有关内存对齐的问题

020794

在32bit x86平台，mov ax, [1]具体是怎么处理的？

1. 因为地址为ds:1的word，跨越了word边界，那么其处理方式会不会是：读两次内存，分别把ds:0和ds:2处的word读出来，然后取ds:0的后半部和ds:1的前半部合成起来后，赋值给ax。

2. 还是会因为32bit的缘故，直接从ds:0处读一个32bit DWORD 出来，然后取其中的第2、3个字节，赋值给ax？

请问x86 cpu到底是怎么做得呢？

emperor

首地址的最后两位不为0则需要两次，反之一次搞定，程序优化中常见问题。。。。

openspace

对齐是不是要由编译器处理？
可以通过padding对齐

都到汇编了，除非自己调整，否则应该没有对齐了吧
猜的

openspace

原帖由 emperor 于 2009-10-19 17:10 发表
首地址的最后两位不为0则需要两次，反之一次搞定，程序优化中常见问题。。。。

看来我错了
学习一下
忘了CPU中的指令解析了
是不是要多一些电平变化了

020794

对于这个问题，其实我是从struct内部成员的对齐方式想到的。比方说有

struct S
{
    char a;
    short b;
    char c;
}

根据内存对齐的规则，大家都知道sizeof(S)为6。内存布局为 a0bbc0。(a代表对应字节属于a，0代表padding)

那么其实也可以进行这样的内存布局，比方说abbc。
这样即使b没有按short的长度2对齐，但是其访问也只需要一次访存，因为32bit cpu一次可以读32bit数据，b并没有跨越32bit这个边界，那位什么编译器不是这样做呢？这样做显然比第一种，也就是实际做法占用更小的空间，且效率相同。

实在没想明白。。。

emperor

原帖由 020794 于 2009-10-19 17:23 发表
对于这个问题，其实我是从struct内部成员的对齐方式想到的。比方说有

struct S
{
    char a;
    short b;
    char c;
}

根据内存对齐的规则，大家都知道sizeof(S)为6。内存布局为 a0bbc0。(a代表 ...

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比如上面每个-代表1byte，那么32bit会4个低1byte的传输，而不是一行32bit
其余的不是很了解，intel如此。。。。

mik

原帖由 020794 于 2009-10-19 16:51 发表
在32bit x86平台，mov ax, [1]具体是怎么处理的？

1. 因为地址为ds:1的word，跨越了word边界，那么其处理方式会不会是：读两次内存，分别把ds:0和ds:2处的word读出来，然后取ds:0的后半部和ds:1的前半部合成 ...

对于以前的 x86 处理器来说：

32 位的地址线，processor 提供的物理接口只有 30 条线，分别是 A31 ~ A2，即：Address[31:2]，地址线 A0 和 A1 被强制为 0
也就是说只有：00000000h、00000004h、00000008 ~ 依次到 FFFFFFC0h，从而形成了 dword 边界

processor 提供 32 位的数据线，分 4 组分别是：D0[7:0]、 D1[15:8]、 D2[23:16]  和 D3[31:24]

同时 processor 提供了4个字节使能线（Byte Enable），分别是：BE0#、BE1#、BE2# 和 BE3#
这 4 个 Byte Eable 信号用来控制访问相应的 bytes，
BE0#    ----->  D0[7:0]
BE1#    ----->  D1[15:8]
BE2#    ----->  D2[23:16]
BE3#    ----->  D3[31:24]


以你说的这条指令  mov ax, [0001h] 为例：它访问 2 个 bytes

processor 将地址 0000h 送上地址线，同时使 BE0# = 1,  BE1# = 0， BE2# = 0，BE3# = 1

从而使数据送到 D1 和 D2 ，这样来访问 word




2、如果指令 mov ax, [0003h]

则是跨 dword 边界，需要做两次读内存

(1) 读 0000h 地址的 D3[31:24] 使 BE3# = 0， BE2# = BE1# = BE1# =1
(2) 读 0004h 地址的 D0[7:0]     使 BE0# = 0,   BE1# = BE2# = BE3# =1

020794

谢谢楼上的精彩回复，学习了。

020794

那么再问一下：

对于mov ax, [0001h]来说，在通过数据线D1，D2传回数据后，在赋值给ax之前，是不是还要进行shift操作，向低位移8bit呢？

mik

原帖由 020794 于 2009-10-20 11:16 发表
那么再问一下：

对于mov ax, [0001h]来说，在通过数据线D1，D2传回数据后，在赋值给ax之前，是不是还要进行shift操作，向低位移8bit呢？

不存在 shift 操作

D0 ~ D3 代表 data path 0 ~ 3，用来定位在 dword 地址的哪个 data path 里存取 memory

data path 会直接读进相应的 register。同样也会直接从 registers 写进相应的 data path


实际上，D0 ~ D3 是一个变相的地址线

A31 --- A4  A3  A2  A1  A0
-----------------------------------------------------------------------------------------
X     ---  X    X   X    0    0                        ------> D0 （data path 0）
X     ---  X    X   X    0    1                        ------> D1 （data path 1）
X     ---  X    X   X    1    0                        ------> D2 （data path 2）
X     ---  X    X   X    1    1                        ------> D3 （data path 3）