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  • 常见的同步有哪三种
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    2019-09-06 10:33:49

    同步的概念

    同步技术是数字通信系统中非常重要的技术。一般来说数字通信系统要实现多种同步功能才能实现正确的数据通信任务。其技术目标是实现不同地域收发双方的同步通信互联,实现一致的信息数据交换,因此,通信系统是否能够完全的实现数据的同步交换成为了衡量通信质量的重要因素,如果通信系统没有实现同步,将会导致系统的瘫痪,影响通信的效果。

    同步问题在手机、雷达、WLAN、HDTV等都是很重要的。发送信号和接受信号是通信的最基本的两个环节,接受信号实际上就是从噪声、干扰与畸变中提取信号,获取发送的信息。提取信号就是估计信号的某个或数个特征参数,如振幅、频率、相位与时间等。同步中的主要过程就是信号参数的估值过程。

    通信系统中的同步又可分为载波同步、位同步、帧同步和网同步几大类。

    网同步

    在数字通信网和计算机网络中各站点为了进行分路和并路,必须调整各个方向送来的信码的速率和相位,使之步调一致,这种调整过程称为网同步。

    如果没有组网,只是一般的点对点通信,则不存在网同步的问题

    帧同步

    在数字通信系统中,信息流是由最基本的“字”和“句”组成。 对于时分多路信号,要想在接收端能够正确的分辩各路信号,作为发送端首先应该在信息流的头部或尾部加入一些特殊的代码进行区分标记,以便接收方能够正确分辨信息,那么,在接收端获取并分辨这些信息流的过程我们称之为帧同步或群同步 。
    帧同步是为了发现一个帧的到来,或说是找到一个帧的开头。用于将不同的帧分开

    载波同步

    在短距离的通信中我们一般采用基带传输模式,长距离的通信采用频带传输模式,两种模式在发送端首先都要进行调制,在接收端进行解调,他们大部分都是通过相干解调进行,只有幅度调制是通过非相干解调的,相干解调需要相干载波,即需要一个与所接收到信号中的调制载波完全同频同相的本地载波信号,这个本地载波的获取称为载波同步,载波同步是实现相干解调的基础。
    载波同步有两种方法,一个是插入辅助同步信息,即在时域或频域插入同步信号。(注意:若在时域插入,就是训练序列。若在频域插入,就是导频序列。)另一个方法是直接从接收信号中提取同步信息:多次方变换+锁相环

    位同步

    位同步也称码元同步。
    位同步是数字信号码元时间对齐的过程。指数字传输中,从信息码流中提取时钟信号,并借助于时钟信号来识别信息码元的定时提取过程。

    位同步是正确取样判决的基础,只有数字通信才需要,所提取的位同步信息是频率等于码速率的定时脉冲,相位则根据判决时信号波形决定,可能在码元中间,也可能在码元终止时刻或其他时刻。

    实现位同步的方法主要有外同步法自同步法两种。

    外同步法。外同步的方法是,发送端发送数据之前先发送同步时钟信号,接收方用这一同步信号来锁定自己的时钟脉冲频率,以此来达到收发双方位同步的目的。

    自同步法。接收方利用包含有同步信号的特殊编码(如曼彻斯特编码)从信号自身提取同步信号来锁定自己的时钟脉冲频率,达到同步目的。

    另一种描述
    位同步模块的主要作用是产生一个与输入数据频率一致的时钟信号,保证每一位数据判决一次,且最好在信噪比最大的时刻进行判决。目前常用的位同步技术有插入导频法、非线性变换滤波法、锁相环法和Gardner定时恢复算法
    参考链接:https://blog.csdn.net/FPGADesigner/article/details/81156055

    几项同步的顺序

    先是载波同步,再是位同步(码元同步),然后是群同步(帧同步)。最后是网同步(如果存在通信网络的话)。

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  • FPGA中三种同步设计比较

    千次阅读 2017-11-22 15:32:58
    在FPGA中,信号同步处理是解决亚稳态问题的常见处理方式,常见同步设计方案以下三种 一、同步方案一 1、verilog代码 2、仿真 2.1 信号周期大于时钟周期 2.2 信号周期小于时钟周期 分析: 该同步电路...
    在FPGA中,信号同步处理是解决亚稳态问题的常见处理方式,常见的同步设计方案有以下三种
    

    一、同步方案一同步方案一
    1、verilog代码
    这里写图片描述

    这里写图片描述

    2、仿真
    2.1 信号周期大于时钟周期
    这里写图片描述
    2.2 信号周期小于时钟周期
    这里写图片描述

    分析:
    该同步电路设计简单,使用时钟上升沿进行触发同步,在同步大于时钟周期的大信号时没有任何问题,但是在同步比一个时钟周期小的小信号时(如上图所示),就很有可能采集不到该信号导致无法同步。

    二、同步方案二
    这里写图片描述
    1、verilog代码
    这里写图片描述

    这里写图片描述

    2、仿真
    2.1 信号周期大于时钟周期
    这里写图片描述
    2.2 信号周期小于时钟周期
    这里写图片描述

    分析:
    该电路设计稍显复杂,使用3个触发器会使得信号滞后到第3个时钟上升沿到来时实现同步,有效避免亚稳态;同时该设计使用信号作为触发,高电平作为输出,有效避免了小信号采集不到的问题。
    但同步后的信号宽度较长,如上图在同步一个周期小于时钟周期的小信号时,同步后的脉冲宽度变为2个时钟周期。

    三、同步方案三
    这里写图片描述

    1、verilog代码
    这里写图片描述

    这里写图片描述

    2、仿真
    2.1 信号周期大于时钟周期
    这里写图片描述
    2.2 信号周期小于时钟周期
    这里写图片描述

    分析:
    该同步电路设计复杂,联合使用测试信号和系统时钟作为触发源,并且使用三级D触发器,能够保证同步所有信号且有效避免出现亚稳态;同时使用相同输入输出联合信号,控制的D触发器的清零端口,减小了同步后脉冲宽度。

    在下学习FPGA不久,若有错误处,还请大神们斧正。

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  • 它们各何作用?是单向的还是双向的?它们与机器字长、存储字长、存储单元何关系? 答:按照连接部件的不同,总线可以分为片内总线、系统总线和通信总线。 系统总线是连接CPU、主存、I/O各部件之间的信息传输线。...

    2.总线如何分类?什么是系统总线?系统总线又分几类?它们各有何作用?是单向的还是双向的?它们与机器字长、存储字长、存储单元有何关系?

    答:按照连接部件的不同,总线可以分为片内总线、系统总线和通信总线。
    系统总线是连接CPU、主存、I/O各部件之间的信息传输线。
    系统总线按照传输信息不同又分为地址线、数据线和控制线。
    地址线是单向的,其根数越多,寻址空间越大,即CPU能访问的存储单元的个数越多;
    数据线是双向的,其根数与存储字长相同,是机器字长的整多倍。

    3.常用的总线结构有几种?不同的总线结构对计算机的性能有什么影响?举例说明。
    单总线结构:用于小型的计算机,但无法解决数据传输速率问题,各部件的数据传输速率不一致
    多总线结构
    双总线结构 将速度较低的I/O设备从单总线上分离出来,形成系统总线与I/O总线分开的结构 用于大中型计算机系统
    三总线结构 主存总线,DMA总线,I/O总线
    四总线结构。再增加一条高速总线,挂接了一些高速I/O设备

    4.为什么要设置总线判优控制?常见的集中式总线控制有几种?各有何特点?

    哪种方式响应时间最快?哪种方式对电路故障最敏感?

    答:
    总线判优控制解决了多个部件同时申请总线时的使用权分配问题 确定排队的部件哪个优先占用总线.
    常见的集中式总线控制有:链式查询、计数器定时查询、独立请求
    特点:
    链式查询方式连线简单,易于扩充,对电路故障最敏感;
    链式查询方式的缺点: 对询问链的电路故障很敏感,如果第i个设备的接口中有关链的电路有故障,那么第i个以后的设备都不能进行工作

    计数器定时查询方式优先级设置较灵活,对故障不敏感,连线及控制过程较复杂;独立请求方式速度最快,但硬件器件用量大,连线多,成本较高
    5.试比较同步通信和异步通信。

    同步通信与异步通信区别:
    1.同步通信要求接收端时钟频率和发送端时钟频率一致,发送端发送连续的比特流;异步通信时不要求接收端时钟和发送端时钟同步,发送端发送完一个字节后,可经过任意长的时间间隔再发送下一个字节。
    2.同步通信效率高;异步通信效率较低。
    3.同步通信较复杂,双方时钟的允许误差较小;异步通信简单,双方时钟可允许一定误差。
    4.同步通信可用于点对多点;异步通信只适用于点对点

    6.为什么说半同步通信同时保留了同步通信和异步通信的特点?

    同步通信既能像同步通信那样由统一时钟控制,又能像异步通信那样允许传输时间不一致,因此工作效率介于两者之间。

    13什么是总线的数据传送效率 与什么因素有关

    总线数据传输率:总线带宽,指单位时间内总线上传输数据的位数,通常用每秒传输信息的字节数来衡量。它与总线宽度和总线频率有关,总线宽度越宽,频率越快,数据传输率越高。

    14
    总线的时钟频率为8MHz。一个总线周期等于一个时钟周期。如果一个总线周期并行传送16为数据,求总线带宽

    	F = 8MHz
    	T = 1/F = 1/8
    	位数:16/8 = 2B
    	总线宽带:2B/(1/2) =16Mps
    

    15
    在一个32位的总线系统中,总线的时钟频率为66MHz,假设总线最短传输周期为4个时钟周期,试计算总线的最大传输率。若想提高数据传输率,可采取什么措施?
    总线传输周期 T = 4*(1/66) =4/66
    总线的最大传输速率:32*(4/66) = 528Mbps
    提高数据的传输率: 提高总线时钟频率、增大总线宽度或者减少总线传输周期包含的时钟周期个数。

    16 在异步串行传送系统中,字符格式为:1个起始位、8个数据位、1个校验位、2个终止位。若要求每秒传送120个字 求波特率与比特率

    一帧包含:1+8+1+2=12位
    故波特率为:(1+8+1+2)120=1440bps
    比特率为:8
    120=960bps

    总线时间频率 与总线时钟频率互为倒数
    总线周期与总线的工作频率互为倒数

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  • 同步锁的三种实现与案例解析

    千次阅读 2017-12-17 17:29:43
    1、同步和异步的区别和联系 所谓同步,可以理解为在执行完一个函数或方法之后,一直等待系统返回值或消息,这时程序是出于阻塞的,只有接收到返回的值或消息后才往下执行其它的命令。  异步,执行完函数或方法后...
    1、同步和异步的区别和联系
    所谓同步,可以理解为在执行完一个函数或方法之后,一直等待系统返回值或消息,这时程序是出于阻塞的,只有接收到返回的值或消息后才往下执行其它的命令。
            异步,执行完函数或方法后,不必阻塞性地等待返回值或消息,只需要向系统委托一个异步过程,那么当系统接收到返回值或消息时,系统会自动触发委托的异步过程,从而完成一个完整的流程。
             同步在一定程度上可以看做是单线程,这个线程请求一个方法后就待这个方法给他回复,否则他不往下执行(死心眼)。
    同步就是一件事,一件事情一件事的做。
    异步就是,做一件事情,不引响做其他事情。
    例如:吃饭和说话,只能一件事一件事的来,因为只有一张嘴。但吃饭和听音乐是异步的,因为,听音乐并不引响我们吃饭。
    对于Java程序员而言,我们会经常听到同步关键字synchronized,假如这个同步的监视对象是类的话,那么如果当一个对象访问类里面的同步方法的话,那么其它的对象如果想要继续访问类里面的这个同步方法的话,就会进入阻塞,只有等前一个对象执行完该同步方法后当前对象才能够继续执行该方法。这就是同步。相反,如果方法前没有同步关键字修饰的话,那么不同的对象可以在同一时间访问同一个方法,这就是异步。

    在补充一下(脏数据和不可重复读的相关概念):
    脏数据
      脏读就是指当一个事务正在访问数据,并且对数据进行了修改,而这种修改还没有提交到数据库中,这时,另外一个事务也访问这个数据,然后使用了这
    个数据。因为这个数据是还没有提交的数据,那么另外一个事务读到的这个数据是脏数据(DirtyData),依据脏数据所做的操作可能是不正确的。
    不可重复读
      不可重复读是指在一个事务内,多次读同一数据。在这个事务还没有结束时,另外一个事务也访问该同一数据。那么,在第一个事务中的两次读数据之间,由于第二个事务的修改,那么第一个事务两次读到的数据可能是不一样的。这样就发生了在一个事务内两次读到的数据是不一样的,因此称为是不可重复读。


    2、如何处理并发和同步
    今天讲的如何处理并发和同同步问题主要是通过锁机制。
    我们需要明白,锁机制有两个层面。
    一种是代码层次上的,如java中的同步锁,典型的就是同步关键字synchronized,这里我不在做过多的讲解,
    感兴趣的可以参考:http://www.cnblogs.com/xiohao/p/4151408.html
    另外一种是数据库层次上的,比较典型的就是悲观锁和乐观锁。这里我们重点讲解的就是悲观锁(传统的物理锁)和乐观锁。
    悲观锁(Pessimistic Locking):
    悲观锁,正如其名,它指的是对数据被外界(包括本系统当前的其他事务,以及来自外部系统的事务处理)修改持保守态度,因此, 在整个数据处理过程中,将数据处于锁定状态。 悲观锁的实现,往往依靠数据库提供的锁机制(也只有数据库层提供的锁机制才能真正保证数据访问的排他性,否则,即使在本系统 中实现了加锁机制,也无法保证外部系统不会修改数据)。 一个典型的倚赖数据库的悲观锁调用:
    select * from account where name=”Erica” for update
    这条 sql 语句锁定了 account 表中所有符合检索条件( name=”Erica” )的记录。 本次事务提交之前(事务提交时会释放事务过程中的锁),外界无法修改这些记录。
    乐观锁(Optimistic Locking):
    相对悲观锁而言,乐观锁机制采取了更加宽松的加锁机制。悲观锁大多数情况下依靠数据库的锁机制实现,以保证操作最大程度的独占性。但随之 而来的就是数据库性能的大量开销,特别是对长事务而言,这样的开销往往无法承受。如一个金融系统,当某个操作员读取用户的数据,并在读出的用户数 据的基础上进行修改时(如更改用户帐户余额),如果采用悲观锁机制,也就意味着整个操作过程中(从操作员读出数据、开始修改直至提交修改结果的全 过程,甚至还包括操作员中途去煮咖啡的时间),数据库记录始终处于加锁状态,可以想见,如果面对几百上千个并发,这样的情况将导致怎样的后果。乐 观锁机制在一定程度上解决了这个问题。 乐观锁,大多是基于数据版本 Version)记录机制实现。何谓数据版本?即为数据增加一个版本标识,在基于数据库表的版本解决方案中,一般是通 过为数据库表增加一个 “version” 字段来实现。读取出数据时,将此版本号一同读出,之后更新时,对此版本号加一。此时,将提交数据的版本数据与数据 库表对应记录的当前版本信息进行比对,如果提交的数据版本号大于数据库表当前版本号,则予以更新,否则认为是过期数据。


    3、常见并发同步案例分析
    案例一:订票系统案例,某航班只有一张机票,假定有 1w 个人打开你的网站来订票,问你如何解决并发问题(可扩展到任何高并发网站要考虑的并发读写问题)问题,1w 个人来访问,票没出去前要保证大家都能看到有票,不可能一个人在看到票的时候别人就不能看了。到底谁能抢到,那得看这个人的“运气”(网络快慢等)其次考虑的问题,并发,1w 个人同时点击购买,到底谁能成交?总共只有一张票。首先我们容易想到和并发相关的几个方案:锁同步同步更多指的是应用程序的层面,多个线程进来,只能一个一个的访问,java 中指的是 syncrinized 关键字。锁也有2个层面,一个是 java 中谈到的对象锁,用于线程同步;另外一个层面是数据库的锁;如果是分布式的系统,显然只能利用数据库端的锁来实现。假定我们采用了同步机制或者数据库物理锁机制,如何保证 1w 个人还能同时看到有票,显然会牺牲性能,在高并发网站中是不可取的。使用hibernate后我们提出了另外一个概念:乐观锁、悲观锁(即传统的物理锁);采用乐观锁即可解决此问题。乐观锁意思是不锁定表的情况下,利用业务的控制来解决并发问题,这样即保证数据的并发可读性又保证保存数据的排他性,保证性能的同时解决了并发带来的脏数据问题。hibernate中如何实现乐观锁:前提:在现有表当中增加一个冗余字段,version版本号,long类型。
    原理:
    1)只有当前版本号 =数据库表版本号,才能提交
    2)提交成功后,版本号version ++

    案例二、股票交易系统、银行系统,大数据量你是如何考虑的
    首先,股票交易系统的行情表,每几秒钟就有一个行情记录产生,一天下来就有(假定行情3秒一个)股票数量×20×60*6条记录,一月下来这个表记录数量多大?oracle中一张表的记录数超过100w后查询性能就很差了,如何保证系统性能?再比如,中国移动有上亿的用户量,表如何设计?把所有用于存在于一个表么?所以,大数量的系统,必须考虑表拆分-(表名字不一样,但是结构完全一样),通用的几种方式:(视情况而定)1)按业务分,比如手机号的表,我们可以考虑130开头的作为一个表,131开头的另外一张表以此类推2)利用oracle的表拆分机制做分表3)如果是交易系统,我们可以考虑按时间轴拆分,当日数据一个表,历史数据弄到其它表。这里历史数据的报表和查询不会影响当日交易。当然,表拆分后我们的应用得做相应的适配。单纯的or-mapping也许就得改动了。比如部分业务得通过存储过程等此外,我们还得考虑缓存这里的缓存,指的不仅仅是hibernate,hibernate本身提供了一级二级缓存。这里的缓存独立于应用,依然是内存的读取,假如我们能减少数据库频繁的访问,那对系统肯定大大有利的。比如一个电子商务系统的商品搜索,如果某个关键字的商品经常被搜,那就可以考虑这部分商品列表存放到缓存(内存中去),这样不用每次访问数据库,性能大大增加。简单的缓存大家可以理解为自己做一个hashmap,把常访问的数据做一个key,value是第一次从数据库搜索出来的值,下次访问就可以从map里读取,而不读数据库;专业些的目前有独立的缓存框架比如memcached等,可独立部署成一个缓存服务器。
    展开全文
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