《32位-64位和内存关系》由会员分享，可在线阅读，更多相关《32位-64位和内存关系（5页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、首先需要明确一下，32 位也好，64 位也好，这个概念是同时存在于软件、系统、主板芯片组和 CPU 四个方面的。对于操作系统到底最多能支持多少内存这个问题，其实不是操作系统一方面说了算的。目前不少人可能对于 CPU 的寻址概念有些模糊，认为 CPU 的寻址范围与其平常概念上的位宽直接联系，即所谓的 32 位 CPU 寻址范围为 232，64 位的则是 264。其实这是一个错误的概念，对于 CPU 来说，这个的位宽一般是指是其数据总线位宽，和寻址能力并无直接联系。至于一个 CPU 的寻址位宽是多少则要看其具体的设计。而对于主板芯片组这方面来说，目前的 Intel x86 平台采取的是内存映射技术
2、(Memory-Mapped I/O, MMIO)，也是 PCI 规范的一部分，也就是将 I/O 设备放置在内存空间而非 I/O 空间，从处理器和操作系统看来，访问一个硬件也就是访问内存空间，因此主板的芯片组也存在一个寻址位宽的问题，当然也有可能成为内存总量的一个瓶颈。当然了，现在的新主机一般都不会有这个问题了。说完了硬件层面的概念，我们继续看操作系统是如何与 CPU 进行“交流”的：Windows 对于内存的管理，采取的是分页机制，每个进程都占有一定的虚拟地址空间，在这个机制下，这个空间一部分被映射到物理内存，一部分映射到虚拟内存（存在于硬盘上的一个或多个空间），还有一部分则可能什么也没有映
3、射。同时，在 CPU 中，会设置一个“分页标志位”，如果 CPU 在运行指令时发现这个分页标志被设置，则会根据页目录和页表中的对应关系，将指令中的虚拟地址转换为实际的物理地址。目前的 32 位系统分页大小为 4K，寻址位宽为 32 位，因此，第 0 个分页的地址是0x00000000，第 1 个分页地址从 0x00001000 开始，以此类推。所以，在目前的 32位系统中，用到了 32 位中的高 20 位来标记物理页，剩余的 12 位用于添加一些标记信息等。这样，就可以支持到最大(220)*4096=4GB 内存，除掉我们上面所说的为 I/O 保留的内存映射空间和操作系统本身保留的内存，剩下的
4、就是我们在任务管理器里能看到的可用空间。上图显示的是我的电脑目前的内存分配情况32 位系统下的悲剧，这个图是从网上搜罗来的如何突破 32 位系统的 4G 限制其实 PAE 并不是一个新鲜东西，也不是操作系统弄出来的特性为了对 PC 服务器提供大内存的支持，Intel 采取了物理地址扩展(Physical Address Extension, PAE)的技术，将现有的 IA32 架构的处理器的地址总线从 32 位扩展到了 36位，这样从硬件层面来看，可以支持最多 64G 的内存。至于操作系统要如何实现对多出来的这几位进行内存地址映射，简要的说就是将原有的分页表结构改成了三层结构。根据微软官方的说
5、法，下述系统支持开启 PAE 功能：Windows 7 (32 bit only)Windows Server 2008 (32-bit only)Windows Vista (32-bit only)Windows Server 2003 (32-bit only)Windows XP (32-bit only)Windows 2000 Datacenter ServerWindows 2000 Advanced Server具体实现步骤可以见微软官方文章：http:/ Ready4GB 的小程序，可以自动完成改造工作。开启 PAE 的兼容性问题和收益关于开启 PAE 以后的兼容性问题和是否
6、有效可能是大家最为关心的问题了，根据微软官方的说法，PAE 开启后，可能会造成部分驱动程序的兼容性出现问题。事实上根据我自己的体验，本人的 NV 540M 双显卡就无法正确工作在 PAE 模式下，查证后发现所有的Nvidia 的双显卡都是不支持 PAE 的，网络上也有少数人反应开启 PAE 后会造成蓝屏等现象，是否有相关性尚无明确验证。所以具体情况要尝试后才能确定了。说到收益，网络上是众说纷纭，很多人认为即便开启了 PAE，单个 32 位程序也无法分配到超过 4G 的空间，因此无效。先简要了解一下应用程序运行时的内存使用情况是什么样的：因为不同用户使用环境不会完全一样，很显然应用程序的开发人员
7、不可能在设计阶段去确定这个程序有多少内存空间可以使用。所以，正如前文所述，现在的应用程序运行时，都会分配到一个“虚拟”的内存空间，所有的内存请求都是在这个虚拟地址内完成的，然后再根据具体的内存映射关系，将这些虚拟地址转换为具体的内存地址，或者是上的硬盘空间，在这些地方读写具体的数据。因此关于上述说法，前半句是对的，对于普通的 32 位程序来说，无论工作在何种环境下，其始终都只能分配到最多 4G 虚拟内存地址（0x00000000-0xFFFFFFFF ），而这4G 内存，其中有 2G 是操作系统保留的核心内存，另外 2G 才是程序的自由空间。这是32 位程序的机制所决定的，即便我们将这些程序拿
8、到现有的 64 位系统下运行，它们也只能分配到 4G 内存，2G 可用内存。应用程序内存分配示例但是上述机制的存在绝不代表这 PAE 对于整个操作系统的性能没有帮助，更多的内存有利于操作系统对多任务进行内存分页，可以提高系统在多任务下的表现。总之，单个程序不能利用超过 4G 内存，不代表整个系统不能完全利用。另外，对于支持 PAE 的几个系统来说，它们同时还支持另外一项技术：地址窗口扩展(Address Windowing Extensions, AWE)。这是一个程序设计时的接口，它可以使得32 位程序访问到超过 4GB 的内存，目前 SQL Server 是内置支持这项技术的。这几个系统还有另外一个开关：/3GB，这个开关可以使得在给应用程序分配内存的时候，仅保留 1G 的核心内存，而将 3G 的内存保留为应用程序可用空间。但是由于这个开关缩减了核心内存空间，可能会造成系统的稳定性下降，因此建议还是用 AWE 功能进行替换。
