ARM處理器關(guān)于非對(duì)齊存儲(chǔ)的訪問規(guī)則

　　ARM 編譯程序通常將全局變量對(duì)齊到自然尺寸邊界上，以便通過使用 LDR和 STR 指令有效地存取這些變量。這種內(nèi)存訪問方式與多數(shù) CISC （Complex Instruction Set Computing）體系結(jié)構(gòu)不同，在CISC體系結(jié)構(gòu)下，指令直接存取未對(duì)齊的數(shù)據(jù)。因而，當(dāng)需要將代碼從CISC 體系結(jié)構(gòu)向 ARM 處理器移植時(shí)，內(nèi)存訪問的地址對(duì)齊問題必須予以注意。在RISC體系結(jié)構(gòu)下，存取未對(duì)齊數(shù)據(jù)無論在代碼尺寸或是程序執(zhí)行效率上，都將付出非常大的代價(jià)。
　　本文將從以下幾個(gè)方面討論在ARM體系結(jié)構(gòu)下的程序設(shè)計(jì)問題。
　　未對(duì)齊的數(shù)據(jù)指針
　　C和C++編程標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，指向某一數(shù)據(jù)類型的指針，必須和該類型的數(shù)據(jù)地址對(duì)齊方式一致，所以ARM 編譯器期望程序中的 C 指針指向存儲(chǔ)器中字對(duì)齊地址，因?yàn)檫@可使編譯器生成更高效的代碼。
　　比如，如果定義一個(gè)指向 int 數(shù)據(jù)類型的指針，用該指針讀取一個(gè)字，ARM 編譯器將使用LDR 指令來完成此操作。如果讀取的地址為四的倍數(shù)（即在一個(gè)字的邊界）即能正確讀取。但是，如果該地址不是四的倍數(shù)，那么，一條 LDR 指令返回一個(gè)循環(huán)移位結(jié)果，而不是執(zhí)行真正的未對(duì)齊字載入。循環(huán)移位結(jié)果取決于該地址向?qū)τ谧值倪吔绲钠屏亢拖到y(tǒng)所使用的端序（Endianness）。例如，如果代碼要求從指針指向的地址 0x8006 載入數(shù)據(jù)，即要載入 0x8006、0x8007、0x8008 和 0x8009 四字節(jié)的內(nèi)容。但是，在 ARM 處理器上，這個(gè)存取操作載入了0x8004、0x8005、0x8006 和 0x8007 字節(jié)的內(nèi)容。這就是在未對(duì)齊的地址上使用指針存取所得到的循環(huán)移位結(jié)果。
　　因而，如果想將指針定義到一個(gè)指定地址（即該地址為非自然邊界對(duì)齊），那么在定義該指針時(shí)，必須使用 __packed 限定符來定義指針： 例如，
　　__packed int *pi; // 指針指向一個(gè)非字對(duì)其內(nèi)存地址
　　使用了_packed限定符限定之后，ARM 編譯器將產(chǎn)生字節(jié)存取命令（LDRB或STRB指令）來存取內(nèi)存，這樣就不必考慮指針對(duì)齊問題。所生成的代碼是字節(jié)存取的一個(gè)序列，或者取決于編譯選項(xiàng)、跟變量對(duì)齊相關(guān)的移位和屏蔽。但這會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)性能和代碼密度的損失。
　　值得注意的是，不能使用 __packed 限定的指針來存取存儲(chǔ)器映射的外圍寄存器，因?yàn)?ARM 編譯程序可使用多個(gè)存儲(chǔ)器存取來獲取數(shù)據(jù)。因而，可能對(duì)實(shí)際存取地址附近的位置進(jìn)行存取，而這些附近的位置可能對(duì)應(yīng)于其它外部寄存器。當(dāng)使用了位字段（Bitfield）時(shí)， ARM 程序?qū)⒃L問整個(gè)結(jié)構(gòu)體，而非指定字段。

在ARM中,通常希望字單元的地址是字對(duì)齊的(地址的低兩位為0b00),半字單元的地址是半字對(duì)齊的(地址的最低為0b0).在存儲(chǔ)訪問操作中,如果存儲(chǔ)單元的地址沒有遵守上述的對(duì)齊規(guī)則,則稱為非對(duì)齊(unaligned)的存儲(chǔ)訪問操作.

轉(zhuǎn)載自：ARM開發(fā)板|嵌入式開發(fā)http://armdmc.woku.com/article/5018028.html