异步传输与同步传输

数据通信中的同步方式

所谓同步，就是要求通信的收发双发在时间基准上保持一致。

数据通信中常用的两种同步方式是：异步传输和同步传输。

异步传输是以字节为单位进行传输，传输字符之间的时间间隔可以是随机的、不同步的。但在传输一个字符的时间段内，收发双发仍需依据比特流保持同步，所以也称为起-止式同步传输。

 

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。

【位同步：要求接收端根据发送端发送数据的起止时间和时钟频率，来校正自己的时间基准和时钟频率，这个过程叫位同步。可见，位同步的目的是使接收端接收的每一位信息都与发送端保持同步。】

通常可以采用同步或异步的传输方式对位进行同步处理。

 

1. 异步传输（Asynchronous Transmission）：异步传输模式(AsynchronousTransfer Mode,缩略语为ATM)

异步传输一般以字符为单位，

起始位：先发出一个逻辑”0”信号，表示传输字符的开始。

空闲位：处于逻辑“1”状态，表示当前线路上没有资料传送。

 

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。一个常见的例子是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。

 

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。这就像有人出乎意料地从后面走上来跟你说话，而你没来得及反应过来，漏掉了最前面的几个词。因此，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。

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。

 

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，但却产生了较多的开销。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）：同步传输的比特分组要大得多。它不是独立地发送每个字符，每个字符有自己的开始位和停止位，而是把它们组合起来一起发送。我们将这些组合称为数据帧，或简称为帧。

 

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，但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。

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。

 

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。另外，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。但是，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。另外，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。异步传输中一个错误将影响整个帧，而异步传输中同样的错误只影响一个字符的正确接收。

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。

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。

异步传输通过传输字符的‘起始位’和‘停止位’而进行收发双方的字符同步，但不需要每位严格同步；同步传输不但需要每位精确同步，还需要在数据块的起始与终止位置，进行一个或多个同步字符的双字节符同步的过程。

 

 同步与异步传输的区别

 

1,异步传输是面向字符的传输，而同步传输是面向比特的传输。

2,异步传输的单位是字符而同步传输的单位是桢。

3,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，而同步传输则是以数据中抽取同步信息。

4,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。

5,异步传输相对于同步传输效率较低。

 

 

简单说

　　同步传输就是，数据没有被对方确认收到则传输函数就不返回。接收时，如果对方没有发送数据，则你的线程就一直等待，直到有数据了才返回，可以继续执行其他指令。　　

     异步传输就是，你调用一个函数发送数据，马上返回，你可以继续处理其他事；接收时，对方的有数据来，你会接收到一个消息，或者你的相关接收函数会被调用。

形象点说

异步传输: 你传输吧，我去做我的事了，传输完了告诉我一声　　

同步传输: 你现在传输，我要亲眼看你传输完成，才去做别的事

 

用于异步通信的连接在OSI(开放系统互连)参考模型的物理层中被定义。

“异步通信”是一种很常用的通信方式。

异步通信在发送字符时，所发送的字符之间的时间间隔可以是任意的。当然，接收端必须时刻做好接收的准备（如果接收端主机的电源都没有加上，那么发送端发送字符就没有意义，因为接收端根本无法接收）。发送端可以在任意时刻开始发送字符，因此必须在每一个字符的开始和结束的地方加上标志，即加上开始位和停止位，以便使接收端能够正确地将每一个字符接收下来。

异步通信的好处是通信设备简单、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）。

异步通信也可以是以帧作为发送的单位。接收端必须随时做好接收帧的准备。这时，帧的首部必须设有一些特殊的比特组合，使得接收端能够找出一帧的开始。这也称为帧定界。帧定界还包含确定帧的结束位置。这有两种方法。一种是在帧的尾部设有某种特殊的比特组合来标志帧的结束。或者在帧首部中设有帧长度的字段。需要注意的是，在异步发送帧时，并不是说发送端对帧中的每一个字符都必须加上开始位和停止位后再发送出去，而是说，发送端可以在任意时间发送一个帧，而帧与帧之间的时间间隔也可以是任意的。在一帧中的所有比特是连续发送的。发送端不需要在发送一帧之前和接收端进行协调（不需要先进行比特同步）。

 

OSI物理层中涉及到了位同步的问题，物理层中的信号都是以位，即比特流来传输的，所以要求的同步系统自然就是位同步系统了。一般情况下也就是这两种类型：异步位传输系统和同步位传输系统。

异步位系统是面向字符来传输信息的，也就是我们一般情况下的一个字符，8位，1bit，当然了传输的时候还要加上起始位和结束位，没有这两位接收方就不知道什么时候开始接收数据什么时候结束了。如此一来字符与字符之间就不是连着的，打个比喻，就像秋天的叶子一样，一片一片往下落。发送方和接收方不要求同步，就是说你想什么时候落就什么时候落，我都接着，用不着先通知我。

对应的同步位系统就不同了，他要求发送方与接收方严格的同步。这个同步是嘛意思呢，这里我们要提到一个概念，波特率。

波特率是指线路状态更改的次数，只有每个信号符合所传输数据的一位时，才等于每秒位数。（具体的解释学术定义可以上百度找）简单点说就是两台计算机之间要通信，则他们俩的猫必须要使用相同的波特率进行操作。一个数据能够被正确的接受，那么它自身的波特率必须要和计算机的时钟要吻合。比方说一个字符一共8秒，每位一秒，如果一个机器想正确完整的接收这个字符，那么他的时钟就必须与这个波特率一致，快了倒还好说，慢了肯定不行，对吧，丢失了数据位。这里的这个概念在学习配置路由器的时候会碰到，即给DCE设备设置时钟速率。

接着说。同步位系统传输的什么呢，不是字符，是字符组合，也就是帧，我们在OSI数据链路层可以学习到。帧的长度没有规定，传输的时候视情况而定吧。这个帧里面包含了同步信息，来通知接收方调整以同步。这里再打个比喻，前面我们说异步位系统传输的数据像树叶，那么同步位系统传输的就像是把这些树叶串成一串，是连续的。

同步位系统比异步位系统要实用高效。这个比较好理解，计算机对帧的处理比对字符要少的多，在传送相同大小的数据量的时候，计算机要对大量的字符进行开始与结束操作，帧则要少的多。同时同步位系统的下的网络效率也更高，因为每个字符都至少包含两位的开始结束信息，这个在数据量大的时候开销是很客观的。