FIFO是First In First Out的縮寫，是一種先進先出的數據緩存器。與普通存儲器不同，FIFO沒有外部讀寫地址線，因此使用起來非常簡單，但也只能順序寫入和讀取數據。FIFO廣泛應用于不同時鐘域間的數據傳輸，比如AD數據采集與計算機PCI總線間的通信。另外，FIFO也可用于不同寬度數據接口間的匹配。FIFO的重要參數包括寬度和深度。寬度是指一次讀寫操作的數據位，而深度則是FIFO能存儲多少個N位數據。FIFO的空/滿標志在數據寫入或讀出時起到關鍵作用，滿標志阻止數據繼續(xù)寫入，避免溢出；空標志阻止數據繼續(xù)讀出，避免無效數據的讀取。讀寫指針決定了數據的讀寫位置。FIFO根據工作時鐘域的不同，可分為同步FIFO和異步FIFO。同步FIFO的讀時鐘和寫時鐘相同，在時鐘沿來臨時同時發(fā)生讀寫操作。異步FIFO的讀寫時鐘獨立，設計難點在于判斷空/滿狀態(tài)。亞穩(wěn)態(tài)問題是觸發(fā)器設計中難以避免的問題，使用格雷碼可以有效降低亞穩(wěn)態(tài)發(fā)生的概率。然而，格雷碼只能定義2^n深度，不能像二進制碼那樣隨意定義深度。冗余觸發(fā)器雖然可以進一步降低亞穩(wěn)態(tài)概率，但會增加延時。FIFO的設計關鍵在于空/滿標志的算法。Vijay A. Nebhrajani提出了兩種算法。一種是基于指針的算法，通過比較指針的最高位和其它位來判斷FIFO是否滿或空。另一種是基于門限的算法，設定FIFO容量的75%和25%作為門限，當方向標志超過門限便輸出滿/空標志。這些算法的不同之處在于它們對FIFO空/滿狀態(tài)的判斷方式，但最終目的都是確保數據的正確寫入和讀出，避免溢出或讀空的狀態(tài)出現。不同的算法適用于不同的應用場景，可根據具體需求選擇合適的FIFO設計方法。