x86 - IA-32 x86 数据对齐

Question

我能找到的所有东西都告诉我我应该对齐，因为它可以更有效率，但我找不到我应该在 IA-32 上这样做的硬件问题。这是因为地址总线需要被 4 整除的地址吗？或者因为 RAM 只能提供对齐的数据而不会损失性能？或者？

http://www-inst.eecs.berkeley.edu/~cs164/sp05/ia32-refs/ia32-chapter-two.pdf

On the ia32, there is no requirement for data alignment. A program will work correctly with four-byte integers regardless of where they are located. For example, a four byte integer could be located at addresses 1,2,3,4. However, the machine executes much more efficiently if, for example, four byte integers are on a four byte boundary, so a better choice of starting address for a four byte integer is an address that is a multiple of 4.

Answer 1

这是一个与硬件相关的问题。通常RAM模块连接如下:

如果发生对齐访问，则同时选择模块 1、2、3 和 4，因此可以在一个内存读取周期内读取 32 位。

如果发生未对齐的访问，比如说少了 2 个字节，那么模块 1、2、3 和 4 在第一个读取周期被选中，其中只有高 2 个字节(我们正在获取的数据的低 2 个字节)阅读(模块 3 和 4)；在下一个读取周期中，模块 5、6、7 和 8 被选中，其中仅读取低 2 字节(我们正在获取的数据的高 2 字节)。

RAM 模块的更详细 View (针对容量为 4 个字的 4 位机器进行了简化)。

在此图中，很明显您只能选择一排触发器，因为解码器只会激活其输出线之一，其他 3 条将保持为 0。

请注意，如果访问未对齐的地址(即 MIPS)，某些架构会通过抛出总线错误来强制您对齐所有内存访问，而其他架构将执行尽可能多的读取周期以获取所需的数据(即 x86)，尽管当然这需要额外的硬件(通常是 MMU )。