原创 从硬件看往软件--异步/同步概念

同步/异步这两个词不同领域的概念完全不同

 同步通信是一种连续串行传送数据的通信方式，一次通信只传送一帧信息。这里的信息帧与异步通信中的字符帧不同，通常含有若干个数据字符。同步通信中双方使用频率一致的时钟 ，它的分组相比异步则大得多，称为一个数据帧，通过独特的bit串作为启停标识。发送方要以固定的节奏去发送数据，而接收方要时刻做好接收数据的准备，识别到前导码后马上要开始接收数据了。同步这种方式中因为分组很大，很长一段数据才会有额外的辅助位负载，所以效率更高，更加适合对速度要求高的传输，当然这种通信对时序的要求也更高。

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。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）。

从数字电路的角度来说，以太网是典型的同步时序逻辑，它的时钟信号通过曼彻斯特编码（以前）或者4B/5B编码（现在）编码到了信号当中，接收方需要从信号当中使用锁相环解出这个时钟信号，这样发送方和接收方就有了一个同步的时钟信号。依靠这个同步的时钟信号接收方能够正确读取发送方发送的数据。实际上几乎所有的高速数字传输协议都是同步时序逻辑。

但是从软硬件接口的角度来看，这个过程又是异步的。计算机不会直接通过CPU指令操作当前正在发送的数据，而是通过一系列缓存，将数据送交到网卡，或者从网卡读取数据。计算机不关心网卡实际上在什么时候将数据发出，它只要将数据提交给网卡就可以继续进行其他任务了，实际上提交给网卡这样的工作通常也会使用DMA之类的方法。数据到来时也是一样的，网卡不会在接收到网络数据包第一个字节的时候就通知CPU处理，而是将接收到的数据先缓存起来，随时等待CPU或者DMA在合适的时候读取。这种有缓冲区的结构是典型的异步通信机制。

从socket接口上来看，又分为同步和异步两种，也可以叫做BLOCK/NONBLOCK。同步接口在不能发送数据或者接收数据时会阻塞，直到完成；异步接口则会通知你socket暂时不可用，让你使用epoll等机制等待。其实虽然非阻塞一般都叫做异步IO，真正的异步IO应该是使用信号通知机制的才算，但现在不太区分这个。实际上即使是所谓同步接口，在内核中仍然有缓冲区存在，只是用户态到内核态的这一层通信使用了同步的逻辑。所以说，对这个问题首先取决于你对同步/异步的定义，以及在哪一层上看问题。