第五讲系统的同步技术(一)

数控系统的同步和串联控制功能在数控系统中，有时采用多台电机联动虚拟为一个坐标轴，来驱动机床坐标的运动。

最常用的多电机驱动为同步(Synchronous)运动的形式，比如，要求两台以相同的速度和位移运动的电机带动齿轮与齿条啮合作为一个坐标轴运动。

这样的坐标轴被称为“同步轴”，如图1。

同步技术被广泛应用在数控技术中，比如大跨距龙门机床的龙门直线移动、大型三坐标测量机的双柱直线移动，为保持运动的均匀，都需要两个电机同步驱动。

曲轴车床、曲轴磨床的双头工件夹持架，为保持加工时不扭搓工件，在作旋转运动时也必需同步。

图1 同步轴除此之外，为保证正确地加工出螺距相同的螺纹，车床在车螺纹时的主轴和进给轴必需同步。

滚齿机的工作台的分齿运动与滚刀的运动在滚齿时也必需同步、刚性攻丝的Z轴进给与主轴同步等，但这种同步是指多个电机的运动速度、位移之间成一定的关系，而不是相等的关系，对这种同步运动，本文不予讨论。

实现同步一般有两种方法。

一是机械同步：同步系统由机械装置组成。

这种同步方法容易实现，但机械传动链复杂，传动件加工精度要求高，所需的零件多，难以更换传动比，且占用的空间大。

二是电伺服同步：同步系统由控制器、电子调节器、功率放大器、伺服电机和机械传动箱等组成。

所需机械传动链简单、调试方便、精度高、容易改变电子齿轮比。

FANUC数控系统的电伺服同步功能对不同生产机械的要求可提供不同的配置，实现其同步要求。

在某些情况下，一个伺服电机驱动机械坐标轴转矩不够用，但改用一个更大的伺服电机又嫌体积或惯量过大，於是以两个伺服电机取代一个伺服电机驱动机床的坐标轴，这种坐标轴被称为串联轴，如图2所示。

这样由於两个伺服电机以一个恒定的转矩相互作用，或者通过预加负荷，在机床内部减少间隙。

这就是所谓串联控制(Tandem Control)，是另一种多电机控制。

图2 串联轴同步控制的概念在电伺服同步系统中，“同步”的概念是指系统中具有两个或两个以上由电子控制的伺服放大器和伺服电机组成的“控制对象”，其中一个为“主(Master)控制对象”，另外一个或多个为“从(Slave)控制对象”，控制量为机械的位移或速度(对旋转运动为转角或转速)。

同步技术--基于.NET的同步技术分析在Windows操作系统中，进程是计算机内存中正在执行的代码的一个实例，进程包含内存（通常有些用于存放代码，有些用于存放数据）和开放资料，如文件，管道和其他系统对象。

由于Windows操作系统特别是以WindowsNT为内核的WindowsNT，Windows2000，Windows等系统，它们都是真正意义上实现了多任务，这种多任务也体现在：一个应用程序在需要的时候可以对一批其他程序进行处理（即建立一批这些程序对应的进程并为主程序服务），这些程序合作完成一项共同任务，在执行期间，操作系统自动使它们共享系统的软、硬件资源，确保任何程序出错都不会导致系统崩溃。

在一个程序执行期间，当主进程需要调用子进程时，一般主、子进程可以按照两种方式执行，即同步方式和异步方式。

所谓同步执行方式指主进程始终等待子进程执行结束后再继续向前执行，而异步执行方式指主、子进程按照各自的代码分别执行，互不干扰。

那在进行程序设计时到底什么时候按同步方式调用子进程，什么时候按异步方式调用呢?在计算机系统中，所有对外设的操作特别是对磁盘、磁带等进行读写的操作，一般操作速度都是比较慢的，但CPU执行程序代码的速度又是非常快的，这就产生了一个快与慢的矛盾。

显然在此类情况下异步方式执行效率更高。

下面就以在C#中实现方式为例子以详细说明。

.NET中线程同步的方式多的让人看了眼花缭乱，究竟该怎么去理解呢？其实，我们抛开.NET环境看线程同步，无非是执行两种操作：一是互斥/加锁，目的是保证临界区代码操作的“原子性”；另一种是信号灯操作，目的是保证多个线程按照一定顺序执行，如生产者线程要先于消费者线程执行。

.NET中线程同步的类无非是对这两种方式的封装，目的归根结底都可以归结为实现互斥/加锁或者是信号灯这两种方式，只是它们的适用场合有所不。

在.NET中实现线程同步的主要是由关键字Lock和Interlocked、Monitor、WaitHandler的类，以及同步事件EventWaitHandler事件构成，首先给出什么时候需要锁什么时候不需要的说明，之后对各个类进一步说明。

学习计算机操作系统中的进程间通信与同步机制操作系统是计算机系统中最关键的组成部分之一，它负责管理和协调计算机硬件设备与软件资源的使用。

而在操作系统中，进程是一个核心概念，它代表了正在运行的程序。

在多个进程同时运行时，如何实现进程间的通信和同步是一个重要的问题。

本文将介绍进程间通信和同步的概念、机制以及常见的实现方法，希望能帮助读者更好地理解和应用操作系统中的这些概念。

一、进程间通信的概念在一个操作系统中，不同的进程可能需要互相交换信息或共享资源，这就需要进程间进行通信。

进程间通信（Inter-process Communication，IPC）指的是不同进程之间进行数据交换的过程。

通过进程间通信，不同的进程可以在需要的时候互相发送和接收数据，以实现各种目的。

二、进程间通信的重要性进程间通信在操作系统中起着至关重要的作用。

首先，不同的进程之间可能需要共享资源，比如共享内存区域、文件或者设备等，通过进程间通信，可以实现对这些资源的有效共享和管理。

其次，进程间通信还可以实现进程的协作和数据交换，比如在并发编程中，不同的进程可以通过进程间通信来协调工作，共同完成任务。

因此，进程间通信是操作系统中必不可少的功能。

三、进程间通信的机制在操作系统中，有多种机制可以用来实现进程间的通信。

常见的进程间通信机制包括管道、信号量、消息队列、共享内存和套接字等。

下面将分别对这些机制进行介绍。

1. 管道（Pipe）管道是一种最基本的进程间通信机制，它可以用于在父子进程之间或者兄弟进程之间进行通信。

管道通常是单向的，通过将一个进程的输出连接到另一个进程的输入，实现数据的传输。

管道的优点是简单易用，但是只适用于具有亲缘关系的进程。

2. 信号量（Semaphore）信号量是一种用于进程间同步和互斥的机制。

通过使用信号量，不同的进程可以协调工作，避免资源竞争和死锁的问题。

信号量可以用于对进程的访问权限进行控制，确保在某一时刻只有一个进程能够访问某项资源。

同步技术一、同步技术的定义：同步技术即调整通信网中的各种信号使之协同工作的技术。

诸信号协同工作是通信网正常传输信息的基础。

二、同步技术的分类：按照同步的功能来分，同步可以分为载波同步、位同步（码元同步）、群同步（帧同步）和网同步（通信网中用）等四种。

（一）载波同步1、定义当采用同步解调（相干检测，它的基本功能就是完成频谱的线性搬移，但为了防止失真，同步检波电路中都必须输入与载波同步的解调载波。

）时，接收端需要提供一个与接收信号载波同频同相的相干载波，而这个相干载波的获取就称为载波提取，或称为载波同步。

2-12、提取方法载波同步一般有两类方法：一类是直接提取法（自同步法），一类是插入倒频法（外同步法）。

（1）直接提取法（自同步法）定义：是从接收到的有用信号中直接（或经变换）提取相干载波，而不需要另外传送载波或其它倒频信号。

基本原理：有些信号（如DSB信号、2PSK信号等）虽然本身不包含载波分量，但却包含载波信息，对该信号进行某些非线性变换以后，就可以直接从中提取出载波分量来。

提取方法：平方变换法和平方环法、同相正交环法（科斯塔斯环）①平方变换法和平方环法图2-2平方变换法提取载波图2-2即为平方变换法提取载波，为了改善性能，可以在平方变换法大的基础上，把窄带滤波器用锁相环替代，构成如图2-3所示的方框图，这就是平方环法提取载波。

图2-3平方环法提取载波由于锁相环具有良好的跟踪、窄带滤波性能，因此平方环法比一般的平方变换法具有更好的性能，因而得到广泛的应用。

②同相正交环法（科斯塔斯环）图2-4同相正交环法提取载波同相正交环法（科斯塔斯环）是利用锁相环提取载波的另一种常用方法，由于加到上下两个相乘器的本地信号分别为压控振荡器的输出信号和它的正交信号，因此常称这种环路为同相正交环，有时也被称为科斯塔斯环（Costas）环。

如图2-4所示。

（2）插入倒频法（外同步法）定义：是在发端发送信息码元的同时，再发送一个（或多个）包含载波信息的倒频信号，并且要求这个倒频信号不随传播的信息变换，在接收端根据倒频信号提取载波。

操作系统的同步机制操作系统的同步机制是指在多进程或多线程的环境下，为了保证数据的一致性、避免资源抢占、避免死锁等问题，需要采取一些措施来协调各个进程/线程之间的并发执行。

在实际应用中，同步机制也是保证系统正常运行的基础，它对于操作系统的稳定性和数据可靠性起着至关重要的作用。

一、同步机制的基本概念在介绍同步机制的具体实现方法之前，我们先来了解同步机制的基本概念：互斥：在某个时刻只允许一个进程/线程占用某个资源的情况称为互斥。

信号量：信号量是一种具有记数功能的机制，它用于控制多进程/线程的并发执行。

在某一个时间点，只有一个进程/线程能够访问某种资源。

临界区：多个进程/线程同时访问某个共享区域，这个共享区域被称为临界区。

死锁：多个进程/线程在等待其他资源被释放时，形成了一种僵局，使得所有进程/线程都无法继续执行的情况称为死锁。

二、同步机制的实现方法为了保证操作系统在并发执行时的稳定性和数据可靠性，我们需要采用一些方法来实现同步机制。

（一）互斥锁互斥锁是一种常见的同步机制，它用于保护某个共享变量或共享操作。

当一个进程/线程获取到互斥锁时，其他进程/线程就必须等待该进程/线程释放锁之后才能获取。

互斥锁一般由两个基本操作：加锁和解锁。

当一个进程/线程加锁之后，其他进程/线程无法访问该共享资源，只有该进程/线程解锁后，其他进程/线程才能够访问该共享资源。

实现互斥锁的方式有多种，比如使用轮询方式和阻塞方式。

（二）条件变量条件变量是另一种常见的同步机制，它用于在多线程环境下同步线程的执行。

当一个线程需要等待某个条件成立时，可以使用条件变量来实现线程的阻塞等待。

条件变量可以用于实现生产者-消费者模型，在生产者将数据写入共享缓冲区之后，通过条件变量通知消费者线程进行消费。

当消费者线程发现共享缓冲区为空时，可以通过条件变量通知生产者线程进行数据生产。

（三）信号量信号量是另一种常用的同步机制，它可以实现线程之间的互斥和同步。

第6章同步系统本章内容⏹概述⏹同步系统接线及同步电压引入⏹手动准同步装置6-1 概述同步系统是同步电压与同步装置连接关系的回路，包括了同步电压引入和同步装置两部分，是实现同步操作的系统。

在发电厂和变电所中，同步系统应按以下原则来实现：（1）同步并列方式及并列条件。

目前电力系统有准同步和自同步并列两种方式。

准同步并列的条件是待并两侧系统电压大小相等；频率相同；电压相角相等。

采用的同步装置是带闭锁的手动同步装置或捕捉同步装置。

（2）同步点的设置。

①发电机出口断路器及发-变出口断路器；母联断路器；●自耦变压器或三绕组变压器的三侧断路器；❍系统联络线的线路断路器；⏹旁路断路器；☐厂用工作电源及备用电源断路器。

（3）同步系统的接线。

由于电压互感器二次绕组接地方式及同步装置型式的不同，同步系统有三相和单相两种接线方式。

为简化接线，发电厂、变电所的同步系统应采用单相接线方式。

*图中带方框的发电厂同步点的设置示例断路器为并列操作的同步点6-2 同步系统的接线及同步电压引入同步系统包括了同步电压引入和同步装置两部分一、三相接线方式同步电压的引入同步电压引入电路:把需要待并断路器两侧的高电压经电压互感器变为二次低电压,再经过其隔离开关的辅助触点和同步开关触点切换后,引到同步电压小母线上,然后在引入到同步装置中。

接线特点同步电压取待并系统的三相电压和运行系统的两相电压，相应的同步装置为三相式。

设有四个同步电压小母线：运行系统电压小母线L ‘1-620；待并系统电压小母线L1-610、L3-610；公用接地小母线L2-600。

运行系统的两相电压由L ’1-620和L2-600引入到同步装置，待并系统的三相电压由L1-610、L3-610、L2-600引入到同步装置。

（1）发电机出口断路器同步电压的引入接线实例同步点待并侧电压互感器发电机运行系统电压互感器运行系统电压互感器电压小母线同步开关同步小母线同步装置同步合闸小母线组成引入⏹待并侧TV 二次U 、W 相电压经SS1送到L1-610、L3-610☞⏹运行侧TV1二次U 相电压经L1-630，QS3，SS1送到L1-620☞TV2二次U相电压经L1-640，QS4，SS1送到L1-620☞（2）母联断路器同步电压的引入接线实例同步点：母联断路器图中母线I为运行系统母线II为待并系统⏹待并侧TV2二次U、W相电压经L1-640、L3-640，QS2，SS送到L1-610、L3-610⏹运行侧TV1二次U相电压经L1-630，QS1，SS送到L1-620（3）双绕组变压器同步电压的引入接线实例同步点待并侧同步电压取自运行侧同步电压取自转角小母线转角变压器转角变压器的作用同步开关变压器TM 三角形侧电压互感器的二次电压,经转角变压器后,可得到与TM 星形侧相位完全相同的同步电压。

同步技术原理同步技术是指在不同设备之间实现数据、信息或操作的同步更新，以保持它们的一致性和完整性。

在当今信息化时代，同步技术已经成为各种应用程序和系统中不可或缺的一部分。

它不仅可以提高工作效率，还可以减少数据丢失和冲突，保证用户体验的一致性。

本文将介绍同步技术的原理及其在实际应用中的重要性。

首先，同步技术的原理是通过不同设备之间的通信和数据交换来实现。

在实际应用中，同步技术可以分为两种类型，一种是基于时间的同步，另一种是基于事件的同步。

基于时间的同步是指设备在规定的时间间隔内进行数据更新和交换，以保持数据的一致性。

而基于事件的同步则是设备在特定事件发生时进行数据更新和交换，以确保数据的实时性和完整性。

其次，同步技术在实际应用中具有重要的意义。

首先，它可以确保不同设备之间的数据一致性。

例如，在多人协作编辑文档的场景中，同步技术可以确保每个人看到的文档内容都是最新的，避免出现数据冲突和混乱。

其次，同步技术可以提高工作效率。

通过及时更新和同步数据，可以减少重复劳动，提高工作效率。

此外，同步技术还可以减少数据丢失的风险。

通过定期同步数据，可以避免因设备故障或意外导致数据丢失的情况发生。

最后，需要注意的是，同步技术在实际应用中也存在一些挑战和难点。

首先，不同设备之间的数据格式和结构可能存在差异，需要进行数据转换和映射，以确保数据能够正确同步。

其次，数据安全和隐私保护也是同步技术面临的重要问题。

在数据同步过程中，需要确保数据的安全性和隐私性，避免数据泄露和被篡改。

此外，不同设备之间的网络环境和带宽也会影响数据同步的效率和稳定性，需要进行合理的网络优化和调整。

综上所述，同步技术是实现不同设备之间数据同步和一致性的重要手段，它可以提高工作效率，减少数据丢失和冲突，保证用户体验的一致性。

在实际应用中，需要克服一些挑战和难点，如数据格式转换、安全性保护和网络环境优化等，以确保同步技术的稳定和可靠性。

随着信息化技术的不断发展，同步技术将会在更多领域发挥重要作用，为人们的工作和生活带来更多便利和效益。

同步技术原理同步技术是指在不同设备间实现数据、信息、状态等的同步更新和传递的技术。

在现代信息化社会中，同步技术已经成为各种应用程序和系统中不可或缺的一部分。

无论是云端存储、移动通讯、还是多设备协同办公，同步技术都发挥着重要的作用。

本文将从同步技术的基本原理、应用场景和发展趋势等方面进行介绍。

首先，同步技术的基本原理是通过一定的算法和协议，实现不同设备间数据和状态的同步更新。

在实际应用中，同步技术通常涉及到数据的增量更新、冲突解决、网络传输等多个方面。

其中，增量更新是指只传输数据的变化部分，而不是整个数据的重新传输，这可以减少网络流量和提高同步效率。

冲突解决则是指在多设备同时对同一数据进行修改时，如何通过算法和策略来解决冲突，保证数据的一致性。

而网络传输则是指在不同设备间进行数据传输的过程中，如何保证数据的安全性和完整性。

其次，同步技术在各种应用场景中都有着广泛的应用。

在云端存储中，同步技术可以实现多设备间文件的同步更新，用户可以在不同设备上随时随地访问和编辑自己的文件。

在移动通讯中，同步技术可以实现手机、平板、电脑等设备间联系人、日历、短信等数据的同步，确保用户在不同设备上都能获取到最新的信息。

在多设备协同办公中，同步技术可以实现多人同时编辑文档、表格、演示文稿等文件，实时同步更新，提高工作效率。

最后，同步技术在不断发展和演进。

随着5G、物联网、人工智能等新技术的发展，同步技术也在不断进行创新和改进。

未来，同步技术将更加注重数据安全和隐私保护，采用更加高效的算法和协议，实现更加智能化的同步更新。

同时，同步技术也将在更多的领域得到应用，如智能家居、智慧城市、自动驾驶等领域，为人们的生活和工作带来更多便利和效率。

综上所述，同步技术作为现代信息化社会中的重要技术，其原理、应用和发展都具有重要意义。

通过不断的创新和改进，同步技术将为人们的生活和工作带来更多便利和效率，成为信息化社会发展的重要支撑。

操作系统同步的概念一、引言操作系统是计算机系统中最重要的组成部分之一。

它负责管理计算机硬件和软件资源，为用户和应用程序提供一个友好的接口。

在多任务操作系统中，同时运行的多个进程可能会访问共享资源，这就需要操作系统提供同步机制来保证进程之间的协调和正确性。

本文将详细介绍操作系统同步的概念及其实现方式。

二、同步的概念同步是指在多个并发执行的进程或线程之间协调其行为，以使它们能够正确地相互合作。

在计算机科学中，同步通常指对共享资源进行访问控制以避免竞争条件和死锁等问题。

1. 竞争条件当两个或更多进程尝试同时访问共享资源时，可能会发生竞争条件。

这种情况下，结果取决于每个进程执行的速度和时间顺序，因此可能会导致不确定性或错误结果。

2. 死锁死锁是指两个或更多进程无限期地等待对方释放所需的资源。

这种情况下，每个进程都持有一个资源，并且正在等待另一个进程释放其持有的资源。

3. 同步原语为了避免竞争条件和死锁等问题，操作系统提供了一些同步原语，如信号量、互斥锁、条件变量等。

这些同步原语可以用于实现各种同步机制。

三、同步机制的实现方式为了实现同步机制，操作系统提供了多种方式。

下面将详细介绍几种常见的同步机制实现方式。

1. 信号量信号量是一种计数器，用于控制对共享资源的访问。

当进程需要访问共享资源时，它必须先获取一个信号量。

如果信号量的值为正，则进程可以继续访问共享资源，并将信号量的值减少1；否则，进程必须等待直到有一个可用的信号量。

当进程完成对共享资源的访问时，它必须释放该信号量，并将其值增加1。

2. 互斥锁互斥锁是一种特殊类型的信号量，用于保护对共享资源的独占访问。

当一个线程需要独占地访问共享资源时，它必须先获取一个互斥锁。

如果互斥锁已经被其他线程持有，则该线程会被阻塞直到互斥锁可用为止。

当线程完成对共享资源的访问时，它必须释放该互斥锁，以便其他线程可以获得它。

3. 条件变量条件变量是一种用于线程间通信的同步机制。