16、32和64位系统中的内存限制

16、32和64位计算机上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）

我记得在DOS / Windows 3.11的日子里，16位内存可以分成几部分，因此16位计算机可以访问的内存量大于64千字节。

我有一台具有16GB内存的计算机，并且正在双重引导32位操作系统和64位操作系统。我可以从64位访问所有16 GB，但在32位只能访问3.21 GB。

因此，我的问题是，如果16位操作系统由于内存分段而允许大于64KB的内存访问，为什么32位计算机不遵循相同的原理？

他们做到了，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，允许超过4GB RAM的任何32位系统都使用PAE来访问内存（例如Windows 2003 R2 Datacenter 32位允许128GB的内存）。

实际上，Windows 8 在最低要求上要求具有支持PAE的CPU 。

要解决有关您的32位操作系统为何无法访问ram（如果存在）的“未提出要求”的问题：许可。他们选择不让其32位操作系统的RAM超过4GB，除非您为数据中心版本付费（这就是为什么他们出售数据中心版本的原因，如果您需要那么多的内存，则您可能可以负担得起更多费用）在操作系统上赚钱）。

我不会自己解释，而是让​​必须在PAE支持下维护内核的人以他迷人的方式讲话，Linus Torvalds

• PAE很烂（为什么MS不利用PAE？）

还请记住，Windows 32位版本中的PAE支持需要大量资金。XP甚至无法正常使用完整的4 GiB RAM，因为MS选择不启用其PAE功能。与之密切相关的内核Windows 2003 Server确实支持PAE。但是，即使在那里，“标准版”也最多仅支持4 GiB（但可以在BIOS内存孔内工作），而价格更高的版本则最多可以支持64 GiB的RAM。这同样适用于32位Vista。

但是，并非在所有情况下 Windows都会施加此限制。如果是这样，引导启用PAE的Linux内核仍然可以使您使用完整的4 GiB（或更多）。并非如此，一些硬件制造商选择在BIOS级别上施加此限制，尽管CPU和芯片组将能够处理PAE。

只是一个旁注：当前的基于x86的64位处理器甚至无法物理地解决64位地址空间的全部范围（有关参考，请参阅此问题和解答）。

8位CPU通常具有16位地址总线。（摩托罗拉具有统一的地址总线，RAM和外围I / O共享相同的地址空间，英特尔选择将两者分开。在英特尔的情况下，8088和8086的IO地址限制超过了8080和8085 CPU。）

英特尔的8088和8086具有20位的内存地址总线（1MB），而摩托罗拉的68000具有24位的地址总线（16 MB）。IIRC，[80] 286跳至24位地址总线。后来两者都分别使用[80] 386和68020扩展到32位地址总线。）使用奔腾芯片，地址总线扩展到64位。（我认为摩托罗拉/ IBM的PowerPC芯片也采用了64位地址总线。）

CPU可以直接访问的最大以下可用内存仅受支持的硬件芯片（芯片组）和OS限制。比尔·盖茨（Bill Gates）过去曾因指出没有人需要超过640K的RAM而闻名，因此DOS从未演变为直接访问更多的RAM。通过HiMem.sys和EMM386，DOS被扩展为访问更多“上部”内存，而EMM386被用来直接访问所有可用的RAM。HiMem.sys的灵活性较差，基本上可以使用额外的RAM进行存储。

超出该限制的内存需要MMU（内存管理单元）将内存分为多个部分并将其映射到CPU的可寻址内存空间。这就是CoCo 3，Commodore 128和其他8位计算机可以访问超过64K RAM的方式。

现在更有利的是使用虚拟内存来扩展物理内存限制，尽管存在操作系统所施加的限制。

因为没有实际的理由这样做。物理地址扩展允许使用几乎相同的功能，并且用户之间的使用仍然非常有限。在Windows 3.1的日子里，今天没有出现限制。

16、32和64位计算机上的理论内存限制如下...

这里的根本缺陷是这样的观念，即处理器的“位宽”（通常是机器通用寄存器的大小）必须与RAM地址的宽度相同。

在启用分页但未启用PAE的x86中，程序和OS代码使用的地址被Intel称为“线性地址”-我们通常将其称为“虚拟地址”。它们是32位宽。这允许一个4 GiB虚拟地址空间。

但是，这或多或少是巧合，仅仅是页表项格式的一个假象，即物理（RAM）地址的大小也是32位。

使用PAE，后者为36位（起初...在以后的实现中更宽）。因此，仅因为它是“ 32位计算机”，并不意味着物理存储器地址被限制为32位。

该行业具有长期的机器，其“位宽”不符合他们的最大物理地址大小的历史。例如，VAX体系结构定义了32位计算机，而虚拟地址（即打开地址转换后代码使用的地址）确实为32位宽...但是VAX的物理地址仅为30位宽-物理地址空间的一半专用于I / O设备寄存器，因此最大RAM仅512 MiB。

即使没有地址转换硬件，机器的“位宽”也不一定会定义最大RAM地址。示例：CDC“ upper 3000”系列是36位计算机。您认为他们可以解决64 GiB的RAM吗？不难！这些机器是在60年代中期问世的！哎呀，那几天我们什至没有64 GB的磁盘空间。（CDC 6000系列是60位计算机。我需要继续吗？）