FIFO先进先出

1.简介
FIFO即First in First out的英文简称，是一种先进先出的数据缓存器，与普通存储器的区别在于没有外部读写的地址线。
缺点是只能顺序的读取和写入数据（对于大型数据存储，在性能上必然缓慢），其数据地址是由内部读写指针自动加一完成的，不能像普通的存储器一样，由地址线决定读取或者写入某个特定地址的数据，按读写是否为相同时钟域分为同步和异步FIFO，这里主要介绍异步FIFO，主要用于跨时钟域传输数据。
2.FIFO结构图

FIFO主要包含五个部分，分别是存储单元memory、wptr_full 和 rptr_empty 判断是否空满，并向FIFO memory传递addr；sync_r2w 和 sync_w2r是两个模块，用来同步wptr及rptr信号。
FIFO宽度和深度：简单理解成写入或者读出数据的位宽以及数据的数量，数量越大深度越大。
空标志和满标志：指的是队列在将要满或者将要为空的时候FIFO向状态电路发送的一个标志信号，用来告诉电路这个队列快满了或者快空了，主要是为了预防写操作持续写造成数据溢出，或者读操作读到无效数据。
读时钟和写时钟：时钟有效沿到来才进行读操作或者写操作。异步FIFO指的就是读操作和写操作分别由不同的时钟控制。
3.读写指针
读指针和写指是异步的，因此就会存在速度问题，因此会产生下列现象：
读指针速度大于写指针：队列中数据被快速读走，当读指针等于写指针，表示FIFO为空，向状态电路发送空标志，此时要修改读指针速度，否则会读到无效数据；
读指针速度小于写指针：读FIFO数据的速度小于写的速度，FIFO中数据的数量会稳步增长，到达满队列时发出满标志，此时需要修改写指针速度，否则数据会溢出。
读指针速度等于写指针速度：两者速度一一致，相当于同步FIFO，FIFO中数据数量维持恒定。