Attribut 'pack

Das Pragma legt fest, wie eine Datenstruktur während der Allozierung gepackt wird. Das Attribut muss oberhalb der Datenstruktur eingefügt werden und wirkt sich auf das Packen der gesamten Struktur aus.

Syntax:

‎{attribute 'pack_mode' := ' <pack mode value>' }‎

Einfügeort: oberhalb der Deklaration der Datenstruktur

Tab. 408: Mögliche Werte für <Value>:
<pack mode value>	Assoziierte Packungsart	Beschreibung
0	aligned	Es liegen alle Variablen auf Byte-Adressen; es treten keine Speicherlücken auf.
1	1-byte-aligned
2	2-byte-aligned	Es liegen 1 Byte-Variablen auf Byte-Adressen 2 Byte-Variablen auf durch 2-teilbare Adressen. Es entsteht maximal eine Lücke von 1 Byte 4 Byte-Variablen auf durch 2-teilbare Adressen. Es entsteht maximal eine Lücke von 1 Byte 8 Byte-Variablen auf durch 2-teilbare Adressen. Es entsteht maximal eine Lücke von 1 Byte Strings immer an Byte-Adressen. Es entsteht keine Lücke.
4	4-byte-aligned	Es liegen 1 Byte-Variablen auf Byte-Adressen 2 Byte-Variablen auf durch 2-teilbare Adressen. Es entsteht maximal eine Lücke von 1 Byte 4 Byte-Variablen auf durch 4-teilbare Adressen. Es entsteht maximal eine Lücke von 3 Byte 8 Byte-Variablen auf durch 4-teilbare Adressen. Es entsteht maximal eine Lücke von 3 Byte Strings immer an Byte-Adressen. Es entsteht keine Lücke.
8	8-byte-aligned	Es liegen 1 Byte-Variablen auf Byte-Adressen 2 Byte-Variablen auf durch 2-teilbare Adressen. Es entsteht maximal eine Lücke von 1 Byte 4 Byte-Variablen auf durch 4-teilbare Adressen. Es entsteht maximal eine Lücke von 3 Byte 8 Byte-Variablen auf durch 8-teilbare Adressen. Es entsteht maximal eine Lücke von 7 Byte Strings immer an Byte-Adressen. Es entsteht keine Lücke.

Abhängig vom Aufbau der Struktur kann es somit vorkommen, dass es keinen Unterschied in der Speicheraufteilung zwischen den einzelnen Modi gibt. Somit kann die Speicherverteilung einer Struktur mit ‎<pack mode value> = 4‎ der von ‎<pack mode value> = 8‎ entsprechen.

Arrays von Strukturen: Werden die Strukturen in Arrays zusammengefasst, so werden am Ende der Struktur Bytes eingefügt, damit die nächste Struktur wieder aligned ist.

HINWEIS

Wenn in der Symbolkonfiguration die Option „Kompatibilitätslayout“ aktiviert wird und gleichzeitig das Attribut 'pack_mode' im Code verwendet wird, können Probleme wegen unabsichtlich falscher Speicherausrichtung auftreten.

Siehe auch

⮫ „Objekt 'Symbolkonfiguration'“

Beispiel 1

Beispiel

{attribute 'pack_mode' := '1'} 

TYPE myStruct:  
STRUCT 
  Enable: BOOL;
  Counter: INT; 
  MaxSize: BOOL;
  MaxSizeReached: BOOL; 
  END_STRUCT
END_TYPE

Der Speicherbereich für eine Variable vom Datentyp ‎myStruct‎ wird "aligned" alloziert: Ist die Speicheradresse ihrer Komponente ‎Enable‎ beispielsweise ‎0x0100‎, dann folgt die Komponente ‎Counter‎ an der Adresse ‎0x0101‎, ‎MaxSize‎ an Adresse ‎0x0103‎ und ‎MaxSizeReached‎ an Adresse ‎0x0104‎. Mit ‎'pack_mode':=2‎ läge ‎Counter‎ bei ‎0x0102‎, ‎MaxSize‎ bei ‎0x0104‎ und ‎MaxSizeReached‎ bei ‎0x0106‎.

Beispiel 2

Beispiel

STRUCT 
  Var1 : BOOL  := 16#01;
  Var2 : BYTE  := 16#11;
  Var3 : WORD  := 16#22;
  Var4 : BYTE  := 16#44;
  Var5 : DWORD := 16#88776655;
  Var6 : BYTE  := 16#99;
  Var7 : BYTE  := 16#AA;
  Var8 : DWORD := 16#AA;
END_TYPE

	pack_mode = 0		pack_mode = 1		pack_mode = 2		pack_mode = 4		pack_mode = 8
	Variable	Wert	Variable	Wert	Variable	Wert	Variable	Wert	Variable	Wert
0	Var1	01	Var1	01	Var1	01	Var1	01	Var1	01
1	Var2	11	Var2	11	Var2	11	Var2	11	Var2	11
2	Var3	22	Var3	22	Var3	22	Var3	22	Var3	22
3	...	00	...	00	...	00	...	00	...	00
4	Var4	44	Var4	44	Var4	44	Var4	44	Var4	44
5	Var5	55	Var5	55
6	...	66	...	66	Var5	55
7	...	77	...	77	...	66
8	...	88	...	88	...	77	Var5	55	Var5	55
9	Var6	99	Var6	99	...	88	...	66	...	66
10	Var7	AA	Var7	AA	Var6	99	...	77	...	77
11	Var8	AA	Var8	AA	Var7	AA	...	88	...	88
12	...	00	...	00	Var8	AA	Var6	99	Var6	99
13	...	00	...	00	...	00	Var7	AA	Var7	AA
14	...	00	...	00	...	00
15					...	00
16							Var8	AA	Var8	AA
17							...	00	...	00
18							...	00	...	00
19							...	00	...	00
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Beispiel 3

Beispiel

STRUCT 
  Var1 : BYTE  := 16#01;
  Var2 : LWORD := 16#11;
  Var3 : BYTE  := 16#22;
  Var4 : BYTE  := 16#44;
  Var5 : DWORD := 16#88776655;
  Var6 : BYTE  := 16#99;
  Var7 : BYTE  := 16#AA;
  Var8 : WORD  := 16#AA;
END_TYPE

	pack_mode = 0		pack_mode = 1		pack_mode = 2		pack_mode = 4		pack_mode = 8
	Variable	Wert	Variable	Wert	Variable	Wert	Variable	Wert	Variable	Wert
0	Var1	01	Var1	01	Var1	01	Var1	01	Var1	01
1	Var2	11	Var2	11
2	...	00	...	00	Var2	11
3	...	00	...	00	...	00
4	...	00	...	00	...	00	Var2	11
5	...	00	...	00	...	00	...	00
6	...	00	...	00	...	00	...	00
7	...	00	...	00	...	00	...	00
8	...	00	...	00	...	00	...	00	Var2	11
9	Var3	22	Var3	22	...	00	...	00	...	00
10	Var4	44	Var4	44	Var3	22	...	00	...	00
11	Var5	55	Var5	55	Var4	44	...	00	...	00
12	...	66	...	66	Var5	55	Var3	22	...	00
13	...	77	...	77	...	66	Var4	44	...	00
14	...	88	...	88	...	77			...	00
15	Var6	99	Var6	99	...	88			...	00
16	Var7	AA	Var7	AA	Var6	99	Var5	55	Var3	22
17	Var8	AA	Var8	AA	Var7	AA	...	66	Var4	44
18	...	00	...	00	Var8	AA	...	77
19					...	00	...	88
20							Var6	99	Var5	55
21							Var7	AA	...	66
22							Var8	AA	...	77
23							...	00	...	88
24									Var6	99
25									Var7	AA
26									Var8	AA
27									...	00
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Verhalten ohne pack-mode

Wenn kein pack-mode verwendet wird, dann verwendet der Compiler typischerweise pack-mode 4 oder 8, abhängig von der Gerätebeschreibung. In jedem Fall wird ein für den Prozessor besonders vorteilhafter pack-mode verwendet, so dass Speicherzugriffe besonders effizient durchgeführt werden können. Dies wird auch natürliches Alignment genannt, oder eine natürliche Ausrichtung der Daten.

Negative Auswirkungen bei Anwendung von eines pack-mode

Durch die Verwendung des Attributs ‎'pack_mode'‎ kann es zu nicht ausgerichteten Speicherzugriffen kommen. Das bedeutet beispielsweise, dass ein Datentyp der Größe 4 Byte dann auf einer Adresse liegt, die nicht durch 4 teilbar ist. Normalerweise kann auf einem 32-Bit-System ein 32 Bit großer Datentyp mit einem einzigen Speicherzugriff gelesen und geschrieben werden. Auf manchen Plattformen, wie beispielsweise auf ARM-Plattformen, ist das jedoch nur möglich, wenn dieser Wert im Speicher ausgerichtet ist. Auf anderen Plattformen kann es sein, dass der Zugriff zwar möglich ist, aber deutlich langsamer ausgeführt wird.

Beispiel

{attribute 'pack_mode':=1}

TYPE DUT
STRUCT
by1 : BYTE;
dw1 : DWORD;
END_STRUCT
END_TYPE

Auf einer ARM-Plattform kann der Wert ‎dw1‎ nicht mit einem einzigen Zugriff gelesen werden. Bei dem Versuch auf dieses Element direkt zuzugreifen, wird der ARM-Prozessor eine Exception auslösen.

Annahme: Folgender lesender Zugriff wird durchgeführt: ‎dwTest := dut1.dw1;‎

Für diesen Zugriff auf das ‎DWORD dw1‎ werden 4 Speicherzugriffe benötigt, da jedes Byte einzeln eingelesen, geshiftet und verodert wird. Der Ablauf ist in etwa der Gleiche, wie wenn in dem folgenden Beispiel aus einem Array von 4 Bytes ein ‎DWORD‎ generiert wird:

dwHelp := bytes[0];
dwResult := dwHelp;
dwHelp := bytes[1];
dwHelp := SHL(dwHelp, 8);
dwResult := dwResult OR dwHelp;
dwHelp := bytes[2];
dwHelp := SHL(dwHelp, 16);
dwResult := dwResult OR dwHelp;
dwHelp := bytes[3];
dwHelp := SHL(dwHelp, 24);
dwResult := dwResult OR dwHelp;

Es ist offensichtlich, dass ein solcher Zugriff deutlich langsamer ist als ein Zugriff auf ein ‎DWORD‎, das passend im Speicher ausgerichtet ist.

pdw := ADR(dut1.dw1);
dwTest := pdw^;

Den Zugriff des Beispiels wird der Compiler jedoch nicht generieren, wenn über einen Pointer auf eine solche Komponente zugegriffen wird. Das bedeutet, dass der folgende Code auf einer ARM-Plattform zu einer Exception führt.

pdw := ADR(dut1.dw1);
dwTest := pdw^;

Aus Performance-Gründen sollte es daher vermieden werden, mit Strukturen zu arbeiten, die nicht natürlich ausgerichtet sind.

Eine gepackte Struktur darf keine ungepackte Struktur enthalten.