【计算机组成原理系列学习二】大端模式和小端模式

上节计算机组成原理课讲到了大端编址和小端编址。

首先，大端编址（Big-Endian）和小端编址（Little-Endian）是两种字节存储机制，两种字节序。标准的Big-Endian和Little-Endian的定义如下：
a) Little-Endian就是低位字节排放在内存的低地址端，高位字节排放在内存的高地址端。
b) Big-Endian就是高位字节排放在内存的低地址端，低位字节排放在内存的高地址端。

一.什么是高低地址端

----------------------- 最高内存地址 0xffffffff
栈底
栈
栈顶
-----------------------

NULL (空洞)
-----------------------
堆
-----------------------
未初始化的数据
----------------------- 统称数据段
初始化的数据
-----------------------
正文段(代码段)
----------------------- 最低内存地址 0x00000000
由图可以看出，在内存分布中，栈是向下增长的，而堆是向上增长的。

在栈上分配一个unsigned char buf[4]，那么这个数组变量在栈上是如何布局的呢？看下图：
栈底（高地址）
----------
buf[3]
buf[2]
buf[1]
buf[0]
----------
栈顶（低地址）

二.什么是高低字节。

拿0x12345678来说，从高位到低位的字节依次是0x12、0x34、0x56和0x78。

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

Little-Endian: 低地址存放低位，如下图：
栈底（高地址）
---------------
buf[3] (0x12) -- 高位
buf[2] (0x34)
buf[1] (0x56)
buf[0] (0x78) -- 低位
--------------
栈顶（低地址）

三.编写程序测试CPU是大端编址还是小端编址。

方法一：利用union的成员共享内存而且存放顺序是所有成员都从低地址开始存放，可以编写下面的程序：

 1 #include<stdio.h>
 2 #include<iostream>
 3 
 4 using namespace std;
 5 int main()
 6 {
 7     union
 8     {
 9         int a;
10         char b;
11      }c;
12      c.a=1;
13      if(c.b==1)
14      {
15          printf("Little Endian.
");
16      }
17      else
18      {
19          printf("Big Endian.
");
20      }
21      return 0;
22 }

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方法二：通过指针类型强制转换并对整型数据首字节赋值，判断该赋值赋给了高位还是低位。

 1 #include<stdio.h>
 2 
 3 int main()
 4 {
 5     short int a=0x1234;
 6     char * p=(char*)&a;
 7     if(*p==0x12)
 8     {
 9         printf("Big Endian.
");
10     }
11     else
12     {
13         printf("Little Endian.
");
14     }
15     return 0;
16 }

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经过测试，我的电脑是小端编址，这与上课所学的X86是小端编址，MIPS是大端编址相符。