由FIFO操作的时钟字段分为同步/异步FIFO。 同步FIFO是指读时钟和写时钟在相同的时钟沿暂时同时发生读/写。 异步FIFO的读写时钟不一致，读写相互独立。 读写指针的结构读取指针：始终指向下一个要读取的单元格，复位时指向第一个单元格(编号0 )；
写入指针：始终指向当前读取的数据，复位时，指向第一个单元格(编号0 )；
FIFO“空/满”检测FIFO设计关键：生成可信的FIFO读/写指针和生成FIFO的“空/满”状态标志。
很明显，当FIFO满了，就不能写新数据了。 否则，会导致数据溢出。 空状态，即最近写入的数据已经读取完毕，无法重新读取。 否则，读取的数据将变为无效数据。
1.读空信号(rd_empty)
一般来说，读写指针相等时，表示FIFO为空。 这在复位操作时、读取指针读取FIFO的最后一个字后追赶写入指针时有效。
如下图所示。
2.写满信号(wr_full)
读写指针再次相等时，表示FIFO已满。 这是因为，当写入指针旋转一周后返回时，wrapped around赶上了读取指针，如下图所示。
上述FIFO的读写状态基于读写指针的比较，但问题是两者的判断条件是读写指针相等。 区别在于，写入指针写满一圈后，会再次赶上读取指针。 这个应该怎么标注呢？
怎么区分是满状态还是空状态呢？
3.FIFO读写状态的判断方法
有以下两种方法。
(1)extra bit
一般而言，深度为N=2^n的FIFO中，地址的位宽为n，其读写地址的位宽也为n。 有n个存储单元，如果数据位宽为w，则其FIFO的容量为n*w位。
添加到指针的位(extra bit，即地址的MSB )现在是n 1位。 此extra bit用于指示写入指针是否递增并超出最后一个FIFO地址。 如果超过，则MSB加1，其他位将被清除。 对读取指针也执行同样的操作。 深度为8的FIFO时，作为折回标志必须采用3 1位(0000-1000、1001-1111 )，作为折回标志必须采用MSB，作为地址指针必须采用后3位。
判断机制如下：
*如果两个指针的MSB不同，则写入指针将比读取指针多折回一次。 例如，r_addr=0000，且w_addr=1000。
*如果两个指针的MSB相同，则两个指针的折回次数相同。 另外，剩下的位相等(表示FIFO为空)。
(2)设置数据计数器
设置data_counter，并在启用写入时每次写入data计数器时同时递增1； 此计数器在读取操作期间每次读取一个data时递减1。 这样，如果data_counter为0，则FIFO为空，如果data_counter被计数到FIFO深度deep，则指示FIFO已满。
由于计数器会消耗额外的资源，因此如果FIFO较大，FIFO的读取/写入速度可能会降低。
读写指针表示读写指针的代码有很多种，但上述指针以二进制代码形式表示。
1. 二进制FIFO指针
使用二进制计数器，将计数值从一个时钟同步到另一个时钟时容易出现问题，因为所有位都可能同时发生变化。 在同一时钟下同步多个信号时，会发生准稳定性问题。 因为只有更改一位才使用格雷码，所以在两个时钟字段之间同步多个位没有问题。 因此，需要将地址值转换为对应的gray代码，将该gray代码与其他时钟字段同步进行比较，作为空闲状态检测的二进制到gray代码的转换电路。
2. gray码表示指针
使用格雷码解决了一个问题，但也带来了另一个问题。 格雷码怎么判断天空和满足？
空的判断
两者仍然完全相等(包括MSB )；
满的判断
如下图所示，gray码除了MSB以外具有镜像对称的特征，因此如果读取指针指向7，写入指针指向8，则除MSB以外的其余比特都相同，不能说都满。 因此，不能简单地检测到最高位，如果gray代码判断为已满，则必须同时满足以下三项。
与wptr同步的rptr的MSB不相等。 因为wptr必须比rptr多折返一次；
wptr和rptr的顺序不相等上图中的位置7和位置15将转换为二进制数。 是0111和1111。 MSB根据说明多折回一次，111表示相同的位置。