Synchronizace

Synchronizace (česky sladění) je proces, jímž se více prvků v nějakém systému přivádí k organizovanému chodu nebo shodnému stavu. Synchronizace se používá tam, kde by neorganizovaná činnost elementů nebo jejich odlišné vlastnosti byly na závadu. O elementech, jež vykazují stav, který odpovídá výsledku synchronizace, říkáme, že jsou sesynchronizovány (sladěny). Pakliže se synchronizací dosahuje souhlasný stav, její výsledek je možno označit jako konzistenci.

Synchronizace se uplatňuje v konstrukci strojních součástí, v telekomunikacích, v programování, ve správě datových center, ale i při organizaci jiných činností nebo dějů.

Strojírenství

Synchronizací se nazývá proces, kterým se vyrovnávají rychlosti ozubených kol (hřídelí) v synchronizované převodovce, než do sebe tato kola zapadnou; v převodovce jsou k tomuto účelu zřízeny tzv. synchronizační spojky. Synchronizovaná převodovka umožňuje řidiči vozidla s manuální převodovkou řadit na jedno sešlápnutí spojky a bez tzv. meziplynů. Synchronizace probíhá v době, kdy řidič vyvíjí tlak na řadicí páku — než se tato (při správné obsluze) dostane do polohy odpovídající některému převodovému stupni.

Telekomunikace

V telekomunikacích se synchronizací nazývá proces v číslicových (digitálních) přenosech, kterým se zorientuje přijímač — zjistí, ve kterých časech navzorkované napěťové úrovně má přiřazovat kterým bitům v rámcích.

Digitální přenosové systémy lze hrubě rozdělit na ty, ve kterých se přenosové pásmo využívá trvale, a na ty, které se uvádějí do činnosti teprve v případě požadavku na přenos informace. První jmenovaná skupina je charakteristická tím, že stav sesynchronizování udržuje trvale, pro druhou je příznačné provádění synchronizace před přenosem každého rámce (předpokládá se, že do dokončení jeho přenosu ke ztrátě sesynchronizovaného stavu nedojde). Přenosové systémy prvního druhu synchronizaci hlídají prostřednictvím tzv. poplachových bitů, kdy v daných časových okamžicích musí přijít pevně daný bit, technologie druhého druhu sesynchronizování dosahují tzv. preambulí — pevně danou sekvencí bitů, jež tvoří úvodní část rámce. Za první skupinu, která je běžnější v telefonních sítích a při fixním počtu uzlů, lze jmenovat technologii PCM 30/32, známým zástupcem druhé skupiny, dominující datovým sítím, je Ethernet.

Informatika

V informatice má synchronizace nejméně dva zcela odlišné významy — synchronizace dat má za úkol dbát o to, aby v nějaké množině úložišť byla udržována stejná data, resp. aby tato úložiště byla svým obsahem aktuální, synchronizace entit zpracovávajících data (procesů nebo vláken) zajišťuje, že mezi jednotlivými operacemi, jež tyto entity vykonávají, nedojde k souběhu (např. se mezi první a druhou stránkou jednoho dokumentu nevytiskne jiný dokument).

Programování

V běžné programátorské praxi se přetřásá především synchronizace nad objekty sídlícími v paměti programu; objekty dostupné skrze systémování volání synchronizuje operační systém, programování jehož komponent běžný programátor neprovádí. Při vylučování souběhu operací s objekty v paměti programu se synchronizují vlákna.

Synchronizace vláken, jejíž schéma lze použít i pro synchronizaci programů, se popisuje tak, že sled instrukcí, který při vyloučení souběhu konkurenčními entitami nesmí být přerušen, se označuje jako kritická sekce, a synchronizace se řeší tak, že kritická sekce se zastřeší tzv. synchronizačním primitivem, na jehož začátku je entita zpracovávající data v případě, kdy se v kritické sekci nachází jiná, tzv. zablokována; aplikované synchronizační primitivum se nazývá zámek. Ve vysokoúrovňových programovacích jazycích pro synchronizační primitiva existují sofistikované jazykové konstrukce, které výrazně zpřehledňují zdrojový kód; výbava takových jazyků zpravidla obsahuje taktéž implementace komplikovanějších zámků, kdy se entity vyznačují specifickým přístupem a není nutné vylučovat souběh každé dvojice z nich (typicky těch, které pouze čtou), což je žádoucí s ohledem na výkon celého výpočetního systému.

Java

Ve vysokoúrovňovém programovacím jazyce Java, jenž je značně populární, lze kritickou sekci vložit do složené závorky uvozené klíčovým slovem synchronized, po němž bezprostředně následuje identifikátor objektu, nad nímž se synchronizace má provádět, dále lze za synchronizovanou vydat celou metodu, načež se jako objekt synchronizace použije jeho instance, a konečně je jako vyžadující synchronní přístup možné označit atribut třídy — pak je synchronizace omezena jen na něj.

Synchronizovaný atribut třídy:

class Foo {
  …
  protected synchronized int foo;
  …
}

Synchronizovaný blok — objektem synchronizace je vlastní instance třídy (this):

protected void foo() {
  …
  synchronized(this) {
    …
  }
  …
}

Synchronizovaná metoda:

protected synchronized void foo() {
  …
}

Fotografování

Při fotografování je žádoucí závěrku fotoaparátu a blesku provozovat synchronně. Používá se k tomu tzv. synchronizátor.

Ozbrojené složky

Synchronizace nachází uplatnění také v případě použití síly. Jednotka rychlého nasazení provádějící infiltraci ve stejný čas tento vpád provádí synchronně. Podobně členové přepadové vojenské jednotky útočí všichni společně — na společné činnosti se domlouvají, synchronizují se v ní.

O synchronizaci lze hovořit též v případě, kdy vojenský oddíl pochoduje jednotným krokem.

Politika

V politice můžeme termín synchronizace upotřebit k identifikaci principu dosahování názorové shody. Když politici zastupující jeden politický subjekt (kupř. politickou stranu nebo stát) navenek prezentují shodná stanoviska, lze konstatovat, že jsou (dobře) sesynchronizováni.

Fyzika

Pro korektní popis pohybu resp. určování času v dané vztažné soustavě je nutné mít v jednotlivých místech měření synchronizované hodiny, tedy hodiny ukazující shodný čas. Zdánlivě jednoduchý problém se komplikuje pro velmi přesná měření při uvážení důsledků teorie relativity, zejména relativnosti současnosti a dilatace času. Pro jednoduché zajištění současnosti je nutná i soumístnost, ale při přenosu hodin synchronizovaných na jednom místě v prostoru na daná místa měření se nelze ubránit jistým zrychlením a tedy změně rychlosti chodu hodin. Řešení však nabízí postulát konstantní rychlosti světla: Hodiny je třeba nejprve rozmístit a poté synchronizovat světelnými (radiovými apod.) signály. Gravitační dilatace času se pak zohledňuje výpočtem.

Související články

• Manuální převodovka
• Meziprocesová komunikace
• Operační systém
• Proces (program)
• Převodovka
• Řízení paralelního zpracování
• Synchronizátor používaný ve fotografické technice při studiovém osvětlení
• Vlákno (program)