计算机组成原理中的三种校验方式课件.ppt
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- 关 键 词:
- 计算机 组成 原理 中的 校验 方式 课件
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1、a1计算机中的数据校验方法 采用冗余校验方法:采用冗余校验方法: 即在基本的有效数据外,再扩充部分即在基本的有效数据外,再扩充部分 位,增加部分(冗余部分)被称为校验位。位,增加部分(冗余部分)被称为校验位。 将校验位与数据位一起按某种规则编码,将校验位与数据位一起按某种规则编码, 写入存储器或向外发送。当从存储器读出或写入存储器或向外发送。当从存储器读出或 接收到外部传入的代码时,再按相应的规则接收到外部传入的代码时,再按相应的规则 进行判读。若约定的规则被破坏,则表示出进行判读。若约定的规则被破坏,则表示出 现错误。根据错误的特征进行修正恢复。现错误。根据错误的特征进行修正恢复。a2几个名
2、词概念:几个名词概念:码字:码字:由若干代码组成的一个字。由若干代码组成的一个字。 如如8421码中码中6(0110),),7(0111)码距:码距:一种码制中任意两个码字间的最小距离。一种码制中任意两个码字间的最小距离。距离:距离:两个码字之间不同的代码个数。两个码字之间不同的代码个数。 8421码中,最小的码字间的距离为码中,最小的码字间的距离为1,如,如0000和和 0001、0010和和0011等;最大码字间的距离为等;最大码字间的距离为4, 如如0111和和1000。所以。所以8421码制的码距为码制的码距为1。码距为码距为1码制,即不能查错也不能纠错。码制,即不能查错也不能纠错。码
3、距越大的码制,查错、纠错能力越强。码距越大的码制,查错、纠错能力越强。a31 1 奇偶校验法奇偶校验法 奇偶校验法是计算机中广泛采用的检查传输数据准奇偶校验法是计算机中广泛采用的检查传输数据准确性的方法。奇偶校验法的原理是:确性的方法。奇偶校验法的原理是: 在每组数据信息上附加一个校验位,校验位的取值在每组数据信息上附加一个校验位,校验位的取值(0或或1)取决于这组信息中)取决于这组信息中1的个数和校验方式(奇或的个数和校验方式(奇或偶校验)。偶校验)。 如果采用奇校验,则这组数据加上校验码位后数据如果采用奇校验,则这组数据加上校验码位后数据中中1的个数应为奇数个。奇校验位形成公式的个数应为奇
4、数个。奇校验位形成公式: C =X0 X1 Xn-1 如果采用偶校验,则这组数据加上校验码位后数据如果采用偶校验,则这组数据加上校验码位后数据中中1的个数应为偶数个。偶校验位形成公式的个数应为偶数个。偶校验位形成公式: C =X0 X1 Xn-1a4 在接收端校验检测: 偶校验:P=C X0 X1 Xn-1 奇校验:奇校验:P=C X0 X1 Xn-1 若若P=0则无错或有偶数位错,若则无错或有偶数位错,若P=1则有奇数位错则有奇数位错a5 例如:八位信息例如:八位信息10101011中共有中共有5个个1,附加校验位后变为九位。附加校验位后变为九位。 若采用奇校验,则附加的校验位应取若采用奇校
5、验,则附加的校验位应取0值,值,保证保证1的个数为奇数个即的个数为奇数个即 0 10101011 ; 若采用偶校验则附加的校验位应取若采用偶校验则附加的校验位应取1值即值即 1 10101011 。 奇偶校验的特点:奇偶校验的特点: 1、奇偶校验法可检出数据传送过程中奇数个、奇偶校验法可检出数据传送过程中奇数个数位出错的情况;数位出错的情况; 2、实际中两位同时出错的概率极低,奇偶校、实际中两位同时出错的概率极低,奇偶校验法简便可靠易行,但它只能发现错误,却不知错验法简便可靠易行,但它只能发现错误,却不知错在何处,因而不能自动纠正。在何处,因而不能自动纠正。a6码 能 力码距码距 检错检错 纠
6、错纠错 1 0 02 1 03 2 或 14 2 加 15 2 加 26 3 加 27 3 加 3为了使一个系统能检查和纠正一个差错,码间最小距离必须至为了使一个系统能检查和纠正一个差错,码间最小距离必须至少是少是“3”。最小距离为。最小距离为3时,或能纠正一个错,或能检二个错,时,或能纠正一个错,或能检二个错,但不能同时纠一个错和检二个错。编码信息纠错和检错能力的但不能同时纠一个错和检二个错。编码信息纠错和检错能力的进一步提高需要进一步增加码字间的最小距离。进一步提高需要进一步增加码字间的最小距离。 码距越大,纠错能力越强,但数据码距越大,纠错能力越强,但数据冗余也越大,即编码效率低了。冗余
7、也越大,即编码效率低了。所以,选择码距要取决于特定系统的参数。 a72 2 海明码校验方法海明码校验方法 海明码是一种比较常用的纠错码,它实际上是海明码是一种比较常用的纠错码,它实际上是一种多重奇偶校验码。其基本思想是将被检验一种多重奇偶校验码。其基本思想是将被检验码分成多个组,每组配备一个奇偶校验位完成码分成多个组,每组配备一个奇偶校验位完成该组的奇偶校验位的功能。当被校验码中某一该组的奇偶校验位的功能。当被校验码中某一位出错时,将会有相关的多个小组出现奇偶校位出错时,将会有相关的多个小组出现奇偶校验错,根据这些组的出错情况便可将错误定位验错,根据这些组的出错情况便可将错误定位到某一位上从而
8、即可纠正过来。到某一位上从而即可纠正过来。 a8强调指出:海明码校验方法以奇偶校验法为基础,强调指出:海明码校验方法以奇偶校验法为基础,其校验位不是一个而是一组。海明码校验方法能其校验位不是一个而是一组。海明码校验方法能够检测出具体错误并纠正。够检测出具体错误并纠正。 海明码的最低目标是能纠正一位错,因此要求海明码的最低目标是能纠正一位错,因此要求海明码的码距大于或等于海明码的码距大于或等于3。a9海明校验码是海明校验码是Richard HammingRichard Hamming于于19501950年提出的,目前仍年提出的,目前仍广泛使用的一种编码方法。广泛使用的一种编码方法。1 1、原理、
9、原理(1 1)特点:能检测出)特点:能检测出两位同时出错两位同时出错、亦能检测出一位出错并亦能检测出一位出错并能自动纠错。能自动纠错。(2 2)实现原理:)实现原理: 在在k k个数据位个数据位之外加上之外加上r r个校验位个校验位,从而形成一个,从而形成一个k k十十r r位位的的新码字新码字,当,当某一位出错某一位出错后,就会后,就会引起相关的几个校验位引起相关的几个校验位的值发生变化的值发生变化,从而达到检错、纠错的目的。,从而达到检错、纠错的目的。 k 位 ( 信 息 位 ) R 位 ( 校 验 位 ) a10kr(最小)12243511412265275762rk+r+1 (3.18
10、)(一位出错并纠错一位出错并纠错)数据位数据位k k与校验位与校验位r r的对应关系:的对应关系: a112r-1k+r (3.19) r (3.19) ( (一位出错并纠错并发现两位错一位出错并纠错并发现两位错) ) 码距为码距为4 4由由3.193.19式计式计算可得算可得a122 2、编码规则、编码规则 若海明码的最高位号为若海明码的最高位号为m m,最低位号为,最低位号为1 1,即:,即:H Hm mH Hm-1m-1HH2 2H H1 1,则此海明码的,则此海明码的编码规律编码规律: (1)(1)校验位与数据位之和为校验位与数据位之和为m m,每个校验位,每个校验位P Pi i在在海
11、明码中被分在位号海明码中被分在位号2 2i-1i-1的位置,其余各位为数据位的位置,其余各位为数据位,并按从低向高逐位依次排列的关系分配各数据位,并按从低向高逐位依次排列的关系分配各数据位。 (2)(2)海明码的每一位码海明码的每一位码H Hi i( (包括数据位和校验位包括数据位和校验位本身本身) )由多个校验位校验,其关系是被校验的每一位由多个校验位校验,其关系是被校验的每一位位号要等于校验它的位号要等于校验它的各校验位的位号之和各校验位的位号之和。这样安。这样安排的目的排的目的, ,是希望校验的结果能正确反映出出错位的是希望校验的结果能正确反映出出错位的位号位号。 a131 1、纠查一位
12、错的编码方法、纠查一位错的编码方法 (以四个校验位进行说明)(以四个校验位进行说明) 四个校验位最多可以校验四个校验位最多可以校验11位数据。设:位数据。设:D10D9D8D7D6D5D4D3D2D1D0为为11个数据位,个数据位,P4P3P2P1分别为四个校验码,则编码规则是:分别为四个校验码,则编码规则是: 海明码的总位数海明码的总位数H等于数据位与校验位之和;等于数据位与校验位之和; 每个校验位每个校验位Pi排放在排放在2i-1的位置,如的位置,如P4排放排放 在第在第24-1=8位,其余数据位依序排列。位,其余数据位依序排列。a14即:即: H15 H14 H13 H12 H11 H1
13、0 H9 H8 H7 H6 H5 H4 H3 H2 H1D10 D9 D8 D7 D6 D5 D4 P4 D3 D2 D1 P3 D0 P2 P1海明码的每一位用多个校验位一起进行校验,海明码的每一位用多个校验位一起进行校验,被校验的位号等于校验它的各校验位位号和;被校验的位号等于校验它的各校验位位号和;各校验位的值为它参与校验的数据位的异或。各校验位的值为它参与校验的数据位的异或。a15海明码校验表海明码校验表P4,P3,P2 8,4,2 (14=8+4+2) H14 D9P4,P3,P1 8,4,1 (13=8+4+1) H13 D8P4,P3 8,4 (12=8+4) H12 D7P4,
14、P2,P1 8,2,1 (11=8+2+1) H11 D6P4,P2 8,2 (10=8+2) H10 D5P4,P1 8,1 (8=8+1) H9 D4P4 8 H8 P4 4,2,1 (7=4+2+1) P3,P2,P1 H7 D3P3,P2 4,2 (6=4+2) H6 D2P3,P1 4,1 (5=4+1) H5 D1P4,P3,P2,P1 8,4,2,1 (15=8+4+2+1) H15 D10P3 4 H4 P3P2 P1 2,1 (3=2+1) H3 D0P2 2 H2 P2 P1 1 H1 P1参与的校验位参与的校验位参与校验的校验位位号参与校验的校验位位号海明码位号海明码位号
15、a16 各校验位形成公式:各校验位形成公式: P1=D0 D1 D3 D4 D6 D8 D10 (1) P2 =D0 D2 D3 D5 D6 D9 D10 (2) P3=D1 D2 D3 D7 D8 D9 D10 (3) P4=D4 D5 D6 D7 D8 D9 D10 (4) 按上述方式按上述方式Pi的取值是采用偶校验时的取值,当采用的取值是采用偶校验时的取值,当采用奇校验奇校验时,时,Pi则取反。这样则取反。这样Pi连同数据位一起形成了海明码的各位。连同数据位一起形成了海明码的各位。 用海名位号改写用海名位号改写P P4 4P P1 1:P1= H3 H5 H7 H9 H11 H13 H1
16、5P2= H3 H6 H7 H10 H11 H14 H15P3= H5 H6 H7 H12 H13 H14 H15P4= H9 H10 H11 H12 H13 H14 H15a172 2、检查纠错(以四个校验位进行说明)、检查纠错(以四个校验位进行说明) 海明码数据传送到接收方后,再将各校验海明码数据传送到接收方后,再将各校验位的值与它所参与校验的数据位的异或结果进位的值与它所参与校验的数据位的异或结果进行异或运算。行异或运算。 运算结果称为校验和。校验和共运算结果称为校验和。校验和共有四个。有四个。 对偶校验来说,如果校验和不为零则传输对偶校验来说,如果校验和不为零则传输过程中间有错误。而错
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