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FIFO 空、滿與同時傳輸

區分占用量與指標，並訂定邊界的推入與取出行為。

佇列保留接受順序

FIFO 先交付最早被接受的項目。讀取指標辨識最舊項目，寫入指標辨識下一個儲存位置。只有指標相等，無法區分空與滿，因此此設計保留占用計數。深度四時，指標需要二位元，但 count 需要三位元，才能表示零到四。標籤必須與資料一起儲存。

我們的暫存 FIFO 沒有空佇列直通。Output-valid 為 count>0，pop 為 output-valid AND output-ready。Input-ready 為 count<depth OR pop，讓滿佇列同時交付首項時可以替換。Push 為 input-valid AND input-ready。下一個 count 為 count+push-pop。分別以兩個賦值遞增與遞減 count，可能錯誤處理同時傳輸；使用單一合併更新或明確分情況。

舊 count	條件	push	pop	新 count
0	有輸入且接收端 ready	1	0	1
1	有輸入且接收端 ready	1	1	1
4	有輸入且接收端停頓	0	0	4
4	有輸入且接收端 ready	1	1	4

空佇列不能只因接收端 ready 就取出。新輸入最早在下一個邊緣才會傳輸。滿佇列 [A,B,C,D] 同時消費 A 並接受 E 後，變成 [B,C,D,E]，仍然為滿。應驗證同一實體位置同時讀寫時，底層記憶體的行為。

觀察占用量、入列與出列

四格 FIFO，初始為空，讀取與寫入指標皆為 0。非空時接受 pop；有空間或同一邊緣接受 pop 時，接受 push。

二的冪次深度會依指標位元自然回繞。深度三需要明確從位置二轉回零。分別測試回繞、移除最後一項與滿時替換。

深度四的空佇列，在接收端停頓五週期期間只能吸收四項。第五筆輸入必須等待。無法停頓的來源端需要更多容量，或明確的遺失策略。沒有有限 FIFO 能解決消費速度永遠較慢的問題。檢查 0≤count≤depth、accepted-delivered=count，以及標籤順序；只靠計數無法揭露重排。

自己試試看

深度二、佇列 [tag3,tag4]，在 out-ready=1 時提供輸入 tag5。求 push、pop、下一個 count 與佇列。若佇列為空，tag5 會立即被取出嗎？

查看解說

Pop=1 讓 input-ready 在滿占用下仍為高，因此 push=1。下一個 count 維持二，佇列為 [tag4,tag5]。空佇列 out-valid=0，因此 tag5 會先儲存，之後的邊緣才能取出。