• MSB与LSB(转)


    Most Significant Bit, Last(Least) Significant Bit

    最高有效位(MSB)
    指二进制中最高值的比特。在16比特的数字音频中,其第1个比特便对16bit的字的数值有最大的影响。例如,在十进制的15,389这一数字中,相当于万数那1行(1)的数字便对数值的影响最大。比较与之相反的“最低有效位”(LSB)。
    MSB高位前导,LSB低位前导。

    谈 到字节序的问题,必然牵涉到两大CPU派系。那就是Motorola的PowerPC系列CPU和Intel的x86系列CPU。PowerPC系列采用 big endian方式存储数据,而x86系列则采用little endian方式存储数据。那么究竟什么是big endian,什么又是 little endian呢?

         其实big endian是指低地址存放最高有效字节(MSB),而little endian则是低地址存放最低有效字节(LSB)。

         用文字说明可能比较抽象,下面用图像加以说明。比如数字0x12345678在两种不同字节序CPU中的存储顺序如下所示:

    Big Endian

       低地址                                            高地址


       ----------------------------------------->
       +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
       |     12     |      34    |     56      |     78    |
       +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

    Little Endian

       低地址                                            高地址


       ----------------------------------------->
       +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
       |     78     |      56    |     34      |     12    |
       +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

         从上面两图可以看出,采用big endian方式存储数据是符合我们人类的思维习惯的。而little endian,!@#$%^&*,见鬼去吧 -_-|||

         为 什么要注意字节序的问题呢?你可能这么问。当然,如果你写的程序只在单机环境下面运行,并且不和别人的程序打交道,那么你完全可以忽略字节序的存在。但 是,如果你的程序要跟别人的程序产生交互呢?在这里我想说说两种语言。C/C++语言编写的程序里数据存储顺序是跟编译平台所在的CPU相关的,而 J***A编写的程序则唯一采用big endian方式来存储数据。试想,如果你用C/C++语言在x86平台下编写的程序跟别人的J***A程序互通 时会产生什么结果?就拿上面的0x12345678来说,你的程序传递给别人的一个数据,将指向0x12345678的指针传给了J***A程序,由于 J***A采取big endian方式存储数据,很自然的它会将你的数据翻译为0x78563412。什么?竟然变成另外一个数字了?是的,就是这种后 果。因此,在你的C程序传给J***A程序之前有必要进行字节序的转换工作。

         无独有偶,所有网络协议也都是采用 big endian的方式来传输数据的。所以有时我们也会把big endian方式称之为网络字节序。当两台采用不同字节序的主机通信时,在发送数据 之前都必须经过字节序的转换成为网络字节序后再进行传输。ANSI C中提供了下面四个转换字节序的宏。


    ·BE和LE一文的补完

    我 在8月9号的《Big Endian和Little Endian》一文中谈了字节序的问题,原文见上面的超级链接。可是有朋友仍然会问,CPU存储一个 字节的数据时其字节内的8个比特之间的顺序是否也有big endian和little endian之分?或者说是否有比特序的不同? 

         实际上,这个比特序是同样存在的。下面以数字0xB4(10110100)用图加以说明。 

    Big Endian

       msb                                                         lsb


       ---------------------------------------------->
       +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
       |   1  |   0  |   1  |   1  |   0  |   1  |   0  |   0  |
       +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

    Little Endian

       lsb                                                         msb


       ---------------------------------------------->
       +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
       |   0  |   0  |   1  |   0  |   1  |   1  |   0  |   1  |
       +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

         实 际上,由于CPU存储数据操作的最小单位是一个字节,其内部的比特序是什么样对我们的程序来说是一个黑盒子。也就是说,你给我一个指向0xB4这个数的指 针,对于big endian方式的CPU来说,它是从左往右依次读取这个数的8个比特;而对于little endian方式的CPU来说,则正好相 反,是从右往左依次读取这个数的8个比特。而我们的程序通过这个指针访问后得到的数就是0xB4,字节内部的比特序对于程序来说是不可见的,其实这点对于 单机上的字节序来说也是一样的。 

         那可能有人又会问,如果是网络传输呢?会不会出问题?是不是也要通过什么函数转换一下比特序? 嗯,这个问题提得很好。假设little endian方式的CPU要传给big endian方式CPU一个字节的话,其本身在传输之前会在本地就读出 这个8比特的数,然后再按照网络字节序的顺序来传输这8个比特,这样的话到了接收端不会出现任何问题。而假如要传输一个32比特的数的话,由于这个数在 littel endian方存储时占了4个字节,而网络传输是以字节为单位进行的,little endian方的CPU读出第一个字节后发送,实际上 这个字节是原数的LSB,到了接收方反倒成了MSB从而发生混乱。

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