2.2.4 数据的的存储和排列

文章目录:

• 1.数据的“大端模式”和“小端模式”存储
• 为什么会有大小端模式之分呢？
• 2.数据按“边界对齐”方式存储

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1.数据的“大端模式”和“小端模式”存储

• 注意：在计算机系统中，我们是以字节为单位的，每个地址单元都对应着一个字节，一个字节为 8bit。
• 大端模式：指数据的高字节保存在内存的低地址中，而数据的低字节保存在内存的高地址中，这样的存储模式有点儿类似于把数据当作字符串顺序处理：地址由小向大增加，而数据从高位往低位放；这和我们的阅读习惯一致。
• 小端模式：指数据的高字节保存在内存的高地址中，而数据的低字节保存在内存的低地址中，这种存储模式将地址的高低和数据位权有效地结合起来，高地址部分权值高，低地址部分权值低。
  

为什么会有大小端模式之分呢？

• 这是因为在计算机系统中，我们是以字节为单位的，每个地址单元都对应着一个字节，一个字节为 8bit。
• 在C语言中除了8bit的char之外，还有16bit的short型，32bit的long型（要看具体的编译器），另外，对于位数大于 8位的处理器，例如16位或者32位的处理器，由于寄存器宽度大于一个字节，那么必然存在着一个如何将多个字节安排的问题。 因此就导致了大端存储模式和小端存储模式。
• 例如一个16bit的short型x，在内存中的地址为0x0010，x的值为0x1122，那么0x11为高字节，0x22为低字节。
• 对于 大端模式，就将0x11放在低地址中，即0x0010中，0x22放在高地址中，即0x0011中。
• 小端模式，刚好相反。我们常用的X86结构是小端模式，而KEIL C51则为大端模式。很多的ARM，DSP都为小端模式。有些ARM处理器还可以随时在程序中(在ARM Cortex 系列使用REV、REV16、REVSH指令 )进行大小端的切换。
• DSP：(digital signal processor)是一种独特的微处理器,是以数字信号来处理大量信息的器件
• RISC：精简指令集计算机(RISC:Reduced Instruction Set Computing RISC)是一种执行较少类型计算机指令的微处理器，起源于80年代的MIPS主机（即RISC机），RISC机中采用的微处理器统称RISC处理器。
• ARM：处理器是英国Acorn有限公司设计的低功耗成本的第一款RISC微处理器。全称为Advanced RISC Machine。ARM处理器本身是32位设计，但也配备16位指令集，一般来讲比等价32位代码节省达35%，却能保留32位系统的所有优势。
• CISC：复杂指令集计算机，包括一个丰富的微指令集，这些微指令简化了在处理器上运行的程序的创建。指令由汇编语言所组成，把一些原来由软件实现的常用的功能改用硬件的指令系统实现，编程者的工作因而减少许多，在每个指令期同时处理一些低阶的操作或运算，以提高计算机的执行速度，这种系统就被称为复杂指令系统。

2.数据按“边界对齐”方式存储

• 假设存储字长32位，可按字节、半字和字寻址。
• 对于32位计算机，数据以边界对齐方式存储，半字地址一定是2的整数倍，字地址一定是4的整数倍，这样无论所取的数据是字节、半字还是字。均可一次访存取出。
• 位、字节、字是计算机数据存储的单位。位是最小的存储单位，每一个位存储一个1位的二进制码，一个字节由8位组成。而字通常为16、32或64个位组成。一个存储字可以是多个字节组成。
• 所存储的数据不满足上诉要求时，通过填充空白字节使其符合要求。这样虽然浪费了一些存储空间，但是却提高了取指令和取数据的速度。
• 不按边界对齐方式存储的缺点：半字长或字长的指令可能会存储在两个存储字中，此时需要两次访存，并且对高低字节的位置进行调整、连接后才能得到想要的完整指令或数据，从而影响了指令的执行效率和速度。