0.前言
- 在网络通信过程中，通信双方要交换数据，需要高度的协同工作。为了正确的解释信号，接收方必须确切地知道信号应当何时接收和处理，因此定时是至关重要的。
- 在计算机网络中，定时的因素称为位同步。同步是要接收方按照发送方发送的每个位的起止时刻和速率来接收数据，否则会产生误差。通常可以采用同步或异步的传输方式对位进行同步处理。
下面介绍异步传输和同步传输
1. 异步传输（Asynchronous Transmission）
1.1 定义
- 异步传输将比特分成小组进行传送，小组可以是8位的1个字符或更长。发送方可以在任何时刻发送这些比特组，而接收方从不知道它们会在什么时候到达。
- 例子：
计算机键盘与主机的通信。按下一个字母键、数字键或特殊字符键，就发送一个8比特位的ASCII代码。键盘可以在任何时刻发送代码，这取决于用户的输入速度，内部的硬件必须能够在任何时刻接收一个键入的字符。
1.2 异步传输要解决的问题
1.2.1 异步传输的问题
- 异步传输存在一个潜在的问题，即接收方并不知道数据会在什么时候到达。在它检测到数据并做出响应之前，第一个比特已经过去了
1.2.2 解决问题的方法
-
每次异步传输的信息都以一个起始位开头，它通知接收方数据已经到达了，这就给了接收方响应、接收和缓存数据比特的时间
在传输结束时，一个停止位表示该次传输信息的终止 -
具体做法：
按照惯例，空闲（没有传送数据）的线路实际携带着一个代表二进制1的信号，异步传输的开始位使信号变成0，其他的比特位使信号随传输的数据信息而变化。最后，停止位使信号重新变回1，该信号一直保持到下一个开始位到达。例如在键盘上数字“1”，按照8比特位的扩展ASCII编码，将发送“00110001”，同时需要在8比特位的前面加一个起始位，后面一个停止位。
1.3 异步传输的优缺点
1.3.1 异步传输的优点
- 异步传输的实现比较容易，由于每个信息都加上了“同步”信息，因此计时的漂移不会产生大的积累。
- 通信设备简单、便宜，但传输效率较低（因为开始位和停止位的开销所占比例较大）
1.3.2 异步传输的缺点
- 产生了较多的开销。在上面的例子，每8个比特要多传送两个比特，总的传输负载就增加25%。对于数据传输量很小的低速设备来说问题不大，但对于那些数据传输量很大的高速设备来说，25%的负载增值就相当严重了。因此，异步传输常用于低速设备。
2. 同步传输（Synchronous Transmission）
2.1 定义
- 同步传输的传送的是数据帧，或简称为帧。
2.2 数据帧的简单介绍
2.2.1 数据帧的首部
- 数据帧的第一部分包含一组同步字符，它是一个独特的比特组合，类似于前面提到的起始位，用于通知接收方一个帧已经到达，它同时还能确保接收方的采样速度和比特的到达速度保持一致，使收发双方进入同步
2.2.2 数据帧的尾部
- 帧的最后一部分是一个帧结束标记。与同步字符一样，它也是一个独特的比特串，类似于前面提到的停止位，用于表示在下一帧开始之前没有别的即将到达的数据了
2.3 同步传输的优缺点
2.3.1 同步传输的优点
- 同步传输通常要比异步传输快速得多。接收方不必对每个字符进行开始和停止的操作。一旦检测到帧同步字符，它就在接下来的数据到达时接收它们。
- 同步传输的开销也比较少。例如，一个典型的帧可能有500字节（即4000比特）的数据，其中可能只包含100比特的开销。这时，增加的比特位使传输的比特总数增加2.5%，这与异步传输中25 %的增值要小得多。随着数据帧中实际数据比特位的增加，开销比特所占的百分比将相应地减少。
2.3.2 同步传输的缺点
- 数据比特位越长，缓存数据所需要的缓冲区也越大，这就限制了一个帧的大小。
- 帧越大，它占据传输媒体的连续时间也越长。在极端的情况下，这将导致其他用户等得太久。
3.同步与异步传输的区别
3.1 传输的单位
- 异步传输的单位是字符或者帧
- 同步传输的单位是帧
3.2 同步方式
- 异步传输通过字符起止的开始和停止码抓住再同步的机会，而同步传输则是从数据中抽取同步信息
- 同步解释：
同步是要接收方按照发送方发送的每个位的起止时刻和速率来接收数据，否则会产生误差
3.3 对时序的要求
- 异步传输对时序的要求较低，同步传输往往通过特定的时钟线路协调时序。
- 时序解析：
计算机时序是指CPU执行各种操作时引脚信号随时钟变化的顺序和时间长短的安排
3.4 时钟要求
3.4.1 同步传输
- 同步传输方式中发送方和接收方的时钟是统一的、字符与字符间的传输是同步无间隔的
3.4.2 异步传输
- 异步传输方式并不要求发送方和接收方的时钟完全一样，字符与字符间的传输是异步的
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参考文章：
https://baike.baidu.com/item/%E5%BC%82%E6%AD%A5%E4%BC%A0%E8%BE%93/2007138?fr=aladdin
https://baike.baidu.com/item/%E5%90%8C%E6%AD%A5%E4%BC%A0%E8%BE%93/2007281?fr=aladdin#3
https://www.cnblogs.com/Eleanore/archive/2012/01/06/2314684.html