操作系统基础(一) -- 数据单元

操作系统基础:

操作系统基础(一) – 数据单元
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 操作系统基础(四) – 内存管理基础
 操作系统基础(五) – 磁盘与文件

位(Bit), 字节(Byte), 字(Word)

位: 计算机 最小数据单位 .状态只能是 0或1 .
字节: 8个位构成一个字节 ,存储空间的 基本计量单位 .一个字节存储 1个字母 或者 半个汉字 .
字: 计算机进行 数据处理和运算的单位. 由若干个字节构成,字的位数叫字长,机器不同,字长不同. 8位机: 1个字 = 1字节 (字长 = 8). 16位机: 1个字 = 2字节 (字长 = 16).

字节序

占内存多于一个字节类型的数据在内存中的存放顺序.
1. 小端编码(Little-endian) : 低字节数据存放在内存低地址处,高字节数据存放在内存高地址处. 使用平台: PC平台.
2. 大端编码(Big-endian) : 高字节数据存放在低地址处,低字节数据存放在高地址处. 使用平台: 嵌入式平台, 所有网络协议.

数字 0x12345678 在两种不同字节序CPU中的存储顺序:

Big Endian
低地址                                            高地址
---------------------------------------------------->
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|     12     |      34    |     56      |     78    |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

Little Endian
低地址                                            高地址
---------------------------------------------------->
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|     78     |      56    |     34      |     12    |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

联合体union的存放顺序是 成员都从低地址开始存放 , 利用该特性, 就能判断CPU对内存采用Little-endian还是Big-endian模式读写.

union test{
    short i;
    char str[sizeof(short)];
}tt;

void main()
{
    tt.i = 0x0102;
    if(sizeof(short) == 2)
    {
        if(tt.str[0] == 1 && tt.str[1] == 2)
            printf("大端字节序");
        else if(tt.str[0] = 2 && tt.str[1] == 1)
            printf("小端字节序");
        else
            printf("结果未知");
    }
    else
        printf("sizof(short)=%d,不等于2",sizeof(short));
}

字节对齐

现代计算机中内存空间都是按照byte划分的,从理论上讲似乎对任何类型的变量的访问可以从任何地址开始,但实际情况是在访问特定类型变量时经常在特定的内存地址访问,这就需要各种类型数据按照一定的规则在空间上排列,而不是顺序的一个接一个的排放,这就是对齐.
为什么要进行字节对齐:
1. 某些平台只能在特定的地址处访问特定类型的数据.
2. 最根本的原因是效率问题,字节对齐能 提⾼存取数据的速度.
字节对齐的原则:
1. 数据成员对齐规则: 结构体(struct) 或 联合体(union) 的数据成员,第一个数据成员放在 offset为0 的地方,以后每个数据成员存储的 起始位置 要从 该成员大小或者成员的子成员大小 (只要该成员有子成员,比如说是数组,结构体等)的 整数倍 开始(比如int在32位机为4字节,则要从4的整数倍地址开始存储).
2. 结构体作为成员: 如果一个结构里有某些结构体成员,则结构体成员要从其内部 最大元素大小的整数倍地址 开始存储.(struct a里存有struct b, b里有char,int,double等元素, 那b应该从8的整数倍开始存储.)
3. 收尾工作: 结构体的总大小, 也就是sizeof的结果,必须是 其内部最大成员的整数倍 ,不足的要补齐.

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位(Bit), 字节(Byte), 字(Word)

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