FIFO最小深度计算的题目合集

异步FIFO深度计算

一、写时钟比读时钟快

1、

数据传送的时间 = FIFO写满时间
FIFO写满时间 = FIFO深度 / （写入速率 - 读出速率）
数据传送时间 = 数据量 / 写入速率
因此 
FIFO深度 / （写入速率 - 读出速率） = 数据量 / 写入速率

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2、深度 = 写数据量（突发长度） - 读数据量（同样时间里读了多少数据）

我们需要根据写时钟和写数据，得到突发长度，然后算出些数据需要写多久，在写数据的时间里，读时钟读了多少数据。

3、最坏情况（背靠背）

fifo_depth = burst_length - burst_length * X/Y * r_clk/w_clk
XY表示:每Y时钟周期有X数据读出FIFO

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二、 写时钟比读时钟慢
1、写时钟比读时钟慢，且读写过程中没有空闲周期

这种情况下永远也不会发生数据丢失的情况；fifo的深度为1即可。

2、写时钟比读时钟慢，且读写过程中有空闲周期

深度 = 写数据量（突发长度） - 读数据量（同样时间里读了多少数据）

同步FIFO深度计算

三、读写时钟一致
1、读写时钟频率一致，但在读写过程中存在空闲周期。

深度 = 写数据量（突发长度） - 读数据量（同样时间里读了多少数据）

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看题目

题目1：
现需要通过A写10万数据，并通过读时钟送给B，写时钟50Mhz，读时钟为40mhz，如果要数据不丢失，那么需要在AB之间插入FIFO，那么我们到底需要插入多大深度的FIFO呢？

FIFO深度 / （写入速率 - 读出速率） = 数据量 / 写入速率

解题：

FIFO深度 / （ 50 Mhz- 40Mhz ） = 10万 / 50Mhz ，则10万 / 50MHZ = 1 / 50 s = 0.002s = 2ms
.
2 ms = FIFO深度 / （ 50 Mhz- 40Mhz ），则深度 = 2ms / 100ns = 20000 = 20k
.
因此FIFO深度为 20 k 。

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题目2：
已知：时钟频率：clkA = clkB / 4 ；时钟周期： clk (en_B) = clkA * 100 ；en_B占空比为25%。求FIFO深度。

解：

假设clkA = 100 MHz ，clkB = 400Mhz，则TclkA = 10ns，TclkB = 2.5ns，en_B的周期是clkA的100倍，因此Ten_B = 1000ns 由于enB占空比为25%，因此该信号高电平持续250ns。
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一般写比读快，因此假设clkA为读时钟，clkB为写时钟，当enB高电平时，写时钟写数据，写入的数据量 = 250ns / 2.5ns =
100个数据。
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当写使能有效的时候，有了数据，因此可进行读操作，读的数据 = 250ns / 10ns = 25 个数据
.
深度 = 写入数据 - 读出数据 = 75

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题目3：——同步FIFO

对于同步fifo，每100个cycle可以写入80个数据，每10个cycle可以读出8个数据，fifo的深度至少为？

解题：
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每100个cycle可以写入80个数据，为了获得更安全的FIFO深度，我们需要考虑最坏的情况，以防数据丢失，也就是背靠背模式，空20个时钟，剩下80个时钟写80个数据，再用80个时钟写80个数据，空20个时钟，这样的结果就是连着写了160个数据，共用了200个时钟，突发长度是160
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套用公式 ，fifo_depth = burst_length - burst_length * X / Y * r_clk/w_clk
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由于是同步FIFO，读写时钟相同，则 r_clk=w_clk； fifo_depth = 160 - 160 *8 / 10 * 1 = 160-128 =32 ，深度为32

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题目4：——异步FIFO
wclk＝200mhz，100个wclk里写入40个数据，rclk＝100mhz，10个rclk里读出8个数据。那么fifo深度为？

解题方法1：
我们仍然考虑最坏的情况，背靠背，即空60个wclk，剩下40个wclk写入有40个数据，接着40个wclk写40个数据，空60个wclk，那么突发数据个数为40+40=80，用了200个wclk。
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公式：fifo_depth = burst_length - burst_length * X / Y * r_clk/w_clk
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则深度 = 80 - 80 * 8 / 10 * 1/2 = 48 .
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注意：由于FIFO的深度一般是2的整数次幂，要符合格雷码的编码转换规则，对于计算出的深度48，选择比它大的2的整数次幂的数，比如64。

解题方法2 ：

公式：深度 = 写数据量（突发长度） - 读数据量（同样时间里读了多少数据）
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wclk＝200mhz = 1000 / 200mhz = 5ns，突发长度80，则写时间：5ns * 80 = 400 ns
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rclk＝100mhz = 1000 / 100mhz = 10ns，每10rdclk读8个数据，10rdclk =100ns，因此100ns读8个数据，在400ns中，读数据 = 4 * 32 。
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深度 = 写数据量 - 读数据量 = 80 - 32= 48

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题目5：——写时钟 比 慢时钟 快 ，且读写工程中无空闲周期（在突发中，读写在各自时钟下连续进行）

wclk = 80Mhz ，rclk = 50mhz，突发长度120，写和读的过程中没有空闲周期。

解题：

wclk = 80Mhz = 1000 / 80mhz = 12.5 ns
.
写时间 = 12.5 ns * 120 = 1500
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相同的时间内，计算读多少数据。 rclk = 50mhz = 20ns。读数据 = 1500 /20 = 75数据
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因此深度 = 写数据 -读数据 = 120 - 75 = 45

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题目6：——写时钟 比 慢时钟 快 ，且读写工程中有空闲周期

wclk = 80Mhz ，rclk = 50mhz，突发长度120，两个写时钟写一个数据，4个读时钟周期读一个数据。

解题：

wclk = 80Mhz = 1000 / 80mhz = 12.5 ns
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写数据个数120，每两个wclk写一个数据，则每25ns写一个数据。 写时间 = 120 * 25 = 3000ns
3000ns内，求能读多少数据。
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rclk = 50mhz = 20ns，每4个rclk读一个数据，因此每80ns读一个数据。3000ns可读数据 = 37.5 个数据 = 37个数据。
深度 =120 - 37 = 83

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题目7：——写时钟慢于读时钟，且读写过程中没有空闲周期

wclk = 30Mhz ，rclk = 50mhz，突发长度120.

这种情况下永远也不会发生数据丢失的情况；fifo的深度为1即可。

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题目8：——写时钟慢于读时钟，且读写过程中有空闲周期
wclk = 30Mhz ，rclk = 50mhz，突发长度120，每两个wclk写一个数据，每4rclk读一个数据。

解题：

wclk = 80Mhz = 1000 / 30mhz = 100/3ns
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写数据个数120，每两个wclk写一个数据，则每（100/3ns）* 2 写一个数据。
写时间 = 120 * （100/3ns）* 2 = 8000ns
8000ns内，求能读多少数据。
.
rclk = 50mhz = 20ns，每4个rclk读一个数据，因此每80ns读一个数据。8000ns可读数据 = 100个数据
深度 =120 - 100 = 20

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题目8：——读写时钟频率一致，但在读写过程中存在空闲周期。
wclk = 50Mhz ，rclk = 50mhz，突发长度120，每两个wclk写一个数据，每4rclk读一个数据。
解题：

wclk = 50Mhz = 1000 / 50mhz = 20ns
.
写数据个数120，每两个wclk写一个数据，则每（20ns）* 2 写一个数据。
写时间 = 120 * 40ns = 4800ns
4800ns内，求能读多少数据。
.
rclk =wclk，每4个rclk读一个数据，因此每80ns读一个数据。4800ns可读数据 = 60个数据
深度 =120 - 60 = 60

FIFO知识掌握
FIFO仅在数据突发时才有效; 不能有连续的数据输入和输出，若存在连续的数据流，那么所需FIFO的大小应该是无限的。

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