Speicherausrichtung

Speicherausrichtung

In der Rechnerarchitektur (Computer) bezeichnet man ein Datenelement (oder einen Operanden) mit n Bytes als im Speicher ausgerichtet (engl. Data Alignment), wenn dessen Adresse A ein ganzzahliges Vielfaches von n ist ( A mod n = 0). Falls n jedoch keine Potenz von 2 ist, muss für die Berechnung n auf die nächsthöhere Potenz von 2 aufgerundet werden. Beispiel: Ein 5-Byte-Datenelement muss entsprechend einem 8-Byte-Datenelement ausgerichtet werden.

Ist die Adresse eines Mehrbyte-Datenelements kein derartiges Vielfaches, so ist es nicht ausgerichtet (engl. Data Misalignment). Ein 1-Byte-Datenelement ist immer ausgerichtet.

Typischerweise erfolgt eine byteweise Adressierung des Arbeitsspeichers, und es kann auf eine Folge von m Bytes in einem Takt zugegriffen werden. Die Anzahl m ist die Breite des Datenbusses in Bytes. Übliche Datenbusbreiten sind 16 Bit (m = 2), 32 Bit (m = 4) und 64 Bit (m = 8).

Sind die Operanden im Speicher ausgerichtet, ist bei n kleiner gleich m nur jeweils ein Speicherzugriff nötig. Auch bei n größer m sind grundsätzlich nur die jeweils minimale Anzahl von Speicherzugriffen nötig. Der Nachteil der Speicherausrichtung besteht darin, dass ggf. der Speicher nicht lückenlos genutzt werden kann. Bei obigem Beispiel des 5-Byte-Datenelements bleiben drei Achtel des Speichers ungenutzt.

Sind die Operanden im Speicher nicht ausgerichtet, so ist eine lückenlose Nutzung des Speichers auch bei beliebiger Mischung der Datenformate möglich. Allerdings müssen abhängig von der zufälligen Anordnung ggf. mehr Speicherzugriffe erfolgen, als eigentlich für ein solches Datenelement minimal nötig wären. Durch zusätzliche Shiftoperationen müssen die Operandenteile danach erst wieder zusammengesetzt werden. (Genau genommen sind bei n größer m auch Shift-Operationen nötig, die aber bei vorgegebener Datenbusbreite unvermeidlich sind und somit kein "data misalignment" sind.)

Je nach benutzter Prozessorarchitektur wird ein Zugriff auf nicht ausgerichtete Daten hardwareseitig gar nicht unterstützt. In diesem Falle müsste eine spezielle Programmroutine, welche die Daten softwareseitig zusammensetzt, implementiert und für jeden Zugriff ausgeführt werden. Der Mehraufwand geht weit über bloße zusätzliche Speicherzugriffe hinaus.

Die Speicherausrichtung wird nur thematisiert, um die Zahl der Speicherzugriffe durch Automatismen bei der Anordnung von Datenelementen zu minimieren. Dass bei n = m + 1 unabhängig von der Speicherausrichtung immer zwei Speicherzugriffe nötig sind, zeigt die Grenzen der eingangs aufgestellten Regeln. Beim schon mehrfach benutzten Beispiel des 5-Byte-Datenelements könnte zunächst bei 4 Byte Datenbusbreite eine korrekte Speicherausrichtung als überflüssig eingestuft werden. Falls jedoch später eine Portierung auf einen doppelt so breiten Datenbus erfolgt, wird die unterlassene Speicherausrichtung zusätzlich Aufwände fordern.

Ein weiterer Sonderfall 2n = 3m könnte, wenn er nicht mit dem vorherigen Sonderfall zusammentrifft, eine halbherzige Speicherausrichtung zweckmäßig erscheinen lassen: Eine beispielhafte Folge von mehreren 6-Byte-Datenelementen kann bei 4 Byte Datenbusbreite entweder gut, besser oder schlecht ausgerichtet werden. Gut wäre es, für das erste Datenelement die Regeln zur Speicherausrichtung zu beachten und weitere Datenelemente bündig anzuschließen. Es wären immer jeweils zwei Zugriffe nötig. Besser wäre es, eine mögliche Portierung auf einen doppelt so breiten Datenbus kritisch zu hinterfragen und ggf. gleich eine regelkonforme Speicherausrichtung zu betreiben.


Wikimedia Foundation.

Schlagen Sie auch in anderen Wörterbüchern nach:

  • Data Alignment — In der Rechnerarchitektur (Computer) bezeichnet man ein Datenelement (oder einen Operanden) mit n Bytes als im Speicher ausgerichtet (engl. Data Alignment), wenn dessen Adresse A ein ganzzahliges Vielfaches von n ist ( A mod n = 0). Falls n… …   Deutsch Wikipedia

  • Adressenarten — Die Adressierung (auch Adressierungsart oder modus) beschreibt den vom Programm vorgegebenen Weg, wie ein Prozessor die Operanden für eine Rechenoperation im Speicher lokalisiert und den Speicherort für das Ergebnis angibt. Die Zuführung der… …   Deutsch Wikipedia

  • Adressierungsart — Die Adressierung (auch Adressierungsart oder modus) beschreibt den vom Programm vorgegebenen Weg, wie ein Prozessor die Operanden für eine Rechenoperation im Speicher lokalisiert und den Speicherort für das Ergebnis angibt. Die Zuführung der… …   Deutsch Wikipedia

  • Hauptspeicher — Der Arbeitsspeicher oder Hauptspeicher ist in der Informationstechnik der Speicher eines Computers, in dem Datenobjekte, also Programme und die von diesen in Mikroprozessoren zu verarbeitenden Nutzdaten, abgelegt und zu einem späteren Zeitpunkt… …   Deutsch Wikipedia

  • Physischer Speicher — Der Arbeitsspeicher oder Hauptspeicher ist in der Informationstechnik der Speicher eines Computers, in dem Datenobjekte, also Programme und die von diesen in Mikroprozessoren zu verarbeitenden Nutzdaten, abgelegt und zu einem späteren Zeitpunkt… …   Deutsch Wikipedia

  • Primärspeicher — Der Arbeitsspeicher oder Hauptspeicher ist in der Informationstechnik der Speicher eines Computers, in dem Datenobjekte, also Programme und die von diesen in Mikroprozessoren zu verarbeitenden Nutzdaten, abgelegt und zu einem späteren Zeitpunkt… …   Deutsch Wikipedia

  • Realer Speicher — Der Arbeitsspeicher oder Hauptspeicher ist in der Informationstechnik der Speicher eines Computers, in dem Datenobjekte, also Programme und die von diesen in Mikroprozessoren zu verarbeitenden Nutzdaten, abgelegt und zu einem späteren Zeitpunkt… …   Deutsch Wikipedia

  • Speicherbedarf — Der Arbeitsspeicher oder Hauptspeicher ist in der Informationstechnik der Speicher eines Computers, in dem Datenobjekte, also Programme und die von diesen in Mikroprozessoren zu verarbeitenden Nutzdaten, abgelegt und zu einem späteren Zeitpunkt… …   Deutsch Wikipedia

  • Adressierung (Datenverarbeitung) — Die Adressierung (auch Adressierungsart oder modus) beschreibt den vom Programm vorgegebenen Weg, wie ein Prozessor die Operanden für eine Rechenoperation im Speicher lokalisiert und den Speicherort für das Ergebnis angibt. Die Zuführung der… …   Deutsch Wikipedia

  • Alignment — (engl. für „Ausrichtung“, „Anordnung“, Positionierung auf Linie ) bezeichnet: Sequenzalignment, in Biologie und Bioinformatik die Untersuchung biologischer Sequenzen (wie Nukleinsäure oder Aminosäuresequenzen) auf funktionelle oder evolutionäre… …   Deutsch Wikipedia

Share the article and excerpts

Direct link
Do a right-click on the link above
and select “Copy Link”