Warum Intel Chips Zahlen rückwärts speichern - Little Endian vs Big Endian

Inhaltsverzeichnis

1. Einführung in die Speicherung von Zahlen in Computern
2. Das Dualsystem und die Reihenfolge der Bits
3. Speicherung von Zahlen in einem Byte
   • 3.1. Little-Endian und Big-Endian
   • 3.2. Vor- und Nachteile von Little-Endian
4. Speicherung von Zahlen in größeren Datentypen
5. Die Bedeutung von Little-Endian und Big-Endian heute
6. Netzwerkbytefolge und die Reihenfolge der Bytes im Internet
7. Die Auswirkungen auf die menschliche Lesbarkeit von Daten
8. Bytefolge in modernen Prozessoren
9. Die Entscheidungen der Computerdesigner und die Geschichte von Little-Endian und Big-Endian
10. Fazit

🖥️ Wie speichern Computer Zahlen in ihrem Speicher?

In der Welt der Computer ist die Speicherung und Darstellung von Zahlen keine einfache Aufgabe. Aufgrund der binären Natur von Computern werden Zahlen in Form von Bits und Bytes gespeichert. Die Art und Weise, wie Computer Zahlen speichern, ist jedoch nicht immer einheitlich. In diesem Artikel werden wir uns mit den Konzepten von Little-Endian und Big-Endian befassen und erläutern, wie sie die Reihenfolge beeinflussen, in der Daten in Computern gespeichert werden.

1. Einführung in die Speicherung von Zahlen in Computern

Bevor wir uns mit der Bytefolge und den verschiedenen Ansätzen befassen, ist es wichtig zu verstehen, wie Zahlen im Dualsystem dargestellt werden. Das Dualsystem verwendet nur zwei Ziffern, 0 und 1, um jede Zahl darzustellen. Die Reihenfolge der Bits in einer Darstellung spielt eine wichtige Rolle bei der Interpretation der damit verbundenen Zahl.

2. Das Dualsystem und die Reihenfolge der Bits

Im Dualsystem werden die Bits einer Zahl von rechts nach links gelesen. Das bedeutet, dass das rechteste Bit das am wenigsten bedeutende Bit ist und das linkeste Bit das am meisten bedeutende Bit. Diese Reihenfolge ermöglicht es Computern, schnell und einfach näherungsweise Berechnungen durchzuführen und Zahlen zu interpretieren.

3. Speicherung von Zahlen in einem Byte

Ein Byte ist eine Grundeinheit der Speicherung von Daten in Computern. Ein Byte besteht aus 8 Bits und kann daher 256 verschiedene Kombinationen von Nullen und Einsen darstellen. Die Frage ist nun, in welcher Reihenfolge die Bits innerhalb eines Bytes angeordnet sind. Hier kommen Little-Endian und Big-Endian ins Spiel.

3.1. Little-Endian und Big-Endian

Little-Endian und Big-Endian sind zwei unterschiedliche Ansätze zur Reihenfolge der Bytes in einem mehrbytegroßen Datentyp wie einem Wort oder einer Ganzzahl. Bei Little-Endian wird das am wenigsten bedeutende Byte zuerst gespeichert, gefolgt von den nachfolgenden Bytes in aufsteigender Reihenfolge. Bei Big-Endian hingegen wird das am meisten bedeutende Byte zuerst gespeichert, gefolgt von den nachfolgenden Bytes in absteigender Reihenfolge.

3.2. Vor- und Nachteile von Little-Endian

Little-Endian bietet einige Vorteile, insbesondere wenn es um die Durchführung von Berechnungen geht. Beispielsweise kann die Addition von Zahlen einfacher sein, da dabei das am wenigsten signifikante Byte zuerst verarbeitet wird. Dies ermöglicht eine effiziente Verwendung des internen Carry-Bits und vereinfacht das Handling von Überträgen.

Allerdings hat Little-Endian auch seine Nachteile. Insbesondere kann die Lesbarkeit von Daten erschwert werden. Beim Betrachten eines Speicherabschnitts kann es schwierig sein, die darin enthaltenen Zahlen korrekt zu interpretieren, da die Bytes in umgekehrter Reihenfolge angeordnet sind.

4. Speicherung von Zahlen in größeren Datentypen

Die Speicherung von Zahlen in größeren Datentypen wie 16-Bit, 32-Bit oder 64-Bit ist ähnlich wie die Speicherung in einem Byte. Die Reihenfolge, in der die Bytes angeordnet sind, hängt jedoch von der Little-Endian- oder Big-Endian-Notation ab.

5. Die Bedeutung von Little-Endian und Big-Endian heute

Heutzutage spielt die Bytefolge eine wichtige Rolle bei der Kommunikation über Netzwerke. Das Internet verwendet die sogenannte Netzwerkbytefolge, bei der die Bytes in Big-Endian-Notation übertragen werden. Dies bedeutet, dass die Bytes in der gleichen Reihenfolge über das Netzwerk gesendet werden, wie sie in der Big-Endian-Notation abgelegt sind.

6. Netzwerkbytefolge und die Reihenfolge der Bytes im Internet

Die Netzwerkbytefolge ist von entscheidender Bedeutung für die Kommunikation im Internet. Wenn ein Computer mit einer anderen Maschine über das Netzwerk kommuniziert, müssen die Daten in der richtigen Reihenfolge übertragen werden, damit sie korrekt interpretiert werden können. Wenn ein Computer eine Zahl in einem anderen Byteformat speichert, als das Netzwerk erwartet, müssen die Bytes entsprechend umgekehrt werden, um die Daten richtig zu übertragen.

7. Die Auswirkungen auf die menschliche Lesbarkeit von Daten

Die Reihenfolge der Bytes kann auch die Lesbarkeit von Daten beeinflussen. Bei der Arbeit mit Daten in einer bestimmten Reihenfolge, sei es Little-Endian oder Big-Endian, kann es für Menschen einfacher sein, die Daten korrekt zu interpretieren und zu analysieren. Dies kann die Entwicklung und das Debugging von Software erleichtern.

8. Bytefolge in modernen Prozessoren

Moderne Prozessoren sind in der Lage, sowohl Little-Endian- als auch Big-Endian-Bytefolgen zu unterstützen. Intern verwenden sie jedoch oft eine bestimmte Notation, die von der Architektur des Prozessors abhängt. Intel-Prozessoren verwenden beispielsweise die Little-Endian-Notation.

9. Die Entscheidungen der Computerdesigner und die Geschichte von Little-Endian und Big-Endian

Die Entscheidung, welche Bytefolge verwendet wird, liegt im Ermessen der Computerdesigner. Frühe Computer wie der Intel 8086 wurden mit der Little-Endian-Notation entwickelt, was auf bestimmte Funktionen und Entscheidungen in der Prozessorentwicklung zurückzuführen ist. Diese Entscheidungen beeinflussen auch heute noch die Art und Weise, wie Zahlen in modernen Computern gespeichert werden.

10. Fazit

Die Speicherung von Zahlen in Computern ist ein komplexes Thema, das von der Reihenfolge der Bits und Bytes abhängt. Die Konzepte von Little-Endian und Big-Endian spielen dabei eine wichtige Rolle. Während Little-Endian einige Vorteile bei Berechnungen bietet, ist Big-Endian aufgrund seiner besseren Lesbarkeit und Kompatibilität mit der Netzwerkbytefolge von großer Bedeutung. Die Entscheidung über die Bytefolge hängt von den Designentscheidungen der Computerhersteller ab und hat Auswirkungen auf die Art und Weise, wie Daten interpretiert und übertragen werden.