湘潭大学 刘福贵 计算机组成原理课件.ppt

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1、数据校验概述在计算机系统中，数据在存取和传递过程中可能会产生错误。为减少和避免错误，一方面是要精心设计各种电路，提高计算机硬件的可靠性，另一方面是在数据编码上找出路，即采用带有某种特殊能力的编码法，通过少量的附加电路，使之能发现某些错误，甚至能确定错误的性质和准确的出错位置，进而实现自动改错功能数据校验码就是一些具有发现某些错误或带有自动改错能力的数据编码方法，其编码分别称为检错码（能够发现某些错误的数据编码）和纠错码（不仅能够发现某些错误，而且具有确定的错误自动纠正能力的数据编码）。它们的实现原理是在合法的数据编码之间，加进

2、一些不允许出现的（非法的）编码，使合法数据编码出错时，就成为非法编码。这样就可以通过检测编码的合法性来达到发现错误（和/或自动纠正错误）的目的数据校验概述合理安排非法编码数量和编码规则，就可以提高发现错误的能力，甚至达到自动改正错误的目的。这里用到一个码距的概念。码距是指任意两个合法码之间至少有几个二进制位不同，仅有一位不同称其码距为1，例如用四位二进制表示16种状态，则16种编码都用到了，此时码距为1，即任何一个状态的四位码中的一位或几位出错，就变成了另一个合法码，此时无查错能力。若用四位二进制表示8个状态，就可以只用其中八

3、种编码，而把另8种编码作为非法编码，此时可使合法码的码距为2。一般来说，合理地增大合法码的码距，就能提高发现错误的能力，但由此将会使得表示一定数量的合法码所使用的二进制位数增多，增加了数据存储的容量或数据传送的数量（硬件）常用的数据校验码是奇偶校验码、海明校验码和循环冗余校验码（CRC）数据校验奇偶校验奇偶校验是最简单、应用最广泛且开销最小的一种校验方式奇偶校验码的实现原理是使原来合法编码码距由１增加到２。实现的具体方法是为一个信息补充一个二进制位，称为奇偶校验位，用该位的值为０或１，使信息和该校验位一起含有１值的个数为奇数（

4、称为奇校验）或偶数（称为偶校验）。形成奇偶校验位的值和进行校验，是由专设的硬件线路实现的（何种门电路？）奇偶校验又分为垂直奇偶校验、水平奇偶校验和水平垂直奇偶校验三种垂直（纵向）奇偶校验—针对一个数据对象增设一个奇偶校验位（使得n位长的数据字被加长到n+1位）。例如，用七单位ASCII码表示的数字0～9在增设一个奇偶校验位后形成的垂直奇偶校验码如表一所示位字符0123456789B1B2B3B4B5B6B7奇偶B8000011010001100100110110011000101101010110011011011101100

5、0011101001110表一七单位数字的垂直奇偶校验码10010110010110100110数据校验奇偶校验数据校验奇偶校验水平奇偶校验—对于数据传送来说，成组传送是一种高效的数据传输方式。在数据的成组传送中，被传送的数据具有相同的数据类型。为了有效地检测数据成组传送过程中可能出现的数据错误，可以考虑针对这一组数的每一位（而不是每个数据）设置一个奇偶校验位（如果每个数据含10个二进制位，就设置10个奇偶校验位，而不管这组数据包含多少个元素），由此形成的校验方式即是“水平奇偶校验”设被传送的数据是由七位ASCII字符组成的数

6、据组，每次传送10个数据，按照水平奇偶校验的方式形成数据的校验码基于水平奇偶校验的校验码形成方式，可设7个校验位，相应示例数据及其校验码如表二所示数据校验B1B2B3B4B5B6B7位ABCDEFGHIJ校验偶奇字符100000101000011100001001000110100010110001111000100010011001001010100100101111101000表二　水平奇偶校验奇偶校验水平奇偶校验数据校验奇偶校验水平垂直奇偶校验—同时进行水平和垂直奇偶校验的方式称为水平垂直奇偶校验水平垂直奇偶校验通常用在

7、成组数据传送时的数据校验上。它在两个方向上对数据进行校验：对成组传送的数据的每一个数据元素按垂直奇偶校验方法形成一个校验位对各数据的同一位按水平奇偶校验方法形成一个校验位设被传送的数据是由七位ASCII字符组成的数据组，每次传送10个数据，相应校验码示于表三水平奇偶校验码和垂直奇偶校验码只能发现奇数个错，不能发现偶数个错。水平垂直奇偶校验码具有较强的检错能力，它不但能发现所有一位、二位和三位错误，而且能改正一位错误数据校验字符ABCDEFGHIB1B2B3B4B5B6B7奇偶B8校验奇偶位1000001010000111000

8、0100100011010001011000111100010001001100100111010011000101100101111101000001表三水平垂直奇偶校验奇偶校验水平垂直奇偶校验数据校验海明校验码海明校验码—其实现原理是在数据中加入几个校验位，将数据代码的码