阻塞和非阻塞

阻塞和非阻塞对于软件和硬件概念是一致的：

对于软件：

简单点说:

阻塞就是干不完不准回来，   
非阻塞就是你先干，我现看看有其他事没有，完了告诉我一声

我们拿最常用的send和recv两个函数来说吧... 
比如你调用send函数发送一定的Byte,在系统内部send做的工作其实只是把数据传输(Copy)到TCP/IP协议栈的输出缓冲区,它执行成功并不代表数据已经成功的发送出去了,如果TCP/IP协议栈没有足够的可用缓冲区来保存你Copy过来的数据的话...这时候就体现出阻塞和非阻塞的不同之处了:对于阻塞模式的socket send函数将不返回直到系统缓冲区有足够的空间把你要发送的数据Copy过去以后才返回,而对于非阻塞的socket来说send会立即返回WSAEWOULDDBLOCK告诉调用者说:"发送操作被阻塞了!!!你想办法处理吧..." 
对于recv函数,同样道理,该函数的内部工作机制其实是在等待TCP/IP协议栈的接收缓冲区通知它说:嗨,你的数据来了.对于阻塞模式的socket来说如果TCP/IP协议栈的接收缓冲区没有通知一个结果给它它就一直不返回:耗费着系统资源....对于非阻塞模式的socket该函数会马上返回,然后告诉你:WSAEWOULDDBLOCK---"现在没有数据,回头在来看看"

扩展:

在进行网络编程时，我们常常见到同步、异步、阻塞和非阻塞四种调用方式。这些方式彼此概念并不好理解。下面是我对这些术语的理解。

 

同步

    所谓同步，就是在发出一个功能调用时，在没有得到结果之前，该调用就不返回。按照这个定义，其实绝大多数函数都是同步调用（例如sin, isdigit等）。但是一般而言，我们在说同步、异步的时候，特指那些需要其他部件协作或者需要一定时间完成的任务。最常见的例子就是 SendMessage。该函数发送一个消息给某个窗口，在对方处理完消息之前，这个函数不返回。当对方处理完毕以后，该函数才把消息处理函数所返回的 LRESULT值返回给调用者。

 

异步

    异步的概念和同步相对。当一个异步过程调用发出后，调用者不能立刻得到结果。实际处理这个调用的部件在完成后，通过状态、通知和回调来通知调用者。以 CAsycSocket类为例（注意，CSocket从CAsyncSocket派生，但是起功能已经由异步转化为同步），当一个客户端通过调用 Connect函数发出一个连接请求后，调用者线程立刻可以向下运行。当连接真正建立起来以后，socket底 层会发送一个消息通知该对象。这里提到执行部件和调用者通过三种途径返回结果：状态、通知和回调。可以使用哪一种依赖于执行部件的实现，除非执行部件提供 多种选择，否则不受调用者控制。如果执行部件用状态来通知，那么调用者就需要每隔一定时间检查一次，效率就很低（有些初学多线程编程的人，总喜欢用一个循 环去检查某个变量的值，这其实是一种很严重的错误）。如果是使用通知的方式，效率则很高，因为执行部件几乎不需要做额外的操作。至于回调函数，其实和通知 没太多区别。

 

阻塞

    阻塞调用是指调用结果返回之前，当前线程会被挂起。函数只有在得到结果之后才会返回。有人也许会把阻塞调用和同步调用等同起来，实际上它们是不同的。对于同步调用来说，很多时候当前线程还是激活的，只是从逻辑上当前函数没有返回而已。例如，我们在CSocket中调用Receive函数，如果缓冲区中没有数据，这个函数就会一直等待，直到有数据才返回。而此时，当前线程还会继续处理各种各样的消息。如果主窗口和调用函数在同一个线程中，除非你在特殊的界面操作函数中调用，其实主界面还是应该可以刷新。socket接收数据的另外一个函数recv则是一个阻塞调用的例子。当socket工作在阻塞模式的时候， 如果没有数据的情况下调用该函数，则当前线程就会被挂起，直到有数据为止。

 

非阻塞

    非阻塞和阻塞的概念相对应，指在不能立刻得到结果之前，该函数不会阻塞当前线程，而会立刻返回。

 

对象的阻塞模式和阻塞函数调用

 

    对象是否处于阻塞模式和函数是不是阻塞调用有很强的相关性，但是并不是一一对应的。阻塞对象上可以有非阻塞的调用方式，我们可以通过一定的API去轮询状态，在适当的时候调用阻塞函数，就可以避免阻塞。而对于非阻塞对象，调用特殊的函数也可以进入阻塞调用。函数select就是这样的一个例子。

对于硬件：

1、阻塞赋值操作符用等号(即 = )表示。“阻塞”是指在进程语句（initial和always）中，当前的赋值语句阻断了其后的语句，也就是说后面的语句必须等到当前的赋值语句执行完毕才能执行。而且阻塞赋值可以看成是一步完成的，即：计算等号右边的值并同时赋给左边变量。例如：

当执行“x=next_x;”时，x会立即的到next_x的值。而下一句“y=x;”必须等到“x=next_x;”执行完毕才能被执行。由于这两条语句都没有延迟（相当于导线），导致他们的等价语句为“y=next_x;”。

赋值是实时的,计算完右面的马上赋值给左边的,然后再执行下一句,操作时串行的,且在一个alway内完成。

2、非阻塞赋值操作符用小于等于号 (即 <= )表示。“非阻塞”是指在进程语句（initial和always）中，当前的赋值语句不会阻断其后的语句。非阻塞语句可以认为是分为两个步骤进行的：

①计算等号右边的表达式的值,(我的理解是：在进入进程后，所有的非阻塞语句的右端表达式同时计算，赋值动作只发生在顺序执行到当前非阻塞语句那一刻)。

②在本条赋值语句结束时，将等号右边的值赋给等号左边的变量。

例如：

当执行“x<=next_x;”时，并不会阻断语句“y<=x;”的执行。因此，语句“y<=x;”中的x的值与语句“x<=next_x;”中的x的值不同：语句“y<=x;”中的x是第一个D触发器的初值（Q0）。而语句“x<=next_x;”中的x的值是D触发器经过一个同步脉冲后的输出值（Q1）。基于此这个进程产生了与阻塞赋值进程截然不同的结果，即：产生了移位寄存器的效果，next_x à x à y。

简单理解就是，阻塞赋值是按需执行，非阻塞赋值是并行执行。

为了更好地理解上述要点，我们需要对Verilog 语言中的阻塞赋值和非阻塞赋值的功能和执行时间上的差别有深入的了解。为了解释问题方便下面定义两个缩写字：

RHS – 方程式右手方向的表达式或变量可分别缩写为： RHS表达式或RHS变量。 LHS – 方程式左手方向的表达式或变量可分别缩写为： LHS表达式或LHS变量。

IEEE Verilog标准定义了有些语句有确定的执行时间，有些语句没有确定的执行时间。若有两条或两条以上语句准备在同一时刻执行，但由于语句的排列次序不同（而这种排列次序的不同是IEEE Verilog标准所允许的）， 却产生了不同的输出结果。这就是造成Verilog模块冒险和竞争现象的原因。为了避免产生竞争，理解阻塞和非阻塞赋值在执行时间上的差别是至关重要的。

阻塞赋值

阻塞赋值操作符用等号(即 = )表示。为什么称这种赋值为阻塞赋值呢？这是因为在赋值时先计算等号右手方向（RHS）部分的值，这时赋值语句不允许任何别的Verilog语句的干扰，直到现行的赋值完成时刻，即把RHS赋值给 LHS的时刻，它才允许别的赋值语句的执行。一般可综合的阻塞赋值操作在RHS不能设定有延迟，(即使是零延迟也不允许)。从理论上讲，它与后面的赋值语句只有概念上的先后，而无实质上的延迟。 若在RHS 加上延迟，则在延迟期间会阻止赋值语句的执行, 延迟后才执行赋值，这种赋值语句是不可综合的，在需要综合的模块设计中不可使用这种风格的代码。

阻塞赋值的执行可以认为是只有一个步骤的操作：

计算RHS并更新LHS，此时不能允许有来自任何其他Verilog语句的干扰。 所谓阻塞的概念是指在同一个always块中，其后面的赋值语句从概念上（即使不设定延迟）是在前一句赋值语句结束后再开始赋值的。

如果在一个过程块中阻塞赋值的RHS变量正好是另一个过程块中阻塞赋值的LHS变量，这两个过程块又用同一个时钟沿触发，这时阻塞赋值操作会出现问题，即如果阻塞赋值的次序安排不好，就会出现竞争。若这两个阻塞赋值操作用同一个时钟沿触发，则执行的次序是无法确定的。下面的例子可以说明这个问题。

[例1]. 用阻塞赋值的反馈振荡器

module fbosc1 (y1, y2, clk, rst);

output y1, y2;

input clk, rst;

reg y1, y2;

always @(posedge clk or posedge rst)

if (rst) y1 = 0; // reset

else y1 = y2;

always @(posedge clk or posedge rst)

if (rst) y2 = 1; // preset

else y2 = y1;

endmodule

按照IEEE Verilog 的标准，上例中两个always块是并行执行的，与前后次序无关。如果前一个always块的复位信号先到0时刻，则y1 和y2都会取1，而如果后一个always块的复位信号先到0时刻，则y1 和y2都会取0。这清楚地说明这个Verilog模块是不稳定的会产生冒险和竞争的情况。

非阻塞赋值

非阻塞赋值操作符用小于等于号 (即 <= )表示。为什么称这种赋值为非阻塞赋值？这是因为在赋值操作时刻开始时计算非阻塞赋值符的RHS表达式，赋值操作时刻结束时更新LHS。在计算非阻塞赋值的RHS表达式和更新LHS期间，其他的Verilog语句，包括其他的Verilog非阻塞赋值语句都能同时计算RHS表达式和更新LHS。非阻塞赋值允许其他的Verilog语句同时进行操作。非阻塞赋值的操作可以看作为两个步骤的过程：

1) 在赋值时刻开始时，计算非阻塞赋值RHS表达式。

2) 在赋值时刻结束时，更新非阻塞赋值LHS表达式。

非阻塞赋值操作只能用于对寄存器类型变量进行赋值，因此只能用在"initial"块和"always"块等过程块中。非阻塞赋值不允许用于连续赋值。下面的例子可以说明这个问题：

[例2]. 用非阻塞赋值的反馈振荡器

module fbosc2 (y1, y2, clk, rst);

output y1, y2;

input clk, rst;

reg y1, y2;

always @(posedge clk or posedge rst)

if (rst) y1 <= 0; // reset

else y1 <= y2;

always @(posedge clk or posedge rst)

if (rst) y2 <= 1; // preset

else y2 <= y1;

endmodule

同样，按照IEEE Verilog 的标准，上例中两个always块是并行执行的，与前后次序无关。无论哪一个always块的复位信号先到， 两个always块中的非阻塞赋值都在赋值开始时刻计算RHS表达式，，而在结束时刻才更新LHS表达式。所以这两个always块在复位信号到来后,在always块结束时 y1为0而y2为1是确定的。从用户的角度看这两个非阻塞赋值正好是并行执行的。

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掌握可综合风格的Verilog模块编程的八个原则会有很大的帮助。在编写时牢记这八个要点可以为绝大多数的Verilog用户解决在综合后仿真中出现的90-100% 的冒险竞争问题。

1) 时序电路建模时，用非阻塞赋值。

2) 锁存器电路建模时，用非阻塞赋值。

3) 用always块建立组合逻辑模型时，用阻塞赋值。

4) 在同一个always块中建立时序和组合逻辑电路时，用非阻塞赋值。

5) 在同一个always块中不要既用非阻塞赋值又用阻塞赋值。

6) 不要在一个以上的always块中为同一个变量赋值。

7) 用$strobe系统任务来显示用非阻塞赋值的变量值

8) 在赋值时不要使用 #0 延迟