linux源代码中arch/i386/kernel/head.S中的ALIGN是什么

Question

在位于路径arch/i386/kernel/head.S 的linux 源代码中的head.s 文件中，使用ALIGN，如下面的ret 指令后给出的代码sn-p 所示。我的问题是这个ALIGN 是什么，据我所知它不是指令，也不是汇编指令，那么这是什么以及为什么在这里使用它？

您可以在以下网站获取head.S的代码：

http://kneuro.net/cgi-bin/lxr/http/source/arch/i386/kernel/head.S?v=2.4.0

路径：arch/i386/kernel/head.S

/*
 * We depend on ET to be correct. This checks for 287/387.
 */
check_x87:
    movb $0,X86_HARD_MATH
    clts
    fninit
    fstsw %ax
    cmpb $0,%al
    je 1f
    movl %cr0,%eax
    xorl $4,%eax
    movl %eax,%cr0
    ret
    ALIGN            /* why ALIGN is used and what it is? */

1:  movb $1,X86_HARD_MATH
    .byte 0xDB,0xE4
    ret

Answer 1

其实ALIGN只是一个宏，定义在include/linux/linkage.h文件：

#ifdef __ASSEMBLY__
#define ALIGN __ALIGN

而__ALIGN 的定义取决于架构。对于x86，您在the same file 中有下一个定义（在内核2.4 中）：

#if defined(__i386__) && defined(CONFIG_X86_ALIGNMENT_16)
#define __ALIGN .align 16,0x90
#define __ALIGN_STR ".align 16,0x90"
#else
#define __ALIGN .align 4,0x90
#define __ALIGN_STR ".align 4,0x90"
#endif

所以最后ALIGN 宏只是.align asm 指令，它是4 或16 字节对齐（取决于CONFIG_X86_ALIGNMENT_16 选项值）。

您可以从arch/i386/config.in 文件中找出您的CONFIG_X86_ALIGNMENT_16 选项值。该值实际上取决于您的处理器系列。

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另一个问题是为什么需要这种对齐方式。接下来是我的理解。通常 CPU 只能访问总线上对齐的地址（对于 32 位总线，地址通常应该对齐 4 个字节，例如您可以访问 0x0、0x4、0x8 地址等，但您 不能访问 0x1、0x3 地址，因为这会导致unaligned access on bus）。

但在您的情况下，我认为情况并非如此，并且仅出于性能原因进行对齐。基本上这种对齐方式允许 CPU 更快地获取 1: 部分：

ALIGN

1:  movb $1,X86_HARD_MATH
    .byte 0xDB,0xE4
    ret

所以看起来这个ALIGN 只是一些小的优化。

另请参阅下一个主题：

[1]Why should code be aligned to even-address boundaries on x86?

[2]Performance optimisations of x86-64 assembly - Alignment and branch prediction