(计算机组成原理)第二章数据的表示和运算-第二节8：数据的存储和排列

Posted 2021-09-03 快乐江湖

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• 一：大小端模式
• 二：内存（边界）对齐

一：大小端模式

在存储数据的时候，数据从低位到高位可以从左到右排列，也可以按从右到左的方式排列。因此，我们无法用最左或最右来表征数据的最高位或最低位，通常用最低有效字节（$LSB$）和最高有效字节($MSB$)来分别表示数的低位和高位

现代计算机基本采用字节编址，即每个地址编号存放一个字节。不同类型的数据占用的字节数不同，（int和float的数据占用4个字节，double则占用8个字节等），但程序中的每个数据只给定了一个地址。假设变量i的地址为80 00H，字节01H、23H、45H、67H应该各有一个内存地址，那么地址0800H对应4字节中哪字节的地址呢？这就是字节排列顺序的问题了。

多字节数据都存放在连续的字节序列当中，根据数据中各字节在连续字节序列中的排列顺序不同，可以有两种方式：大端方式（bid endian）和小端方式(little endian)

• 大端方式：按照最高有效字节到最低有效字节的顺序存储数据，符合人类阅读习惯
• 小端方式：按照最低有效字节到最高有效字节的顺序存储数据

也可以这样描述

• 大端方式：数据的低位保存在内存的高地址中，而数据的高位，保存在内存的低地中；
• 小端方式：数据的低位保存在内存的低地址中，而数据的高位,，保存在内存的高地址中

我们的计算机一般都是小端机，采用小端方式是有好处的，方便计算机处理。
例如下面机器代码

400d3: 01 05 64 94 04 08       add % eax,0x8049464

• 4004d3：十六进制表示的地址
• 01 05 43 0b 20 00：指令的机器代码
• add %eax,0x8049464：指令的汇编形式，该指令的操作数是一个立即数0x8049464

执行指令时，从指令代码的后4字节取出该立即数，立即数存放的字节序列为64H,94H,04H,08H，正好与操作数的字节顺序相反，即采用的是小端方式存储，得到08049464H，去掉开头0，得到值0x8049464，在阅读小端存储方式机器代码时，注意是相反顺序，比如下面

二：内存（边界）对齐

假设存储字长为32位，可按照字节、半字节和字寻址。对于机器字长为32位的计算机，数据以边界对齐方式存储，半字地址一定是2的整数倍，子地址一定是4的整数倍，这样无论所取的数据是字节、半字还是字，均可以一次取出，当存储的数据不满足上述要求时，通常填充空白字节使其符合要求，典型的以空间换时间的做法

如下

更多关于内存对齐的问题，可以移步这篇文章C语言重难点：内存对齐和位段