一个32位处理器和1GB内存可以获得多少个内存地址，而一个64位处理器可以得到多少个内存地址？

我认为是这样的：

1GB的RAM除以32位还是除以4？获得多少个内存地址？

但是我不确定。这就是为什么我问。

我在维基百科上说，1个内存地址是32位宽或4个八位位组（1个八位字节= 8位），而64位处理器是1个内存地址或1个整数是64位宽或8个八位位组。但是也不知道我是否正确理解了。

简短答案：可用地址的数量等于以下较小者：

• 内存大小（以字节为单位）
• 可以保存在CPU机器字中的最大无符号整数

以上内容的详细答案和解释：

内存由字节（B）组成。每个字节由8位（b）组成。

1 B = 8 b

1 GB的RAM实际上是1 GiB（千兆字节，不是千兆字节）。区别在于：

1 GB  = 10^9 B = 1 000 000 000 B
1 GiB = 2^30 B = 1 073 741 824 B

无论CPU机器字有多大，内存的每个字节都有其自己的地址。例如。Intel 8086 CPU是16位的，它按字节寻址内存，现代的32位和64位CPU也是。这就是第一个限制的原因-您的地址不能超过内存字节。

内存地址只是CPU从内存开头跳到要查找的字节数。

• 要访问第一个字节，必须跳过0个字节，因此第一个字节的地址为0。
• 要访问第二个字节，它必须跳过1个字节，因此其地址为1。
• （依此类推...）
• 要访问最后一个字节，CPU会跳过1073741823字节，因此其地址为1073741823。

现在，您必须知道32位的实际含义。如前所述，它是一个机器字的大小。

机器字是CPU用于保存数字（在RAM，高速缓存或内部寄存器中）的内存量。32位CPU使用32位（4字节）保存数字。内存地址也是数字，因此在32位CPU上，内存地址由32位组成。

现在考虑一下：如果有一位，则可以在其上保存两个值：0或1。再增加一位，则有四个值：0、1、2、3。在三个位上，可以保存八个值：0，1，2 ... 6，7，7.这实际上是一个二进制系统，它的工作方式如下：

Decimal Binary
0       0000
1       0001
2       0010
3       0011
4       0100
5       0101
6       0110
7       0111
8       1000
9       1001
10      1010
11      1011
12      1100
13      1101
14      1110
15      1111

它的工作原理与通常的加法完全相同，但最大位数为1，而不是9。十进制为0 0000，则将其加1并得到0001，再加一次，则得到0010。这里发生的情况就像是十进制09加一个：将9更改为0，然后递增下一位。

从上面的示例中，您可以看到始终有一个最大值，可以保留位数不变的数字-因为当所有位数均为1并尝试将值增加1时，所有位数都会变为0，从而破坏数。这称为整数溢出，会给用户和开发人员造成许多不愉快的问题。

   11111111    = 255
+         1
-----------
  100000000    = 0   (9 bits here, so 1 is trimmed)

• 1位的最大值是1
• 2位-3，
• 3位-7
• 4位-15

可能的最大数目始终为2 ^ N-1，其中N为位数。如前所述，内存地址是一个数字，并且也有一个最大值。因此，机器字的大小也限制了可用内存地址的数量-有时您的CPU无法处理足够大的数字以寻址更多的内存。

因此，在32位上，您可以保留0到2 ^ 32-1之间的数字，即4 294 967295。它比1 GB RAM中的最大地址还多，因此在特定情况下，RAM的数量将成为限制因素。

理论上，32位CPU的RAM限制为4 GB（2 ^ 32），而对于64位CPU，则为16 EB（艾字节，1 EB = 2 ^ 30 GB）。换句话说，64位CPU可以访问整个Internet ... 200倍；）（由WolframAlpha估计）。

但是，在实际的操作系统中，32位CPU可以寻址大约3 GiB的RAM。那是因为操作系统的内部体系结构-一些地址保留用于其他目的。您可以在Wikipedia上了解有关此所谓的3 GB障碍的更多信息。您可以使用“ 物理地址扩展”取消此限制。

说到内存寻址，我应该提到的东西很少：虚拟内存，分段和分页。

虚拟内存

正如@Daniel R Hicks在另一个答案中指出的那样，操作系统使用虚拟内存。这意味着应用程序实际上不是在实际的内存地址上运行，而是由OS提供的地址。

此技术允许操作系统将某些数据从RAM移到所谓的Pagefile（Windows）或Swap（* NIX）中。HDD比RAM慢几个数量级，但是对于很少访问的数据来说，这并不是一个严重的问题，它使OS为应用程序提供的RAM比实际安装的更多。

分页

到目前为止，我们所说的是平面寻址方案。

分页是一种替代性的寻址方案，它允许寻址更多的内存，这通常是在平面模型中使用一个机器字即可实现的。

想象一下，一本书充满了四个字母的单词。假设每页上有1024个数字。要寻址数字，您必须知道两件事：

• 打印该单词的页数。
• 该页面上的哪个单词是您要查找的单词。

现在，这正是现代x86 CPU处理内存的方式。它分为4 KiB页（每页1024个机器字），并且这些页都有数字。（实际上，页面也可以是4 MiB或2 PA具有PAE）。当您要寻址存储单元时，需要该页中的页码和地址。请注意，每个存储单元仅由一对数字引用，分段不会如此。

分割

好吧，这与分页非常相似。仅举一个例子，它用于Intel 8086。地址组现在称为内存段，而不是页面。不同之处在于，细分可以重叠，而且确实重叠很多。例如，在8086上，大多数存储单元可从4096个不同的段中获得。

一个例子：

假设我们有8个字节的内存，除第4个字节等于255外，其他所有字节均为零。

平面内存模型的插图：

 _____
|  0  |
|  0  |
|  0  |
| 255 |
|  0  |
|  0  |
|  0  |
|  0  |
 -----

具有4字节页面的页面内存的插图：

 PAGE0
 _____
|  0  |
|  0  |
|  0  |  PAGE1
| 255 |  _____
 -----  |  0  |
        |  0  |
        |  0  |
        |  0  |
         -----

4字节段移位1的分段存储器的示意图：

 SEG 0
 _____   SEG 1
|  0  |  _____   SEG 2
|  0  | |  0  |  _____   SEG 3
|  0  | |  0  | |  0  |  _____   SEG 4
| 255 | | 255 | | 255 | | 255 |  _____   SEG 5
 -----  |  0  | |  0  | |  0  | |  0  |  _____   SEG 6
         -----  |  0  | |  0  | |  0  | |  0  |  _____   SEG 7
                 -----  |  0  | |  0  | |  0  | |  0  |  _____
                         -----  |  0  | |  0  | |  0  | |  0  |
                                 -----   -----   -----   -----

如您所见，可以通过四种方式寻址第4个字节：（从0开始寻址）

• 段0，偏移3
• 第1段，偏移2
• 第2段，偏移1
• 段3，偏移量0

它总是相同的存储单元。

在实际的实现中，段的偏移量超过1个字节（对于8086，它为16个字节）。

分段的不好之处在于它很复杂（但是我想您已经知道了；）好是，您可以使用一些聪明的技术来创建模块化程序。

例如，您可以将某个模块加载到一个段中，然后假装该段小于其实际大小（恰好可以容纳该模块），然后选择与该伪较小段不重叠的第一个段并加载下一个模块， 等等。基本上，您通过这种方式获得的页面是可变大小的页面。

除上述内容外，请注意，还使用了虚拟寻址以及多个地址空间。因此，即使您只有1GB的RAM，程序在概念上也可以使用多达4GB的虚拟内存（尽管大多数操作系统会将其限制为小于此值）。从概念上讲，您可以拥有（几乎）无限数量的4GB地址空间。

RAM的大小不会（最大程度上）限制程序的最大大小或可以运行的程序数量，而是会限制性能。当实际内存变为“过量使用”，并且系统在RAM与磁盘之间来回“交换”内存的“页面”时，系统开始“崩溃”，性能急剧下降。

1GB的RAM将占用1024 * 1024 * 1024字节或1,073,741,824字节。

32位处理器始终具有4 * 1024 * 1024 * 1024字节，或4,294,967,296字节的地址空间 。1 GB的RAM出现在此空间中。在Intel处理器上，一些中断向量需要在地址0处出现，因此物理RAM从地址0开始并上升。

其他内容也会出现在该地址空间中，例如BIOS和选件ROM（在前1Mbyte中为高384Kbyte），I / O设备（如APIC）和视频RAM。我还不完全了解的系统管理模式“ SMRAM”还会发生一些奇怪的事情。

从内核的角度来看，这是物理地址空间。MMU可以以任何方式将所有这些重新排列到用户空间进程。

32位处理器最多可寻址2 ^ 32个单独的内存字节（约4GB），但是拥有1GB的内存将使1 * 1024 * 1024 * 1024可寻址的字节内存（尽管您可能仍具有2 ^ 32的虚拟地址空间） ）。一个64位的CPU可以寻址2 ^ 64个单独的字节，但是我认为大多数系统只使用48位作为内存地址的上限。可寻址字节2 ^ 48。

接受的答案给出了很好的解释。但是我不认为这是答案。它不包含有关地址总线的任何内容。而其大小实际上是内存受限的主要原因。例如8080是8位处理器（其数据总线的大小是8位），但是它具有16位地址总线。它可以寻址2 ^ 16 =（2 ^ 6）*（2 ^ 10）= 64 * 1024字节= 64KB。

您可以在“技术历史记录”部分中找到更多信息（32位）。

我相信最基本的信息在这次对话中丢失了，所以这是我的答案：

说“这是一个32位处理器”意味着cpu一次可以理解和使用的指令大小或命令大小是32位。与64位处理器类似：它们最多可以处理64位指令。

可以将其想像成一台旧的机械计算器：您只有这么多的数字，因此根本无法输入更多的数字。

现在，CPU可以使用的地址也必须适合相同的空间，因此对于32位处理器，其使用的地址最多也只能是32位。因此，从这里我们可以简单地计算最大地址数（即，CPU可以使用的最大RAM数量）：

2 ^ 32 = 4294967296（= 4 GB）

要么

2 ^ 64 = 18446744073709551616（=更多;）

或者，作为一个有趣的例子，我的旧Commodore 64具有16位CPU，因此它能够管理以下内存：

2 ^ 16 = 65536字节（= 64 KB）

这是基本逻辑，但是，如前所述，有很多方法可以解决此限制，例如虚拟地址空间，内存映射等。