Асинхронная передача данных
При асинхронной передаче приемник и передатчик не пользуются общим источником синхронизации (рис. 2.3). Передача очередной порции данных может начаться в произвольный момент времени. При этом время прохождения между передатчиком и приемником соседних блоков данных может быть и разным.
Рис.2.3. Асинхронная передача данных
Так как промежутки времени между передаваемыми блоками не фиксированы, принимающая сторона должна быть предупреждена, когда данные начинаются и когда заканчиваются. Для этого каждая порция битов (Data bits обычно это 7 или 8 битов, первым передается младший бит) ограничивается специальными стартовым (Start bit) и стоповым (Stop bit) битами, которые и позволяют произвести выделение их из потока передачи. Иногда в линиях связи с низкой надежностью используется 2 стоповых битов. После группы информационных битов может следовать бит проверки на четность или нечетность (Parity bit). При использовании проверки на четность (режим Even parity) бит контроля выбирается таким, чтобы сумма информационных битов и бита контроля представляла собой четное число. Аналогично выполняется проверка на нечетность (режим Odd parity). Контроль паритета (parity check) позволяет обнаруживать только ошибки нечетной кратности.
Стартовый бит следующего байта посылается в любой момент времени после стопового бита, за что режим и назван асинхронным. Использование бита четности, стартовых и стоповых битов определяют формат передачи данных. Очевидно, что передатчик и приемник должны использовать один и тот же формат данных, иначе обмен не возможен.
В асинхронном режиме применяют коды, в которых явно выделены границы каждого символа (байта) специальными стартовым и стоповым символами. Подобные побайтно выделенные коды называют байт-ориентированными, а способ передачи - байтовой синхронизацией. В синхронном режиме обрамления каждого байта не требуется, соответствующие коды называют бит-ориентированными. В этом случае синхронизация называется блочной (фреймовой).
Дополнительные стартовые и стоповые биты несколько снижают эффективную скорость передачи данных и соответственно пропускную способность канала связи, так как используется, по крайней мере, десять бит на байт информационных битов данных, стартовый бит и стоповый бит, а при синхронной – только восемь. Синхронный метод дает возможность ускорить обмен данными на 20% по сравнению с асинхронным методом передачи. В то же время асинхронная передача не требует дорогостоящего оборудования и отвечает требованиям передачи данных в вычислительной сети.
Асинхронный режим является наиболее распространенным для подключения терминалов, его поддерживают последовательные порты (Com-порты) персонального компьютера (интерфейс RS-232C). Современные высокоскоростные последовательные интерфейсы USB и Firewire могут работать как в асинхронном, так и в синхронном режимах.
Существуют также и другие типы синхронизации данных, используемые в многоканальных цифровых сетях, в частности изохронный и плезиохронный способы. В случае изохронной (isochronous) передачи отправка и доставка порций данных (кадров) происходит в предопределенные моменты времени (тайм-слоты). При этом данные, поступающие с одного узла с некоторой (обычно постоянной) скоростью, будут приходить на принимающий узел с той же скоростью. Задержка между входом и выходом каждого элемента будет постоянной. Период посылки кадров может быть и переменным, но тогда он должен однозначно вычисляться из передаваемых данных. Изохронная передача необходима, например, при передаче оцифрованного звука и «живого видео».
Плезиохронная передача (plesiochronous) означает «почти синхронность»: узлы, участвующие в обмене, синхронизируются каждый от собственного источника с номинально совпадающими частотами. Реально из-за отклонения частот всегда набегает расхождение, которое компенсируется периодической вставкой фиктивных или отбрасыванием «лишних» данных. Термин относится к цифровой телефонии.