認識(大端--小端)端模式

    端模式(Endian)的這個詞出自Jonathan Swift書寫的《格列佛遊記》。這本書根據將雞蛋敲開的方法不同將所有的人分爲兩類,從圓頭開始將雞蛋敲開的人被歸爲Big Endian,從尖頭開始將雞蛋敲開的人被歸爲Littile Endian。小人國的內戰就源於吃雞蛋時是究竟從大頭(Big-Endian)敲開還是從小頭(Little-Endian)敲開。在計算機業Big Endian和Little Endian也幾乎引起一場戰爭。在計算機業界,Endian表示數據在存儲器中的存放順序。下文舉例說明在計算機中大小端模式的區別。

    如果將一個32位的整數0x12345678存放到一個整型變量(int)中,這個整型變量採用大端或者小端模式在內存中的存儲由下表所示。爲簡單起見,這裏使用OP0表示一個32位數據的最高字節MSB(Most Significant Byte),使用OP3表示一個32位數據最低字節LSB(Least Significant Byte)。
 
地址偏移   大端模式    小端模式 
0x00      12(OP0)   78(OP3) 
0x01      34(OP1)   56(OP2) 
0x02      56(OP2)   34(OP1) 
0x03      78(OP3)   12(OP0) 

    如果將一個16位的整數0x1234存放到一個短整型變量(short)中。這個短整型變量在內存中的存儲在大小端模式由下表所示。 

地址偏移    大端模式    小端模式 
0x00       12(OP0)   34(OP1) 
0x01       34(OP1)   12(OP0) 

    由上表所知,採用大小模式對數據進行存放的主要區別在於在存放的字節順序,大端方式將高位存放在低地址,小端方式將低位存放在低地址。採用大端方式進行數據存放符合人類的正常思維,而採用小端方式進行數據存放利於計算機處理。到目前爲止,採用大端或者小端進行數據存放,其孰優孰劣也沒有定論。
    有的處理器系統採用了小端方式進行數據存放,如Intel的奔騰。有的處理器系統採用了大端方式進行數據存放,如IBM半導體和Freescale的PowerPC處理器。不僅對於處理器,一些外設的設計中也存在着使用大端或者小端進行數據存放的選擇。
    因此在一個處理器系統中,有可能存在大端和小端模式同時存在的現象。這一現象爲系統的軟硬件設計帶來了不小的麻煩,這要求系統設計工程師,必須深入理解大端和小端模式的差別。大端與小端模式的差別體現在一個處理器的寄存器,指令集,系統總線等各個層次中。

判斷大端小端

    int i=1;  
    char *p=(char *)&i;  
    if(*p==1)    
           printf("1"); 
    else
           printf("2");

      大小端存儲問題,如果小端方式中(i佔至少兩個字節的長度)則i所分配的內存最小地址那個字節中就存着1,其他字節是0.大端的話則1在i的最高地址字節處存放,char是一個字節,所以強制將char型量p指向i則p指向的一定是i的最低地址,那麼就可以判斷p中的值是不是1來確定是不是小端。

請寫一個C函數,若處理器是Big_endian的,則返回0;若是Little_endian的,則返回1
解答:
int checkCPU( )
{
    {
     union w
      {  
         int a;
         char b;
      } c;
      c.a = 1;
      return(c.b ==1);
    }
}
剖析:
嵌入式系統開發者應該對Little-endian和Big-endian模式非常瞭解。採用Little-endian模式的CPU對操作數的存放方式是從低字節到高字節,而Big-endian模式對操作數的存放方式是從高字節到低字節。例如,16bit寬的數0x1234在Little-endian模式CPU內存中的存放方式(假設從地址0x4000開始存放)爲:
 
內存地址
0x4000
0x4001
存放內容
0x34
0x12
而在Big-endian模式CPU內存中的存放方式則爲
內存地址
0x4000
0x4001
存放內容
0x12
0x34
32bit寬的數0x12345678Little-endian模式CPU內存中的存放方式(假設從地址0x4000開始存放)爲:
內存地址
0x4000
0x4001
0x4002
0x4003
存放內容
0x78
0x56
0x34
0x12
而在Big-endian模式CPU內存中的存放方式則爲:
內存地址
0x4000
0x4001
0x4002
0x4003
存放內容
0x12
0x34
0x56
0x78
聯合體union的存放順序是所有成員都從低地址開始存放,面試者的解答利用該特性,輕鬆地獲得了CPU對內存採用Little-endian還是Big-endian模式讀寫。
 
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