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FIFO 空、满与同时传送

区分占用量与指针，并规定边界上的入队/出队行为。

队列保持接收顺序

FIFO 先交付最早接收的数据项。读指针标识最旧条目，写指针标识下一个存储位置。仅凭指针相等无法区分空与满，因此这个设计维护占用计数。深度为四时，指针需要两位，而计数需要三位才能表示零到四。标签与数据一起存储。

这个寄存式 FIFO 不支持空队列直通。Output-valid 为 count>0，pop 为 output-valid AND output-ready。Input-ready 为 count<depth OR pop，允许满队列在交付队首的同时接收替换项。Push 为 input-valid AND input-ready。下一 count 为 count+push-pop。分别用两项赋值递增和递减 count，可能错误处理同时传送；应采用一个合并更新，或明确列出各情况。

旧 count	条件	push	pop	新 count
0	有输入且接收端 ready	1	0	1
1	有输入且接收端 ready	1	1	1
4	有输入且接收端停顿	0	0	4
4	有输入且接收端 ready	1	1	4

空队列不能只因为接收端 ready 就出队。新输入最早在下一个时钟沿传送。满队列 [A,B,C,D] 同时取走 A、接收 E 后，变为 [B,C,D,E]，仍然已满。读写同一物理位置时，应验证底层存储器行为。

观察占用量、入队和出队

四槽 FIFO，初始为空，读写指针均为 0。非空时接受 pop；有空位或同一边沿接受 pop 时，接受 push。

二的幂次深度可以依靠指针位自然回绕。深度三需要明确规定从位置二转到零。应分别测试回绕、移除最后一项和满队列替换。

接收端停顿五周期时，深度四的空队列只能容纳四个数据项。第五个输入必须等待。无法停顿的源端需要更多容量，或明确的数据丢失策略。任何有限 FIFO 都无法解决使用速率永久较慢的问题。检查 0≤count≤depth、accepted-delivered=count 和标签顺序；只有计数无法暴露重排。

自己试试

深度二的队列为 [tag3,tag4]，out-ready=1 时提供输入 tag5。求 push、pop、下一 count 和队列。如果队列为空，tag5 会立即出队吗？

阅读解释

Pop=1 使 input-ready 在满占用时仍为高，因此 push=1。下一 count 仍为二，队列为 [tag4,tag5]。空队列的 out-valid=0，因此 tag5 被存储，直到之后的时钟沿才可能出队。