« Fonctionnement d'un ordinateur/Le modèle mémoire : alignement et boutisme » : différence entre les versions
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Outre le jeu d'instruction et l'architecture interne, les processeurs différent par la façon dont ils lisent et écrivent la mémoire. On pourrait croire qu'il n'y a pas grande différence entre processeurs dans la façon dont ils gèrent la mémoire. Mais ce n'est pas le cas : des différences existent qui peuvent avoir un effet assez important. Dans ce chapitre, on va parler de l'endianess du processeur et de son alignement mémoire : on va s'intéresser à la façon dont le processeur va repartir en mémoire les octets des données qu'il manipule. Ces deux paramètres sont surement déjà connus de ceux qui ont une expérience de la programmation assez conséquente. Les autres apprendront ce que c'est dans ce chapitre.
==Boutisme==▼
On peut introduire
===Boutisme simple : gros et petit boutisme===▼
[[File:Endianessmap fr.svg|vignette|Comparaison entre petit et gros-boutiste, ainsi qu'illustration des accès de 8, 16 et 32 bits sur un groupe de 4 octets en gros-boutiste.]]▼
Les deux types de boutisme les plus simples sont le gros-boutisme et le petit-boutisme. Sur les '''processeurs gros-boutistes''', la donnée est stockée des adresses les plus faibles vers les adresses plus grande. Pour rendre cela plus clair, prenons un entier qui prend plusieurs octets et qui est stocké entre deux adresses. L'octet de poids fort de l'entier est stocké dans l'adresse la plus faible, et inversement pour le poids faible qui est stocké dans l'adresse la plus grande. Sur les '''processeurs petit-boutistes''', c'est l'inverse : l'octet de poids faible de notre donnée est stocké dans la case mémoire ayant l'adresse la plus faible. La donnée est donc stockée dans l'ordre inverse pour les octets.▼
Certains processeurs sont un peu plus souples : ils laissent le choix du boutisme. Sur ces processeurs, on peut configurer le boutisme en modifiant un bit dans un registre du processeur : il faut mettre ce bit à 1 pour du petit-boutiste, et à 0 pour du gros-boutiste, par exemple. Ces processeurs sont dits '''bi-boutistes'''.▼
{|▼
|[[File:Big-Endian-fr.svg|Gros-boutisme.]]▼
|[[File:Little-Endian-fr.svg|Petit-boutisme.]]▼
|}▼
Petit et gros-boutisme ont pour particularité que la taille des mots ne change pas vraiment l'organisation des bytes. Peu importe la taille d'un mot, celui-ci se lit toujours de gauche à droite, ou de droite à gauche. Cela n'apparait pas avec les techniques de boutismes plus compliquées.▼
[[File:Big-endian little-endian.jpg|centre|800px|Big-endian little-endian]]▼
===Boutisme avec byte-swap===▼
[[File:Comparaison entre boutisme avec et sans inversion de mots mémoire.jpg|vignette|Comparaison entre un nombre codé en gros-boutiste pur, et un nombre gros-boutiste dont les octets sont rangés dans un groupe en petit-boutiste. Le nombre en question est 0x 0A 0B 0C 0D, en hexadécimal, le premier mot mémoire étant indiqué en jaune, le second en blanc.]]▼
Certains processeurs ont des boutismes plus compliqués, où chaque mot mémoire est découpé en plusieurs groupes d'octets. Il faut alors prendre en compte le boutisme des octets dans le groupe, mais aussi le boutisme des groupes eux-mêmes. On distingue ainsi un boutisme inter-groupe (le boutisme des groupes eux-même) et un boutisme intra-groupe (l'ordre des octets dans chaque groupe), tout deux pouvant être gros-boutiste ou petit-boutiste. Si l'ordre intra-groupe est identique à l'ordre inter-groupe, alors on retrouve du gros- ou petit-boutiste normal. Mais les choses changent si jamais l'ordre inter-groupe et intra-groupe sont différents. Dans ces conditions, on doit préciser un ordre d’inversion des mots mémoire (''byte-swap''), qui précise si les octets doivent être inversés dans un mot mémoire processeur, en plus de préciser si l'ordre des mots mémoire est petit- ou gros-boutiste. ▼
==Alignement mémoire==
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Comme vous le voyez, ça prend un peu plus de place, et de la mémoire est gâchée inutilement. C'est pas grand chose, mais quand on sait que de la mémoire cache est gâchée ainsi, ça peut jouer un peu sur les performances. Il y a aussi des situations dans lesquelles rajouter du padding est une bonne chose et permet des gains en performances assez abominables : une sombre histoire de cache dans les architectures multiprocesseurs ou multicores, mais je n'en dit pas plus. Cet alignement se gère dans certains langages (comme le C, le C++ ou l'ADA), en gérant l'ordre de déclaration de vos variables. Essayez toujours de déclarer vos variables de façon à remplir un mot intégralement ou le plus possible. Renseignez-vous sur le padding, et essayez de savoir quelle est la taille de vos données en regardant la norme de vos langages. Moralité : programmeurs, faites gaffe à bien gérer l'alignement en mémoire !
▲==Boutisme==
▲On peut introduire cet extrait par une analogie avec les langues humaines : certaines s’écrivent de gauche à droite et d'autres de droite à gauche. Dans un ordinateur, c'est pareil avec les octets des mots mémoire : on peut les écrire soit de gauche à droite, soit de droite à gauche. Quand on veut parler de cet ordre d'écriture, on parle de '''boutisme''' (endianness).
▲===Boutisme simple : gros et petit boutisme===
▲[[File:Endianessmap fr.svg|vignette|Comparaison entre petit et gros-boutiste, ainsi qu'illustration des accès de 8, 16 et 32 bits sur un groupe de 4 octets en gros-boutiste.]]
▲Les deux types de boutisme les plus simples sont le gros-boutisme et le petit-boutisme. Sur les '''processeurs gros-boutistes''', la donnée est stockée des adresses les plus faibles vers les adresses plus grande. Pour rendre cela plus clair, prenons un entier qui prend plusieurs octets et qui est stocké entre deux adresses. L'octet de poids fort de l'entier est stocké dans l'adresse la plus faible, et inversement pour le poids faible qui est stocké dans l'adresse la plus grande. Sur les '''processeurs petit-boutistes''', c'est l'inverse : l'octet de poids faible de notre donnée est stocké dans la case mémoire ayant l'adresse la plus faible. La donnée est donc stockée dans l'ordre inverse pour les octets.
▲Certains processeurs sont un peu plus souples : ils laissent le choix du boutisme. Sur ces processeurs, on peut configurer le boutisme en modifiant un bit dans un registre du processeur : il faut mettre ce bit à 1 pour du petit-boutiste, et à 0 pour du gros-boutiste, par exemple. Ces processeurs sont dits '''bi-boutistes'''.
▲{|
▲|[[File:Big-Endian-fr.svg|Gros-boutisme.]]
▲|[[File:Little-Endian-fr.svg|Petit-boutisme.]]
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▲Petit et gros-boutisme ont pour particularité que la taille des mots ne change pas vraiment l'organisation des bytes. Peu importe la taille d'un mot, celui-ci se lit toujours de gauche à droite, ou de droite à gauche. Cela n'apparait pas avec les techniques de boutismes plus compliquées.
▲[[File:Big-endian little-endian.jpg|centre|800px|Big-endian little-endian]]
▲===Boutisme avec byte-swap===
▲[[File:Comparaison entre boutisme avec et sans inversion de mots mémoire.jpg|vignette|Comparaison entre un nombre codé en gros-boutiste pur, et un nombre gros-boutiste dont les octets sont rangés dans un groupe en petit-boutiste. Le nombre en question est 0x 0A 0B 0C 0D, en hexadécimal, le premier mot mémoire étant indiqué en jaune, le second en blanc.]]
▲Certains processeurs ont des boutismes plus compliqués, où chaque mot mémoire est découpé en plusieurs groupes d'octets. Il faut alors prendre en compte le boutisme des octets dans le groupe, mais aussi le boutisme des groupes eux-mêmes. On distingue ainsi un boutisme inter-groupe (le boutisme des groupes eux-même) et un boutisme intra-groupe (l'ordre des octets dans chaque groupe), tout deux pouvant être gros-boutiste ou petit-boutiste. Si l'ordre intra-groupe est identique à l'ordre inter-groupe, alors on retrouve du gros- ou petit-boutiste normal. Mais les choses changent si jamais l'ordre inter-groupe et intra-groupe sont différents. Dans ces conditions, on doit préciser un ordre d’inversion des mots mémoire (''byte-swap''), qui précise si les octets doivent être inversés dans un mot mémoire processeur, en plus de préciser si l'ordre des mots mémoire est petit- ou gros-boutiste.
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