Why data alignment is used exactly?

Each data type must be aligned to a multiple of some number of bytes, for example a short int must be aligned to a multiple of 2 bytes, and an int must be aligned to a multiple of 4 bytes.

But why data alignment is used exactly, is it because the CPU can only read from memory in multiple of some number, so for example when the CPU is reading a short int, it can only read from the addresses 0, 2, 4, 6, etc.?

1

Essentially, yes. It is possible for the CPU to read memory at non-aligned addresses, but it takes longer. This is probably a simplification, but it works something like this:

There are generally a set of data lines that go from the RAM controller to the CPU. If you have a 64-bit processor, for example, there will be 64 lines going from the RAM controller to the CPU. The RAM controller always pulls 64 bits (8 bytes) out of RAM and sends them along the data lines to the CPU. The CPU then has to mask out what it needs and throw away the rest.

There’s a catch, though. The memory controller needs to be told by the CPU which address to read from. So there are address lines that go from the CPU to the memory controller. In order to simplify the memory controller, it always reads from an 8-byte-aligned boundary. The circuitry would need to be much more complicated to read starting at any address, as I understand it (though I’m no hardware engineer).

So if you want to read memory at a non-8-byte-aligned address, the CPU sends the address of the lowest byte it needs, the memory controller masks off the 3 low bits, reads 8 bytes and sends them back to the CPU. If you crossed an 8-byte boundary, then the memory controller also needs to read the next 8-byte range and send that back. The CPU then has to mask off the right number of bytes from each read, shift them and combine them back together into 1 8-byte number. (Or perhaps that all happens in the memory controller? Either way it takes longer.)

Even if you aren’t reading 8 bytes, if you read from an odd address, it still needs to mask and shift the result to put it into a register.

Some older low-end CPUs did this even for some aligned reads. For example, I believe the 8088 only had 8 data lines, so a read of 16-bits always resulted in 2 reads and twice as many cycles for memory fetches. Once the data was on the CPU, it processed as fast as the 8086, though.

As mentioned in the comments there are even some CPUs that can’t do any non-aligned reads presumably to simplify their design and lower their cost.

5

Trang chủ Giới thiệu Sinh nhật bé trai Sinh nhật bé gái Tổ chức sự kiện Biểu diễn giải trí Dịch vụ khác Trang trí tiệc cưới Tổ chức khai trương Tư vấn dịch vụ Thư viện ảnh Tin tức - sự kiện Liên hệ Chú hề sinh nhật Trang trí YEAR END PARTY công ty Trang trí tất niên cuối năm Trang trí tất niên xu hướng mới nhất Trang trí sinh nhật bé trai Hải Đăng Trang trí sinh nhật bé Khánh Vân Trang trí sinh nhật Bích Ngân Trang trí sinh nhật bé Thanh Trang Thuê ông già Noel phát quà Biểu diễn xiếc khỉ Xiếc quay đĩa Dịch vụ tổ chức sự kiện 5 sao Thông tin về chúng tôi Dịch vụ sinh nhật bé trai Dịch vụ sinh nhật bé gái Sự kiện trọn gói Các tiết mục giải trí Dịch vụ bổ trợ Tiệc cưới sang trọng Dịch vụ khai trương Tư vấn tổ chức sự kiện Hình ảnh sự kiện Cập nhật tin tức Liên hệ ngay Thuê chú hề chuyên nghiệp Tiệc tất niên cho công ty Trang trí tiệc cuối năm Tiệc tất niên độc đáo Sinh nhật bé Hải Đăng Sinh nhật đáng yêu bé Khánh Vân Sinh nhật sang trọng Bích Ngân Tiệc sinh nhật bé Thanh Trang Dịch vụ ông già Noel Xiếc thú vui nhộn Biểu diễn xiếc quay đĩa Dịch vụ tổ chức tiệc uy tín Khám phá dịch vụ của chúng tôi Tiệc sinh nhật cho bé trai Trang trí tiệc cho bé gái Gói sự kiện chuyên nghiệp Chương trình giải trí hấp dẫn Dịch vụ hỗ trợ sự kiện Trang trí tiệc cưới đẹp Khởi đầu thành công với khai trương Chuyên gia tư vấn sự kiện Xem ảnh các sự kiện đẹp Tin mới về sự kiện Kết nối với đội ngũ chuyên gia Chú hề vui nhộn cho tiệc sinh nhật Ý tưởng tiệc cuối năm Tất niên độc đáo Trang trí tiệc hiện đại Tổ chức sinh nhật cho Hải Đăng Sinh nhật độc quyền Khánh Vân Phong cách tiệc Bích Ngân Trang trí tiệc bé Thanh Trang Thuê dịch vụ ông già Noel chuyên nghiệp Xem xiếc khỉ đặc sắc Xiếc quay đĩa thú vị
Trang chủ Giới thiệu Sinh nhật bé trai Sinh nhật bé gái Tổ chức sự kiện Biểu diễn giải trí Dịch vụ khác Trang trí tiệc cưới Tổ chức khai trương Tư vấn dịch vụ Thư viện ảnh Tin tức - sự kiện Liên hệ Chú hề sinh nhật Trang trí YEAR END PARTY công ty Trang trí tất niên cuối năm Trang trí tất niên xu hướng mới nhất Trang trí sinh nhật bé trai Hải Đăng Trang trí sinh nhật bé Khánh Vân Trang trí sinh nhật Bích Ngân Trang trí sinh nhật bé Thanh Trang Thuê ông già Noel phát quà Biểu diễn xiếc khỉ Xiếc quay đĩa
Thiết kế website Thiết kế website Thiết kế website Cách kháng tài khoản quảng cáo Mua bán Fanpage Facebook Dịch vụ SEO Tổ chức sinh nhật