設(shè)計(jì)者為了提升FIFO的速度使用了將二進(jìn)制計(jì)數(shù)器和格雷碼計(jì)數(shù)器結(jié)合在一起的方法，從最開(kāi)始用一組寄存器來(lái)進(jìn)行格雷碼到二進(jìn)制碼的轉(zhuǎn)換，二進(jìn)制碼的遞增和二進(jìn)制碼到格雷碼的轉(zhuǎn)換，到后來(lái)的style#2（如圖）。

在本篇當(dāng)中，作者進(jìn)一步對(duì)此設(shè)計(jì)進(jìn)行了說(shuō)明，使用這種格雷碼計(jì)數(shù)器的目的是利用了二進(jìn)制數(shù)進(jìn)位的機(jī)制簡(jiǎn)化了格雷碼到二進(jìn)制碼的轉(zhuǎn)換電路來(lái)減少組合邏輯電路，這樣整個(gè)計(jì)數(shù)器的工作頻率上限就會(huì)有所提升。

Dual n-bit Gray Code counter style#2

但是，可以看到這里的設(shè)計(jì)需要使用兩組寄存器，這里可能會(huì)體現(xiàn)到PPA trade-off的思想了（因?yàn)槲乙矝](méi)有實(shí)驗(yàn)過(guò)這種替換方式會(huì)不會(huì)帶來(lái)更大的面積損耗）。不過(guò)，對(duì)FPGA來(lái)講,FPGA包含著許多寄存器資源，所以使用FPGA來(lái)實(shí)現(xiàn)這種設(shè)計(jì)方法就不需要考慮面積上的損耗，更能凸顯出速度提升上的優(yōu)勢(shì)！

上文說(shuō)到，設(shè)計(jì)FIFO中最重要的部分也是最難的部分之一就是如何產(chǎn)生空滿(mǎn)標(biāo)志信號(hào)。一種方法就是上一篇提到的使用發(fā)送到對(duì)面時(shí)鐘域的同步后的格雷碼指針來(lái)進(jìn)行比較，從而判斷空滿(mǎn)信號(hào)的產(chǎn)生。而另外一種方法就是本篇文章所提到的，指針的比較不再是同步的了，而是通過(guò)“異步”比較，并判斷空滿(mǎn)信號(hào)。

上篇文章提到的判斷空滿(mǎn)信號(hào)的方法是比較指針是否一樣，并通過(guò)多增加一個(gè)bit位來(lái)討論指針被套圈的問(wèn)題。不同于上個(gè)設(shè)計(jì)，本篇文章提出了一個(gè)更有創(chuàng)意的思路來(lái)判斷空滿(mǎn)信號(hào)的產(chǎn)生。

作者將FIFO的地址分成了四個(gè)區(qū)間并通過(guò)編碼兩個(gè)指針計(jì)數(shù)器最高的兩位來(lái)比較判斷FIFO將要空滿(mǎn)的 趨勢(shì) 。舉個(gè)栗子，如果寫(xiě)指針落在讀指針后面一個(gè)區(qū)間則表示FIFO將要滿(mǎn)，然后當(dāng)指針重合時(shí)則將direction寄存器置位，如下圖。

FIFO is going full because the wptr trails the rptr by one quadrant

而如果寫(xiě)指針落在讀指針前面一個(gè)區(qū)間則代表FIFO將要空，然后當(dāng)指針重合的時(shí)候則將direction寄存器復(fù)位。

FIFO is going empty because the rptr trails the wptr by one quadrant

結(jié)語(yǔ)：

這篇文章理解起來(lái)可能要比前一篇更難理解一點(diǎn)，給我的感覺(jué)就是看起來(lái)很暈。沒(méi)有把握給大家闡明清楚，所以就不再做更深入的探討了。還是推薦大家如果對(duì)這個(gè)設(shè)計(jì)方法感興趣的話可以讀一下原文。