5.4　奇偶校验

奇偶校验是计算机中最常用的一种验证数据的方法。由于它很简单，所以奇偶校验位用于许多计算机硬件中，当遇到麻烦时能够重新操作，或者通过简单的错误检测就能起到很大作用。例如SCSI总线使用奇偶校验位检测传输错误，许多微处理器的指令高速缓存中也包括奇偶校验位保护。因为指令缓存数据是主内存数据的副本，所以在发现错误的时候能够抛弃错误数据并且重新取回数据。

那么奇偶校验是什么原理呢？我们下面来研究一下。

5.4.1　不可靠的网络传输

现在我们天天都在使用网络传输数据，怎样确保传输的数据没有错误呢？

我们都知道，由于网络的情况复杂性，无论是有线、无线传输，都不能保证每次发送的数据会完整无误地传送到对方。

在网络中传送的都是二进制信息，可能会由于线路问题或外界电磁干扰等因素，使传送的二进制位出现错误，如将“1”错误传输为“0”，或将“0”传输为“1”。这种情况，我们称为出现了“误码”。

例如，通过网络传输一个字符E，这时就将这个字符的ASCII传送给对方，字符E的ASCII码为69，转化为2进制为：

由于存在误码，可能会将二进制数据中的一个“0”传为了“1”，得到以下二进制（从右向左第5位出了错误）：

这时，本来传输的字符E就变成了字符U（字符U的ASCII码为85），传输就出错了。

5.4.2　用奇偶校验检查错误

既然网络中传输数据时容易出现误码，那么，该如何发现数据传输中的错误？最简单的检错方法是“奇偶校验”。

奇偶校验方法，是根据被传输的一组二进制代码的数位中“1”的个数是奇数或偶数来进行校验。采用奇数的称为奇校验，反之称为偶校验。

在传送ASCII码字符时，使用这种奇偶校验是非常方便的，因为ASCII码中字符只占用了低7位的二进制，最高位的二进制一直为0。这时，可将这一位用来保存奇偶校验。

例如，若采用奇校验，当传输字符E时，由于该字符的ASCII码的二进制数中包含有3个二进制“1”，因此，最高位不用设置，仍然为“0”，使传输的8位二进制中“1”的数量为奇数。

若传输字符F时，由于该字符的ASCII码的二进制为：

字符G的二进制中有4个“1”，为偶数，在奇校验时，将这8位二进制中的最高位置为1，如下所示：

有了这个奇偶校验，接收方判断接收数据是否出错时就很简单了。例如，若接收方收到以下二进制：

可看出，二进制数据中“1”的个数为4，是偶数，说明接收的数据有误。

如果接收方接收到的数据中“1”的个数为奇数，说明接收的数据是正确的。这时，再将最高位置为0（即去掉最高位的奇校验数据），则可得到正确的数据。

上面的例子是采用奇校验时的情况，若采用偶校验，其校验方法类似，只是判断二进制数据中“1”的个数是否为偶数。至于采用奇校验还是采用偶校验，是由传输方和接收方事先规定好的。

可以看出，奇偶校验能够检测出信息传输过程中的部分误码，但是只能检查出一位误码，若在一个字节的传输过程中有两位及两位以上误码，就不能检验出了。

另外，奇偶校验只能用来发现错误但不能纠错。发现错误后，只能要求发送方重发。

可以看出，奇偶校验很简单，因此，在很多场合得到了广泛的使用，如前面说的网络传输数据。另外，在内存、硬盘保存数据等方面也得到了广泛应用。

在串行通信中，为了提高效率，奇偶校验位通常是由UART这样的接口硬件生成、校验的，在接收方，通过接口硬件中的寄存器的状态位传给CPU及操作系统。

错误数据的恢复通常是通过重新发送数据，这个过程通常由如操作系统输入输出程序这样的软件处理的。