你们知道FIFO最小深度计算吗

FIFO 最小深度计算

例子 - 1：f_wr 》 f_rd，连续读写

写时钟80MHz。

读时钟50MHz。

Burst_Len = 120，也就是要求至少安全写入120个数据。

连续写入和连续读取，无空闲时间，写入后立即开始读取 ，读写宽度相同。

Sol：

写速率 》 读速率，FIFO迟早会被写满，但它要求至少写入120个数据后FIFO不满。

写入120个数据耗时 120 * 12.5 ns = 1500 ns。

写入开始后FIFO内数据以 30M/Date 速率增加。

数据增加持续了 1500 ns ，FIFO最小深度：0.0000015 * 30000000 = 45

例子-1 总结公式：

例子 - 2 ：f_wr 》 f_rd & 写速率 》 读速率，非连续读写

写时钟80MHz。

读时钟50MHz。

Burst_Len = 120，也就是要求至少安全写入120个数据。

写入后立即开始读取 ，读写宽度相同。

2个时钟中有1个数据写入（写速率：80M * 1/2 = 40M）。

4个时钟中有1个数据读出（读速率：50M * 1/4 = 12.5M）。

Sol：

FIFO迟早会被写满 ，但它要求至少写入120个数据后FIFO不满。

写一个数据耗时：2/80MHz = 25ns

需要至少写入120数据，耗时：25 * 120 = 3000ns

例子2只是读写速率和例子1不同，可以直接用的公式（1） ：

FIFO_DEPTH 》 （写速率-读速率）* Burst_Len/写速率 = （40M-12.5M）*120/40M = 83

例子 - 3：f_wr 《 f_rd ，连续读写

写时钟30MHz。

读时钟50MHz。

Burst_Len = 120，也就是要求至少安全写入120个数据。

连续写入和连续读取，无空闲时间，写入后立即开始读取 ，读写宽度相同。

Sol：

FIFO_DEPTH 》 1 即可。读速率比写速率快，数据不会滞留。

例子 -4：f_wr 《 f_rd & 写速率 》 读速率，非连续读写

写时钟30MHz。

读时钟50MHz。

Burst_Len = 120，也就是要求至少安全写入120个数据。

2个时钟中有1个数据写入（写速率：30M * 1/2 = 15M）。

4个时钟中有1个数据读出（读速率：50M * 1/4 = 12.5M）。

Sol：

虽然写时钟小于读时钟频率，但是，宏观上写速率大于读速率。可以直接用的公式（1） ：

FIFO_DEPTH 》 （写速率-读速率）* Burst_Len/写速率 = （15M-12.5M）*120/15M = 20

例子 1-4总结

当满足以下所有条件时，就可使用公式（1）：

写速率 》 读速率时。

读写有效数据占比 《= 0.5，且 有效数据均匀分布在所有时间上。或者说，无论微观时间、还是宏观时间上，读写速率近似于 时钟频率 * 有效数据占比时。

当每100个时钟写80个数据时，微观时间上的写速率与数据排列有关，不能将宏观写速率带入式子（1）

例子 - 5

读写时钟频率相同。

100个时钟有80个数据写入。

10个时钟有8个数据读出。

Burst_Len = 160，也就是要求至少安全写入160个数据 。

Sol：

宏观上，读写速率相同；当FIFO足够深时，FIFO不会溢出。

微观上，写速率有多种情况：

为了求出安全的最小FIFO深度，我们需要考虑最差的情况。

最差的情况下，写入和读出速度应该相差最大。写入要最快，读出要最慢。FIFO内的数据增加最快。

从上表中可得出：最大写入速率是case 4（back to back write，中间没有空闲，速率为时钟频率 f，写入了160个 ）。

读出要最慢，在写160个数据期间，读相比于写端可以认为是速率均匀的，速率为 f*8/10，读出了160 * 8 /10 = 128个。

因此 FIFO_DEPTH 》 160 - 128 = 32。用公式（1）也可以得到这个结果，写速率带入f而不是f*8/10。

总结：求解步骤

考虑最差的情况下，写入和读出速度应该相差最大。写入要最快，读出要最慢。FIFO内的数据增加最快。

只考虑宏观上写入速率 》= 读出速率的情况。

确定写入Burst_Len大小。Burst_Len指的是一段连续写入区间，由于没有空隙这段时间写入速率最大最多。一定要对具体的数据分布情况具体分析，Burst_Len一定是最长的一段连续写入区间。

在微观上，确定最大写入速率。Burst_Len足够长时，写入速率 = 写时钟频率（back to back write）。而在例子 - 2中，Burst_Len很短，没有back to back write，写入速率 = 写时钟频率 * 写有效占比。

在微观上，确定最小读出速率。一般认为读出速率是均匀的，读出速率 = 读时钟频率 * 读有效占比。

带入公式（1）计算。

Burst_Len足够长时，将上面读出写入速率带入公式（1），可得到网上讨论最多的FIFO深度求解公式：

不建议直接用公式（2）无脑计算，上式只有Burst_Len足够长，发生back to back write时才适用。建议根据1~6步骤，判断微观写速率是否均匀，带入式子（1）计算。

编辑：jq