FIFO和RAM，到底用哪个？

在FPGA的设计中的，内部的FIFO和RAM是两种非常常见的存储单元。有的场景是只能使用RAM，比如存放表项的时候，有的场景是RAM和FIFO都可以使用，比如存放数据的时候，从功能的角度来讲，FPGAer都知道这两种存储单元如何使用，但是从工程的角度，比如板上问题的定位、存储单位读写逻辑的修改和维护等方面来看，用FIFO还是用RAM还是有点点讲究了。

FIFO

关于FIFO的基本原理，可以参考FIFO的应用，里面对FIFO有非常详细的介绍。这里从优缺点2个方面重新看到FIFO

FIFO的优点

从使用FIFO的角度来看，FIFO优点很明显，使用简单，问题定位也方便。

首先是时序简单：FIFO通过读写使能控制，只要不满，就可以写入数据；只要不空，就可以读出数据。不需要关心数据在内部的存储位置。

定位问题简单：在工程实践中，对FIFO的问题定位比较简单，常见的错误就是上下溢出、非空情况下不读、长空长满等。这些现象FIFO一般都给出了相应的信号，所以非常好定位。

扩展性好：FIFO不仅仅是一个缓存，同时也很好的逻辑隔离单元，写逻辑部分的修改不影响读逻辑；同理读逻辑部分的修改不影响写逻辑，减少了逻辑的耦合性。

FIFO的缺点

FIFO的缺点，首先不能控制地址，也就不能控制数据写入和读出的位置，所以不能存放表项；还有一个缺点就是从资源的角度来看，需要有额外的逻辑来控制读写，还要产生空、满信号等；最后在一些特殊的应用场景下，比如对数据从写入到读出有延时需求的场景，不同的FIFO设计，有可能不满足要求。

RAM

关于RAM的基础原理，前面有也有过详细的介绍，可以参考RAM的应用。

RAM的优点

存放表项：由于RAM的读写地址可以由用户自己控制，所以RAM是FPGA内存放大表项的几乎唯一的选择。

覆盖：在数据需要丢弃的场景中，可以通过重复写的方式来覆盖原来的数据，从而实现丢弃的功能。

回读：在有的场景中，同一个数据可能需要从缓存中多次读出，这种场景下RAM也是唯一的选择。

RAM的缺点

读写控制：相比FIFO的读写控制，增加了地址这个控制信号。从以往的经验来看，地址信号是比较容易引起问题的，常见的就是地址错误导致数据写入错误。

溢出：由于RAM没有空满状态，RAM作为缓存的时候，写入和读出的逻辑，需要从方案上保证不溢出，复杂度略有增加。

问题定位难：除了上述地址错误导致写入的数据错误不好定位外，RAM没有空满状态，做缓存的时候，RAM的溢出同样不好定位。

总结

经过上面的分析，从功能、控制难易程度、问题定位难易程度考虑，我们可以总结出如下几条原则：

1、表项的存储采用RAM；

2、对数据有覆盖和回读需求的，使用RAM，使用的时候要做好读写长度的控制以及状态的监测；

3、除上述2种情况外，既可以用RAM又可以用FIFO的场景，一律用FIFO；

审核编辑：汤梓红