БИТ ЧЕТНОСТИ: ДЛЯ ЧЕГО ОН НУЖЕН, КАК РАБОТАЕТ — ТЕХНОЛОГИЯ — 2023
Бит четности является параметром со значением 0 или 1 , который используется в способе обнаружения ошибок передачи , в которой 0 или 1 добавляется к каждой группе 7-8 битов (байт). Цель состоит в том, чтобы каждый байт всегда имел нечетное общее количество «1» или четное общее количество «1» в соответствии с установленной четностью.
Четность — это метод обнаружения ошибок, используемый в асинхронной связи. Он используется для проверки целостности каждого байта в передаваемом потоке. Например, если установлена нечетная четность, любой байт, полученный из передачи с общим числом «1», который является четным, должен содержать ошибку.
Используются два типа проверки на четность: проверка на четность, при которой бит четности 1 добавляется, если в предыдущем байте имеется нечетное общее количество битов «1», и проверка на четность, когда выполняется обратное. С помощью этого метода вы сможете узнать только то, что произошла ошибка, но вы не узнаете, где произошла ошибка.
Для чего нужен бит четности?
При отправке цифровых данных может быть ошибка между переданным кодом и полученным кодом. Существует множество источников ошибок в виде различных типов шума, таких как электромагнитный шум или тепловой шум.
Следовательно, необходимо реализовать некоторый метод, чтобы проверить, ошибочны ли полученные коды или байты.
Однако как получатель может узнать, ошибочен ли полученный код? Получатель не может узнать код до его получения.
Например, предположим, что отправитель передает код 01100110, но после прохождения через зашумленную линию получатель получает код 00100110. Получатель не будет знать, что он получил код с ошибкой во втором бите.
Получатель не может знать, что сообщение содержит ошибку в первом бите, потому что это будет означать, что получатель уже знает сообщение от передатчика до передачи.
Контроль ошибок
Проблема, с которой приемник может проверить наличие ошибки, может быть решена с помощью кодирования с контролем ошибок.
Основная идея кодирования с контролем ошибок заключается в добавлении дополнительного бита в информацию, которая должна быть отправлена, чтобы ошибка обнаруживалась и исправлялась. Есть много кодировок обработки ошибок. Самый простой — это бит четности.
Бит четности добавляется к каждому передаваемому байту. Этот бит используется для проверки того, что информация была доставлена точно.
Бит четности для каждого байта устанавливается так, чтобы все байты имели нечетное число или четное число битов «1».
пример
Предположим, что два диска обмениваются данными с проверкой четности, которая является наиболее распространенной формой проверки четности.
В зависимости от единицы передачи он отправляет байты и сначала подсчитывает количество битов «1» в каждой группе из семи битов (байтах). Если количество битов «1» четное, установите бит четности в 0. Если количество битов «1» нечетное, установите бит четности в 1. Таким образом, каждый байт будет иметь четное количество битов «1».
Приемник проверяет каждый байт, чтобы убедиться, что он имеет четное количество битов «1». Если в байте обнаружено нечетное количество битов «1», приемник будет знать, что во время передачи произошла ошибка.
Ранее и получатель, и отправитель должны были договориться об использовании проверки четности и о том, должна ли четность быть нечетной или четной. Если обе стороны не настроены с одинаковым чувством паритета, связь будет невозможна.
Обнаружение ошибок
Проверка четности — самый простой метод обнаружения ошибок связи.
Однако, хотя он может обнаруживать множество ошибок, он не является безошибочным, поскольку он не способен обнаруживать компоновку, когда четное количество битов в одном и том же байте изменяется из-за электрического шума.
Проверка четности используется не только при обмене данными, но и для тестирования запоминающих устройств. Например, многие персональные компьютеры выполняют проверку на четность всякий раз, когда байт данных считывается из памяти.
Как это работает?
Предположим, у вас есть 7-битные коды данных и дополнительный бит, который является битом четности, добавлен для формирования 8-битного кода данных. Можно использовать два метода: четность и нечетность.
В качестве образца можно взять метод четности. Вы поступили бы наоборот, если бы выбрали метод нечетной четности.
Метод четной четности
Этот метод указывает, что добавляемый бит четности должен быть таким, чтобы общая сумма «1» в окончательном коде была четной. Например:
Следовательно, для первого 7-битного кода: 0010010 с четным количеством «1» (2) переданный 8-битный код будет: 00100100 с четным количеством «1» (2).
Для 7-битного кода 1110110 с нечетным количеством «1» (5) переданный 8-битный код будет 11101101 с четным количеством «1» (6).
После того, как получатель получит 8 битов, он проверит количество «1» в полученном коде, если количество «1» четное, это означает, что ошибки нет, если количество нечетное, это означает, что ошибка.
Когда вычисленная четность полученного байта не совпадает со значением принятого бита четности, считается, что произошла ошибка четности, и обычно байт отбрасывается.
В случае ошибки приемник предупредит передатчик, чтобы он отправил код еще раз.
Не безошибочный
Однако у этих методов контроля четности есть недостаток: если код 1110110 преобразуется шумом линии в 11111001, вызывая 2-битную ошибку, то этот метод не может обнаружить, что ошибка произошла.
Четность хороша при обнаружении ошибок и всегда обнаруживает любое нечетное количество ошибок в полученном байте. Однако при четном количестве ошибок средство проверки четности не сможет найти ошибку.
Бит четности — Parity bit
А бит четности, или же проверить бит, это кусочек добавлен к строке бинарный код. Биты четности используются как простейшая форма код обнаружения ошибок. Биты четности обычно применяются к самым маленьким блокам протокола связи, обычно 8-битным. октеты (байты), хотя они также могут применяться отдельно ко всей цепочке битов сообщения.
Бит четности гарантирует, что общее количество единиц в строке равно четным или нечетным. [1] Соответственно, есть два варианта битов четности: бит четности и бит нечетной четности. В случае четности для данного набора битов подсчитываются вхождения битов, значение которых равно 1. Если этот счетчик нечетный, значение бита четности устанавливается в 1, в результате чего общее количество вхождений единиц во всем наборе (включая бит четности) становится четным. Если счетчик единиц в данном наборе битов уже является четным, значение бита четности равно 0. В случае нечетной четности кодирование меняется на противоположное. Для данного набора битов, если количество битов со значением 1 является четным, значение бита четности устанавливается в 1, что делает общее количество единиц во всем наборе (включая бит четности) нечетным числом. Если количество битов со значением 1 нечетное, счет уже нечетный, поэтому значение бита четности равно 0. Четность — это частный случай циклическая проверка избыточности (CRC), где 1-битный CRC генерируется многочлен Икс+1.
Если бит присутствует в точке, иначе выделенной для бита четности, но не используется для проверки четности, он может называться маркировать бит четности если бит четности всегда равен 1, или бит четности пространства если бит всегда равен 0. В таких случаях, когда значение бита постоянно, его можно назвать придерживаться бит четности хотя его функция не имеет ничего общего с четностью. [2] Функция таких битов зависит от конструкции системы, но примеры функций для таких битов включают в себя управление синхронизацией или идентификацию пакета как имеющего значение данных или адреса. [3] Если его фактическое значение бита не имеет отношения к его функции, бит составляет срок безразличия. [4]
Содержание
Паритет
В математике паритет относится к четности или нечетности целого числа, которое для двоичное число определяется только младший бит. В телекоммуникациях и вычислительной технике четность относится к четности или нечетности числа битов со значением один в заданном наборе битов и, таким образом, определяется значением всех битов. Его можно рассчитать через XOR сумма битов, дающая 0 для четности и 1 для нечетной четности. Это свойство зависимости от всех битов и изменения значения при изменении любого одного бита позволяет использовать его в обнаружение ошибок схемы.
Обнаружение ошибок
Если нечетное количество бит (включая бит четности) переданный неправильно, бит четности будет неправильным, что указывает на то, что ошибка четности произошло в передаче. Бит четности подходит только для обнаружения ошибок; это не может правильный любые ошибки, так как невозможно определить, какой именно бит поврежден. Данные должны быть полностью отброшены, и ретранслировать с нуля. Следовательно, в шумной среде передачи успешная передача может занять много времени или даже не произойти. Однако у четности есть то преимущество, что она использует только один бит и требует только нескольких Ворота XOR генерировать. Видеть Код Хэмминга для примера кода исправления ошибок.
Проверка битов на четность иногда используется для передачи ASCII символы, которые имеют 7 бит, оставляя 8-й бит как бит четности.
Например, бит четности можно вычислить следующим образом. Предполагать Алиса и Боб общаются, и Алиса хочет отправить Бобу простое 4-битное сообщение 1001.
Алиса хочет передать: 1001
Алиса вычисляет значение бита четности: 1 + 0 + 0 + 1 (mod 2) = 0
Алиса добавляет бит четности и отправляет: 10010
Боб получает: 10010
Боб вычисляет четность: 1 + 0 + 0 + 1 + 0 (mod 2) = 0
Боб сообщает о правильной передаче после получения ожидаемого равномерного результата.
Алиса хочет передать: 1001
Алиса вычисляет значение бита четности: 1 + 0 + 0 + 1 (mod 2) = 0
Алиса добавляет бит четности и отправляет: 10011
Боб получает: 10011
Боб вычисляет общую четность: 1 + 0 + 0 + 1 + 1 (mod 2) = 1
Боб сообщает о правильной передаче после наблюдения ожидаемого нечетного результата.
Этот механизм позволяет обнаруживать одиночные битовые ошибки, потому что, если один бит перевернут из-за шума линии, в полученных данных будет неправильное количество единиц. В двух приведенных выше примерах вычисленное Бобом значение четности совпадает с битом четности в полученном значении, что указывает на отсутствие одиночных битовых ошибок. Рассмотрим следующий пример с ошибкой передачи во втором бите с использованием XOR:
Ошибка во втором бите
Алиса вычисляет значение бита четности: 1 ^ 0 ^ 0 ^ 1 = 0
Алиса добавляет бит четности и отправляет: 10010
. ОШИБКА ПЕРЕДАЧИ .
Боб получает: 11010
Боб вычисляет общую четность: 1 ^ 1 ^ 0 ^ 1 ^ 0 = 1
Боб сообщает о неправильной передаче после получения неожиданного нечетного результата.
Ошибка в бите четности
Алиса вычисляет значение четности: 1 ^ 0 ^ 0 ^ 1 = 0
Алиса отправляет: 10010
. ОШИБКА ПЕРЕДАЧИ .
Боб получает: 10011
Боб вычисляет общую четность: 1 ^ 0 ^ 0 ^ 1 ^ 1 = 1
Боб сообщает о неправильной передаче после получения неожиданного нечетного результата.
Есть ограничение на схемы четности. Бит четности гарантированно обнаруживает нечетное количество битовых ошибок. Если четное количество битов содержит ошибки, бит четности записывает правильное количество единиц, даже если данные повреждены. (Смотрите также обнаружение и исправление ошибок.) Рассмотрим тот же пример, что и раньше, с четным числом поврежденных битов:
Два поврежденных бита
Алиса вычисляет значение четности: 1 ^ 0 ^ 0 ^ 1 = 0
Алиса отправляет: 10010
. ОШИБКА ПЕРЕДАЧИ .
Боб получает: 11011
Боб вычисляет общую четность: 1 ^ 1 ^ 0 ^ 1 ^ 1 = 0
Боб сообщает о правильной передаче, хотя на самом деле неверной.
Боб, как и ожидалось, наблюдает четность, тем самым не обнаруживая двух битовых ошибок.
Применение
Из-за своей простоты четность используется во многих аппаратное обеспечение приложения, в которых операция может быть повторена в случае затруднения, или где полезно простое обнаружение ошибки. Например, SCSI и Шины PCI использовать четность для обнаружения ошибок передачи, и многие микропроцессор инструкция тайники включить защиту четности. Поскольку I-cache данные — это просто копия основная память, его можно проигнорировать и повторно загрузить, если обнаружится, что он поврежден.
В серийный передача данных, общий формат — 7 бит данных, бит четности и один или два стоповые биты. Этот формат поддерживает все 7-битные ASCII символы в 8-битном байте. Возможны другие форматы; 8 бит данных плюс бит четности могут передавать все 8-битные байтовые значения.
В контексте последовательной связи четность обычно генерируется и проверяется аппаратным обеспечением интерфейса (например, UART ) и, при приеме, результат предоставляется процессор такие как ЦП (и то же самое, например, Операционная система ) через бит состояния в регистр оборудования в интерфейс аппаратное обеспечение. Восстановление после ошибки обычно осуществляется путем повторной передачи данных, детали которой обычно обрабатываются программным обеспечением (например, процедурами ввода-вывода операционной системы).
Когда общее количество переданных битов, включая бит четности, является четным, нечетная четность имеет то преимущество, что обе комбинации из нулей и все единицы обнаруживаются как ошибки. Если общее количество битов нечетное, только один из шаблонов обнаруживается как ошибка, и выбор может быть сделан на основе того, какая, как ожидается, будет более распространенной ошибкой.
Избыточный массив независимых дисков
Данные о четности используются некоторыми избыточный массив независимых дисков (RAID) уровни для достижения избыточность. Если диск в массиве выходит из строя, оставшиеся данные на других дисках можно объединить с данными четности (с помощью логического XOR функция), чтобы восстановить недостающие данные.
Например, предположим, что два диска в трех RAID 5 массив содержал следующие данные:
Привод 1: 01101101
Привод 2: 11010100
Чтобы вычислить данные о четности для двух дисков, над их данными выполняется XOR:
Полученные данные о четности, 10111001, затем сохраняется на Диске 3.
Если какой-либо из трех дисков выйдет из строя, содержимое неисправного диска может быть восстановлено на заменяющем диске, подвергнув данные с оставшихся дисков той же операции XOR. Если диск 2 выйдет из строя, его данные можно будет восстановить, используя результаты XOR содержимого двух оставшихся дисков, диска 1 и диска 3:
Привод 1: 01101101
Привод 3: 10111001
Результат этого вычисления XOR дает содержимое диска 2. 11010100 затем сохраняется на Диске 2, полностью восстанавливая массив. Та же самая концепция XOR применима аналогично к большим массивам с использованием любого количества дисков. В случае массива RAID 3 из 12 дисков 11 дисков участвуют в вычислении XOR, показанном выше, и выдают значение, которое затем сохраняется на выделенном диске четности.
Расширения и вариации механизма битов четности «двойная», «двойная» или «диагональная» четность используются в RAID-DP.
История
«Трек паритета» присутствовал на первом хранение данных на магнитной ленте в 1951 г. Четность в этой форме, применяемая к нескольким параллельным сигналам, известна как поперечный контроль избыточности. Это можно комбинировать с проверкой четности, вычисляемой по нескольким битам, отправляемым в одном сигнале, проверка продольного дублирования. В параллельной шине на каждый параллельный сигнал приходится один бит проверки продольным избыточным кодом.
Четность также использовалась хоть на какой-то бумажной ленте (перфолента ) системы ввода данных (предшествовавшие системам на магнитной ленте). В системах, продаваемых британской компанией ICL (ранее ICT), бумажная лента шириной 1 дюйм (25 мм) имела 8 отверстий, проходящих через нее, причем 8-е было для проверки четности. Для данных использовалось 7 позиций, например, 7-битный ASCII. В 8-й позиции было пробито отверстие в зависимости от количества пробитых отверстий для данных.
Бит чётности
В информатике бу́фер (англ. buffer), мн. ч. бу́феры — это область памяти, используемая для временного хранения данных при вводе или выводе. Обмен данными (ввод и вывод) может происходить как с внешними устройствами, так и с процессами в пределах компьютера. Буферы могут быть реализованы в аппаратном или программном обеспечении, но подавляющее большинство буферов реализуется в программном обеспечении. Буферы используются, когда существует разница между скоростью получения данных и скоростью их обработки.
В информатике и теории автоматов состояние цифровой логической схемы или компьютерной программы является техническим термином для всей хранимой информации, к которой схема или программа в данный момент времени имеет доступ. Вывод данных цифровой схемы или компьютерной программы в любой момент времени полностью определяется его текущими входными данными и его состоянием.
Бит четности
В вычислительной технике и сетях передачи данных би́том чётности называют контрольный бит, принимающий значения ‘0’ или ‘1’ и служащий для проверки общей чётности двоичного числа (чётности количества единичных битов в числе).
Содержание
Примеры
Бит чётности или контрольный разряд формируется при выполнении операции «Исключаюшее-ИЛИ» поразрядно. Рассмотрим схему, использующую девятибитные кодовые слова, состоящие из восьми бит данных, за которыми следует бит чётности.
- Число 10111101 содержит 6 ‘1’ битов. Бит чётности будет 0, получаем кодовое слово 101111010.
- Число 01110011 содержит 5 ‘1’ битов. Бит чётности будет 1, получаем кодовое слово 011100111.
- Число 00000000 не содержит ‘1’ битов. Бит чётности будет 0, получаем кодовое слово 000000000.
Пустой или несуществующий поток битов также имеет ноль единичных битов, поэтому бит чётности будет 0.
Применение
В последовательной передаче данных часто используется формат 7 бит данных, бит чётности, один или два стоповых бита. Такой формат аккуратно размещает все 7-битные UART). Признак ошибки становится доступен процессору (и ОС) через статусный регистр оборудования. Восстановление ошибок обычно производится повторной передачей данных, подробности которого обрабатываются программным обеспечением (например, функциями ввода/вывода операционной системы)
Полиномы CRC и бит чётности
Контроль по чётности фактически является специальным случаем проверки избыточности циклической суммы с полиномом x+1.
См. также
Литература
- Генри С. Уоррен, мл.Глава 5. Подсчет битов // Алгоритмические трюки для программистов = Hacker’s Delight. — М.: «Вильямс», 2007. — С. 288. — ISBN 0-201-91465-4
Wikimedia Foundation . 2010 .
Полезное
Смотреть что такое «Бит четности» в других словарях:
бит четности — Дополнительный бит, добавляемый в группу для того, чтобы общее число единиц в группе было четным или нечетным (в зависимости от протокола). [http://www.lexikon.ru/dict/net/index.html] Тематики сети вычислительные EN parity Bit … Справочник технического переводчика
бит четности — lyginumo bitas statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. parity bit; parity check bit vok. Paritätsbit, n; Paritätskontrollbit, n rus. бит четности, m; контрольный двоичный разряд четности, m; проверочный двоичный разряд четности, m pranc.… … Automatikos terminų žodynas
бит четности (шины) — Линия (сигнал), по которой передается бит четности соответствующей шины системы, если в ней используется четность. [Е.С.Алексеев, А.А.Мячев. Англо русский толковый словарь по системотехнике ЭВМ. Москва 1993] Тематики информационные технологии в… … Справочник технического переводчика
бит контроля на четность — бит четности контрольный бит Контрольный бит, добавляемый к данным для контроля их верности таким образом, чтобы сумма двоичных единиц, составляющих данное, включая и единицу контрольного бита, всегда была четной (либо всегда нечетной). [Домарев… … Справочник технического переводчика
контрольный двоичный разряд четности — lyginumo bitas statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. parity bit; parity check bit vok. Paritätsbit, n; Paritätskontrollbit, n rus. бит четности, m; контрольный двоичный разряд четности, m; проверочный двоичный разряд четности, m pranc.… … Automatikos terminų žodynas
проверочный двоичный разряд четности — lyginumo bitas statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. parity bit; parity check bit vok. Paritätsbit, n; Paritätskontrollbit, n rus. бит четности, m; контрольный двоичный разряд четности, m; проверочный двоичный разряд четности, m pranc.… … Automatikos terminų žodynas
двоичный разряд четности — бит проверки на четность разряд контроля четности — [Л.Г.Суменко. Англо русский словарь по информационным технологиям. М.: ГП ЦНИИС, 2003.] Тематики информационные технологии в целом Синонимы бит проверки на четностьразряд контроля четности … Справочник технического переводчика
Контроль четности — В вычислительной технике и сетях передачи данных битом чётности называют контрольный бит, принимающий значения 0 или 1 и служащий для проверки общей чётности двоичного числа (чётности количества единичных битов в числе). Содержание 1 Примеры 2… … Википедия
генератор битов четности — генератор паритета Логическая схема, выполненная в виде сумматора по модулю 2, который генерирует “ложный” проверочный бит, добавляемый к исходным данным. Используется в системах, в которых протоколом предусматривается процедура проверки четности … Справочник технического переводчика
Виганд (интерфейс) — В этой статье не хватает ссылок на источники информации. Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена. Вы можете … Википедия