16、32 和 64 位系统中的内存限制

Question

16、32、64位机器的理论内存限制如下：

• 16 位 = 65,536 字节（64 千字节）

• 32 位 = 4,294,967,296 字节（4 GB）

• 64 位 = 18,446,744,073,709,551,616（16 艾字节）

我记得从 DOS/Windows 3.11 天开始，16 位内存可以分成段，这样 16 位机器可以访问比 64 KB 更大的内存量。

我有一台内存为 16GB 的机器，并且正在双启动 32 位操作系统和 64 位操作系统。我可以从 64 位访问所有 16GB，但在 32 位中只能访问 3.21GB。

所以，我的问题是：如果 16bit 操作系统由于内存分段允许大于 64KB 的内存访问，为什么 32bit 机器不遵循相同的原则？

Answer 1

他们这样做，该系统称为物理地址扩展（PAE）。这是Windows 操作系统及其最大内存的列表，任何允许超过 4GB RAM 的 32 位系统都使用 PAE 访问内存（例如，Windows 2003 R2 Datacenter 32 位允许 128GB 内存）。

事实上，Windows 8的最低要求是需要一个支持 PAE 的 CPU 。

要解决有关为什么 32 位操作系统无法访问内存（如果存在）的“未询问”问题：许可。他们选择不允许 32 位操作系统的 RAM 超过 4GB，除非您为数据中心版本付费（这就是他们销售数据中心版本的原因，如果您需要那么多内存，您可能可以负担得起更多操作系统上的钱）。

Answer 2

我不会自己解释，而是让​​那些必须在 PAE 支持下维护内核的人用他迷人的方式说话，Linus Torvalds

• PAE 很烂（为什么 MS 不利用 PAE？）

还要记住，Windows 32 位版本中的 PAE 支持需要大量现金。XP 甚至无法正常使用满 4 GiB 的 RAM，因为 MS 选择在其上不启用 PAE 功能。与 Windows 2003 Server 密切相关的内核确实支持 PAE。但是，即使在那里，您的“标准版”也最多只能支持 4 GiB（但会绕过 BIOS 内存漏洞），而更昂贵的版本则最多可支持 64 GiB 的 RAM。这同样适用于32 位 Vista。

但是，并非在所有情况下都是 Windows 强加的这种限制。如果是这样，启动支持 PAE 的 Linux 内核仍然可以使用完整的 4 GiB（或更多）。并非如此，一些硬件制造商选择在 BIOS 级别强加此限制，尽管 CPU 和芯片组将能够处理 PAE。

只是一个旁注：当前基于 x86 的 64 位处理器甚至都不能在物理上寻址整个 64 位地址空间（请参阅此问题和答案以供参考）。