Cosa si intende per "memoria è allineata di 8 byte"?

Question

Mentre si passa attraverso un progetto, ho visto che i dati di memoria sono "8 byte allineati". Qualcuno può spiegare per favore cosa significa?

Answer 1

Un oggetto che è "8 byte allineati" è memorizzato in un indirizzo di memoria che è un multiplo di 8.

Molte CPU caricherà solo alcuni tipi di dati da posizioni allineate; su altre CPU tale accesso è solo più veloce. Ci sono anche molti altri possibili motivi per usare l'allineamento della memoria - senza vedere il codice è difficile dire perché.

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accesso Allineato è più veloce perché il bus esterno di memoria non è un singolo byte ampio - è tipicamente largo 4 o 8 byte (se non maggiore). Ciò significa che la CPU non recupera un singolo byte alla volta: recupera 4 o 8 byte a partire dall'indirizzo richiesto. Di conseguenza, i 2 o 3 bit meno significativi dell'indirizzo di memoria non vengono effettivamente inviati dalla CPU: la memoria esterna può essere letta o scritta solo su indirizzi multipli della larghezza del bus. Se si richiedesse un byte all'indirizzo "9", la CPU chiedeva effettivamente alla memoria il blocco di byte che inizia all'indirizzo 8 e carica il secondo nel registro (scartando gli altri).

Questo implica che un accesso disallineato può richiedere due legge dalla memoria: Se chiedete 8 byte con inizio alle indirizzo 9, la CPU deve prendere le 8 byte a partire dall'indirizzo 8, nonché le 8 byte con inizio alle indirizzo 16, quindi mascherare i byte che si desidera. D'altra parte, se chiedi gli 8 byte che iniziano all'indirizzo 8, è necessario solo un singolo recupero. Alcune CPU non eseguono nemmeno un carico disallineato, semplicemente sollevano un'eccezione (o caricano anche in modo silenzioso i dati errati!).

Answer 2

"X byte allineati" significa che l'indirizzo di base dei dati deve essere un multiplo di X. Può essere utilizzato per l'utilizzo di hardware speciale come un DMA in alcuni hardware speciali, per un accesso più rapido da parte della CPU, ecc. ...

È il caso del processore di cella in cui i dati devono essere allineati di 16 byte per poter essere copiati dal/coprocessore.

Answer 3

L'allineamento della memoria è importante per le prestazioni in diversi modi. Ha un motivo relativo all'hardware. Dagli anni '80 c'è una differenza nel tempo di accesso tra CPU e memoria. La velocità del processore cresce più rapidamente della velocità della memoria. Questa differenza sta diventando sempre più grande nel tempo (per fare un esempio: su Apple II la CPU era a 1.023 MHz, la memoria era al doppio di quella frequenza, 1 ciclo per la CPU, 1 ciclo per il video. a circa 3GHz sulla CPU, con una memoria a soli 400 MHz). Una soluzione al problema di una sempre minore memoria, è quella di accedervi su bus sempre più ampi, invece di accedere a 1 byte alla volta, la CPU leggerà una parola a 64 bit di larghezza dalla memoria. Ciò significa che anche se si legge 1 byte dalla memoria, il bus consegnerà un'intera parola a 64 bit (8 byte). La memoria avrà queste unità da 8 byte all'indirizzo 0, 8, 16, 24, 32, 40 ecc. Un multiplo di 8. Se si accede, ad esempio una parola da 8 byte all'indirizzo 4, l'hardware dovrà leggere la parola all'indirizzo 0, mascherare i 4 byte alti di quella parola, quindi leggere la parola all'indirizzo 8, mascherare la parte bassa di quella parola, combinarla con la prima metà e assegnarla al registro. Come puoi vedere un'operazione piuttosto complicata (quindi lenta). Questo è il primo motivo per cui si preferisce l'accesso alla memoria allineato. Darò un'altra ragione in 2 ore.

Answer 4

se i dati di memoria sono allineati a 8 byte, significa:
sizeof(the_data) % 8 == 0.
generalmente in linguaggio C, se una struttura viene proposta con 8 byte allineati, la sua dimensione deve essere la moltiplicazione di 8, e se non lo è, il padding è richiesto manualmente o dal compilatore.alcuni compilatori forniscono direttive per creare una struttura allineata con n byte, per VC, è #prgama pack(8) e per gcc, è __attribute__((aligned(8))).