许多低延迟开发指南讨论了在特定地址边界上对齐内存分配:
https://github.com/real-logic/simple-binary-encoding/wiki/Design-Principles#word-aligned-access
http://www.alexonlinux.com/aligned-vs-unaligned-memory-access
但是，第二个链接是2008年的。在地址边界上对齐内存是否仍然在2019年为Intel CPU提供性能提升？我认为英特尔 CPU 不再会因访问未对齐的地址而导致延迟损失？如果不是，在什么情况下应该这样做？我应该对齐每个堆栈变量吗？类成员变量？
有没有人有任何例子表明他们发现对齐内存有显着的性能改进？
最佳答案
惩罚通常很小，但在 Skylake 受到较大惩罚(~150 个周期)之前，在 Intel CPU 上跨越了 4k 页边界。 How can I accurately benchmark unaligned access speed on x86_64有一些关于跨越缓存线边界或 4k 边界的实际影响的细节。 (即使加载/存储在一个 2M 或 1G 的大页面内，这也适用，因为硬件直到开始两次检查 TLB 的过程后才能知道这一点。)例如在 double 的数组中。那只是 4 字节对齐，在页面边界上会有一个 double 数，它被均匀地分成两个 4k 页面。每个缓存行边界都相同。
不跨越 4k 页面的常规缓存行拆分在 Intel 上花费了大约 6 个额外的延迟周期(Skylake 上总共为 11c，而正常 L1d 命中为 4 或 5c)，并且花费了额外的吞吐量(这可能很重要)通常每个时钟维持接近 2 个负载的代码。)
未跨越 64 字节高速缓存线边界的未对齐对英特尔的惩罚为零。在 AMD 上，缓存线仍然是 64 字节，但缓存线内有 32 字节的相关边界，在某些 CPU 上可能是 16 字节。
Should I align every stack variable?
int64_t和 double数组。volatile ，或者您在没有优化的情况下编译，在访问之间不必存储/重新加载该值。int64_t 和 double 的 4 字节对齐。在结构之外，编译器会选择给它们更多的对齐，但在结构内部它不能改变布局规则。所以声明你的结构以将 8 字节成员放在最前面的顺序，或者至少布局以使它们获得 8 字节对齐。如果您关心 32 位代码，也许在此类结构成员上使用 alignas(8)，如果还没有需要这么多对齐的成员。)maxalign_t在 x86-64 SysV 上是 16，所以 malloc/new返回 16 字节对齐的内存用于动态分配。面向 Windows 的 gcc 也会对齐堆栈数组，如果它在该函数中自动矢量化它们。char* 宽的指针访问它。memcpy(&tmp, buf, 8)与 uint64_t tmp做一个未对齐的负载。 gcc 可以通过它自动向量化，IIRC。)alignas(32)或 64 表示大型数组，如果您编译时启用了 AVX 或 AVX512 .对于大阵列上的 SIMD 循环(不适合 L2 或 L1d 缓存)，使用 AVX/AVX2(32 字节 vector )，确保它在 Intel Haswell/Skylake 上按 32 对齐通常几乎为零。来自 L3 或 DRAM 的数据中的内存瓶颈将使内核的加载/存储单元和 L1d 缓存时间在引擎盖下进行多次访问，即使每隔一个加载/存储跨越缓存线边界。关于c++ - 在 C/C++ 中的特定地址边界上对齐内存是否仍能提高 x86 性能？，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题： https://stackoverflow.com/questions/54049474/
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