计算机组成原理中的三种校验方式上课讲义
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1.1 概述数字计算机的发展经过了哪几个代?各代的基本特征是什么?略。
1.2 你学习计算机知识后,准备做哪方面的应用?略。
1.3 试举一个你所熟悉的计算机应用例子。
略。
1.4 计算机通常有哪些分类方法?你比较了解的有哪些类型的计算机?略。
1.5 计算机硬件系统的主要指标有哪些?答:机器字长、存储容量、运算速度、可配置外设等。
答:计算机硬件系统的主要指标有:机器字长、存储容量、运算速度等。
1.6 什么是机器字长?它对计算机性能有哪些影响?答:指CPU一次能处理的数据位数。
它影响着计算机的运算速度,硬件成本、指令系统功能,数据处理精度等。
1.7 什么是存储容量?什么是主存?什么是辅存?答:存储容量指的是存储器可以存放数据的数量(如字节数)。
它包括主存容量和辅存容量。
主存指的是CPU能够通过地址线直接访问的存储器。
如内存等。
辅存指的是CPU不能直接访问,必须通过I/O接口和地址变换等方法才能访问的存储器,如硬盘,u盘等。
1.8 根据下列题目的描述,找出最匹配的词或短语,每个词或短语只能使用一次。
(1)为个人使用而设计的计算机,通常有图形显示器、键盘和鼠标。
(2)计算机中的核心部件,它执行程序中的指令。
它具有加法、测试和控制其他部件的功能。
(3)计算机的一个组成部分,运行态的程序和相关数据置于其中。
(4)处理器中根据程序的指令指示运算器、存储器和I/O设备做什么的部件。
(5)嵌入在其他设备中的计算机,运行设计好的应用程序实现相应功能。
(6)在一个芯片中集成几十万到上百万个晶体管的工艺。
(7)管理计算机中的资源以便程序在其中运行的程序。
(8)将高级语言翻译成机器语言的程序。
(9)将指令从助记符号的形式翻译成二进制码的程序。
(10)计算机硬件与其底层软件的特定连接纽带。
供选择的词或短语:1、汇编器2、嵌入式系统3、中央处理器(CPU)4、编译器5、操作系统6、控制器7、机器指令8、台式机或个人计算机9、主存储器 10、VLSI答:(1)8,(2)3,(3)9,(4)6,(5)2,(6)10,(7)5,(8)4,(9)1,(10)7计算机系统有哪些部分组成?硬件由哪些构成?答:计算机系统硬件系统和软件系统组成。
“计算机组成原理”中信息校验码的探讨【摘要】本文针对“计算机组成原理”中信息校验码的特点,结合多年从事“计算机组成原理”课程的教学经验,探讨了一种“计算机组成原理”结合实例,使用实例法讲解了信息校验码的难点问题。
【关键词】“计算机组成原理”;实例法;信息校验码0 引言“计算机组成原理”是计算机相关专业的一门核心专业基础课,主要讨论计算机基本的部件构成和组成方式,也包括基本的运算操作原理和单元设计思想、操作方式及其实现,“模拟电子技术”、“数字逻辑”是它的先导课程,它的后继课程如“操作系统”、”编译原理”、“汇编语言程序设计”等,它学好与否直接影响着后继课程的学习,“计算机组成原理”在这些课程之间起着承上启下的作用[1-4]。
学习过程中学生普遍感到“计算机组成原理”课程涉及的内容多、抽象、难度大、难学、难懂,“教师难教,学生怕学”的现象在各高校普遍存在,如何把握课程的主线和重点培养学生的学习兴趣、提高教学效果,是从事本课程教学的教师在不断探讨的问题[1];结合多年“计算机组成原理”的教学经验,对学生难理解的信息校验问题提出实例教学法。
1 信息校验问题信息校验问题95%的学生对奇偶校验是能正确理解,但是对海明码校验只有50%的学生能正确理解,如何让更多学生顺利理解海明校验码以及其他校验方法,是一直上课教师思考的问题。
结合遇到的一个问题,通过这个问题的解决,可以让同学们更好的理解海明校验码。
1.1 问题的提出问题如下,有1000瓶一模一样的药,其中至多有一瓶是毒药或者没有毒药,任何喝下毒药的生物都会在一星期之后死亡。
现在,有10只小白鼠和一星期的时间,如何检验出哪瓶瓶子里有毒药或者证明没有毒药?1.2 解决问题算法小白鼠喝了药后,有中毒和不中毒2种情况,一个星期后,有死亡和未死亡2种情况,符合二进制的特征。
在二进制中,10位二进制数可以表示的范围为0000000000至1111111111,转换为十进制为0~1023。
计算机组成原理--海明码的编码和校验⽅法(易懂)海明码(也叫汉明码)具有⼀位纠错能⼒。
本⽂以1010110这个⼆进制数为例解释海明码的编码和校验⽅法。
编码 确定校验码的位数x 设数据有n位,校验码有x位。
则校验码⼀共有2x种取值⽅式。
其中需要⼀种取值⽅式表⽰数据正确,剩下2x-1种取值⽅式表⽰有⼀位数据出错。
因为编码后的⼆进制串有n+x位,因此x应该满⾜2x-1 ≥ n+x 使不等式成⽴的x的最⼩值就是校验码的位数。
在本例中,n=7,解得x=4。
确定校验码的位置 校验码在⼆进制串中的位置为2的整数幂。
剩下的位置为数据。
如图所⽰。
位置1234567891011内容x1x21x3010x4110 求出校验位的值 以求x2的值为例。
为了直观,将表格中的位置⽤⼆进制表⽰。
位置00010010001101000101011001111000100110101011内容x1x21x3010x4110 为了求出x2,要使所有位置的第⼆位是1的数据(即形如**1*的位置的数据)的异或值为0。
即x2^1^1^0^1^0 = 0。
因此x2 = 1。
同理可得x1 = 0, x3 = 1, x4 = 0。
位置00010010001101000101011001111000100110101011内容01110100110 因此1010110的海明码为01110100110。
校验 假设位置为1011的数据由0变成了1,校验过程为: 将所有位置形如***1, **1*, *1**, 1***的数据分别异或。
***1: 0^1^0^0^1^1 = 1 **1*: 1^1^1^0^1^1 = 1 *1**: 1^0^1^0 = 0 1***: 0^1^1^1 = 1 以上四组中,如果⼀组异或值为1,说明该组中有数据出错了。
***1 **1* 1***的异或都为1,说明出错数据的位置为1011。
海明码简单分析确定校验位个数海明码的码组长度需要符合:2^r – 1 (r代表校验位个数)为什么是这个公式呢?因为:只有这样才能保证校验位⾜够覆盖整个需要校验的码组。
“计算机组成原理”中信息校验码的探讨【摘要】本文针对“计算机组成原理”中信息校验码的特点,结合多年从事“计算机组成原理”课程的教学经验,探讨了一种“计算机组成原理”结合实例,使用实例法讲解了信息校验码的难点问题。
【关键词】“计算机组成原理”;实例法;信息校验码0 引言“计算机组成原理”是计算机相关专业的一门核心专业基础课,主要讨论计算机基本的部件构成和组成方式,也包括基本的运算操作原理和单元设计思想、操作方式及其实现,“模拟电子技术”、“数字逻辑”是它的先导课程,它的后继课程如“操作系统”、”编译原理”、“汇编语言程序设计”等,它学好与否直接影响着后继课程的学习,“计算机组成原理”在这些课程之间起着承上启下的作用[1-4]。
学习过程中学生普遍感到“计算机组成原理”课程涉及的内容多、抽象、难度大、难学、难懂,“教师难教,学生怕学”的现象在各高校普遍存在,如何把握课程的主线和重点培养学生的学习兴趣、提高教学效果,是从事本课程教学的教师在不断探讨的问题[1];结合多年“计算机组成原理”的教学经验,对学生难理解的信息校验问题提出实例教学法。
1 信息校验问题信息校验问题95%的学生对奇偶校验是能正确理解,但是对海明码校验只有50%的学生能正确理解,如何让更多学生顺利理解海明校验码以及其他校验方法,是一直上课教师思考的问题。
结合遇到的一个问题,通过这个问题的解决,可以让同学们更好的理解海明校验码。
1.1 问题的提出问题如下,有1000瓶一模一样的药,其中至多有一瓶是毒药或者没有毒药,任何喝下毒药的生物都会在一星期之后死亡。
现在,有10只小白鼠和一星期的时间,如何检验出哪瓶瓶子里有毒药或者证明没有毒药?1.2 解决问题算法小白鼠喝了药后,有中毒和不中毒2种情况,一个星期后,有死亡和未死亡2种情况,符合二进制的特征。
在二进制中,10位二进制数可以表示的范围为0000000000至1111111111,转换为十进制为0~1023。
校验码辅导讲座二进制数据经过传送、存取等环节,会发生误码(1变成0或0变成1),这就有如何发现及纠正误码的问题。
所有解决此类问题的方法就是在原始数据(数码位)基础上增加几位校验(冗余)位。
一、码距一个编码系统中任意两个合法编码(码字)之间不同的二进数位(bit )数叫这两个码字的码距,而整个编码系统中任意两个码字的的最小距离就是该编码系统的码距。
如图1所示的一个编码系统,用三个bit 来表示八个不同信息中。
在这个系统中,两个码字之间不同的bit 数从1到3不等,但最小值为1,故这个系统的码距为1。
如果任何码字中一位或多位被颠倒了,结果这个码字就不能与其它有效信息区分开。
例如,如果传送信息001,而被误收为011,因011仍是表中的合法码字,接收机仍将认为011是正确的信息。
然而,如果用四个二进数字来编8个码字,那么在码字间的最小距离可以增加到2,如图2的表中所示。
图 1图 2注意,图8-2的8个码字相互间最少有两bit 的差异。
因此,如果任何信息的一个数位被颠倒,就成为一个不用的码字,接收机能检查出来。
例如信息是1001,误收为1011,接收机知道发生了一个差错,因为1011不是一个码字(表中没有)。
然而,差错不能被纠正。
假定只有一个数位是错的,正确码字可以是1001,1111,0011或1010。
接收者不能确定原来到底是这4个码字中的那一个。
也可看到, 在这个系统中,偶数个(2或4)差错也无法发现。
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“3”。
最小距离为3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进一步提高需要进一步增加码字间的最小距离。
图8-3的表概括了最小距离为1至7的码的纠错和检错能力。
图3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。
所以,选择码距要取决于特定系统的参数。
数字系统的设计者必须考虑信息发生差错的概率和该系统能容许的最小差错率等因素。