我无法解释这个程序的执行行为:
#include <string>
#include <cstdlib>
#include <stdio.h>
typedef char u8;
typedef unsigned short u16;
size_t f(u8 *keyc, size_t len)
{
u16 *key2 = (u16 *) (keyc + 1);
size_t hash = len;
len = len / 2;
for (size_t i = 0; i < len; ++i)
hash += key2[i];
return hash;
}
int main()
{
srand(time(NULL));
size_t len;
scanf("%lu", &len);
u8 x[len];
for (size_t i = 0; i < len; i++)
x[i] = rand();
printf("out %lu\n", f(x, len));
}
因此,当使用带有gcc的-O3编译并使用参数25运行时,它会引发段错误.没有优化它工作正常.我已经对它进行了反汇编:它正在进行矢量化,并且编译器假定 …
一个普遍的说法是,缓存中的字节存储可能导致内部读 - 修改 - 写周期,或者与存储完整寄存器相比会损害吞吐量或延迟.
但我从未见过任何例子.没有x86 CPU是这样的,我认为所有高性能CPU也可以直接修改缓存行中的任何字节.一些微控制器或低端CPU是否有不同之处,如果它们有缓存的话？
(我不计算字可寻址的机器,或者字节可寻址但没有字节加载/存储指令的Alpha.我说的是ISA本身支持的最窄的存储指令.)
在我的研究中回答现代x86硬件可以不将单个字节存储到内存中吗？,我发现Alpha AXP省略字节存储的原因假设它们被实现为真正的字节存储到缓存中,而不是包含字的RMW更新.(因此,它会使L1d缓存的ECC保护更加昂贵,因为它需要字节粒度而不是32位).
所有现代架构(早期Alpha除外)都可以对不可缓存的内存(而不是RMW周期)进行真正的字节加载/存储,这对于为具有相邻字节I/O寄存器的设备编写设备驱动程序是必需的.(例如,使用外部启用/禁用信号来指定更宽总线的哪些部分保存实际数据,例如此ColdFire CPU /微控制器上的2位TSIZ(传输大小),或者像PCI/PCIe单字节传输,或者像DDR一样SDRAM控制信号掩盖选定的字节.)
对于微控制器设计,可能需要在缓存中为字节存储执行RMW循环,即使它不是针对像Alpha这样的SMP服务器/工作站的高端超标量流水线设计？
我认为这种说法可能来自可以用字寻址的机器.或者来自未对齐的32位存储,需要在许多CPU上进行多次访问,并且人们错误地将其从一般存储到字节存储.
为了清楚起见,我希望到同一地址的字节存储循环将在每次迭代中以与字存储循环相同的周期运行.因此,对于填充阵列,32位存储可以比8位存储快4倍.(也许如果少了32位门店饱和的内存带宽,但8位店家没有.)但是,除非字节存储有一个额外的惩罚,你不会得到更超过4倍的速度差.(或者无论宽度是多少).
而我在谈论asm.一个好的编译器会自动向量化C中的字节或int存储循环,并使用更宽的存储或目标ISA上的最佳存储.
; x86-64 NASM syntax
mov rdi, rsp
; RDI holds at a 32-bit aligned address
mov ecx, 1000000000
.loop: ; do {
mov byte [rdi], al
mov byte [rdi+2], dl ; store two bytes in the same dword
; no pointer increment, this is the same 32-bit dword every time
dec ecx
jnz …这是一个C结构的声明:
struct align
{
char c; //1 byte
short s;//2 bytes
};
在我的环境中,sizeof(struct align)为4,填充1字节位于'char c'和'short s'之间.有人说这是因为"short"必须是2字节对齐,所以pading 1字节在'char c'之后.在32位机器上,我知道'int'最好是4字节对齐,以防止2个存储器读周期,因为在CPU和存储器之间的地址总线上发送的地址是4的倍数.但是'short'是2个字节,这个更少超过4个字节,因此其地址可以是4字节单元内的任何字节(最后一个字节除外).
4个地址的倍数 - > | 0 | 1 | 2 | 3 |
我的意思是,'short'可以从0,1或2开始.所有都可以通过1个读取周期检索,不必为0或2.在我的'struct align'情况下,'char c'可以为0 ,'short s'可能是1-2,填充可能是3.
为什么2字节长的"短"必须是2字节对齐的？
谢谢
更新我的环境:gcc版本4.4.7,i686,Intel
我有这段代码在AMD64兼容CPU上运行Ubuntu 14.04时会出现段错误:
#include <inttypes.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/mman.h>
int main()
{
uint32_t sum = 0;
uint8_t *buffer = mmap(NULL, 1<<18, PROT_READ,
MAP_PRIVATE|MAP_ANONYMOUS, -1, 0);
uint16_t *p = (buffer + 1);
int i;
for (i=0;i<14;++i) {
//printf("%d\n", i);
sum += p[i];
}
return sum;
}
如果使用分配内存,则仅此段错误mmap.如果我使用malloc,堆栈上的缓冲区,或全局变量,它不会段错误.
如果我将循环的迭代次数减少到少于14的次数,则不再是段错误.如果我从循环内打印数组索引,它也不再是段错误.
为什么未对齐的内存访问能够访问未对齐地址的CPU上的段错误,为什么只有在这种特定情况下呢？