By Zakk_XLW，verision2

（By Zakk_XLW，verision2）

当异步FIFO读写两端的through-put不同时（平均意义上，clk-domain-crossing，写快于读），会遇到FIFO depth的问题。即FIFO至少深度是多少时才能保证读写流畅不卡顿。尤其同时需要严格保证performance和area，并且缓冲FIFO/buffer在chip中分布较为密集的架构，此问题会很关键甚至成为瓶颈。

当然，如果FIFO在chip里不是critical path，gate count什么的在架构上也不关注，这问题实际上无关紧要，depth合理即可。比如通常的选取值为: D = write_burst_len X (Wclk/Rclk)， 其中选择比D大且最接近D值的一个2^N数值即可， 或者直接把(Wclk/Rclk)向上取整，等等。

来看下网上比较完备的一个问题模型

写时钟Wclk, throughput 为平均B个Wclk写入A个数据

读时钟Rclk，throughput为平均Y个Rclk读出X个数据

读写的burst_len同为 BST_LEN

求FIFO的DEPTH？

上述问题所谓corner case实际上是：burst write最大长度连续写（每cycle写一数据）的同时burst read尽可能长地保持0读出，则写和读的差即是fifo depth.

为了便于分析，下面的模型采用趋于一般情况的case：burst write有平均也有集中， burst read始终保持平均throughput。数学模型如下：

蓝线是write，T1时间段内平均写BST_LEN，但从T1到T2间集中再写BST_LEN。此即write path上所谓背靠背（back2back）。其中：

tanA = Wclk*A/B. 此处因子A/B是因为Wclk在T1内并不是100%的有效写，只有A/B是有效的。

tanA1 = Wclk, T1~T2是100%写，没有写间隔。

红线是read， 这个case里面从原点到T2一直保持平均读，所以tanB = Rclk*X/Y

可以得到： T1 = BST_LEN / (tanA) = (BST_len * B)/(Wclk * A)

T2 = BST_LEN / (tanA1) = BST_LEN/Wclk

因此经过写了2个burst_len之后，读出的数据为：

(T1+T2) * tanB = (1+ B/A) *(BST_len/Wclk)*Rclk*(X/Y)

所以此种较为一般的情况下，对于任意1个burst而言，FIFO Depth一个相对一般的表达式为：

1/2 * (2*BST_LEN - (1+ B/A) *(BST_len/Wclk)*Rclk*(X/Y))

= BST_LEN – 1/2 *(1+ B/A) *(BST_LEN/Wclk)*Rclk*(X/Y)

NOTE : (1+ B/A) 为write-factor，(X/Y)为read-factor

回归到前面的最corner case，此时异步FIFO 需要的Depth最大。即2A个clk写2A个数据，且同时2A个clk中读空白最大。此时变化的实际上是上面的write-factor和read-factor：

Write-factor 为：1+ A/A = 2，

Read-factor 严格依赖于具体 case中2A个clk时间段中的最小读数据率，根据实际情况选取即可，此处不深入讨论，直接以一般情况下的X/Y代替

此时FIFO Depth简化为：BST_LEN *(1-(Rclk /Wclk) *(X/Y))

如果读写两边的burst_len不一样，直接在上述计算流程中用各自的burst_len即可。