置信绝大多数的人都理解内存对齐，都晓得变量应该按8字节去对齐，这样性能高。然而其最最底层的原理是啥呢？ 有的人可能会说，因为高速缓存是以8字节为单位进行的。读者你很聪慧，这是起因之一。但我明天想挖的是更底层一点的原理，让咱们去内存的物理形成里找找答案！

内存物理构造

后面咱们说过内存是由chip形成。每个chip外部，是由8个bank组成的。其结构如下图：

而每一个bank是一个二维立体上的矩阵，后面文章中咱们说到过。矩阵中每一个元素中都是保留了1个字节，也就是8个bit。

内存编址形式

那么对于咱们在应用程序中内存中地址间断的8个字节,例如0x0000-0x0007，是从位于bank上的呢？直观感觉，应该是在第一个bank上吗？ 其实不是的，程序员视角看起来间断的地址0x0000-0x0007，实际上位8个bank中的，每一个bank只保留了一个字节。在物理上，他们并不间断。下图很好地论述了理论状况。

你可能想晓得这是为什么，起因是电路工作效率。内存中的8个bank是能够并行工作的。 如果你想读取址0x0000-0x0007，每个bank工作一次，拼起来就是你要的数据，IO效率会比拟高。但要存在一个bank里，那这个bank只能本人干活。只能串行进行读取，须要读8次，这样速度会慢很多。

论断

所以，内存对齐最最底层的起因是内存的IO是以8个字节64bit为单位进行的。 对于64位数据宽度的内存，如果cpu也是64位的cpu（当初的计算机根本都是这样的），每次内存IO获取数据都是从同行同列的8个chip中各自读取一个字节拼起来的。从内存的0地址开始，0-7字节的数据能够一次IO读取进去，8-15字节的数据也能够一次读取进去。

再换个例子如果你指定要获取的是0x0001-0x0008，也是8字节，然而不是0结尾的，内存须要怎么工作呢？没有好方法，内存只好先工作一次把0x0000-0x0007取出来，而后再把0x0008-0x0015取出来，把两次的后果都返回给你。 CPU和内存IO的硬件限度导致没方法一次跨在两个数据宽度两头进行IO。这样你的应用程序就会变慢，算是计算机因为你不懂内存对齐而给你的一点点惩办。

扩大1：事实上，编译和链接器会主动替开发者对齐内存的，尽量帮你保障一个变量不跨列寻址。然而他不能做到非常完满。

扩大2：其实在内存硬件层上，还有操作系统层。操作系统还治理了CPU的一级、二级、三级缓存。不晓得你有没有印象，咱们后面的文章说过高速缓存里的Cache Line也是64字节，它是内存IO的整数倍，不会让内存IO节约。

开发内功修炼之内存篇专辑：

  • 1.带你深刻了解内存对齐最底层原理
  • 2.内存随机也比程序拜访慢，带你深刻了解内存IO过程
  • 3.从DDR到DDR4，内存外围频率其实基本上就没太大的提高
  • 4.理论测试内存在程序IO和随机IO时的拜访延时差别
  • 5.揭穿内存厂家“谎话”，实测内存带宽实在体现
  • 6.NUMA架构下的内存拜访提早区别！
  • 7.PHP7内存性能优化的思维精华
  • 8.一次内存性能晋升的我的项目实际
  • 9.挑战Redis单实例内存最大极限，“遭逢”NUMA陷阱！

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