嵌入式软件异步编程：同步还是异步？

妖狐艹你老母 2022-06-18 08:50 225阅读 0赞

异步并不总是提高效率的，那什么时候用同步，什么时候用异步呢？

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异步要解决的是CPU和I/O速度差异的问题，所以异步适合I/O远慢于CPU的情况，如果I/O仅稍慢于CPU或速度相当，那么异步并不会提高效能。

采用异步模式会有进出状态机或事件调度的开销，而同步模式没有这些开销，使用轮询式同步操作I/O的额外开销几乎为0。

# 适合异步的情况 #

如果CPU比I/O快两个数量级以上，那么异步比同步更好。比如某个系统CPU是100MHz，有个10MHz的SPI设备，假设SPI设备以字（16bit）为单位收发数据，那么每收发一个字大约需要160个CPU时钟，这种情况下，使用异步更佳。160个时钟中或许有60个被用在进出状态机或事件调度的开销中，多出来的100个时钟可以去做其它事情或者休眠以节约电能。

# 适合同步的情况 #

如果CPU仅比I/O快一个数量级，那么同步比异步更好。比如某个系统CPU是50MHz，有个50MHz的SPI设备，假设SPI设备以字节为单位收发数据，那么每收发一个字节大约需要8个CPU时钟，8个时钟还不够进出一个函数呢，这种情况下，使用同步更佳。如果使用异步模式，那么进出状态机的开销假设是60个时钟的话，那么异步模式反而比同步模式消耗了更多的时钟。

# 模棱两可的情况 #

如果CPU和I/O的速度比在一个数量级和两个数量级之间，那么使用同步或异步，其效果都差不多。如果一定要一决雌雄的话，就要分析异步模式引入了多少额外的开销，以及每个I/O请求占用多少时钟。还是扔硬币吧。

# 硬件加速器 #

硬件加速器可以批量处理I/O，CPU仅需要按批次处理，而不是按字节处理，DMA就是一种典型的硬件加速器。比如某个系统CPU是50MHz，有个50MHz的SPI设备，假设SPI设备借助DMA每次收发20字节，那么一次I/O请求需要160个时钟。DMA进一步扩大了CPU和I/O请求的速度差，把原先适合用同步方式操作的I/O变成了适合异步方式的I/O。还有一种硬件加速器是FIFO，借助FIFO可以一次操作多个数据。

# 总结 #

总而言之，同步还是异步并不绝对，要看哪个能节省更多的时钟。

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