详解大端模式和小端模式Word下载.docx
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0x12
可见，大端模式和字符串的存储模式类似。
3）下面是两个具体例子：
16bit宽的数0x1234在Little-endian模式（以及Big-endian模式）CPU内存中的存放方式（假设从地址0x4000开始存放）为：
内存地址
小端模式存放内容
大端模式存放内容
0x4000
0x34
0x4001
32bit宽的数0x12345678在Little-endian模式以及Big-endian模式）CPU内存中的存放方式（假设从地址0x4000开始存放）为：
0x56
0x4002
0x4003
4）大端小端没有谁优谁劣，各自优势便是对方劣势：
小端模式：
强制转换数据不需要调整字节内容，1、2、4字节的存储方式一样。
大端模式：
符号位的判定固定为第一个字节，容易判断正负。
三、数组在大端小端情况下的存储：
以unsignedintvalue=0x12345678为例，分别看看在两种字节序下其存储情况，我们可以用unsignedcharbuf[4]来表示value：
Big-Endian:
低地址存放高位，如下：
高地址
---------------
buf[3]（0x78）--低位
buf[2]（0x56）
buf[1]（0x34）
buf[0]（0x12）--高位
低地址
Little-Endian:
低地址存放低位，如下：
buf[3]（0x12）--高位
buf[2]（0x34）
buf[1]（0x56）
buf[0]（0x78）--低位
--------------
低地址
四、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。
但是在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果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KEILC51则为大端模式。
很多的ARM，DSP都为小端模式。
有些ARM处理器还可以由硬件来选择是大端模式还是小端模式。
五、如何判断机器的字节序
可以编写一个小的测试程序来判断机器的字节序：
[cpp]
viewplaincopy
1.BOOL
IsBigEndian（）
2.{
3.
int
a
=
0x1234;
4.
char
b
*（char
*）&
a;
//通过将int强制类型转换成char单字节，通过判断起始存储位置。
即等于
取b等于a的低地址部分
5.
if（
==
0x12）
6.
{
7.
return
TRUE;
8.
}
9.
FALSE;
10.}<
span
style="
font-family:
Arial,
Verdana,
sans-serif;
white-space:
normal;
background-color:
rgb（255,
255,
255）;
"
>
<
/span>
联合体union的存放顺序是所有成员都从低地址开始存放，利用该特性可以轻松地获得了CPU对内存采用Little-endian还是Big-endian模式读写：
union
NUM
b;
}num;
num.a
num.b
0x12
）
10.
11.
12.
13.
14.}<
六、常见的字节序
一般操作系统都是小端，而通讯协议是大端的。
4.1常见CPU的字节序
BigEndian:
PowerPC、IBM、Sun
LittleEndian:
x86、DEC
ARM既可以工作在大端模式，也可以工作在小端模式。
4.2常见文件的字节序
AdobePS–BigEndian
BMP–LittleEndian
DXF（AutoCAD）–Variable
GIF–LittleEndian
JPEG–BigEndian
MacPaint–BigEndian
RTF–LittleEndian
另外，Java和所有的网络通讯协议都是使用Big-Endian的编码。
七、如何进行转换
对于字数据（16位）：
1.#define
BigtoLittle16（A）
（（
（（uint16）（A）
&
0xff00）
8）
|
\
2.
（uint16）（A）
0x00ff）
8））
对于双字数据（32位）：
BigtoLittle32（A）
（（（
（uint32）（A）
0xff000000）
24）
0x00ff0000）
0x0000ff00）
0x000000ff）
24））
八、从软件的角度理解端模式
从软件的角度上，不同端模式的处理器进行数据传递时必须要考虑端模式的不同。
如进行网络数据传递时，必须要考虑端模式的转换。
在Socket接口编程中，以下几个函数用于大小端字节序的转换。
ntohs（n）
//16位数据类型网络字节顺序到主机字节顺序的转换
2.#define
htons（n）
//16位数据类型主机字节顺序到网络字节顺序的转换
3.#define
ntohl（n）
//32位数据类型网络字节顺序到主机字节顺序的转换
4.#define
htonl（n）
//32位数据类型主机字节顺序到网络字节顺序的转换
其中互联网使用的网络字节顺序采用大端模式进行编址，而主机字节顺序根据处理器的不同而不同，如PowerPC处理器使用大端模式，而Pentuim处理器使用小端模式。
大端模式处理器的字节序到网络字节序不需要转换，此时ntohs（n）=n，ntohl=n；
而小端模式处理器的字节序到网络字节必须要进行转换，此时ntohs（n）=__swab16（n），ntohl=__swab32（n）。
__swab16与__swab32函数定义如下所示。
___swab16（x）
__u16
__x
（x）;
（（__u16）（
（（（__u16）（__x）
（__u16）0x00ffU）
（__u16）0xff00U）
））;
7.}
10.#define
___swab32（x）
11.{
__u32
（（__u32）（
14.
（（（__u32）（__x）
（__u32）0x000000ffUL）
15.
（__u32）0x0000ff00UL）
16.
（__u32）0x00ff0000UL）
17.
（__u32）0xff000000UL）
18.}
PowerPC处理器提供了lwbrx，lhbrx，stwbrx，sthbrx四条指令用于处理字节序的转换以优化__swab16和__swap32这类函数。
此外PowerPC处理器中的rlwimi指令也可以用来实现__swab16和__swap32这类函数。
在对普通文件进行处理也需要考虑端模式问题。
在大端模式的处理器下对文件的32，16位读写操作所得到的结果与小端模式的处理器不同。
单纯从软件的角度理解上远远不能真正理解大小端模式的区别。
事实上，真正的理解大小端模式的区别，必须要从系统的角度，从指令集，寄存器和数据总线上深入理解，大小端模式的区别。
九、从系统的角度理解端模式
先补充两个关键词，MSB和LSB：
MSB:
MoSTSignificantBit-------最高有效位
LSB:
LeastSignificantBit-------最低有效位
处理器在硬件上由于端模式问题在设计中有所不同。
从系统的角度上看，端模式问题对软件和硬件的设计带来了不同的影响，当一个处理器系统中大小端模式同时存在时，必须要对这些不同端模式的访问进行特殊的处理。
PowerPC处理器主导网络市场，可以说绝大多数的通信设备都使用PowerPC处理器进行协议处理和其他控制信息的处理，这也可能也是在网络上的绝大多数协议都采用大端编址方式的原因。
因此在有关网络协议的软件设计中，使用小端方式的处理器需要在软件中处理端模式的转变。
而Pentium主导个人机市场，因此多数用于个人机的外设都采用小端模式，包括一些在网络设备中使用的PCI总线，Flash等设备，这也要求在硬件设计中注意端模式的转换。
本文提到的小端外设是指这种外设中的寄存器以小端方式进行存储，如PCI设备的配置空间，NORFLASH中的寄存器等等。
对于有些设备，如DDR颗粒，没有以小端方式存储的寄存器，因此从逻辑上讲并不需要对端模式进行转换。
在设计中，只需要将双方数据总线进行一一对应的互连，而不需要进行数据总线的转换。
如果从实际应用的角度说，采用小端模式的处理器需要在软件中处理端模式的转换，因为采用小端模式的处理器在与小端外设互连时，不需要任何转换。
而采用大端模式的处理器需要在硬件设计时处理端模式的转换。
大端模式处理器需要在寄存器，指令集，数据总线及数据总线与小端外设的连接等等多个方面进行处理，以解决与小端外设连接时的端模式转换问题。
在寄存器和数据总线的位序定义上，基于大小端模式的处理器有所不同。
一个采用大端模式的32位处理器，如基于E500内核的MPC8541，将其寄存器的最高位msb（mostsignificantbit）定义为0，最低位lsb（leasesignificantbit）定义为31；
而小端模式的32位处理器，将其寄存器的最高位定义为31，低位地址定义为0。
与此向对应，采用大端模式的32位处理器数据总线的最高位为0，最高位为31；
采用小端模式的32位处理器的数据总线的最高位为31，最低位为0。
大小端模式处理器外部总线的位序也遵循着同样的规律，根据所采用的数据总线是32位，16位和8位，大小端处理器外部总线的位序有所不同。
大端模式下32位数据总线的msb是第0位，MSB是数据总线的第0~7的字段；
而lsb是第31位，LSB是第24~31字段。
小端模式下32位总线的msb是第31位，MSB是数据总线的第31~24位，lsb是第0位，LSB是7~0字段。
大端模式下16位数据总线的msb是第0位，MSB是数据总线的第0~7的字段；
而lsb是第15位，LSB是第8~15字段。
小端模式下16位总线的msb是第15位，MSB是数据总线的第15~7位，lsb是第0位，LSB是7~0字段。
大端模式下8位数据总线的msb是第0位，MSB是数据总线的第0~7的字段；
而lsb是第7位，LSB是第0~7字段。
小端模式下8位总线的msb是第7位，MSB是数据总线的第7~0位，lsb是第0位，LSB是7~0字段。
由上分析，我们可以得知对于8位，16位和32位宽度的数据总线，采用大端模式时数据总线的msb和MSB的位置都不会发生变化，而采用小端模式时数据总线的lsb和LSB位置也不会发生变化。
为此，大端模式的处理器对8位，16位和32位的内存访问（包括外设的访问）一般都包含第0~7字段，即MSB。
小端模式的处理器对8位，16位和32位的内存访问都包含第7~0位，小端方式的第7~0字段，即LSB。
由于大小端处理器的数据总线其8位，16位和32位宽度的数据总线的定义不同，因此需要分别进行讨论在系统级别上如何处理端模式转换。
在一个大端处理器系统中，需要处理大端处理器对小端外设的访问。
十、实际中的例子
虽然很多时候，字节序的工作已由编译器完成了，但是在一些小的细节上，仍然需要去仔细揣摩考虑，尤其是在以太网通讯、MODBUS通讯、软件移植性方面。
这里，举一个MODBUS通讯的例子。
在MODBUS中，数据需要组织成数据报文，该报文中的数据都是大端模式，即低地址存高位，高地址存低位。
假设有一16位缓冲区m_RegMW[256]，因为是在x86平台上，所以内存中的数据为小端模式：
m_RegMW[0].low、m_RegMW[0].high、m_RegMW[1].low、m_RegMW[1].high……
为了方便讨论，假设m_RegMW[0]=0x3456;
在内存中为0x56、0x34。
现要将该数据发出，如果不进行数据转换直接发送，此时发送的数据为0x56,0x34。
而Modbus是大端的，会将该数据解释为0x5634而非原数据0x3456，此时就会发生灾难性的错误。
所以，在此之前，需要将小端数据转换成大端的，即进行高字节和低字节的交换，此时可以调用步骤五中的函数BigtoLittle16（m_RegMW[0]），之后再进行发送才可以得到正确的数据。
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