剩下来的数据。

红字部分就是个人认为在FIFO深度计算中,最重要的部分了。接着来看一个例子,这是我看一个网友写时,是他当时遇到的一道笔试题。

一个8bit宽的AFIFO,输入时钟为100MHz,输出时钟为95MHz,设一个package为4Kbit,且两个package之间的发送间距足够大。问AFIFO的深度。

再看另外一个例子,还是从网上找到的,

写时钟频率w_clk,
读时钟频率r_clk,
写时钟周期里,每B个时钟周期会有A个数据写入FIFO
读时钟周期里,每Y个时钟周期会有X个数据读出FIFO
则,FIFO的最小深度是?

首先,我们可以认为写操作是Burst突发的。

其次,写操作的效率并不是100%的,而是A/B的,因此我们可以认为实际的F_wr = (A/B)*w_clk,同理,实际中F_rd = (X/Y)*r_clk。

另外,和第一个例子不同的是,这个题目里面并没有约束Burst突发的场景,在正常情况下,应该是这样的

空闲---Burst突发---空闲---Burst突发---空闲---Burst突发。但是我们在计算中,需要考虑最极端的情况,即

上述的讨论的一个前提就是FIFO的读写位宽一致,如果这个条件不满足的话,那么FIFO的深度的计算就更加复杂一些,但是我们还是可以把FIFO的读写位宽也折合成一定的因子,带入 实际的F_wr = (A/B)*w_clk 和 F_rd = (X/Y)*r_clk 中去,应该是是可以解决的。

文章来源: https://blog.csdn.net/renlonggg/article/details/91446031
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