为啥同时使用小端和大端？

Posted 2023-02-14

【中文标题】为啥同时使用小端和大端？

【英文标题】：Why are both little- and big-endian in use?为什么同时使用小端和大端？

【发布时间】：2011-06-12 18:27:34

【问题描述】：

为什么在大约 40 年的二进制计算机科学之后，今天仍然在使用 little-endian 和 big-endian？是否有算法或存储格式可以更好地与另一种一起使用？如果我们都切换到一个并坚持下去不是更好吗？

【问题讨论】：

你只是偷了我嘴里的话。 :)。谢谢

如果我们的数字不是从闪米特语中得到的，我们也会是 little-endian。

【参考方案1】：

大端和小端都有其优点和缺点。即使一个明显优越（事实并非如此），任何遗留架构都无法切换字节顺序，所以恐怕你只需要学会接受它。

【讨论】：

我正在寻找通用或特定的示例。

little-endian （经常，但不总是）对 home-rolled bignum 实现有用（即使用大于机器字长的整数）。

【参考方案2】：

Little Endian 使类型转换更容易。例如，如果您有一个 16 位数字，您可以简单地将相同的内存地址视为指向 8 位数字的指针，因为它包含最低 8 位。所以你不需要知道你正在处理的确切数据类型（尽管在大多数情况下你确实知道）。

Big Endian 更易于阅读。位存储在内存中，因为它们按逻辑顺序出现（最重要的值在前），就像任何人类使用的数字系统一样。

在有很多很多抽象层的时候，这些参数实际上不再重要了。我认为我们仍然拥有两者的主要原因是没有人愿意转换。任何一个系统都没有明显的原因，所以如果你的旧系统运行良好，为什么要改变任何东西呢？

【讨论】：

我不太关注你的类型转换评论。

在 little-endian 系统中，最低有效位在内存中排在第一位。因此，您可以将此内存指针视为 8 位值（您将获得 8 个最低有效位）、16 位值等。您将始终按预期顺序获得正确的位数。在大端系统上，您将获得最高有效位，这不是您在将较大数据类型类型转换为较小数据类型时所期望的。

类型转换通常在寄存器中完成 - 否则你不能签名扩展等 - 除了重新解释转换，在这种情况下你是对的，但是在一些大端机器，指针指向单词的最后一个字节，而不是第一个字节，这只会加剧所有混乱。

小端类型转换技巧只有在您缩小数据类型时才真正起作用，例如将短路转换为 char。如果要转换为有符号类型，显然需要额外的存储空间和符号扩展。

我认为他的意思是记忆的检索。无论数字有多大或多小，CPU都不必移动它在内存中查找的位置。如果它在 CPU 上的寄存器或缓存中，CPU 将不得不检索它，此时它可以重用它上次使用的内存地址。但是，如果它是大端，它必须调整它上次使用的内存地址。在任一系统中，都必须再次检索 CPU 上的数据。 （无论如何，缩短在 CPU 上的优势与数据存在相同）。

【参考方案3】：

当添加两个数字时（在纸上或机器中），您从最低有效数字开始，然后向最高有效数字工作。 （许多其他操作也是如此）。

在具有 16 位寄存器但数据总线为 8 位的 Intel 8088 上，小端序允许此类指令在第一个内存周期后开始操作。 （当然，一个单词的内存提取应该可以按降序而不是递增的顺序完成，但我怀疑这会使设计有点复杂。）

在大多数处理器上，总线宽度与寄存器宽度相匹配，因此这不再具有优势。

另一方面，大端数可以从 MSB 开始进行比较（尽管许多比较指令实际上执行减法运算，无论如何都需要从 LSB 开始）。符号位也很容易获得。

是否有算法或存储 与一个和 和对方差很多？

没有。这里和那里都有一些小优势，但没有什么大不了的。

我其实觉得 litte-endian 更自然更一致：一点的意义是 2 ^ (bit_pos + 8 * byte_pos)。而使用大端序时，位的意义是 2 ^ (bit_pos + 8 * (word_size - byte_pos - 1))。

如果我们都改用一个并坚持下去不是更好吗？

由于 x86 的主导地位，我们肯定倾向于小端。许多移动设备中的 ARM 芯片具有可配置的字节顺序，但通常设置为 LE 以更兼容 x86 世界。这对我来说很好。

【讨论】：

哇，我从来不知道每个字节的位也是从最低到最高存储的。所以 10=0x0A 真的存储为 01010000 而不是二进制 00001010？在 BE 系统上也是这样吗？

@krubo 最小的可寻址单元是字节，所以实际上你认为如何排列位是完全任意的。位如何“存储”在一个字节中完全取决于您要遵循的约定。如果您将选择的约定写在纸上，您确实会将值 10 写为 Little Endian 中的 01010000 和 Big Endian 中的 00001010。