计算机网络基础之数据传输方式（一）

计算机网络基础之数据传输方式（一）

温故：

模拟信号转换为数字信号需要一个设备编码解码器（CODEC），CODEC将表示声音的模拟信号编码转换成用二进制位流表示的数字信号，而线路的另一端的CODEC会将二进制位流解码恢复成原来的模拟数据。

数字信号可以直接用二进制的数字脉冲信号来表示，但是为了改变其传播特性，还是需要对二进制数据进行编码。数字信号也可以使用模拟信号来表示，这个时候就需要调制解调器（MODEM），它将数字信号调制成模拟信号，使之能够在适合模拟信号上的介质传输，然后在线路的另一端，MODEM会再把模拟信号解调为原来的数字信号。         如果对这部分有兴趣，可以看《​​​计算机网络基础之信号​​》

知新：

各位客官早，小店今日推出特色套餐“计算机网路基础之数据传输方式”，这道菜可以说是最近一段时间以来最硬的一道特色菜，还望各位走过路过的客官能暂缓脚步，尝一尝！当然了还是免费赠送哦！！！

一、数据传输方式“大盘鸡”

数据传输方式是数据在信道上传送所采取的方式。若按数据传输的顺序来划分的话，可以分为并行传输和串行传输；在串行传输时，若按通信两端的同步方式来划分的话可以分为同步传输和异步传输；若按数据传输的方向可以分为单工、半双工、全双工传输；若按照传输信号的频率范围可以划分为基带传输和频带传输。

二、并行传输和串行传输

1、并行传输：并行传输指的是数据以成组的方式，在多条并行信道上同时进行传输，是在传输中有多个数据位同时在设备之间进行的传输。常用的是将构成一个字符的几位​​二进制码​​​同时分别在几个并行的信道上传输。并行传输时，一次可以传一个​​字符​​​，收发双方不存在同步的问题。而且​​速度​​​快、​​控制方式​​​简单。但是，并行传输需要多个物理通道。所以并行传输只适合于短距离、要求传输速度快的​​场合​​使用。

2、串行传输：使用一条数据线，将数据一位一位地依次传输，每一位数据占据一个固定的时间长度。只需要一条数据线就可以在系统间交换信息，特别适用于计算机与计算机、外设之间的远距离通信。在这里我必须要提到的一点是：串行传输时，数据要先由计算机内的发送设备将几位总线的并行数据经过并/串转换硬件转换成串行方式，再逐位经传输线到达接收站的设备中，并在接收端重新将数据从串行方式转换为并行方式。串行的优点是成本低，只需要一个通道就可以，支持长距离传输，缺点是速度慢，需要进行串并转换。

如果说这两张图看的不够明显的话，那么看下面的这张图应该就足够大家看明白二者之间的不同了

注意：

在串行通信时，存在一个严重的问题是需要解决的，即同步问题。因为在串行通信的过程中，介质每一次传输数据，发送器和接收器对这些数据都必须有时序控制，才能保证接收方准确无误接收每一位数据，就是说接收方必须准确无误知道他接收的每一位的开始时间和持续时间，所以就有了用来控制时序的同步技术：同步传输和异步传输。

三、三种同步技术

1、同步技术：串行中的同步技术根据同步单位的大小不同有分为了以下三类，分别是位同步、字符同步和帧同步。关于位同步，从概念上就可以理解了。数据通信中最小的传输单位就是位（比特），既然是位同步，自然就是要求将发送端发送的每一个比特都正确的接收下来。位同步的基本含义是收发两端的时钟频率必须同频、同相，只有这样接收端才能正确接收和判断每一个发送过来的码元。但是位同步法又分为了外同步法和内同步法。这两种同步方法的区别是外同步法是接收端事先接收发送端的同步时钟信号，以此为校准，校准好之后后面数据的收发都按照这个频率来接收，就像甲乙提前说好了每天6:00-8:00、10:00-12:00、14:00-16:00会给乙发消息，然后乙就按照这个约定每天正确接收消息即可。外同步法大概就是这个意思。至于内同步法就是甲乙两个人不提前通知了，乙需要在甲发过来的数据信号中提取到时钟同步的方法，有点像以前打鬼子发电报一样，需要解码的。因此采用这种技术的话，就要求发送端在发送数据时还需要使用编码器对这一段数据进行特殊的编码。说完了位同步，咱们再聊聊字符同步。

2、字符同步：字符同步其实是对位同步的一种补充，为什么这么说呢？因为刚刚讲过了位同步可以正确无误的使接收端接收到所有的码元，但是字符是由多个码元组成的，只有完整的识别了每一个字符的所有的码元的边界，才能完整的识别字符，不然单个的码元接收的再准确组不成完整的字符也没有意义。还有一点是要注意的，字符同步属于异步传输。

3、帧同步：在串行数据通信中，接收端从串行数据流中正确的区分出由位组成的各个数据块（帧）的边界，以便能正确的识别出一个帧的开始和结束所采取的措施成为帧同步，帧同步是采用同步传输。

四、同步传输和异步传输

1、异步传输：又称之为起止式传输，实现的是字符同步。它以字符作为传输单位，在每一个字符的前后都各增加一个起始位和停止位，用起始位和停止位来指示被传输的字符的开始和结束，在接收端，去除起始位和停止位后就是剩下的被传输的数据。使用异步串口传送一个字符的信息时，对数据格式有如下约定：规定有空闲位、起始位、数据位、奇偶校验位、停止位。其中各位的意义如下：

起始位：先发出一个逻辑”0”信号，表示传输字符的开始。

数据位：紧接着起始位之后。资料位的个数可以是4、5、6、7、8等，构成一个字符。通常采用ASCⅡ码。从最低位开始传送，靠​​时钟​​定位。

奇偶校验位：资料位加上这一位后，使得“1”的位数应为偶数（偶校验）或奇数（奇校验），以此来校验资料传送的正确性。

停止位：它是一个字符数据的结束标志。可以是1位、1.5位、2位的高电平。

空闲位：处于逻辑“1”状态，表示当前线路上没有资料传送。

对下面的图进行一下解释：无数据传输时，传输线处于空闲停止状态，即高电平；当检测到传输线由高电平变成低电平时，即检测到起始位，接收端启动定时机构，按收发双方约定的时钟频率对约定好的比特位（5-8b）进行接收，并按约定的校验算法进行差错控制；等待传输线状态从低电平变为高电平时，即检测到终止位，接收结束。

异步传输的优点是实现简单，但数据传输的额外开销大（每个字符需要加起始位和停止位）。因此这种方式使用于低速设备，如键盘和某些打印机等。

2、同步传输：同步传输方式不是对每个字符单独同步，而是对数据块进行同步，实现的是帧同步。为了使接收方能够判断数据块的开始和结束，必须在每个数据块的开始和结束处加特殊的同步标志，组成数据帧后传输。

面向字符的传输：如果数据块由字符组成（字符组成组连续传送），则以一个或多个同步字符SYN作为同步标志，发送前收发双方先约定同步字符的个数，以便实现接收与发送的同步；接收端一旦检测到同步字符SYN，即按照双方约定的时钟频率接收数据，知道帧结束标志出现。

面向位的传输：这种当时的传输是把数据块作为位流传输而不是作为字符传输，用特殊的位组合如01111110作为同步标志，至于传输原理与面向字符的传输原理是一样的。该方式中整个数据块作为一个单元传输，不再需要对每一个字符添加表示起始和停止的控制位，因此开销小一些。

今天就先讲到这里，明天继续。欲知后事如何，请听下回分解《​​计算机网络基础之数据传输方式（二）​​》。

小二儿，关门，上闸板，洗脚去。

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