为什么处理器只读取对齐的地址

Question

所以我读了几篇关于内存对齐的文章（以及关于 StackOverflow 的几个问题），我明白为什么结构是这样的：

struct A
{
  char c;
  int i;
}

会有填充。 同样很明显，如果处理器只能从对齐的偏移量中读取，那么从未对齐的内存中读取会更慢。

但是为什么处理器只能从对齐的内存中读取？ 为什么它不能只从随机地址读取数据？ 你知道，从随机存取存储器...

Answer 1

我取决于处理器。 某些处理器根本不允许未对齐的访问。 其他处理器可以，但是速度往往较慢。

在您的示例中（如果字段是打包的且未对齐访问，则允许它，如果处理器尝试读取i，则通常需要从内存中获取信息以获取它。

一些处理器会因多次访问而导致性能下降，以检索未对齐的数据。 其他人根本不允许这样做。

Answer 2

处理器针对最常见的用例进行了优化：当数据正确对齐时。 这就是为什么首选对齐读取的原因。

但这并不能回答你的问题。 什么使对齐阅读更有效？

答案是，现代处理器不喜欢从内存中读取。 他们从缓存中读取速度快了几个数量级。

那些使用缓存行组织的缓存。 典型的缓存行是 64 字节，您可以在此处读取精确值。 当您读取对齐的值时，可以保证小于或等于缓存行的值将在单个缓存行中。 对于未对齐的值，部分值可能在缓存中，而其他部分只能从 RAM 中访问。