FIFO

FIFO (англ. first in, first out «первым пришёл — первым ушёл») — способ организации и манипулирования данными относительно времени и приоритетов. Это выражение описывает принцип технической обработки очереди или обслуживания конфликтных требований путём упорядочения процесса по принципу: «первым пришёл — первым обслужен» (ПППО). Тот, кто приходит первым, тот и обслуживается первым, пришедший следующим ждёт, пока обслуживание первого не будет закончено, и так далее.

Этот принцип аналогичен поведению лиц, стоящих в очереди, когда люди получают обслуживание в том порядке, в котором они занимали очередь. То же самое происходит, например, на нерегулируемом перекрёстке, когда водители ожидают своей очереди на продолжение движения (в ПДД США нет правила «помеха справа», приоритет определяется по принципу FIFO). ПППО также используется как сокращённое название для алгоритма FIFO планирования работы операционной системы, по которому процессорное время выделяется каждому процессу в порядке их поступления на обслуживание.

В более широком смысле, абстракция LIFO (last-in, first-out «последним пришёл — первым ушёл») является противоположностью абстракции FIFO. Разница, возможно, станет яснее, если принять во внимание реже используемый синоним FILO, означающий first-in-last-out («первым пришёл — последним ушёл»). В сущности, обе абстракции являются конкретными случаями более общего понятия работы со списком. Разница не в списке (данных), а в правиле доступа к содержимому. В первом случае добавление делается к одному концу списка, а снятие с другого, во втором случае добавление и снятие делается на одном конце.^[1]

В случае FIFO список называют очередью, в случае LIFO — стек.

Вариантом очереди является очередь с приоритетом, для которой нельзя использовать название FIFO, потому что в этом случае обработка структуры данных происходит по другому принципу. Теория массового обслуживания охватывает более общее понятие очереди, а также взаимодействие между очередями, обслуживание в которых осуществляется по принципу «строго-FIFO». Для обозначения этого принципа также используется аббревиатура FCFS (first come, first served «первым пришёл, первым обслужен»). Для производства возможен вариант FPFO (first product, first out).

Информатика

struct fifo_node 
{
  struct fifo_node *next;
  value_type value;
};

class fifo
{
  fifo_node *front;
  fifo_node *back;

  fifo_node *dequeue(void)
  {
    fifo_node *tmp = front;
    front = front->next;
    return tmp;
  }

  queue(value)
  {
    fifo_node *tempNode = new fifo_node;
    tempNode->value = value;
    back->next = tempNode;
    back = tempNode;
  }
};

Электроника

Принцип FIFO обычно используется в электронных схемах для буферизации и управления потоком, передаваемом от аппаратного обеспечения к программному. В аппаратной форме FIFO в основном состоит из множества указателей чтения и записи, памяти и логики управления. Устройство памяти может быть SRAM, триггер, защёлка или любого другого подходящего типа. Для FIFO больших размеров используется, как правило, двойной порт SRAM, в котором один порт используется для записи, а другой — для чтения.

Синхронным является такой FIFO, в котором один тактовый сигнал используется как для чтения, так и для записи. Асинхронные FIFO используют для чтения и записи различные тактовые сигналы. При использовании асинхронных FIFO возникает проблема метастабильности. Чаще всего при реализации асинхронных указателей FIFO используется код Грея (или любой другой код, в котором два соседних значения шкалы сигнала отличаются только в одном разряде) для обеспечения надежной генерации флага. Заметим ещё, что для генерации флагов в асинхронных реализациях FIFO нужно обязательно использовать арифметические указатели. И наоборот, для генерации флагов в синхронных реализациях FIFO можно использовать либо алгоритм «дырявое ведро», либо тот же арифметический указатель.

Примерами флага статуса FIFO являются: полон, пуст, почти полон, почти пуст, и т. д.

Первая известная реализация FIFO в электронике была сделана Питером Алфке (1931—2011) в 1969 году в компании Fairchild Semiconductor^[2]. Также Питер Алфке был директором Xilinx.

См. также

• RR
• SJN
• GIGO
• LIFO
• Стек

Примечания

Ссылки

• Каммингс и др. Методы моделирования и синтеза для асинхронных конструкций FIFO с асинхронными указателями сравнения, SNUG Сан-Хосе, 2002 (англ.)