32位字长,采用非边界对齐的方法,一个int类型的数据存放在主存中,cpu会怎么读
时间: 2024-03-05 09:51:06 浏览: 22
在非边界对齐的情况下,一个 int 类型的数据可能会跨越两个存储单元。以 2 个存储单元存储一个 int 类型数据为例,假设这个 int 类型的数据的地址为 A,其值为 12345678,其在内存中存放的方式可能如下图所示:
```
+-----------+-----------+
| 11001100 | 01000010 | <- 地址 A
+-----------+-----------+
```
其中,12345678 的二进制表示为 `0000 1011 0101 1100 1100 0110 0100 1110`,在这里,我们将其拆分为 2 个字节,分别存放在地址 A、A+1 处。
CPU 读取这个 int 类型数据时,需要先将地址 A 发送给内存控制器,内存控制器会将该地址所对应的 4 字节数据块全部读取到 CPU 的寄存器中,然后 CPU 会根据数据类型的大小和存放方式,将这些数据重新组合成一个 int 类型的数据。具体地,CPU 可以通过以下步骤完成这个任务:
1. 将地址 A 的数据和地址 A+1 的数据进行拼接,得到 `11001100 01000010`;
2. 将步骤 1 得到的 2 字节数据转换为 int 类型的数据,即得到原始的数值 12345678。
可以看出,在非边界对齐的情况下,CPU 读取一个 int 类型的数据只需要进行一次读取和拼接操作,相对于 double 类型的数据来说,速度较快。
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32位字长,采用非边界对齐的方法,一个double类型的数据存放在三个存储单元中,cpu会怎么读取这个double类型的数据
在非边界对齐的情况下,一个 double 类型的数据可能会跨越两个或三个存储单元。以 3 个存储单元存储一个 double 类型数据为例,假设这个 double 类型的数据的地址为 A,其值为 1.23,其在内存中存放的方式可能如下图所示:
```
+-----------+-----------+-----------+
| 00000001 | 10111011 | 11001000 | <- 地址 A
+-----------+-----------+-----------+
```
其中,1.23 的二进制表示为 `00111111 11011101 01101100 11001100`,在这里,我们将其拆分为 3 个字节,分别存放在地址 A、A+1、A+2 处。
CPU 读取这个 double 类型数据时,需要先将地址 A 发送给内存控制器,内存控制器会将该地址所对应的 4 字节数据块全部读取到 CPU 的寄存器中,然后 CPU 会根据数据类型的大小和存放方式,将这些数据重新组合成一个 double 类型的数据。具体地,CPU 可以通过以下步骤完成这个任务:
1. 将地址 A 的数据和地址 A+1 的前 4 位(即 `0001`)进行拼接,得到 `00111111 11011101 01101101`;
2. 将地址 A+1 的后 4 位(即 `1000`)和地址 A+2 的数据进行拼接,得到 `00000000 00000000 00000000 11001100`;
3. 将步骤 1 和步骤 2 得到的两个 4 字节数据块进行拼接,得到 `00111111 11011101 01101101 11001100`;
4. 将步骤 3 得到的 8 字节数据转换为 double 类型的数据,即得到原始的数值 1.23。
可以看出,在非边界对齐的情况下,CPU 读取一个 double 类型的数据需要进行多次读取和拼接操作,会比较耗时。因此,在实际的编程中,我们应该尽量避免使用非边界对齐的方式来存储数据。
一个具有20位地址和32位字长的存储器构图
由于一个字长是32位,所以每个存储单元可以存储一个32位的数据。因此,我们需要20位地址线来寻址存储器中的每个存储单元。
下图展示了一个具有20位地址和32位字长的存储器构图:
![Memory Architecture](https://i.imgur.com/y6WQyBz.png)
如图所示,该存储器由一个地址解码器和存储单元阵列组成。地址解码器将20位地址解码成单个存储单元的地址,并选择要读取或写入的存储单元。存储单元阵列由多个存储单元组成,每个存储单元都具有一个32位数据存储单元。
当CPU要读取存储器中的数据时,它将地址发送到存储器,并从存储单元中读取数据。当CPU要写入数据时,它将地址和数据一起发送到存储器,并将数据写入存储单元。
这是一个非常基本的存储器构图,实际上,现代计算机的存储器架构比这复杂得多,包括多级缓存和虚拟内存等概念。