關于FIFO的深度計算

• 1、FIFO深度計算

例如（對于同步fifo，每100個cycle可以寫入80個資料，每10個cycle可以讀出8個資料，fifo的深度至少為？ ）

參考網址：https://blog.csdn.net/times_poem/article/details/51917648

1. 首先

要确實FIFO的應用場景

并且最終要保證在最極端的情況下，仍不是發生溢出以及空資料的情況。如果資料是連續的資料流，那在頻率不同的異步FIFO中，當寫入頻率大于讀出頻率時，FIFO必定是溢出的。是以這個時候需要确定資料的傳輸的突發性的，也就是一段一段的傳輸而不是連續的。

網上的：宏觀地，從整個時間域上看，“寫資料=讀資料”，這個條件必須要滿足，如果這個大條件不滿足的話，用FIFO是沒有效果的。但是在發送方"突發"發送資料的時間T内，是很有可能寫資料>讀資料的，是以FIFO的深度要能夠保證，在這段時間T内，如果接收方未能将發送方發送的資料接收完畢的話，剩下的資料都是可以存儲在FIFO内部而且不會溢出的，那麼在發送方停止發送資料的"空閑時隙"内，接收方可以從容地接收剩下來的資料

（總結上述的話：就是說在突發傳輸期間内，輸入的資料減去輸出的資料的剩下的資料還不會使FIFO溢出，那就FIFO的深度夠用。同理不會空的情況也就是如此。）

1. 然後

例題：一個8bit寬的AFIFO，輸入時鐘為100MHz，輸出時鐘為95MHz，設一個package為4Kbit，且兩個package之間的發送間距足夠大。問AFIFO的深度。

這裡了解是：一個突發周期内為4Kbit，根據上面的位寬，也就是500個資料。

計算突發發送資料的時間為T=500/100MHz（這裡每一個資料的發送時間是頻率的倒數）。資料發送量為500.然後計算在T時間内，從FIFO中傳輸出去的資料。即為TX95MHZ=500x95/100=475個資料。那也就是說FIFO的深度至少大于500-475=25也就是說，FIFO的深度至少為25以上，又因為FIFO的深度設定為2N，也就是2的倍數。是以FIFO的深度至少設定為32 depth

1. 然後

解答上述的題目：

可以認為寫操作是突發寫的。然後要考慮突發的情況，一般情況下，資料傳輸是：空閑—Burst突發—空閑—Burst突發—空閑—Burst突發。但是我們在計算中，需要考慮最極端的情況，即空閑—Burst突發—Burst突發—空閑—Burst突發—空閑。

以最極端的情況空閑—Burst突發—Burst突發—空閑來計算。

此時考慮背靠背（20個clk不發資料＋80clk發資料＋80clk發資料＋20個clk不發資料的200個clk）

1. 也就是說

首先

是一個突發寫的資料個數為80/100 x W_CLK（這個是實際寫頻率）

同理由于是同步FIFO一個突發讀資料為8/10 x W_CLK （這個為實際的讀頻率，這是原讀頻率等于原寫頻率，才能這麼計算。）

為什麼這裡是實際的頻率？

8/10是指一個周期内會有0.8個資料傳輸，再乘以頻率等于也就是說在10個周期内不是實際的每個周期内都讀取資料，而是有兩個周期未讀取資料，這樣導緻實際的周期增加，也就是實際的頻率降低。計算出實際的等效頻率為8/10 x W_CLK

在背靠背時發送的資料位160，這段時間為160/ W_CLK（這是的頻率是原有的頻率而不是上面計算後的頻率。）.

那麼這段時間内讀出的資料為160/ W_CLK x 8/10 x W_CLK

也就是得到最終的FIFO深度為

160-160/ W_CLK x 8/10 x W_CLK=160-128=32

此時設定最少FIFO深度為32即不會發生溢出的情況，但是會有滿的情況。這是按最極端的情況來計算的。

然後

如果令wclk＝200mhz，改為100個wclk裡寫入40個，rclk＝100mhz，10個rclk裡讀出8個。那麼fifo深度為48

計算如下fifo_depth =80-80X（80%）X(100/200)=80-32=48

1. 總結：

寫時鐘頻率 w_clk,

讀時鐘頻率 r_clk,

寫時鐘周期裡，每B個時鐘周期會有A個資料寫入FIFO

讀時鐘周期裡，每Y個時鐘周期會有X個資料讀出FIFO

則，FIFO的最小深度是？

計算公式如下：

fifo_depth = burst_length - burst_length * X/Y * r_clk/w_clk

其中burst_length為實際的突發寫長度，其最大為上述兩個A。如果按正常的突發寫一個A長度也是按上述的公式計算。