你們知道FIFO最小深度計(jì)算嗎

FIFO 最小深度計(jì)算

例子 - 1：f_wr 》 f_rd，連續(xù)讀寫(xiě)

寫(xiě)時(shí)鐘80MHz。

讀時(shí)鐘50MHz。

Burst_Len = 120，也就是要求至少安全寫(xiě)入120個(gè)數(shù)據(jù)。

連續(xù)寫(xiě)入和連續(xù)讀取，無(wú)空閑時(shí)間，寫(xiě)入后立即開(kāi)始讀取 ，讀寫(xiě)寬度相同。

Sol：

寫(xiě)速率 》 讀速率，F(xiàn)IFO遲早會(huì)被寫(xiě)滿(mǎn)，但它要求至少寫(xiě)入120個(gè)數(shù)據(jù)后FIFO不滿(mǎn)。

寫(xiě)入120個(gè)數(shù)據(jù)耗時(shí) 120 * 12.5 ns = 1500 ns。

寫(xiě)入開(kāi)始后FIFO內(nèi)數(shù)據(jù)以 30M/Date 速率增加。

數(shù)據(jù)增加持續(xù)了 1500 ns ，F(xiàn)IFO最小深度：0.0000015 * 30000000 = 45

例子-1 總結(jié)公式：

例子 - 2 ：f_wr 》 f_rd & 寫(xiě)速率 》 讀速率，非連續(xù)讀寫(xiě)

寫(xiě)時(shí)鐘80MHz。

讀時(shí)鐘50MHz。

Burst_Len = 120，也就是要求至少安全寫(xiě)入120個(gè)數(shù)據(jù)。

寫(xiě)入后立即開(kāi)始讀取 ，讀寫(xiě)寬度相同。

2個(gè)時(shí)鐘中有1個(gè)數(shù)據(jù)寫(xiě)入（寫(xiě)速率：80M * 1/2 = 40M）。

4個(gè)時(shí)鐘中有1個(gè)數(shù)據(jù)讀出（讀速率：50M * 1/4 = 12.5M）。

Sol：

FIFO遲早會(huì)被寫(xiě)滿(mǎn) ，但它要求至少寫(xiě)入120個(gè)數(shù)據(jù)后FIFO不滿(mǎn)。

寫(xiě)一個(gè)數(shù)據(jù)耗時(shí)：2/80MHz = 25ns

需要至少寫(xiě)入120數(shù)據(jù)，耗時(shí)：25 * 120 = 3000ns

例子2只是讀寫(xiě)速率和例子1不同，可以直接用的公式（1） ：

FIFO_DEPTH 》 （寫(xiě)速率-讀速率）* Burst_Len/寫(xiě)速率 = （40M-12.5M）*120/40M = 83

例子 - 3：f_wr 《 f_rd ，連續(xù)讀寫(xiě)

寫(xiě)時(shí)鐘30MHz。

讀時(shí)鐘50MHz。

Burst_Len = 120，也就是要求至少安全寫(xiě)入120個(gè)數(shù)據(jù)。

連續(xù)寫(xiě)入和連續(xù)讀取，無(wú)空閑時(shí)間，寫(xiě)入后立即開(kāi)始讀取 ，讀寫(xiě)寬度相同。

Sol：

FIFO_DEPTH 》 1 即可。讀速率比寫(xiě)速率快，數(shù)據(jù)不會(huì)滯留。

例子 -4：f_wr 《 f_rd & 寫(xiě)速率 》 讀速率，非連續(xù)讀寫(xiě)

寫(xiě)時(shí)鐘30MHz。

讀時(shí)鐘50MHz。

Burst_Len = 120，也就是要求至少安全寫(xiě)入120個(gè)數(shù)據(jù)。

2個(gè)時(shí)鐘中有1個(gè)數(shù)據(jù)寫(xiě)入（寫(xiě)速率：30M * 1/2 = 15M）。

4個(gè)時(shí)鐘中有1個(gè)數(shù)據(jù)讀出（讀速率：50M * 1/4 = 12.5M）。

Sol：

雖然寫(xiě)時(shí)鐘小于讀時(shí)鐘頻率，但是，宏觀(guān)上寫(xiě)速率大于讀速率?？梢灾苯佑玫墓剑?） ：

FIFO_DEPTH 》 （寫(xiě)速率-讀速率）* Burst_Len/寫(xiě)速率 = （15M-12.5M）*120/15M = 20

例子 1-4總結(jié)

當(dāng)滿(mǎn)足以下所有條件時(shí)，就可使用公式（1）：

寫(xiě)速率 》 讀速率時(shí)。

讀寫(xiě)有效數(shù)據(jù)占比 《= 0.5，且 有效數(shù)據(jù)均勻分布在所有時(shí)間上?；蛘哒f(shuō)，無(wú)論微觀(guān)時(shí)間、還是宏觀(guān)時(shí)間上，讀寫(xiě)速率近似于 時(shí)鐘頻率 * 有效數(shù)據(jù)占比時(shí)。

當(dāng)每100個(gè)時(shí)鐘寫(xiě)80個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)，微觀(guān)時(shí)間上的寫(xiě)速率與數(shù)據(jù)排列有關(guān)，不能將宏觀(guān)寫(xiě)速率帶入式子（1）

例子 - 5

讀寫(xiě)時(shí)鐘頻率相同。

100個(gè)時(shí)鐘有80個(gè)數(shù)據(jù)寫(xiě)入。

10個(gè)時(shí)鐘有8個(gè)數(shù)據(jù)讀出。

Burst_Len = 160，也就是要求至少安全寫(xiě)入160個(gè)數(shù)據(jù) 。

Sol：

宏觀(guān)上，讀寫(xiě)速率相同；當(dāng)FIFO足夠深時(shí)，F(xiàn)IFO不會(huì)溢出。

微觀(guān)上，寫(xiě)速率有多種情況：

為了求出安全的最小FIFO深度，我們需要考慮最差的情況。

最差的情況下，寫(xiě)入和讀出速度應(yīng)該相差最大。寫(xiě)入要最快，讀出要最慢。FIFO內(nèi)的數(shù)據(jù)增加最快。

從上表中可得出：最大寫(xiě)入速率是case 4（back to back write，中間沒(méi)有空閑，速率為時(shí)鐘頻率 f，寫(xiě)入了160個(gè) ）。

讀出要最慢，在寫(xiě)160個(gè)數(shù)據(jù)期間，讀相比于寫(xiě)端可以認(rèn)為是速率均勻的，速率為 f*8/10，讀出了160 * 8 /10 = 128個(gè)。

因此 FIFO_DEPTH 》 160 - 128 = 32。用公式（1）也可以得到這個(gè)結(jié)果，寫(xiě)速率帶入f而不是f*8/10。

總結(jié)：求解步驟

考慮最差的情況下，寫(xiě)入和讀出速度應(yīng)該相差最大。寫(xiě)入要最快，讀出要最慢。FIFO內(nèi)的數(shù)據(jù)增加最快。

只考慮宏觀(guān)上寫(xiě)入速率 》= 讀出速率的情況。

確定寫(xiě)入Burst_Len大小。Burst_Len指的是一段連續(xù)寫(xiě)入?yún)^(qū)間，由于沒(méi)有空隙這段時(shí)間寫(xiě)入速率最大最多。一定要對(duì)具體的數(shù)據(jù)分布情況具體分析，Burst_Len一定是最長(zhǎng)的一段連續(xù)寫(xiě)入?yún)^(qū)間。

在微觀(guān)上，確定最大寫(xiě)入速率。Burst_Len足夠長(zhǎng)時(shí)，寫(xiě)入速率 = 寫(xiě)時(shí)鐘頻率（back to back write）。而在例子 - 2中，Burst_Len很短，沒(méi)有back to back write，寫(xiě)入速率 = 寫(xiě)時(shí)鐘頻率 * 寫(xiě)有效占比。

在微觀(guān)上，確定最小讀出速率。一般認(rèn)為讀出速率是均勻的，讀出速率 = 讀時(shí)鐘頻率 * 讀有效占比。

帶入公式（1）計(jì)算。

Burst_Len足夠長(zhǎng)時(shí)，將上面讀出寫(xiě)入速率帶入公式（1），可得到網(wǎng)上討論最多的FIFO深度求解公式：

不建議直接用公式（2）無(wú)腦計(jì)算，上式只有Burst_Len足夠長(zhǎng)，發(fā)生back to back write時(shí)才適用。建議根據(jù)1~6步驟，判斷微觀(guān)寫(xiě)速率是否均勻，帶入式子（1）計(jì)算。

編輯：jq