【发布时间】：2011-02-13 01:35:13
【问题描述】：
我理解为什么需要对齐数据（以及为完成对齐所做的所有努力，例如填充），以便我们可以减少内存访问次数，但这假设处理器只能获取 4 的倍数的地址（假设我们使用32 位架构）。 由于这个假设，我们需要对齐内存。
我的问题是：
为什么我们只能访问 4 的倍数（效率、硬件限制、另一个）？
这样做有什么好处？为什么我们不能访问所有可用的地址？
【问题讨论】：
【发布时间】：2011-02-13 01:35:13
【问题描述】：
内存由连接到内存总线的硬件 (RAM) 构成。总线越宽，获取数据所需的周期就越少。如果内存为 1 字节宽，则需要 4 个周期才能读取一个 32 位值。随着时间的推移，内存架构不断发展，并且根据处理器的类别（嵌入式、低功耗、高性能等）和缓存设计，内存可能非常宽（例如，256 位）。
给定一个非常宽的内部总线（在 RAM 或高速缓存之间）和寄存器，比如两倍于寄存器宽度，如果数据路径中有桶形移位器，则无论对齐如何，您都可以在一个周期内获取一个值。桶式移位器很昂贵，因此并非所有处理器都有它们；如果路径中没有一个，则需要多个循环来对齐值。
【讨论】：
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嗨，道格，谢谢您的回复。但是我还是不明白为什么我只能在 4 的倍数的地址上获取数据，这样做有什么好处？
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当地址是 4 的倍数时，数据不必从多个物理内存位置移动和合并。在某些处理器上，这会花费时间；在其他处理器上，没有硬件可以进行移位和合并，因此是不允许的。
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假设我可以访问内存中的所有地址，而不是 4 的倍数，在这个模式中，内存对齐不是必需的，因为我可以从我的变量存储在内存中的地址开始并获取数据，在这里我将只进行一次获取（我的变量是一个 int）。我的困难是理解为什么我不能访问所有可寻址的内存值？
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在某些处理器上，您可以“访问所有可寻址的内存值”，因为在数据缓存和 CPU 之间的（至少两倍）宽的数据路径中有一个桶形移位器，或者在CPU 进行多次内存读取并为您移动/屏蔽数据。在其他处理器上你不能，因为没有桶形移位器，也没有这样的微码；这是 CPU 设计人员的成本/收益决定。