Выравнивание данных

Выравнивание данных в оперативной памяти компьютеров — способ размещения данных в памяти особым образом для ускорения доступа.

Причины

ад рес		данные
9
8		это слово не выро- внено
7
6
5
4
3		это слово выро- внено
2
1
0

Центральные процессоры в качестве основной единицы при работе с памятью используют машинное слово, размер которого может быть различным. Однако, размер слова всегда равен нескольким байтам (байт является наименьшей единицей, в которой отсчитываются адреса). Как правило, машинное слово равно $2^k$ байтам, то есть состоит из одного, двух, четырёх, восьми и т. д. байтов.

При сохранении какого-то объекта в памяти может случиться, что некое поле, состоящее из нескольких байтов, пересечёт «естественную границу» слов в памяти. Некоторые модели процессоров не могут обращаться к данным в памяти, нарушающим границы машинных слов. Некоторые могут обращаться, но к невыровненным данным обращение дольше, нежели к данным, находящимся внутри целого «машинного слова» в памяти.

На практике такое выравнивание означает, что адреса всех данных размером $2^l$ байт при $l \le k$(не превосходящих размер слова) должны делиться на $2^k$.

Ссылки

• Data alignment: Straighten up and fly right  (англ.)
• Перевод «Data alignment: Straighten up and fly right»  (рус.)