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。
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你们知道FIFO最小深度计算吗
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