关于x86平台上内存对齐的重要性

有时候，未对齐的内存访问，可能会导致系统挂起。

有一些显卡不允许驱动程序一次性就访问所有的显卡内存。取而代之的做法是：它给你一个访问窗口，你可以从中选择一个显存的子集来进行访问。举个例子，EGA显卡有256K的字节空间，它们被划分到4个64K的存储单元中。如果你希望访问第一个64K，则你需要将这个64K空间(bank 0)选择到访问窗口中，同样的道理，如果你需要访问第二个64K，则你需要将它(bank 1)选择到访问窗口中。

基于存储单元的访问机制，使得内存访问变得复杂起来，举个例子，如果你希望拷贝一块内存数据到一个存储单元中，你需要首先检查这个目标内存空间是否跨越了存储单元的边界，并将数据拆分成片段进行拷贝动作。
如果你正在执行的操作需要一段连续性内存访问(例如，在屏幕上绘制一条对角线)，则你还需要判断这条线是否会跨越存储单元的界限。

为了简化这一操作，Windows 95引入了一个名为”VFLATD”的驱动，可以用来将单元式访问抽象化为平坦式内存访问。这一转换机制对于DirectDraw也十分重要，特别是IDirectDrawSurface::Lock方法可以提供对平坦的显卡内存进行直接访问。举个例子，如果应用程序想观测到256K的表面(surface)并访问其中第一个64K的空间，VFLATD驱动就会将第一个64K选择到访问窗口提供访问接口。

这种设计对于那些遵循了内存对齐的代码很奏效，但是如果你访问了未对齐的内存，则这会导致VFLATD驱动进入一段无限循环，并最终导致机器挂起。

假设你进行跨越两个存储单元的未对齐内存访问。这种内存访问永远无法满足。在未对齐访问的较低部分发生页面错误(Page Fault)，VFLATD将较低的存储体映射到内存中。然后在未对齐访问的较高部分发生页面错误，VFLATD现在必须映射较高的存储空间，这将取消映射较低的存储单元，因为显卡是基于存储单元进行切换的，一次只能映射一个单元。现在在内存下部发生页面错误，并且会一直无限循环。

这个故事的寓意：请保持内存访问对齐，即使在x86平台上也是如此，大多数人会认为违反对齐规则是安全的。这可不大对。

最后
Raymond Chen的《The Old New Thing》是我非常喜欢的博客之一，里面有很多关于Windows的小知识，对于广大Windows平台开发者来说，确实十分有帮助。
本文来自：《Importance of alignment even on x86 machines》

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