Synchronisation

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Synchronisation oder Synchronisierung (von griech. σύγχρονος sýngchronos „gleichzeitig“) bezeichnet ganz allgemein ein Verfahren, durch den zwei oder mehr Systeme oder Prozesse in Zeit und Raum so aufeinander abgestimmt werden, dass sie gleichzeitig oder in einer definierten sequentiellen Reihenfolge arbeiten. Die Synchronisation ist in verschiedenen Bereichen wie Informatik, Physik, Biologie, Technik und Medienproduktion von entscheidender Bedeutung.

Informatik

Im Kontext der Informatik bezieht sich Synchronisation auf die Koordination mehrerer Threads oder Prozesse in einem Computersystem. Sie ist entscheidend für die Vermeidung von Konflikten, die durch gleichzeitigen Zugriff auf gemeinsame Ressourcen entstehen können.[1] Die Synchronisation kann durch verschiedene Methoden erreicht werden.[2]

Ein Beispiel für die Synchronisation in der Informatik ist die Datenbanktransaktion. In einem Transaktionssystem muss sichergestellt werden, dass alle Transaktionen in einer Weise ablaufen, die den Zustand der Datenbank konsistent hält. Dies wird durch den Einsatz von Synchronisationstechniken wie Locking und Deadlock-Vermeidung erreicht.[3]

Physik

In der Physik bezieht sich die Synchronisation auf das Phänomen, bei dem zwei oder mehr oszillierende Systeme aufgrund von Wechselwirkung oder gemeinsamer Umgebung zu einem Zustand mit übereinstimmender Frequenz und Phase gelangen. Ein bekanntes Beispiel ist die Synchronisation von Pendeluhren, die ursprünglich von Christiaan Huygens im 17. Jahrhundert beobachtet wurde.[4]

Biologie und Medizin

In der Biologie und Medizin wird der Begriff Synchronisation verwendet, um das Auftreten von Ereignissen zur gleichen Zeit oder in einem wiederkehrenden Muster zu beschreiben. Ein bekanntes Beispiel ist die zirkadiane Rhythmik, die durch einen internen "biologischen Uhr" gesteuert wird, die auf das 24-Stunden-Licht-Dunkel-Zyklus der Erde synchronisiert ist.[5] Insbesondere beschäftigen sich damit die Fachgebiete der Chronobiologie und Chronomedizin.

Film- und Medienproduktion

In der Film- und Medienproduktion bezeichnet Synchronisation die Übersetzung und Anpassung von Dialogen in Filmen und Fernsehserien an die Lippenbewegungen der Schauspieler (6).[6] In Ländern wie Deutschland ist die Synchronisation von Filmen und TV-Shows eine gängige Praxis. Sie erfordert ein komplexes Zusammenspiel von Übersetzern, Schauspielern, Regisseuren und Toningenieuren, um sicherzustellen, dass der synchronisierte Dialog sowohl den Inhalt als auch den Rhythmus des Originals genau wiedergibt.

Ein Beispiel für die Synchronisation in der Medienproduktion ist der Prozess, der bei der Erstellung der deutschen Fassung von Hollywood-Filmen verwendet wird. Dieser Prozess beginnt mit der Übersetzung des Originalskripts, gefolgt von der Aufnahme der deutschen Sprecher, die die Dialoge passend zu den Lippenbewegungen der Schauspieler im Film sprechen. Schließlich wird die neue Tonspur mit dem Film kombiniert, um die endgültige synchronisierte Version zu erstellen.[7]

Synchronisation in Netzwerken und Telekommunikation

In Netzwerken und Telekommunikation bezeichnet die Synchronisation das Verfahren zur Abstimmung von Signalen, damit die Datenübertragung korrekt erfolgen kann. Dies kann durch verschiedene Methoden erreicht werden, darunter Taktsynchronisation und Phasensynchronisation.[8] Ein Beispiel für die Bedeutung der Synchronisation in diesem Kontext ist das Global Positioning System (GPS), bei dem Satellitensignale präzise synchronisiert werden müssen, um eine genaue Positionsbestimmung zu ermöglichen.[9]

Synchronisation von Drehstrom-Synchrongeneratoren

Synchronmaschinen, auch als Drehstrom-Synchrongeneratoren bekannt, sind Maschinen, die zur Stromerzeugung in Kraftwerken und zur Motorsteuerung in der Industrie verwendet werden. Sie können entweder als Motoren oder als Generatoren betrieben werden. Die Synchronisation ist ein wesentlicher Aspekt ihrer Betriebsweise, insbesondere beim Anschluss an das Stromnetz.

Synchronisationsprozess

Die Synchronisation einer Synchronmaschine erfordert eine sorgfältige Abstimmung, um sicherzustellen, dass die Phasen, Frequenz und Amplitude des von der Maschine erzeugten Wechselstroms mit denen des Stromnetzes übereinstimmen. Dies ist von entscheidender Bedeutung, um eine störungsfreie Übertragung von Energie zu gewährleisten und Schäden am Generator oder am Netz zu vermeiden.[10]

Zunächst wird die Synchronmaschine bis nahe an die Netzfrequenz beschleunigt und dann wird der Synchronisierungsprozess eingeleitet. Dies wird in der Regel durch eine Synchronisationslampe oder einen Synchroskop angezeigt, die anzeigen, wenn die Phasenverschiebung zwischen dem Generator und dem Netz null ist. In diesem Moment wird der Generator an das Netz geschaltet.[11]

Synchronisation und Phasenverschiebung

Eine wichtige Komponente des Synchronisationsprozesses ist die Phasenverschiebung. Sie muss nahe Null sein, bevor die Synchronmaschine mit dem Netz verbunden wird. Eine große Phasenverschiebung zum Zeitpunkt des Einschaltens kann zu hohen Einschaltströmen und mechanischen Belastungen führen, die die Maschine beschädigen können.[12]

Synchronisationsprüfung

Zum Überprüfen der Synchronisation in der Praxis werden Synchronisationslampen oder Synchroskope verwendet. Sie zeigen die Differenz zwischen der Generatorfrequenz und der Netzfrequenz an. Wenn die Lampen blinken oder das Synchroskop rotiert, ist die Maschine nicht synchronisiert. Wenn die Lampen stetig leuchten und das Synchroskop stillsteht, ist die Maschine synchronisiert.[13]

Einzelnachweise

  1. Silberschatz, Abraham, et al. Operating System Concepts. John Wiley & Sons, Inc., 2018.
  2. Herlihy, Maurice, and Nir Shavit. The Art of Multiprocessor Programming. Morgan Kaufmann Publishers Inc., 2020.
  3. Garcia-Molina, Hector, et al. Database Systems: The Complete Book. Pearson, 2020.
  4. Pikovsky, Arkady, et al. Synchronization: A Universal Concept in Nonlinear Sciences. Cambridge University Press, 2003.
  5. Foster, Russell G., and Leon Kreitzman. Rhythms of Life: The Biological Clocks That Control the Daily Lives of Every Living Thing. Yale University Press, 2004.
  6. Chaume, Frederic. Audiovisual Translation: Dubbing. St. Jerome Publishing, 2012.
  7. Lommel, Arle. Dubbing and Subtitling: Guidelines for Production and Distribution. European Institute for Translating and Subtitling, 2009.
  8. Schwartz, Mischa. Telecommunication Networks: Protocols, Modeling and Analysis. Addison-Wesley, 1987.
  9. Hofmann-Wellenhof, Bernhard, et al. Global Positioning System: Theory and Practice. Springer-Verlag, 2012.
  10. Boldea, Ion, and Syed A. Nasar. The Induction Machine Handbook. CRC Press, 2001.
  11. Beaty, H. Wayne, and Donald G. Fink. Standard Handbook for Electrical Engineers. McGraw-Hill, 2007.
  12. Kothari, D.P., and I.J. Nagrath. Electric Machines. Tata McGraw-Hill Education, 2010.
  13. Wildi, Théodore. Electrical Machines, Drives, and Power Systems. Prentice Hall, 2002.
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