在VHDL中，设计存储器的目的是为了保存数据，并在之后的时刻提供数据的读取。在数字电路设计中，FIFO（First-In-First-Out）是一种常见的存储器设计，其数据顺序按存入顺序读出。本文通过一个VHDL程序实例，详细阐述了如何在VHDL环境下设计FIFO存储器，并给出了具体的代码实现和结构解析。
为了构建一个通用的FIFO存储器，使用了`generic`参数`m`和`n`，其中`m`代表FIFO的深度（即可以存储数据的数量），而`n`代表FIFO的宽度（即数据位宽）。通过`generic`声明可以实例化不同大小的FIFO。VHDL的`entity`部分定义了模块的接口，包括输入输出信号以及同步时钟信号。
在`architecture`部分，定义了FIFO存储器内部使用的数据类型，如`Fifo_array`为一个固定大小的位向量数组，用于存储数据。`Fifo_memory`为该数组类型的信号变量，用于实际存储数据。`Wraddr`和`Rdaddr`分别代表写入和读出的地址，`Offset`用于计算存储器中的数据量。`FULL`和`EMPTY`用于表示FIFO的满或空状态。
为了同步写入请求（WRREQ）和读出请求（RDREQ），使用了一个同步时钟边沿的进程`sync_ffs`。通过两级锁存（`Q1`和`Q2`用于WRREQ，`Q3`和`Q4`用于RDREQ），去抖动和同步这两个信号到时钟信号的上升沿。产生的`Wrpulse`和`Rdpulse`信号分别代表写入和读出的脉冲信号。
`Fifo_read`和`Fifo_write`进程都是在时钟信号上升沿触发的。在`Fifo_read`进程中，只有当FIFO不为空（EMPTY='0'）时，数据才会被读出，并更新读地址（Rdaddr）。在`Fifo_write`进程中，只有当FIFO不满（FULL='0'）时，数据才会被写入，并更新写地址（Wraddr）。`Offset`计算了FIFO中当前的数据量，根据`Offset`的值判断FIFO是空（EMPTY）还是满（FULL）。
`DATAOUT`的赋值体现了FIFO的读出行为。当读请求（RDREQ）到来时，`DATAOUT`将输出读出数据缓冲区（Databuffer）的内容；如果没有读请求，则`DATAOUT`输出高阻态（'Z'），确保输出端口不会对其他电路产生影响。
这个VHDL例子展示了FIFO存储器的核心功能实现，涉及了VHDL语言的多个重要概念，如实体（entity）、架构（architecture）、信号（signal）、进程（process）、类型定义（type）、以及并行逻辑和条件语句。通过这个例子，可以学习如何在VHDL中描述硬件行为，包括数据存储、信号同步和状态指示等。
需要注意的是，由于OCR技术的原因，文档中的内容可能存在着一些字识别错误或者漏识别的情况。在编写和理解VHDL代码时，需要根据上下文和VHDL的语法规则进行适当的修正和补充，以确保代码的正确性和可执行性。此外，对于时序逻辑设计，验证仿真过程是必不可少的，以确保在不同的操作条件下FIFO能够正确地存取数据，满足设计要求。
