【计算机硬件】1、计算机的硬件组成、校验码-Toy模板网

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计算机的硬件组成

【计算机硬件】1、计算机的硬件组成、校验码,计算机知识点总结,硬件架构,密码学

CPU的组成与功能

CPU的组成

CPU主要是由运算器、控制器、寄存器组和内部总线等部件组成
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CPU的功能

1、程序控制
通过执行指令来控制程序的执行顺序
2、操作功能
一条指令的实现需要若干操作信号配合，控制相应的部件完成相对应的操作
3、时间控制
对各种操作进行时间上的控制，指令执行的过程中操作信号出现的时间、持续时间以及时间顺序都要进行严格控制
4、数据处理
对数据进行算术运算等方式进行加工处理
5、CPU对系统内部和外部的中断或异常做出响应，进行相对应的处理

校验码

Q：为什么会出现为错误？
A：对于电子系统通信，它涉及到物理层、链路层、通信介质等，其中物理层主要将原始二进制数据利用一定的编解码原理对其进行调制，然后经由发送电路将调制信号输送至传输介质，接收端利用接收电路进行接收并解调，将信息还原成二进制码流。在这个过程中介质有可能被干扰，接收电路、发送电路、调制电路、解调电路都可能由于某些千扰原因导致工作失效而出现误码。此时，如果没有一个很好的机制去确保数据的正确性，比如一个飞系统中某制命今、辆系统中CAN报文数据，系统直接使用这些错误数据去控制被对 (如电机、发动等)严重的时候就会造成难以估量的生命财产灾难
所以，需要一个机制去及时发现问题，这里就需要用到校验码了

突发错误(BurstError): 两个或更多个数据位在码流中出现错误
码距:（分开以下单个和两个讨论）
1、就单个编码 $A : 00$ 而言，其码距为1，因为其只需要改变一位就变成另个编码。
2、在两个编码中，从A码到B码转换所要改变的位数为码距，如 $A : 00$ 要转换为 $B : 11$ ，码距为2。一般来说，码距越大，越利于纠错和检错

奇偶校验码

1、只能检错不能纠错
2、无论数据位多少位，校验位只有一位
3、数据位和校验位一共所含的1个数为奇数称为奇校验，反之是偶校验
4、只能检测出奇数个错误（检测能力）

CRC校验码

只能检错不能纠错
CRC校验原理
在要发送的帧后面附加一个数（这个就是用来校验的校验码，经过计算附加上去的），生成一个新帧发送给接收端。它要使所生成的新帧能与发送端和接收端共同选定的某个特定数整除（注意，这里不是直接采用二进制除法，而是采用一种称之为“模2除法”）。到达接收端后，再把接收到的新帧除以（同样采用“模2除法”）这个选定的除数。因为在发送端发送数据帧之前就已通过附加一个数，做了“去余”处理（也就已经能整除了），所以结果应该是没有余数。如果有余数，则表明该帧在传输过程中出现了差错。

模2除法：
模2除法与算术除法类似，但每一位除的结果不影响其它位，即不向上一位借位，所以 实际上就是异或。在循环冗余校验码（CRC）的计算中有应用到模2除法。例：

例：假设原始信息串为10110，CRC的生成多项式为G(x) =x⁴+x+1，求CRC校验码

原始信位后面加“0”，设成多项式的阶为 $r$ ，则原始信息位后加上 $r$ 个0，题中，G(x)阶为4，则在原始信息后加4个0，得到的新为101100000，作为被除数由多项式得到除数，多项中x的幂指数存在的位置1，不存在的位置0。本题中，x的幂指数为0，1，4的变量都存在，而幂指数为2，3的不存在，因此得到串10011.
生成CRC校验码，将前两步得出的被除数和除数进行模2除法运算即不进位也不借位的除法运算)。除法过程如下图所示

生成最发送信息，将余添到原始信息后上，原始信息为10110，余数1111后，结果为101101111。发送方将此数据发送给接收方
接收方进行校验接的CRC校验过与生成过，接方接了带校验和的后用多项式G (x)来除。余为0，则表示信息无错，否则要求发送方进行重传注意:收发信息双方使用相同的生成多项式