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    關於異步fifo的快轉慢的問題

    發布時間:2022-01-01T19:27:43更新時間:2022-01-01T19:28:04 瀏覽量:313
    [文章摘要]: 最近一位好朋友跟我提起一個線程同步fifo的問題,或者很有水準的。我貼在這兒給大家看一下:線程同步fifo務必將讀寫能力的pointer來做比較導致滿和空數據信號,但是倘若fifo的2個時鍾域的clk距離特別是在大,pointer在做跨時鍾域轉換的情形下就會產生問題。什麽問題呢?慢...

      最近一位好朋友跟我提起一個線程同步fifo的問題,或者很有水準的。我貼在這兒給大家看一下:線程同步fifo務必將讀寫能力的pointer來做比較導致滿和空數據信號,但是倘若fifo的2個時鍾域的clk距離特別是在大,pointer在做跨時鍾域轉換的情形下就會產生問題。什麽問題呢?慢時鍾采快時鍾會漏采數據信息。

      

      舉例子:線程同步fifo,寫時鍾500M,讀時鍾100M,距離5倍。那麽寫時鍾域的write_pointer就會以500M的工作頻率提高,但是讀時鍾的read_pointer提高的工作頻率是100M。如今要判斷滿和空,滿是在寫時鍾域判斷的,空是在學時鍾域判斷的。下邊的圖所表明:

      

      判斷滿的法子是拿write_pointer和做完CDC轉換回家的read_pointer來做比較。CDC轉換的法子是采用格雷碼過二級flip-flop的同步控製器。由於read_pointer屬於100M的工作頻率,write時鍾域有500M,歸屬於快采慢,CDC轉換不易有什麽問題。因此滿的判斷不易有哪些問題。

      

      判斷空的法子是拿read_pointer和做完CDC轉換回家的write_pointer做比較。CDC轉換的方法也是采用格雷碼過二級flip-flop的同步控製器。由於write_pointer的變化工作頻率是500M,而read時鍾域僅有100M的clk,屬於慢采快,CDC的轉換就會出問題。

      

      出什麽問題?

      

      因為read時鍾的工作頻率過低,因而write_pointer做完CDC之後獲得的將是零星的離散變量的抽樣值,而不是連續的值,例如極有可能會抽樣到格雷碼的5->10->15,而不是連續的格雷碼的5->6->7->8............

      

      那麽該怎麽解決這個問題?

      

      這個問題事實上沒法解決,也無需解決。

      

      為什麽沒法解決?

      

      因為快時鍾往慢時鍾傳數據信息,要想一個不漏,唯一的方法就是hold住(通常來講,至少hold住目標時鍾域2T)。把現如今數據信息牢牢地keep住,直到數據信息被取離開再傳下一個。但是很明顯write_pointer屬於自增型的,隻需fifo沒有滿,它都可以不斷提高,並不會hold始終不變,因而一定會漏采。

      

      為什麽無需解決?

      

      因為隻需fifo夠大,即使見到的write_pointer是離散變量的,也不會傷害到fifo判空。隻需fifo判空不不正確,線程同步fifo的方式就沒有問題,隻不過效率高極有可能略微降低。

      

      舉例子:

      當read時鍾域抽樣到write_pointer的值是5的情形下,真真正正的write_pointer的值極有可能要多少錢?極有可能早就是5,6,7,8,9這種了。但毫無疑問不容易比5小。

      

      為什麽不大可能比5小?

      因為對於write_pointer而言,它從4變為5,這一沿變在跨CDC的情形下,僅有沒有采著和采著二種極有可能,沒采著得話,跨完時鍾域得到4,采著了就獲得5。毫無疑問不大可能得到比5大的值。

      

      也就是說,隻需是格雷碼跨CDC,跨過去的值隻極有可能比真真正正值同樣或者小,不大可能比真真正正值大!

      

      因而如果在read時鍾域早就看到write_pointer等同於5了,那麽真真正正的write_pointer必然不小於5。那麽依據write_pointer等同於5來判斷空,很有可能得到一個很傳統式的空(還能夠叫假空)!也就是說線程同步fifo原本也了解,讀時鍾域就判斷出空,臨時性停止讀取數據。

      

      但是這並不會導致不正確,因為那樣傳統式的空判斷,隻是降低了讀的效率高,並沒有導致載入有誤的數據信息或者找不到的數據信息。

      

      因而,即使抽樣到的write_pointer是個離散值,但是由於線程同步fifo並不會有實際的行為不正確,因而也無需解決這個問題。

      

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