【計算機組成原理系列學習二】大端模式和小端模式

上節計算機組成原理課講到了大端編址和小端編址。

首先，大端編址（Big-Endian）和小端編址（Little-Endian）是兩種字節存儲機制，兩種字節序。標准的Big-Endian和Little-Endian的定義如下：
a) Little-Endian就是低位字節排放在內存的低地址端，高位字節排放在內存的高地址端。
b) Big-Endian就是高位字節排放在內存的低地址端，低位字節排放在內存的高地址端。

一.什么是高低地址端

----------------------- 最高內存地址 0xffffffff
棧底
棧
棧頂
-----------------------

NULL (空洞)
-----------------------
堆
-----------------------
未初始 化的數據
----------------------- 統稱數據段
初始化的數據
-----------------------
正 文段(代碼段)
----------------------- 最低內存地址 0x00000000
由圖可以看出，在內存分布中，棧是向下增長的，而堆是向上增長的。

在棧 上分配一個unsigned char buf[4]，那么這個數組變量在棧上是如何布局的呢？看下圖：
棧底 （高地址）
----------
buf[3]
buf[2]
buf[1]
buf[0]
----------
棧頂 （低地址）

二.什么是高低字節。

拿0x12345678來說，從高位到低位的字節依次是0x12、0x34、0x56和0x78。

Big-Endian: 低地址存放高位，如下圖：
棧底 （高地址）
---------------
buf[3] (0x78) -- 低位
buf[2] (0x56)
buf[1] (0x34)
buf[0] (0x12) -- 高位
---------------
棧頂 （低地址）

Little-Endian: 低地址存放低位，如下圖：
棧底 （高地址）
---------------
buf[3] (0x12) -- 高位
buf[2] (0x34)
buf[1] (0x56)
buf[0] (0x78) -- 低位
--------------
棧 頂 （低地址）

三.編寫程序測試CPU是大端編址還是小端編址。

方法一：利用union的成員共享內存而且存放順序是所有成員都從低地址開始存放，可以編寫下面的程序：

#include<stdio.h>
#include<iostream>

using namespace std;
int main()
{
    union
    {
        int a;
        char b;
     }c;
     c.a=1;
     if(c.b==1)
     {
         printf("Little Endian.\n");
     }
     else
     {
         printf("Big Endian.\n");
     }
     return 0;
}

方法二：通過指針類型強制轉換並對整型數據首字節賦值，判斷該賦值賦給了高位還是低位。

#include<stdio.h>

int main()
{
    short int a=0x1234;
    char * p=(char*)&a;
    if(*p==0x12)
    {
        printf("Big Endian.\n");
    }
    else
    {
        printf("Little Endian.\n");
    }
    return 0;
}

經過測試，我的電腦是小端編址，這與上課所學的X86是小端編址，MIPS是大端編址相符。