让我们来看看同步异步的区别

本文深入讲解了.NET框架下的异步编程方法,包括BeginInvoke、EndInvoke等关键概念,并提供了四种异步调用方案的示例代码。
同步方法调用在程序继续执行之前需要等待同步方法执行完毕返回结果
异步方法则在被调用之后立即返回以便程序在被调用方法完成其任务的同时执行其它操作

.NET框架基类库中有好几种类都可以提供同步和异步的方法调用。
因为同步方法调用会导致程序流程中途等待,所以采用同步方法的情况下往往会导致程序执行的延迟
相比来说,在某些条件下选择异步方法调用就可能更好一些
例如,有的时候程序需要给多个Web服务发出请求,还有远程处理信道(HTTP、TCP)和代理,这时就最好采用异步方法

.NET Framework允许异步调用任何方法,定义与需要调用的方法具有相同签名的委托
CLR将自动为该委托定义添加适当签名的 BeginInvoke虚方法和 EndInvoke虚方法和Invoke方法。

关于委托的这3个方法的详细说明可以参考这文章
http://www.cnblogs.com/aierong/archive/2005/05/25/162181.html

我们先来了解这2个方法和一个委托和一个接口:

(1)BeginInvoke方法用于启动异步调用

它与您需要异步执行的方法具有相同的参数,只不过还有两个额外的参数,将 AsyncCallback 和 AsyncState(可通过 IAsyncResult 接口的

AsyncState 属性获得)作为最后两个参数,如没有可以为空.
BeginInvoke立即返回,不等待异步调用完成。
BeginInvoke返回 IasyncResult,可用于监视调用进度。

结果对象 IAsyncResult是从开始操作返回的,并且可用于获取有关异步开始操作是否已完成的状态。
结果对象被传递到结束操作,该操作返回调用的最终返回值。
在开始操作中可以提供可选的回调。如果提供回调,在调用结束后,将调用该回调;并且回调中的代码可以调用结束操作。


(2)EndInvoke方法用于检索异步调用结果。

在调用 BeginInvoke后可随时调用 EndInvoke方法,注意:始终在异步调用完成后调用 EndInvoke.
如果异步调用未完成, EndInvoke将一直阻塞到异步调用完成。
EndInvoke的参数包括需要异步执行的方法的out和ref参数以及由 BeginInvoke返回的 IAsyncResult
要注意的是,始终在异步调用完成后调用 EndInvoke


(3)AsyncCallback委托用于指定在开始操作完成后应被调用的方法

AsyncCallback委托被作为开始操作上的第二个到最后一个参数传递
代码原型如下:
[Serializable]
public delegate void AsyncCallback(IAsyncResult ar);



(4)IAsyncResult接口

它表示异步操作的状态.
该接口定义了4个公用属性


实际上,发起和完成.NET异步调用有4种方案可供你选择

1.方案1-自己调用EndInvoke方法

异步执行方法的最简单方式是以 BeginInvoke开始,对主线程执行一些操作,然后调用 EndInvoke, EndInvoke直到异步调用完成后才返回

还是先来段自己喜欢的控制台代码:
using System;
namespace ConsoleApplication1
{
class Class1
{
public delegate void AsyncEventHandler();
void Event1()
{
Console.WriteLine("Event1 Start");
System.Threading.Thread.Sleep(2000);
Console.WriteLine("Event1 End");
}
void Event2()
{
Console.WriteLine("Event2 Start");
int i = 1;
while (i < 1000)
{
i = i + 1;
Console.WriteLine("Event2 " + i.ToString());
}
Console.WriteLine("Event2 End");
}
void CallbackMethod(IAsyncResult ar)
{
((AsyncEventHandler) ar.AsyncState).EndInvoke(ar);
}
[STAThread]
static void Main(string[] args)
{
long start = 0;
long end = 0;
Class1 c = new Class1();
Console.WriteLine("ready");
start = DateTime.Now.Ticks;
AsyncEventHandler asy = new AsyncEventHandler(c.Event1);
IAsyncResult ia = asy.BeginInvoke(null, null);
c.Event2();
asy.EndInvoke(ia);
end = DateTime.Now.Ticks;
Console.WriteLine("时间刻度差=" + Convert.ToString(end - start));
Console.ReadLine();
}
}
}

此程序简单,异步的处理过程在代码43-46这几行
结果如下:
单击显示全图,Ctrl+滚轮缩放图片

现在让我们来看看同步处理
修改代码43-46这几行代码:
c.Event1();
c.Event2();

结果如下:
单击显示全图,Ctrl+滚轮缩放图片

前者的时间刻度大大小于后者
我们可以明显地看到异步运行的速度优越性


2.方案2-采用查询(IsCompleted属性)

IAsyncResult.IsCompleted属性获取异步操作是否已完成的指示,发现异步调用何时完成.
再次修改代码43-46这几行代码:
AsyncEventHandler asy = new AsyncEventHandler(c.Event1);
IAsyncResult ia = asy.BeginInvoke(null, null);
c.Event2();
while (!ia.IsCompleted)
{
}
asy.EndInvoke(ia);


3.方案3-采用AsyncWaitHandle来等待方法调用的完成

IAsyncResult.AsyncWaitHandle属性获取用于等待异步操作完成的WaitHandle
WaitHandle.WaitOne方法阻塞当前线程,直到当前的WaitHandle收到信号
使用WaitHandle,则在异步调用完成之后,但在通过调用 EndInvoke结果之前,可以执行其他处理
再次修改代码43-46这几行代码:
AsyncEventHandler asy = new AsyncEventHandler(c.Event1);
IAsyncResult ia = asy.BeginInvoke(null, null);
c.Event2();
ia.AsyncWaitHandle.WaitOne();


4.方案4-利用回调函数

如果启动异步调用的线程不需要处理调用结果,则可以在调用完成时执行回调方法
要使用回调方法,必须将代表该方法的 AsyncCallback委托传递给 BeginInvoke
再次修改代码43-46这几行代码:
AsyncEventHandler asy = new AsyncEventHandler(c.Event1);
asy.BeginInvoke(new AsyncCallback(c.CallbackMethod), asy);
c.Event2();

转载于:https://www.cnblogs.com/linpengfeixgu/articles/1525635.html

<think>好的,我现在需要回答用户关于FPGA中同步异步区别以及应用场景的问题。首先,我需要回忆一下用户提供的引用内容,看看有哪些相关的信息可以利用。 用户提供的引用1和引用2都提到了同步复位和异步复位,这是FPGA设计中复位的两种方式。引用3讨论了串口通信中的异步同步模式,而引用4提到了FIFO在高速异步数据交互中的应用。虽然用户的问题是关于FPGA中的同步异步区别,但可能需要涵盖复位、数据传输等多个方面。 首先,我需要明确同步异步在FPGA中的不同应用场景。同步操作通常指的是由时钟信号控制的,所有操作在时钟边沿触发;而异步操作不依赖于时钟信号,可能由其他信号(如复位信号)直接触发。 从复位机制来看,同步复位是在时钟有效边沿到来时才会生效,确保复位操作与时钟同步,避免亚稳态问题。而异步复位一旦生效立即改变状态,不受时钟控制,响应更快但可能有毛刺风险。 在数据传输方面,同步通信如SPI、I2C需要时钟信号协调,适合短距离、高速场景;异步通信如UART无需共享时钟,依靠起始/停止位同步,适合远距离但速率较低的情况。 FIFO的应用中,同步FIFO用于同一时钟域的数据缓冲,异步FIFO处理不同时钟域的数据传输,解决跨时钟域问题。 接下来,我需要组织这些信息,分点说明区别和应用场景,确保结构清晰。同时,需要引用用户提供的参考文献,比如引用1和2关于复位,引用3关于通信模式,引用4关于FIFO的应用。 可能需要注意的几点: 1. 区分不同模块中的同步异步(复位、通信、FIFO等)。 2. 各自的优缺点对比,如响应速度、稳定性、复杂度等。 3. 应用场景举例,帮助用户理解何时使用哪种方式。 4. 确保使用正确的中文术语和LaTeX格式,如时钟信号用$clk$,复位信号用$rst_n$等。 然后,生成相关问题,考虑用户可能进一步询问的内容,比如复位机制的选择依据,跨时钟域处理的其他方法,同步异步FIFO的实现差异等。 最后,检查是否符合系统级指令,特别是行内数学表达式是否正确使用$...$,独立公式是否用$$...$$,引用标识是否自然添加,以及是否用中文回答。</think>### FPGA中同步异步区别及应用场景 在FPGA设计中,“同步”和“异步”是两类关键设计模式,其区别主要体现在**触发机制**、**时序控制**和**应用场景**上。以下是具体分析: --- #### 一、核心区别 1. **触发机制** - **同步操作**:依赖时钟信号(如$clk$)的边沿触发,例如同步复位、同步数据传输。 $$ \text{同步复位示例:} \quad if\ (posedge\ clk)\ then\ rst\_n \leftarrow 0 $$ - **异步操作**:立即响应信号变化,无需等待时钟边沿,例如异步复位、UART通信。 $$ \text{异步复位示例:} \quad rst\_n \leftarrow 0\ (immediately) $$ 2. **时序特性** - 同步设计通过时钟对齐信号,避免亚稳态(Metastability)[^1],但可能引入时钟延迟; - 异步设计响应速度快,但需要额外处理信号抖动和跨时钟域问题[^2]。 3. **设计复杂度** - 同步逻辑需严格满足建立/保持时间(Setup/Hold Time),时序分析较复杂; - 异步逻辑需添加同步器(如双触发器)或握手协议(Handshaking)确保稳定性[^4]。 --- #### 二、典型应用场景 1. **复位机制** - **同步复位**:适用于对时序敏感的模块(如状态机),复位信号与时钟同步,避免毛刺干扰[^1]。 - **异步复位**:用于全局复位或上电初始化,响应迅速但需复位释放同步化(Reset Recovery)[^2]。 2. **数据传输** - **同步通信**:如SPI、I2C,依赖共享时钟$clk$,适合高速短距离传输(板内通信)[^3]。 - **异步通信**:如UART,通过起始/停止位同步,适合远距离或时钟域隔离场景(串口调试)。 3. **跨时钟域处理** - **异步FIFO**:解决不同时钟域(如$clk\_A$和$clk\_B$)间的数据交换,依赖格雷码和指针同步[^4]。 - **同步FIFO**:同一时钟域内的数据缓冲,用于流水线或速率匹配。 --- #### 三、选择依据 | **因素** | **同步设计** | **异步设计** | |-------------------|-----------------------------|-----------------------------| | 时序确定性 | 高(时钟驱动) | 低(依赖信号稳定性) | | 抗干扰能力 | 强(避免亚稳态) | 弱(需额外同步措施) | | 适用场景 | 高速、复杂状态机 | 复位初始化、跨时钟域通信 | | 开发复杂度 | 时序约束严格 | 需处理跨时钟域同步 | ---
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