在 PowerPC 中生成未对齐的内存访问异常答案

【问题标题】：Generate unaligned memory access exception in PowerPC在 PowerPC 中生成未对齐的内存访问异常
【发布时间】：2014-09-11 10:43:04
【问题描述】：

我有一个可在 PowerPC 上运行的庞大源代码。我需要将它移植到ARM。但是，ARM 在未对齐的内存访问时会生成硬件异常。所以，我想找到所有可能发生未对齐内存访问异常的实例。我考虑了以下选项。

在 gcc 中使用 -Wcast-align 会引发未对齐访问的警告。
使 PowerPC 产生未对齐的异常。对于 ARM，有一个选项 /proc/cpu/alignment 用户可以通过它来决定如何处理异常。但是，PowerPC 没有这样的选择。

我的问题是，

【问题讨论】：

【解决方案1】：

这取决于您的 POWERPC 处理器。 POWER8 等高端服务器处理器几乎不会产生对齐异常。话虽如此，通常有一个 HID SPR 位可以使对齐异常更频繁地发生。无论哪种方式，在 Linux 下，内核都会处理它们，而用户不会看到它，除了性能损失。您可以设置 prctl(PR_UNALIGN_SIGBUS)，这将使内核生成一个 SIGBUS，而不是处理它们。
在带有 perf 事件的 linux 中，您可以使用对齐错误事件。例如“perf stat -e alignment-faults testcase”。此外，如果您打开 CONFIG_PPC_EMULATED_STATS，您将获得一个名为“emulated_instructions”的 debugfs 条目，其中包含未对齐访问的条目。

【讨论】：

【解决方案2】：

是的，不是的。 PowerPC 硬件在硬件中有 32 位非对齐访问，不能轻易覆盖。但是，如果您在“裸机”上运行而不是在操作系统下运行，您仍然可以通过将内存区域映射为 I/O 空间来强制它生成异常。虽然这种方法很复杂，但您最好手动查看代码。

对于 64 位访问，大多数 PowerPC 已经在未对齐访问时生成异常，如果您的硬件出现这种情况，您可以捕获它。同样，这需要在内核中发生，因此如果您在操作系统下运行，您将无法轻松做到这一点（内核会在不告诉您的情况下处理软件中的未对齐访问）。
并非如此，这只能在运行时真正确定，尤其是在您进行大量指针运算时。

【讨论】：

1) 我在操作系统而不是“裸机”上运行它。是否可以在内核中创建 /proc/cpu/alignment 条目并处理异常？ 2）看起来在运行时没有其他方法可以做到这一点。那么，我们可以使用静态分析工具找出所有实例吗？
通过模拟失败的访问，总是可以在内核中处理这种异常。这也是在 MIPS 上完成的方式。但是会有很大的性能损失，所以最好的方法是尽可能多地从源代码中剔除，并让仿真作为后盾。您可以在 /proc fs 中显示未对齐访问的计数器，还可以记录访问发生的地址，然后在源代码中追溯修复它们。我不知道有任何静态分析工具可以捕获所有这些，而且我认为不可能做到 100%。