Сайт патологического холостяка

Эта страница только для чтения. Вы можете посмотреть её исходный текст, но не можете его изменить. Сообщите администратору, если считаете, что это неправильно.
<WRAP #content>
======Порядок байтов======
<WRAP #bodyContent><WRAP #mw-content-text :ru><wrap>В современной вычислительной технике и цифровых системах связи информация обычно представлена в виде последовательности [[байт|байтов]]. В том случае, если число не может быть представлено одним байтом, имеет значение в каком порядке байты записываются в памяти компьютера или передаются по линиям связи. Часто выбор порядка записи байтов произволен и определяется только соглашениями.</wrap>

<wrap>В общем случае, для представления числа //M//, большего 255 (здесь </wrap><tex>255=2^{8}-1</tex><wrap> — максимальное целое число, записываемое одним [[байт|байтом]]), приходится использовать несколько байтов. При этом число //M// записывается в [[позиционная-система-счисления|позиционной системе счисления]] по основанию 256:</wrap>

<WRAP>
<tex>M=\sum _{{i=0}}^{{n}}A_{i}\cdot 256^{i}=A_{0}\cdot 256^{0}+A_{1}\cdot 256^{1}+A_{2}\cdot 256^{2}+\dots +A_{n}\cdot 256^{n}.</tex></WRAP>
<wrap>Набор целых чисел </wrap><tex>A_{0},\dots ,A_{n}</tex><wrap>, каждое из которых лежит в интервале от 0 до 255, является последовательностью байтов, составляющих //M//. При этом </wrap><tex>A_0</tex><wrap> называется //младшим байтом//, а </wrap><tex>A_{n}</tex><wrap> — //старшим байтом// числа //M//.</wrap>

<wrap></wrap>

<wrap></wrap>


=====Варианты записи=====

====Порядок от старшего к младшему====
<wrap>Порядок //от старшего к младшему// или ([[английский-язык|англ.]] //<wrap :en>big-endian</wrap>//, дословно: «тупоконечный»): </wrap><tex>A_{n},\dots ,A_{0}</tex><wrap>, запись начинается со старшего и заканчивается младшим. Этот порядок является стандартным для протоколов [[tcp/ip|TCP/IP]], он используется в заголовках пакетов данных и во многих протоколах более высокого уровня, разработанных для использования поверх TCP/IP. Поэтому, порядок байтов от старшего к младшему часто называют сетевым порядком байтов ([[английский-язык|англ.]] //<wrap :en>network byte order</wrap>//). Этот порядок байтов используется процессорами [[ibm-360|IBM 360]]/370/390, [[m68k|Motorola 68000]], [[sparc|SPARC]] (отсюда третье название — //порядок байтов Motorola//, //Motorola byte order//).</wrap>

<wrap>В этом же виде (используя представление в [[десятичная-система-счисления|десятичной системе счисления]]) записываются числа [[арабские-цифры|индийско-арабскими цифрами]] в письменностях с порядком знаков слева направо (латиница, кириллица). Для письменностей с обратным порядком (арабская) та же запись числа воспринимается как «от младшего к старшему».</wrap>

<wrap>Порядок байтов от старшего к младшему применяется во многих [[формат-файла|форматах файлов]] — например, [[png|PNG]], [[flv|FLV]], [[ebml|EBML]].</wrap>


====Порядок от младшего к старшему====
<wrap>Порядок //от младшего к старшему// или ([[английский-язык|англ.]] //<wrap :en>little-endian</wrap>//, дословно: «остроконечный», о происхождении термина [[#.D0.AD.D1.82.D0.B8.D0.BC.D0.BE.D0.BB.D0.BE.D0.B3.D0.B8.D1.8F_.D0.BD.D0.B0.D0.B7.D0.B2.D0.B0.D0.BD.D0.B8.D1.8F|ниже]]): </wrap><tex>A_{0},\dots ,A_{n}</tex><wrap>, запись начинается с младшего и заканчивается старшим. Этот порядок записи принят в памяти персональных компьютеров с [[x86]]-процессорами, в связи с чем иногда его называют //[[интел|интеловский]] порядок байт// (по названию фирмы-создателя [[компьютерная-архитектура|архитектуры]] x86). Процессоры x86 позволяют работать с одно-, двух-, четырёх-, восьмибайтными операндами. При изменении размера операнда в памяти адрес не изменяется при таком порядке байт. В некоторых кругах используется название [[английский-язык|англ.]] //<wrap :en>VAX order</wrap>//, например, в документации Perl(([[http://perldoc.perl.org/functions/pack.html|pack() в Perl]])).</wrap>

<wrap>В противоположность порядку «от старшего к младшему» (англ. //big-endian//, «тупоконечный»), соглашение //little-endian// поддерживают меньше кросс-платформенных протоколов и форматов данных; существенные исключения: [[usb|USB]], конфигурация [[pci|PCI]], [[таблица-разделов-guid|таблица разделов GUID]], рекомендации [[fidonet|FidoNet]].</wrap>


====Переключаемый порядок====
<wrap>Многие процессоры могут работать и в порядке от младшего к старшему, и в обратном, например, [[arm-архитектура-|ARM]], [[powerpc|PowerPC]] (но не [[powerpc-970|PowerPC 970]]), [[dec-alpha|DEC Alpha]], [[mips-архитектура-|MIPS]], [[pa-risc|PA-RISC]] и [[ia-64|IA-64]]. Обычно порядок байтов выбирается программно во время инициализации [[операционная-система|операционной системы]], но может быть выбран и аппаратно перемычками на материнской плате. В этом случае правильнее говорить о порядке байтов операционной системы. Переключаемый порядок байтов иногда называют [[английский-язык|англ.]] //<wrap :en>bi-endian</wrap>//.</wrap>


====Смешанный порядок====
<wrap>Смешанный порядок байтов ([[английский-язык|англ.]] //<wrap :en>middle-endian)</wrap>// иногда используется при работе с числами, [[длинная-арифметика|длина которых превышает машинное слово]]. Число представляется последовательностью [[машинное-слово|машинных слов]], которые записываются в формате, естественном для данной архитектуры, но сами слова следуют в обратном порядке.</wrap>

<wrap>В процессорах [[vax|VAX]] и [[arm-архитектура-|ARM]] используется смешанное представление для длинных вещественных чисел.</wrap>


====Пример====
<wrap>Далее приведён пример, в котором описывается размещение 4-байтового числа в ОЗУ ЭВМ, доступ к которому может производиться и как к 32-разрядному слову, и побайтно.</wrap>

<wrap>Все числа записаны в 16-ричной системе счисления.</wrap>


{|
|+
Число: 0xA1B2C3D4
| colspan="2"|
Представление
|
D4*0x01 + C3*0x100 + B2*0x10000 + A1*0x1000000
|-
|
Порядок от младшего к старшему
|
(little-endian)
|
0xD4, 0xC3, 0xB2, 0xA1
|-
|
Порядок от старшего к младшему
|
(big-endian)
|
0xA1, 0xB2, 0xC3, 0xD4
|-
|
Порядок, принятый в PDP-11
|
(PDP-endian)
|
0xB2, 0xA1, 0xD4, 0xC3
|}

====Сравнение====
[{{wiki:300px-endianmem.png|Размещение байтов слова в памяти Big-endian и Little-endian ЭВМ}}]<wrap>Существенным достоинством little-endian по сравнению с big-endian порядком записи считается возможность «неявной типизации» целых чисел при чтении меньшего объёма байт (при условии, что читаемое число помещается в диапазон). Так, если в ячейке памяти содержится число 0x00000022, то прочитав его как int16 (два байта) мы получим число 0x0022, прочитав один байт — число 0x22. Однако, это же может считаться и недостатком, потому что провоцирует ошибки потери данных.</wrap>

<wrap>Обратно, считается что у little-endian, по сравнению с big-endian есть «неочевидность» значения байтов памяти при [[отладка|отладке]] (последовательность байтов (A1, B2, C3, D4) на самом деле значит 0xD4C3B2A1, для big-endian эта последовательность (A1, B2, C3, D4) читалась бы «естественным» для арабской записи чисел образом: 0xA1B2C3D4). Наименее удобным в работе считается middle-endian формат записи; он сохранился только на старых платформах.</wrap>

<wrap>Для записи [[длинная-арифметика|длинных чисел]] (чисел, длина которых существенно превышает разрядность машины) обычно предпочтительнее порядок //слов в числе// little-endian (поскольку арифметические операции над длинными числами производятся от младших разрядов к старшим). Порядок //байтов в слове// — обычный для данной архитектуры.</wrap>


=====Определение порядка байтов=====
<wrap>Порядок байтов в конкретной машине можно определить с помощью программы на языке [[си-язык-программирования-|Си]] (testbyteorder.c):</wrap>

<WRAP><code>
#include <stdio.h>
unsigned short x = 1; /* 0x0001 */
int main(void)
{
  printf("%s\n", *((unsigned char *) &x) == 0 ? "big-endian" : "little-endian");
  return 0;
}
</code></WRAP><WRAP>
    * //Вывод данной программы осмыслен только на платформах, где размер типа ''unsigned short'' больше, чем размер типа ''unsigned char''. Это заведомо верно на подавляющем большинстве компьютеров, так как они имеют 8-разрядный байт. Однако существуют и аппаратные платформы, в которых размер байта равен размеру слова (или, в терминах языка C: ''**sizeof**(char) == **sizeof**(short)''). Например, в суперкомпьютерах [[cray|Cray]].//
</WRAP>
<wrap>Результаты запуска на big-endian машине ([[sparc|SPARC]]):</wrap>

<WRAP><code>
 $ uname -m
 sparc64
 $ gcc -o testbyteorder testbyteorder.c 
 $ ./testbyteorder
 big-endian
</code></WRAP><wrap>Результаты запуска на little-endian машине ([[x86]]):</wrap>

<WRAP><code>
 $ uname -m
 i386
 $ gcc -o testbyteorder testbyteorder.c 
 $ ./testbyteorder
 little-endian
</code></WRAP>
=====Вещественные числа=====
<wrap>Хранение [[вещественное-число|вещественных чисел]] может зависеть от порядка байт; так, на [[x86]] используются форматы [[ieee-754-2008|IEEE 754]] со знаком и порядком числа в старших байтах.</wrap>


=====Юникод=====
<wrap>Если [[юникод|Юникод]] записан в виде [[utf-16|UTF-16]] или [[utf-32|UTF-32]], то порядок байтов является существенным. Одним из способов обозначения порядка байтов в юникодовых текстах является постановка в начале специального символа BOM (byte order mark, [[маркер-последовательности-байтов|маркер последовательности байтов]], U+FEFF) — «перевёрнутый» вариант этого символа (U+FFFE) не существует и не допускается в текстах.</wrap>

<wrap>Символ U+FEFF изображается в UTF-16 последовательностью байтов 0xFE 0xFF (big-endian) или 0xFF 0xFE (little-endian), а в UTF-32 — последовательностью 0x00 0x00 0xFE 0xFF (big-endian) или 0xFF 0xFE 0x00 0x00 (little-endian).</wrap>


=====Проблемы совместимости и конвертация=====
<wrap>Запись многобайтового числа из памяти компьютера в файл или передача по сети требует соблюдения соглашений о том, какой из байтов передается первым. Прямая запись в том порядке, в котором байты расположены в ячейках памяти приводит к проблемам при переносе приложения с платформы на платформу.</wrap>

<wrap>Для преобразования между сетевым порядком байтов ([[английский-язык|англ.]] //<wrap :en>network byte order</wrap>//), который всегда big-endian, и порядком байтов, использующимся на машине ([[английский-язык|англ.]] //<wrap :en>host byte order</wrap>//), стандарт [[posix|POSIX]] предусматривает функции ''htonl()'', ''htons()'', ''ntohl()'', ''ntohs()'':</wrap>


  * ''uint32_t htonl(uint32_t hostlong);'' — конвертирует 32-битную беззнаковую величину из локального порядка байтов в сетевой;
  * ''uint16_t htons(uint16_t hostshort);'' — конвертирует 16-битную беззнаковую величину из локального порядка байтов в сетевой;
  * ''uint32_t ntohl(uint32_t netlong);'' — конвертирует 32-битную беззнаковую величину из сетевого порядка байтов в локальный;
  * ''uint16_t ntohs(uint16_t netshort);'' — конвертирует 16-битную беззнаковую величину из сетевого порядка байтов в локальный.
<wrap>В случае совпадения текущего порядка байтов и сетевого, функции могут быть «пустыми» (то есть, не менять порядка байтов). Стандарт также допускает, чтобы эти функции были реализованы макросами.</wrap>

<wrap>Существует много языков и библиотек со средствами конвертации в оба основных порядка байт и обратно.</wrap>

<wrap>Ядро [[linux|Linux]]: le16_to_cpu(), cpu_to_be32(), cpu_to_le16p(), и так далее;</wrap>

<wrap>Ядро [[freebsd|FreeBSD]]: htobe16(), le32toh(), и так далее;</wrap>

<wrap>[[erlang|Erlang]]:</wrap>

<WRAP><code>
 <<Count:32/big-unsigned-integer, Average:64/big-float>> = Chunk

 Message = <<Length:32/little-unsigned-integer,
        MType:16/little-unsigned-integer, MessageBody>>
</code></WRAP><wrap>[[python|Python]]:</wrap>

<WRAP><code>
 import struct
 Count, Average = struct.unpack(">Ld", Chunk)
 Message = struct.pack("<LH", Length, MType) + MessageBody
</code></WRAP><wrap>[[perl|Perl]]:</wrap>

<WRAP><code>
 ($Count, $Average) = unpack('L>d>', $Chunk);
 $Message = pack('(LS)<', $Length, $MType) . $MessageBody;
 (или то же самое: $Message = pack('Vv', $Length, $MType) . $MessageBody;)
</code></WRAP><wrap>данные примеры для Erlang, Python, Perl содержат идентичную функциональность.</wrap>

<wrap>Процессоры Intel x86-64 имеют инструкцию BSWAP для смены порядка байт.</wrap>


=====Этимология названия=====
<wrap>Термины big-endian и little-endian первоначально не имели отношения к информатике. В сатирическом произведении [[свифт-джонатан|Джонатана Свифта]] «[[путешествия-гулливера|Путешествия Гулливера]]» описываются вымышленные государства Лилипутия и Блефуску, в течение многих лет ведущие между собой войны из-за разногласия по поводу того, с какого конца следует разбивать варёные яйца. Тех, кто считает, что их нужно разбивать с тупого конца, в произведении называют Big-endians («тупоконечники»). Споры между сторонниками big-endian и little-endian в информатике также часто носят характер т. н. «религиозных войн».(([[http://www.rdrop.com/~cary/html/endian_faq.html|DAV’s Endian FAQ]]<wrap><color >(недоступная ссылка — [[https://web.archive.org/web/*/http://www.rdrop.com/~cary/html/endian_faq.html|история]], [[https://web.archive.org/web/20060314113340/http://www.rdrop.com/~cary/html/endian_faq.html|копия]])</color></wrap>))</wrap>

<wrap>Термины big-endian и little-endian ввёл [[коэн-денни|Коэн]] ([[английский-язык|англ.]] //<wrap :en>[[danny-cohen-engineer-|Danny Cohen]]</wrap>//) в 1980 году в своей статье «On Holy Wars and a Plea for Peace».((<wrap>//Danny Cohen.// [[http://www.ietf.org/rfc/ien/ien137.txt|On Holy Wars and a Plea for Peace]] <wrap><color #888>(англ.)</color></wrap> (1 апреля 1980). <wrap lo>Проверено 24 января 2010.</wrap> <wrap lo>[[http://www.webcitation.org/65T8LbcEF|Архивировано из первоисточника 15 февраля 2012]].</wrap></wrap>))((//Таненбаум Э.// Архитектура компьютера. — 5-е изд. — <wrap>СПб.</wrap>: Питер, 2007. — 844 с. — С. 89.))</wrap>


=====См. также=====

  * [[компьютерная-сеть|Компьютерная сеть]]

=====Ссылки=====

  * [[http://www.intuit.ru/studies/courses/2249/52/lecture/1567?page=5|Сетевой порядок байтов, функции htons(), htonl(), ntohs(), ntohl()]]
  * [[http://computing-dictionary.thefreedictionary.com/byte%20order|Порядок байтов]]
  * [[https://underground.nipl.net/docs/endianness.txt|Порядок байтов]]
</WRAP><WRAP></WRAP></WRAP></WRAP>
{{tag>Компьютер}}
Сайт патологического холостяка

Главное меню

Рекомендовать сайт

Навигация

Вход на сайт

Старая структура меню

Реклама

Сайт патологического холостяка

Инструменты пользователя

Инструменты сайта

Инструменты страницы

Главное меню

Рекомендовать сайт

Навигация

Вход на сайт

Старая структура меню

Реклама
