ARM處理器關于非對齊存儲的訪問規則

　　ARM 編譯程序通常將全局變量對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。這種內存訪問方式與多數 CISC （Complex Instruction Set Computing）體系結構不同，在CISC體系結構下，指令直接存取未對齊的數據。因而，當需要將代碼從CISC 體系結構向 ARM 處理器移植時，內存訪問的地址對齊問題必須予以注意。在RISC體系結構下，存取未對齊數據無論在代碼尺寸或是程序執行效率上，都將付出非常大的代價。
　　本文將從以下幾個方面討論在ARM體系結構下的程序設計問題。
　　未對齊的數據指針
　　C和C++編程標準規定，指向某一數據類型的指針，必須和該類型的數據地址對齊方式一致，所以ARM 編譯器期望程序中的 C 指針指向存儲器中字對齊地址，因為這可使編譯器生成更高效的代碼。
　　比如，如果定義一個指向 int 數據類型的指針，用該指針讀取一個字，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（即在一個字的邊界）即能正確讀取。但是，如果該地址不是四的倍數，那么，一條 LDR 指令返回一個循環移位結果，而不是執行真正的未對齊字載入。循環移位結果取決于該地址向對于字的邊界的偏移量和系統所使用的端序（Endianness）。例如，如果代碼要求從指針指向的地址 0x8006 載入數據，即要載入 0x8006、0x8007、0x8008 和 0x8009 四字節的內容。但是，在 ARM 處理器上，這個存取操作載入了0x8004、0x8005、0x8006 和 0x8007 字節的內容。這就是在未對齊的地址上使用指針存取所得到的循環移位結果。
　　因而，如果想將指針定義到一個指定地址（即該地址為非自然邊界對齊），那么在定義該指針時，必須使用 __packed 限定符來定義指針： 例如，
　　__packed int *pi; // 指針指向一個非字對其內存地址
　　使用了_packed限定符限定之后，ARM 編譯器將產生字節存取命令（LDRB或STRB指令）來存取內存，這樣就不必考慮指針對齊問題。所生成的代碼是字節存取的一個序列，或者取決于編譯選項、跟變量對齊相關的移位和屏蔽。但這會導致系統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器映射的外圍寄存器，因為 ARM 編譯程序可使用多個存儲器存取來獲取數據。因而，可能對實際存取地址附近的位置進行存取，而這些附近的位置可能對應于其它外部寄存器。當使用了位字段（Bitfield）時， ARM 程序將訪問整個結構體，而非指定字段。

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

轉載自：ARM開發板|嵌入式開發http://armdmc.woku.com/article/5018028.html