同步和異步的區(qū)別

1、-作者xxxx-日期xxxx同步和異步的區(qū)別【精品文檔】同步和異步的區(qū)別集錦 通俗版:舉個(gè)例子：普通B/S模式（同步）AJAX技術(shù)（異步）同步：提交請(qǐng)求-等待服務(wù)器處理-處理完畢返回 這個(gè)期間客戶端瀏覽器不能干任何事異步: 請(qǐng)求通過(guò)事件觸發(fā)-服務(wù)器處理（這是瀏覽器仍然可以作其他事情）-處理完畢-同步就是你叫我去吃飯，我聽到了就和你去吃飯；如果沒(méi)有聽到，你就不停的叫，直到我告訴你聽到了，才一起去吃飯。異步就是你叫我，然后自己去吃飯，我得到消息后可能立即走，也可能等到下班才去吃飯。 所以，要我請(qǐng)你吃飯就用同步的方法，要請(qǐng)我吃飯就用異步的方法，這樣你可以省錢。-舉個(gè)例子 打電話時(shí)同步 發(fā)消息是異步綜

2、述版:異步通信”是一種很常用的通信方式。異步通信在發(fā)送字符時(shí)，所發(fā)送的字符之間的時(shí)間間隔可以是任意的。當(dāng)然，接收端必須時(shí)刻做好接收的準(zhǔn)備（如果接收端主機(jī)的電源都沒(méi)有加上，那么發(fā)送端發(fā)送字符就沒(méi)有意義，因?yàn)榻邮斩烁緹o(wú)法接收）。發(fā)送端可以在任意時(shí)刻開始發(fā)送字符，因此必須在每一個(gè)字符的開始和結(jié)束的地方加上標(biāo)志，即加上開始位和停止位，以便使接收端能夠正確地將每一個(gè)字符接收下來(lái)。異步通信的好處是通信設(shè)備簡(jiǎn)單、便宜，但傳輸效率較低（因?yàn)殚_始位和停止位的開銷所占比例較大）。 異步通信也可以是以幀作為發(fā)送的單位。接收端必須隨時(shí)做好接收幀的準(zhǔn)備。這是，幀的首部必須設(shè)有一些特殊的比特組合，使得接收端能夠找出一幀

3、的開始。這也稱為幀定界。幀定界還包含確定幀的結(jié)束位置。這有兩種方法。一種是在幀的尾部設(shè)有某種特殊的比特組合來(lái)標(biāo)志幀的結(jié)束?；蛘咴趲撞恐性O(shè)有幀長(zhǎng)度的字段。需要注意的是，在異步發(fā)送幀時(shí)，并不是說(shuō)發(fā)送端對(duì)幀中的每一個(gè)字符都必須加上開始位和停止位后再發(fā)送出去，而是說(shuō)，發(fā)送端可以在任意時(shí)間發(fā)送一個(gè)幀，而幀與幀之間的時(shí)間間隔也可以是任意的。在一幀中的所有比特是連續(xù)發(fā)送的。發(fā)送端不需要在發(fā)送一幀之前和接收端進(jìn)行協(xié)調(diào)（不需要先進(jìn)行比特同步）。 每個(gè)字符開始發(fā)送的時(shí)間可以是任意的t0 0 1 1 0 1 1 0起始位結(jié)束位t每個(gè)幀開始發(fā)送的時(shí)間可以是任意的以字符為單位發(fā)送以幀為單位發(fā)送幀開始幀結(jié)束 “同步通信

4、”的通信雙方必須先建立同步，即雙方的時(shí)鐘要調(diào)整到同一個(gè)頻率。收發(fā)雙方不停地發(fā)送和接收連續(xù)的同步比特流。但這時(shí)還有兩種不同的同步方式。一種是使用全網(wǎng)同步，用一個(gè)非常精確的主時(shí)鐘對(duì)全網(wǎng)所有結(jié)點(diǎn)上的時(shí)鐘進(jìn)行同步。另一種是使用準(zhǔn)同步，各結(jié)點(diǎn)的時(shí)鐘之間允許有微小的誤差，然后采用其他措施實(shí)現(xiàn)同步傳輸。串口進(jìn)行通信的方式有兩種：同步通信方式和異步通信方式。同步通信方式要求通信雙方以相同的時(shí)鐘頻率進(jìn)行，而且準(zhǔn)確協(xié)調(diào)，通過(guò)共享一個(gè)單個(gè)時(shí)鐘或定時(shí)脈沖源保證發(fā)送方和接收方的準(zhǔn)確同步，效率較高；異步通信方式不要求雙方同步，收發(fā)方可采用各自的時(shí)鐘源，雙方遵循異步的通信協(xié)議，以字符為數(shù)據(jù)傳輸單位，發(fā)送方傳送字符的時(shí)間間隔

5、不確定，發(fā)送效率比同步傳送效率低。 具體 專業(yè)版:串行通信可以分為兩種類型：同步通信、異步通信。1.異步通信的特點(diǎn)及信息幀格式： 以起止式異步協(xié)議為例，下圖顯示的是起止式一幀數(shù)據(jù)的格式： 圖1 起止式異步通信的特點(diǎn)是：一個(gè)字符一個(gè)字符地傳輸，每個(gè)字符一位一位地傳輸，并且傳輸一個(gè)字符時(shí)，總是以“起始位”開始，以“停止位”結(jié)束,字符之間沒(méi)有固定的時(shí)間間隔要求。每一個(gè)字符的前面都有一位起始位（低電平，邏輯值），字符本身由5-7位數(shù)據(jù)位組成，接著字符后面是一位校驗(yàn)位（也可以沒(méi)有校驗(yàn)位），最后是一位或一位半或二位停止位，停止位后面是不定長(zhǎng)的空閑位。停止位和空閑位都規(guī)定為高電平（邏輯值），這樣就保證起始位

6、開始處一定有一個(gè)下跳沿。從圖中可看出，這種格式是靠起始位和停止位來(lái)實(shí)現(xiàn)字符的界定或同步的，故稱為起止式協(xié)議。 異步通信可以采用正邏輯或負(fù)邏輯，正負(fù)邏輯的表示如下表所示： 邏輯0邏輯1正邏輯低電平高電平負(fù)邏輯高電平低電平異步通信的信息格式如下邊的表所示起始位邏輯01位數(shù)據(jù)位邏輯0或15位、6位、7位、8位校驗(yàn)位邏輯0或11位或無(wú)停止位邏輯1空閑位邏輯1任意數(shù)量注：表中位數(shù)的本質(zhì)含義是信號(hào)出現(xiàn)的時(shí)間，故可有分?jǐn)?shù)位，如1.5。例：傳送8位數(shù)據(jù)45H（0100,0101B），奇校驗(yàn)，1個(gè)停止位，則信號(hào)線上的波形象圖2所示那樣：異步通信的速率：若9600bps，每字符8位，1起始，1停止，無(wú)奇偶，則實(shí)際

7、每字符傳送10位，則960字符/秒。 圖2接收端以“接收時(shí)鐘”和“波特率因子”決定一位的時(shí)間長(zhǎng)度。下面以波特率因子等于16（接收時(shí)鐘每16個(gè)時(shí)鐘周期，使接收移位寄存器移位一次）、正邏輯為例說(shuō)明，如圖3所示。圖3（1）開始通信時(shí)，信號(hào)線為空閑（邏輯1）,當(dāng)檢測(cè)到由1到0的跳變時(shí)，開始對(duì)“接收時(shí)鐘”計(jì)數(shù)。（2）當(dāng)計(jì)到8個(gè)時(shí)鐘時(shí)，對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，若仍為低電平，則確認(rèn)這是“起始位”B，而不是干擾信號(hào)。（3）接收端檢測(cè)到起始位后，隔16個(gè)接收時(shí)鐘，對(duì)輸入信號(hào)檢測(cè)一次，把對(duì)應(yīng)的值作為D0位數(shù)據(jù)。若為邏輯1, 作為數(shù)據(jù)位1；若為邏輯0，作為數(shù)據(jù)位0。（4）再隔16個(gè)接收時(shí)鐘，對(duì)輸入信號(hào)檢測(cè)一次，把對(duì)應(yīng)的

8、值作為D1位數(shù)據(jù)。.，直到全部數(shù)據(jù)位都輸入。（5）檢測(cè)校驗(yàn)位P（如果有的話）。（6）接收到規(guī)定的數(shù)據(jù)位個(gè)數(shù)和校驗(yàn)位后,通信接口電路希望收到停止位S(邏輯1)，若此時(shí)未收到邏輯1，說(shuō)明出現(xiàn)了錯(cuò)誤，在狀態(tài)寄存器中置“幀錯(cuò)誤”標(biāo)志。若沒(méi)有錯(cuò)誤，對(duì)全部數(shù)據(jù)位進(jìn)行奇偶校驗(yàn)，無(wú)校驗(yàn)錯(cuò)時(shí)，把數(shù)據(jù)位從移位寄存器中送數(shù)據(jù)輸入寄存器。若校驗(yàn)錯(cuò)，在狀態(tài)寄存器中置奇偶錯(cuò)標(biāo)志。（7）本幀信息全部接收完，把線路上出現(xiàn)的高電平作為空閑位。（8）當(dāng)信號(hào)再次變?yōu)榈蜁r(shí)，開始進(jìn)入下一幀的檢測(cè)。3、異步通信的發(fā)送過(guò)程發(fā)送端以“發(fā)送時(shí)鐘”和“波特率因子”決定一位的時(shí)間長(zhǎng)度。（1）當(dāng)初始化后，或者沒(méi)有信息需要發(fā)送時(shí)，發(fā)送端輸出邏輯1，即

9、空閑位，空閑位可以有任意數(shù)量。（2）當(dāng)需要發(fā)送時(shí)，發(fā)送端首先輸出邏輯0，作為起始位。（3）接著，發(fā)送端首先發(fā)送D0位，直到各數(shù)據(jù)位發(fā)送完。（4）如果需要的話，發(fā)送端輸出校驗(yàn)位。（5）最后，發(fā)送端輸出停止位（邏輯1）。（6）如果沒(méi)有信息需要發(fā)送時(shí)，發(fā)送端輸出邏輯1，即空閑位，空閑位可以有任意數(shù)量。如果還有信息需要發(fā)送，轉(zhuǎn)入第（2）步。對(duì)于以上發(fā)送、接收過(guò)程應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：（1）接收端總是在每個(gè)字符的頭部（即起始位）進(jìn)行一次重新定位，因此發(fā)送端可以在字符之間插入不等長(zhǎng)的空閑位，不影響接收端的接收。（2）發(fā)送端的發(fā)送時(shí)鐘和接收端的接收時(shí)鐘，其頻率允許有一定差異，當(dāng)頻率差異在一定范圍內(nèi)，不會(huì)引起接收端

10、檢測(cè)錯(cuò)位，能夠正確接收。并且這種頻率差異不會(huì)因多個(gè)字符的連續(xù)接收而造成誤差累計(jì)（因?yàn)槊總€(gè)字符的開始（起始位處）接收方均重新定位）。只有當(dāng)發(fā)送時(shí)鐘和接收時(shí)鐘頻率差異太大，引起接收端采樣錯(cuò)位，才造成接收錯(cuò)誤。（3）起始位、校驗(yàn)位、停止位、空閑位的信號(hào)，由“發(fā)送移位寄存器”自動(dòng)插入。在接收方，“接收移位寄存器”接收到一幀完整信息（起始、數(shù)據(jù)、校驗(yàn)、停止）后，僅把數(shù)據(jù)的各位送至“數(shù)據(jù)輸入寄存器”，即CPU從“數(shù)據(jù)輸入寄存器”中讀得的信息，只是有效數(shù)字，不包含起始位、校驗(yàn)位、停止位信息。1、同步通信方式的特點(diǎn)：采用同步通信時(shí)，將許多字符組成一個(gè)信息組，這樣，字符可以一個(gè)接一個(gè)地傳輸，但是，在每組信息（通

11、常稱為幀）的開始要加上同步字符，在沒(méi)有信息要傳輸時(shí)，要填上空字符，因?yàn)橥絺鬏敳辉试S有間隙。在同步傳輸過(guò)程中，一個(gè)字符可以對(duì)應(yīng)58位。當(dāng)然，對(duì)同一個(gè)傳輸過(guò)程，所有字符對(duì)應(yīng)同樣的數(shù)位，比如說(shuō)n位。這樣，傳輸時(shí)，按每n位劃分為一個(gè)時(shí)間片，發(fā)送端在一個(gè)時(shí)間片中發(fā)送一個(gè)字符，接收端則在一個(gè)時(shí)間片中接收一個(gè)字符。同步傳輸時(shí)，一個(gè)信息幀中包含許多字符，每個(gè)信息幀用同步字符作為開始，一般將同步字符和空字符用同一個(gè)代碼。在整個(gè)系統(tǒng)中，由一個(gè)統(tǒng)一的時(shí)鐘控制發(fā)送端的發(fā)送和空字符用同一個(gè)代碼。接收端當(dāng)然是應(yīng)該能識(shí)別同步字符的，當(dāng)檢測(cè)到有一串?dāng)?shù)位和同步字符相匹配時(shí)，就認(rèn)為開始一個(gè)信息幀，于是，把此后的數(shù)位作為實(shí)際傳輸

12、信息來(lái)處理。 2、面向字符的同步協(xié)議（IBM的BSC協(xié)議）該協(xié)議規(guī)定了10個(gè)特殊字符（稱為控制字符）作為信息傳輸?shù)臉?biāo)志。其格式為SYN SOH 標(biāo)題 STX 數(shù)據(jù)塊 ETB/ETX 塊校驗(yàn)SYN：同步字符（Synchronous character），每幀可加1個(gè)（單同步）或2個(gè)（雙同步）同步字符。 SOH：標(biāo)題開始（Start of Header）。標(biāo)題：Header，包含源地址（發(fā)送方地址）、目的地址（接收方地址）、路由指示。STX：正文開始（Start of Text）。數(shù)據(jù)塊：正文（Text），由多個(gè)字符組成。ETB:塊傳輸結(jié)束（end of transmission block），

13、標(biāo)識(shí)本數(shù)據(jù)塊結(jié)束。ETX：全文結(jié)束（end of text），（全文分為若干塊傳輸）。塊校驗(yàn)：對(duì)從SOH開始，直到ETB/ETX字段的檢驗(yàn)碼。3、面向bit的同步協(xié)議（ISO的HDLC）一幀信息可以是任意位，用位組合標(biāo)識(shí)幀的開始和結(jié)束。 幀格式為：F場(chǎng) A場(chǎng) C場(chǎng) I場(chǎng) FC場(chǎng) F場(chǎng)F場(chǎng)：標(biāo)志場(chǎng);作為一幀的開始和結(jié)束，標(biāo)志字符為8位，01111110。 A場(chǎng)：地址場(chǎng)，規(guī)定接收方地址，可為8的整倍位。接收方檢查每個(gè)地址字節(jié)的第1位，如果為0，則后邊跟著另一個(gè)地址字節(jié)。若為1，則該字節(jié)為最后一個(gè)地址字節(jié)。C場(chǎng)：控制場(chǎng)。指示信息場(chǎng)的類型，8位或16位。若第1字節(jié)的第1位為0，則還有第2個(gè)字節(jié)也是控制

14、場(chǎng)。I場(chǎng)：信息場(chǎng)。要傳送的數(shù)據(jù)。FC場(chǎng)：幀校驗(yàn)場(chǎng)。16位循環(huán)冗余校驗(yàn)碼CRC。除F場(chǎng)和自動(dòng)插入的0位外，均參加CRC計(jì)算。4、同步通信的0位插入和刪除技術(shù)在同步通信中，一幀信息以一個(gè)（或幾個(gè)）特殊字符開始，例如，F(xiàn)場(chǎng)=01111110B。但在信息幀的其他位置，完全可能出現(xiàn)這些特殊字符，為了避免接收方把這些特殊字符誤認(rèn)為幀的開始，發(fā)送方采用“0位插入技術(shù)，相應(yīng)地，接收方采用0位刪除技術(shù)。發(fā)送方的0位插入：除了起始字符外，當(dāng)連續(xù)出現(xiàn)5個(gè)1時(shí)，發(fā)送方自動(dòng)插入一個(gè)0。使得在整個(gè)信息幀中，只有起始字符含有連續(xù)的6個(gè)1。接收方的0位刪除技術(shù)：接收方收到連續(xù)6個(gè)1，作為幀的起始，把連續(xù)出現(xiàn)5個(gè)1后的0自動(dòng)刪

15、除。5、同步通信的字節(jié)填充技術(shù)設(shè)需要傳送的原始信息幀為：SOT DATA EOT節(jié)填充技術(shù)采用字符替換方式，使信息幀的DATA中不出現(xiàn)起始字符SOT和結(jié)束字符EOT。 設(shè)按下表方式進(jìn)行替換：DATA中的原字符 替換為SOTESC XEOT ESC YESC ESC Z 其中，ESC=1AH，X、Y、Z可指定為任意字符（除SOT、EOT、ESC外）。 發(fā)送方按約定方式對(duì)需要發(fā)送的原始幀進(jìn)行替換，并把替換后的新的幀發(fā)送給接收方。例如圖所示：接收方按約定方式進(jìn)行相反替換，可以獲得原始幀信息。6、異步通信和同步通信的比較（1）異步通信簡(jiǎn)單，雙方時(shí)鐘可允許一定誤差。同步通信較復(fù)雜，雙方時(shí)鐘的允許誤差較小

16、。（2）異步通信只適用于點(diǎn) 點(diǎn)，同步通信可用于點(diǎn) 多。（3）通信效率：異步通信低，同步通信高。 同步與異步2007年11月22日 星期四 19:57在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域里，同步與異步的概念實(shí)際上是相對(duì)的。任何傳輸總存在時(shí)間間隔，當(dāng)然不可能做到完全同步。這里我們需要用相對(duì)的觀念去理解。舉個(gè)例子：普通B/S模式（同步）AJAX技術(shù)（異步） 同步：提交請(qǐng)求-等待服務(wù)器處理-處理完畢返回 這個(gè)期間客戶端瀏覽器不能干任何事。 異步: 請(qǐng)求通過(guò)事件觸發(fā)-服務(wù)器處理（這時(shí)瀏覽器仍然可以作其他事情）-處理完畢。 再舉一例：打電話時(shí)是同步，發(fā)消息是異步。如果數(shù)據(jù)將在線程間共享。例如正在寫的數(shù)據(jù)以后可能被另一個(gè)線程讀到，

17、或者正在讀的數(shù)據(jù)可能已經(jīng)被另一個(gè)線程寫過(guò)了，那么這些數(shù)據(jù)就是共享數(shù)據(jù)，必須進(jìn)行同步存取。當(dāng)應(yīng)用程序在對(duì)象上調(diào)用了一個(gè)需要花費(fèi)很長(zhǎng)時(shí)間來(lái)執(zhí)行的方法，并且不希望讓程序等待方法的返回時(shí)，就應(yīng)該使用異步編程，在很多情況下采用異步途徑往往更有效率。概括來(lái)講，就是有兩個(gè)數(shù)據(jù)源，最初它們的數(shù)據(jù)都是一樣的。若一個(gè)數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)添加、修改、刪除等操作發(fā)生了改變（或者兩個(gè)數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)都發(fā)生了改變），那么為了使兩個(gè)數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)保持一致，即讓一個(gè)數(shù)據(jù)源數(shù)據(jù)的改變反映到另一個(gè)上，就必須進(jìn)行一個(gè)讓兩個(gè)數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)保持一致的操作，這個(gè)操作就叫“同步”。同步操作結(jié)束之后，兩個(gè)設(shè)備上的數(shù)據(jù)就完全一致了，處于“同步”狀態(tài)。 一

18、般來(lái)講，兩個(gè)數(shù)據(jù)源中，一個(gè)是服務(wù)器端，一個(gè)是客戶端。服務(wù)器端由于其計(jì)算功能和處理功能強(qiáng)大，在同步過(guò)程中要比客戶端做更多的計(jì)算和處理工作。 舉例說(shuō)明，在電腦的Outlook里面存儲(chǔ)了很多聯(lián)系人，另外在手機(jī)里面也存儲(chǔ)了很多聯(lián)系人，那么如何使Outlook里面的聯(lián)系人和手機(jī)里面的聯(lián)系人保持一致呢？這時(shí)候就可以通過(guò)“同步”來(lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的。此處由于電腦相對(duì)手機(jī)來(lái)說(shuō)，計(jì)算功能和處理功能強(qiáng)大，因此我們將PC當(dāng)作服務(wù)器端，手機(jī)當(dāng)作客戶端。服務(wù)器端（電腦的Outlook）和客戶端（手機(jī)）第一次同步時(shí)，將進(jìn)行“慢同步”，其過(guò)程如下：客戶端發(fā)出自己的全部聯(lián)系人給服務(wù)器端，服務(wù)器將收到的所有聯(lián)系人同自己的聯(lián)系人進(jìn)行比

19、較和分析。分析結(jié)束以后，服務(wù)器向客戶端發(fā)出客戶端沒(méi)有的聯(lián)系人，這樣客戶端就有了服務(wù)器端有而同步之前自己沒(méi)有的聯(lián)系人，而服務(wù)器端也將客戶端有的而同步之前自己沒(méi)有的聯(lián)系人增加進(jìn)來(lái)，這樣同步結(jié)束之后，兩個(gè)設(shè)備上的聯(lián)系人信息就完全一致了，處于“同步”狀態(tài)。 現(xiàn)在Outlook和手機(jī)上的聯(lián)系人信息完全一致，比如各自都有10個(gè)客戶的聯(lián)系方式。用戶外出時(shí)攜帶手機(jī)，在辦公室則使用PC的Outlook。某一天，用戶在外出中對(duì)手機(jī)上的客戶1和客戶4的信息進(jìn)行了修改，返回公司后，又對(duì)PC上Outlook的客戶2和客戶8的信息作了修改，一天工作下來(lái)，用戶想保持手機(jī)和PC上Outlook的客戶的聯(lián)系方式的一致，這個(gè)時(shí)候

20、只需要執(zhí)行“自動(dòng)同步”操作就可達(dá)到該目的。手機(jī)只需要把修改過(guò)的客戶信息（客戶1和客戶4）發(fā)給Outlook，Outlook只需要將修改過(guò)的客戶信息（客戶2和客戶8）發(fā)給手機(jī)，然后各自進(jìn)行相應(yīng)的修改就可以了。這種方式之所以叫做“自動(dòng)同步”是因?yàn)樗幌瘛奥健蹦菢有枰阉械男畔l(fā)送給對(duì)方，而只需要將自上次同步以來(lái)修改的信息發(fā)送給對(duì)方就可以了。 如果自上次同步以來(lái)，用戶對(duì)手機(jī)和Outlook里面的同一個(gè)聯(lián)系人做了不同更改，那么同步的時(shí)候，就會(huì)出現(xiàn)沖突，那么如何處理呢。在同步以前，用戶可以預(yù)先選擇沖突處理策略來(lái)解決沖突。詳情請(qǐng)查看： 沖突處理策略。 如果自上次同步以來(lái)，由于長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有同步或者短時(shí)間

21、內(nèi)某個(gè)數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)修改較多導(dǎo)致“修改日志”溢出，那么下一次同步軟件就會(huì)自動(dòng)采用“慢同步”。 如果用戶不小心刪除了A數(shù)據(jù)源上的全部數(shù)據(jù)，并希望通過(guò)和B數(shù)據(jù)源的同步來(lái)恢復(fù)數(shù)據(jù)的話，用戶需要選擇“慢同步”，否則可能導(dǎo)致B數(shù)據(jù)源的部分?jǐn)?shù)據(jù)也被刪除的后果。因?yàn)樵跐M足“自動(dòng)同步”的條件下，軟件就會(huì)錯(cuò)認(rèn)為用戶是希望刪除B數(shù)據(jù)源的對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)。 因此保險(xiǎn)的做法是用戶先對(duì)B數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)進(jìn)行備份，然后再同步，如果真的出現(xiàn)了B數(shù)據(jù)源的對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)被刪除的情況，還可以將備份的數(shù)據(jù)導(dǎo)入B數(shù)據(jù)源，然后選擇“慢同步”來(lái)和A數(shù)據(jù)源同步。 所以平時(shí)用戶需要注意對(duì)各個(gè)數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)進(jìn)行備份，一旦發(fā)生了上述情況，還可以恢復(fù)數(shù)據(jù)。 手機(jī)和Ou

22、tlook可以同步聯(lián)系人，也可以同步日程。 另外手機(jī)除了能和Outlook同步外，還可以和Outlook Express，Notes同步。關(guān)于時(shí)鐘問(wèn)題的探討 作者：未知 無(wú)淪是用離散邏輯、可編程邏輯，還是用全定制硅器件實(shí)現(xiàn)的任何數(shù)字設(shè)計(jì)，為了成功地操作，可靠的時(shí)鐘是非常關(guān)鍵的。設(shè)計(jì)不良的時(shí)鐘在極限的溫度、電壓或制造工藝的偏差情況下將導(dǎo)致錯(cuò)誤的行為，并且調(diào)試?yán)щy、花銷很大。 在設(shè)計(jì)pld/fpga時(shí)通常采用幾種時(shí)鐘類型。時(shí)鐘可分為如下四種類型：全局時(shí)鐘、門控時(shí)鐘、多級(jí)邏輯時(shí)鐘和波動(dòng)式時(shí)鐘。多時(shí)鐘系統(tǒng)能夠包括上述四種時(shí)鐘類型的任意組合。 1全局時(shí)鐘 對(duì)于一個(gè)設(shè)計(jì)項(xiàng)目來(lái)說(shuō)，全局時(shí)鐘(或同步時(shí)鐘)是最

23、簡(jiǎn)單和最可預(yù)測(cè)的時(shí)鐘。在pld/fpga設(shè)計(jì)中最好的時(shí)鐘方案是：由專用的全局時(shí)鐘輸入引腳驅(qū)動(dòng)的單個(gè)主時(shí)鐘去鐘控設(shè)計(jì)項(xiàng)目中的每一個(gè)觸發(fā)器。只要可能就應(yīng)盡量在設(shè)計(jì)項(xiàng)目中采用全局時(shí)鐘。pld/fpga都具有專門的全局時(shí)鐘引腳，它直接連到器件中的每一個(gè)寄存器。這種全局時(shí)鐘提供器件中最短的時(shí)鐘到輸出的延時(shí)。 圖1 示出全局時(shí)鐘的實(shí)例。圖1 定時(shí)波形示出觸發(fā)器的數(shù)據(jù)輸入d1.3應(yīng)遵守建立時(shí)間和保持時(shí)間的約束條件。建立和保持時(shí)間的數(shù)值在pld數(shù)據(jù)手冊(cè)中給出，也可用軟件的定時(shí)分析器計(jì)算出來(lái)。如果在應(yīng)用中不能滿足建立和保持時(shí)間的要求，則必須用時(shí)鐘同步輸入信號(hào)(參看下一章“異步輸入”)。 圖1 全局時(shí)鐘 （最好的

24、方法是用全局時(shí)鐘引腳去鐘控pld內(nèi)的每一個(gè)寄存器，于是數(shù)據(jù)只要遵守相對(duì)時(shí)鐘的建立時(shí)間tsu和保持時(shí)間th） 2門控時(shí)鐘 在許多應(yīng)用中，整個(gè)設(shè)計(jì)項(xiàng)目都采用外部的全局時(shí)鐘是不可能或不實(shí)際的。pld具有乘積項(xiàng)邏輯陣列時(shí)鐘（即時(shí)鐘是由邏輯產(chǎn)生的），允許任意函數(shù)單獨(dú)地鐘控各個(gè)觸發(fā)器。然而，當(dāng)你用陣列時(shí)鐘時(shí)，應(yīng)仔細(xì)地分析時(shí)鐘函數(shù)，以避免毛刺。 通常用陣列時(shí)鐘構(gòu)成門控時(shí)鐘。門控時(shí)鐘常常同微處理器接口有關(guān)，用地址線去控制寫脈沖。然而，每當(dāng)用組合函數(shù)鐘控觸發(fā)器時(shí)，通常都存在著門控時(shí)鐘。如果符合下述條件，門控時(shí)鐘可以象全局時(shí)鐘一樣可靠地工作： 1.驅(qū)動(dòng)時(shí)鐘的邏輯必須只包含一個(gè)“與”門或一個(gè)“或”門。如果采用任何附

25、加邏在某些工作狀態(tài)下，會(huì)出現(xiàn)競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)生的毛刺。 2.邏輯門的一個(gè)輸入作為實(shí)際的時(shí)鐘，而該邏輯門的所有其它輸入必須當(dāng)成地址或控制線，它們遵守相對(duì)于時(shí)鐘的建立和保持時(shí)間的約束。 圖2和圖3 是可靠的門控時(shí)鐘的實(shí)例。在 圖2 中，用一個(gè)“與”門產(chǎn)生門控時(shí)鐘，在 圖3 中，用一個(gè)“或”門產(chǎn)生門控時(shí)鐘。在這兩個(gè)實(shí)例中，引腳nwr和nwe考慮為時(shí)鐘引腳，引腳addo3是地址引腳，兩個(gè)觸發(fā)器的數(shù)據(jù)是信號(hào)d1.n經(jīng)隨機(jī)邏輯產(chǎn)生的。 圖2 “與”門門控時(shí)鐘 圖3 “或”門門控時(shí)鐘 圖2和圖3 的波形圖顯示出有關(guān)的建立時(shí)間和保持時(shí)間的要求。這兩個(gè)設(shè)計(jì)項(xiàng)目的地址線必須在時(shí)鐘保持有效的整個(gè)期間內(nèi)保持穩(wěn)定(nwr和nwe

26、是低電平有效)。如果地址線在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)未保持穩(wěn)定，則在時(shí)鐘上會(huì)出現(xiàn)毛刺，造成觸發(fā)器發(fā)生錯(cuò)誤的狀態(tài)變化。另一方面，數(shù)據(jù)引腳d1n只要求在nwr和nwe的有效邊沿處滿足標(biāo)準(zhǔn)的建立和保持時(shí)間的規(guī)定。 我們往往可以將門控時(shí)鐘轉(zhuǎn)換成全局時(shí)鐘以改善設(shè)計(jì)項(xiàng)目的可靠性。圖4 示出如何用全局時(shí)鐘重新設(shè)計(jì) 圖2 的電路。地址線在控制d觸發(fā)器的使能輸入，許多pld設(shè)計(jì)軟件，如max+plusii軟件都提供這種帶使能端的d觸發(fā)器。當(dāng)ena為高電平時(shí)，d輸入端的值被鐘控到觸發(fā)器中：當(dāng)ena為低電平時(shí)，維持現(xiàn)在的狀態(tài)。 圖4 “與”門門控時(shí)鐘轉(zhuǎn)化成全局時(shí)鐘 圖4 中重新設(shè)計(jì)的電路的定時(shí)波形表明地址線不需要在nwr有效的

27、整個(gè)期間內(nèi)保持穩(wěn)定；而只要求它們和數(shù)據(jù)引腳一樣符合同樣的建立和保持時(shí)間，這樣對(duì)地址線的要求就少很多。 圖 給出一個(gè)不可靠的門控時(shí)鐘的例子。3位同步加法計(jì)數(shù)器的rco輸出用來(lái)鐘控觸發(fā)器。然而，計(jì)數(shù)器給出的多個(gè)輸入起到時(shí)鐘的作用，這違反了可靠門控時(shí)鐘所需的條件之一。在產(chǎn)生rco信號(hào)的觸發(fā)器中，沒(méi)有一個(gè)能考慮為實(shí)際的時(shí)鐘線，這是因?yàn)樗杏|發(fā)器在幾乎相同的時(shí)刻發(fā)生翻轉(zhuǎn)。而我們并不能保證在pld/fpga內(nèi)部qa,qb,qc到d觸發(fā)器的布線長(zhǎng)短一致，因此，如 圖5 的時(shí)間波形所示，在器從3計(jì)到4時(shí)，rco線上會(huì)出現(xiàn)毛刺（假設(shè)qc到d觸發(fā)器的路徑較短，即qc的輸出先翻轉(zhuǎn)）。 圖5 不可靠的門控時(shí)鐘 (定時(shí)

28、波形示出在計(jì)數(shù)器從3到4改變時(shí)，rco信號(hào)如何出現(xiàn)毛刺的) 圖6 給出一種可靠的全局鐘控的電路，它是圖5不可靠計(jì)數(shù)器電路的改進(jìn)，rco控制d觸發(fā)器的使能輸入。這個(gè)改進(jìn)不需要增加pld的邏輯單元。 圖6 不可靠的門控時(shí)鐘轉(zhuǎn)換為全局時(shí)鐘 (這個(gè)電路等效于圖5電路，但卻可靠的多) 3多級(jí)邏輯時(shí)鐘 當(dāng)產(chǎn)生門控時(shí)鐘的組合邏輯超過(guò)一級(jí)(即超過(guò)單個(gè)的“與”門或“或”門)時(shí)，證設(shè)計(jì)項(xiàng)目的可靠性變得很困難。即使樣機(jī)或仿真結(jié)果沒(méi)有顯示出靜態(tài)險(xiǎn)象，但實(shí)際上仍然可能存在著危險(xiǎn)。通常，我們不應(yīng)該用多級(jí)組合邏輯去鐘控pld設(shè)計(jì)中的觸發(fā)器。 圖7 給出一個(gè)含有險(xiǎn)象的多級(jí)時(shí)鐘的例子。時(shí)鐘是由sel引腳控制的多路選擇器輸出的。

29、多路選擇器的輸入是時(shí)鐘(clk)和該時(shí)鐘的2分頻(div2)。由圖7 的定時(shí)波形圖看出，在兩個(gè)時(shí)鐘均為邏輯1的情況下，當(dāng)sel線的狀態(tài)改變時(shí)，存在靜態(tài)險(xiǎn)象。險(xiǎn)象的程度取決于工作的條件。 多級(jí)邏輯的險(xiǎn)象是可以去除的。例如，你可以插入“冗余邏輯”到設(shè)計(jì)項(xiàng)目中。然而，pld/fpga編譯器在邏輯綜合時(shí)會(huì)去掉這些冗余邏輯，使得驗(yàn)證險(xiǎn)象是否真正被去除變得困難了。為此，必須應(yīng)尋求其它方法來(lái)實(shí)現(xiàn)電路的功能。 圖7 有靜態(tài)險(xiǎn)象的多級(jí)時(shí)鐘 圖8 給出 圖7 電路的一種單級(jí)時(shí)鐘的替代方案。圖中sel引腳和div2信號(hào)用于使能d觸發(fā)器的使能輸入端，而不是用于該觸發(fā)器的時(shí)鐘引腳。采用這個(gè)電路并不需要附加pld的邏輯單

30、元，工作卻可靠多了。 不同的系統(tǒng)需要采用不同的方法去除多級(jí)時(shí)鐘，并沒(méi)有固定的模式。 圖7 無(wú)靜態(tài)險(xiǎn)象的多級(jí)時(shí)鐘 （這個(gè)電路邏輯上等效于圖7，但卻可靠的多） 4行波時(shí)鐘 另一種流行的時(shí)鐘電路是采用行波時(shí)鐘，即一個(gè)觸發(fā)器的輸出用作另一個(gè)觸發(fā)器的時(shí)鐘輸入。如果仔細(xì)地設(shè)計(jì)，行波時(shí)鐘可以象全局時(shí)鐘一樣地可靠工作。然而，行波時(shí)鐘使得與電路有關(guān)的定時(shí)計(jì)算變得很復(fù)雜。行波時(shí)鐘在行波鏈上各觸發(fā)器的時(shí)鐘之間產(chǎn)生較大的時(shí)間偏移，并且會(huì)超出最壞情況下的建立時(shí)間、保持時(shí)間和電路中時(shí)鐘到輸出的延時(shí)，使系統(tǒng)的實(shí)際速度下降。 用計(jì)數(shù)翻轉(zhuǎn)型觸發(fā)器構(gòu)成異步計(jì)數(shù)器時(shí)常采用行波時(shí)鐘，一個(gè)觸發(fā)器的輸出鐘控下一個(gè)觸發(fā)器的輸入，參看圖9

31、同步計(jì)數(shù)器通常是代替異步計(jì)數(shù)器的更好方案，這是因?yàn)閮烧咝枰瑯佣嗟暮陠卧接?jì)數(shù)器有較快的時(shí)鐘到輸出的時(shí)間。圖10 給出具有全局時(shí)鐘的同步計(jì)數(shù)器，它和 圖9 功能相同，用了同樣多的邏輯單元實(shí)現(xiàn)，卻有較快的時(shí)鐘到輸出的時(shí)間。幾乎所有pld開發(fā)軟件都提供多種多樣的同步計(jì)數(shù)器。 圖9 行波時(shí)鐘 圖10 行波時(shí)鐘轉(zhuǎn)換成全局時(shí)鐘 (這個(gè)3位計(jì)數(shù)器是圖9異步計(jì)數(shù)器的替代電路，它用了同樣的3個(gè)宏單元，但有更短的時(shí)鐘到輸出的延時(shí)) 5. 多時(shí)鐘系統(tǒng) 許多系統(tǒng)要求在同一個(gè)pld內(nèi)采用多時(shí)鐘。最常見的例子是兩個(gè)異步微處理器器之間的接口，或微處理器和異步通信通道的接口。由于兩個(gè)時(shí)鐘信號(hào)之間要求一定的建立和保持時(shí)間

32、，所以，上述應(yīng)用引進(jìn)了附加的定時(shí)約束條件。它們也會(huì)要求將某些異步信號(hào)同步化。 圖11 給出一個(gè)多時(shí)鐘系統(tǒng)的實(shí)例。clk_a用以鐘控reg_a，clk_b用于鐘控reg_b，由于reg_a驅(qū)動(dòng)著進(jìn)入reg_b的組合邏輯，故clk_a的上升沿相對(duì)于clk_b的上升沿有建立時(shí)間和保持時(shí)間的要求。由于reg_b不驅(qū)動(dòng)饋到reg_a的邏輯，clk_b的上升沿相對(duì)于clk_a沒(méi)有建立時(shí)間的要求。此外，由于時(shí)鐘的下降沿不影響觸發(fā)器的狀態(tài)，所以clk_a和clk_b的下降沿之間沒(méi)有時(shí)間上的要求。， 如圖4，2ii所示，電路中有兩個(gè)獨(dú)立的時(shí)鐘，可是，在它們之間的建立時(shí)間和保持時(shí)間的要求是不能保證的。在這種情況下

33、，必須將電路同步化。圖12 給出reg_a的值(如何在使用前)同clk_b同步化。新的觸發(fā)器reg_c由glk_b觸控，保證reg_g的輸出符合reg_b的建立時(shí)間。然而，這個(gè)方法使輸出延時(shí)了一個(gè)時(shí)鐘周期。 圖ll 多時(shí)鐘系統(tǒng) (定時(shí)波形示出clk_a的上升沿相對(duì)于clk_b的上升沿有建立時(shí)間和保持時(shí)間的約束條件) 圖12 具有同步寄存器輸出的多時(shí)鐘系統(tǒng) (如果clk_a和clk_b是相互獨(dú)立的，則rega的輸出必須在它饋送到1reg_b之前，用reg_c同步化) 在許多應(yīng)用中只將異步信號(hào)同步化還是不夠的，當(dāng)系統(tǒng)中有兩個(gè)或兩個(gè)以上非同源時(shí)鐘的時(shí)候，數(shù)據(jù)的建立和保持時(shí)間很難得到保證，我們將面臨復(fù)

34、雜的時(shí)間問(wèn)題。最好的方法是將所有非同源時(shí)鐘同步化。使用pld內(nèi)部的鎖項(xiàng)環(huán)（pll或dll）是一個(gè)效果很好的方法，但不是所有pld都帶有pll、dll，而且?guī)в衟ll功能的芯片大多價(jià)格昂貴，所以除非有特殊要求，一般場(chǎng)合可以不使用帶pll的pld。 這時(shí)我們需要使用帶使能端的d觸發(fā)器，并引入一個(gè)高頻時(shí)鐘。 圖13 不同源時(shí)鐘 如圖13所示，系統(tǒng)有兩個(gè)不同源時(shí)鐘，一個(gè)為3mhz，一個(gè)為5mhz，不同的觸發(fā)器使用不同的時(shí)鐘。為了系統(tǒng)穩(wěn)定，我們引入一個(gè)20mhz時(shí)鐘，將3m和5m時(shí)鐘同步化，如圖15所示。 20m的高頻時(shí)鐘將作為系統(tǒng)時(shí)鐘，輸入到所有觸發(fā)器的的時(shí)鐘端。3m_en 和5m_en將控制所有觸發(fā)

35、器的使能端。即原來(lái)接3m時(shí)鐘的觸發(fā)器，接20m時(shí)鐘，同時(shí)3m_en 將控制該觸發(fā)器使能 ，原接5m時(shí)鐘的觸發(fā)器，也接20m時(shí)鐘，同時(shí)5m_en 將控制該觸發(fā)器使能。 這樣我們就可以將任何非同源時(shí)鐘同步化。 圖13 同步化任意非同源時(shí)鐘 （一個(gè)dff和后面非門，與門構(gòu)成時(shí)鐘上升沿檢測(cè)電路） （轉(zhuǎn)）異步與同步通信 同步就像打電話，異步就像發(fā)信息。異步與同步通信 異步通信”是一種很常用的通信方式。異步通信在發(fā)送字符時(shí)，所發(fā)送的字符之間的時(shí)間間隔可以是任意的。當(dāng)然，接收端必須時(shí)刻做好接收的準(zhǔn)備（如果接收端主機(jī)的電源都沒(méi)有加上，那么發(fā)送端發(fā)送字符就沒(méi)有意義，因?yàn)榻邮斩烁緹o(wú)法接收）。發(fā)送端可以在任意時(shí)刻

36、開始發(fā)送字符，因此必須在每一個(gè)字符的開始和結(jié)束的地方加上標(biāo)志，即加上開始位和停止位，以便使接收端能夠正確地將每一個(gè)字符接收下來(lái)。異步通信的好處是通信設(shè)備簡(jiǎn)單、便宜，但傳輸效率較低（因?yàn)殚_始位和停止位的開銷所占比例較大）。 異步通信也可以是以幀作為發(fā)送的單位。接收端必須隨時(shí)做好接收幀的準(zhǔn)備。這是，幀的首部必須設(shè)有一些特殊的比特組合，使得接收端能夠找出一幀的開始。這也稱為幀定界。幀定界還包含確定幀的結(jié)束位置。這有兩種方法。一種是在幀的尾部設(shè)有某種特殊的比特組合來(lái)標(biāo)志幀的結(jié)束。或者在幀首部中設(shè)有幀長(zhǎng)度的字段。需要注意的是，在異步發(fā)送幀時(shí)，并不是說(shuō)發(fā)送端對(duì)幀中的每一個(gè)字符都必須加上開始位和停止位后再發(fā)

37、送出去，而是說(shuō)，發(fā)送端可以在任意時(shí)間發(fā)送一個(gè)幀，而幀與幀之間的時(shí)間間隔也可以是任意的。在一幀中的所有比特是連續(xù)發(fā)送的。發(fā)送端不需要在發(fā)送一幀之前和接收端進(jìn)行協(xié)調(diào)（不需要先進(jìn)行比特同步）。每個(gè)字符開始發(fā)送的時(shí)間可以是任意的t0 0 1 1 0 1 1 0起始位結(jié)束位t每個(gè)幀開始發(fā)送的時(shí)間可以是任意的以字符為單位發(fā)送以幀為單位發(fā)送幀開始幀結(jié)束 “同步通信”的通信雙方必須先建立同步，即雙方的時(shí)鐘要調(diào)整到同一個(gè)頻率。收發(fā)雙方不停地發(fā)送和接收連續(xù)的同步比特流。但這時(shí)還有兩種不同的同步方式。一種是使用全網(wǎng)同步，用一個(gè)非常精確的主時(shí)鐘對(duì)全網(wǎng)所有結(jié)點(diǎn)上的時(shí)鐘進(jìn)行同步。另一種是使用準(zhǔn)同步，各結(jié)點(diǎn)的時(shí)鐘之間允許有微小的誤差，然后采用其他措施實(shí)現(xiàn)同步傳輸.同步通信以多字節(jié)組成的數(shù)據(jù)塊(幾十至