4GB内存问题

sdshi

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随着单条2GB内存的普及，配置4GB内存的用户越来越多。在32位操作系统下，不能使用全部4GB内存，系统属性显示出安装内存4GB，可用内存3GB。很多用户为此提出疑问。为何不能使用4GB内存？如何解决？
本文就这个问题做详细的解说。
一、计算机的内部存储器不单单是插在主板上的内存条
一提起内存，都认为内存就是插在主板上的内存条，其实计算机的内部存储器不单单是插在主板上的内存条，还有其他内存，比如存放BIOS的EEPROM芯片，芯片组内部的各种寄存器、输入/输出设备使用的地址寄存器和数据寄存器、显卡的显存、CPU内部的寄存器、缓存等等。这些内存预先安装在主板上，或者在芯片组、CPU内，不为用户熟悉罢了。

二、计算机系统要对所有的内部存储器编地址
这些内部存储器都是存放数据或地址的，CPU要在这些内存存储器存放数据/地址，或者读取数据/地址，就要找到这些内部存储器，为了能够寻找他们，就必须对这些内存存储器编上地址。就像我们现实生活中的对房屋编的邮政地址一样。
城市的邮政地址必须要有道路或通道连接这些房屋，以便人能够进出，计算机的内存编址也需要电子线路连通。
计算机的内存编址与邮政编址不同的就是地址总量在一个时期，或者在一种计算机架构中是固定的，不能随意增减。第二个不同之处就是除内存条的地址外，系统内部的其他地址是不能随意变动的。第三个不同之处就是考虑到计算机系统配置的发展变化，要保留一些地址供扩展用。

三、32位操作系统只能给4GB的内存编地址
计算机一般有2种地址系统，一种是硬件的地址系统，这是与硬件的地址总线密切相关的。比如32位的地址总线、36位的地址总线、40位的地址总线、64位的地址总线。地址总线与CPU、内存控制器、芯片组的设计密切相关。这些地址都是真实的物理地址。
还有一种是操作系统的地址系统，计算机用户不能直接使用计算机硬件的物理地址，是通过操作系统的逻辑地址系统使用计算机的内部存储器的。
操作系统的地址系统将对计算机的硬件地址系统进行管理，并产生一个地址对照表，使操作系统的地址与硬件地址一一对应。
操作系统的地址系统与操作系统设计时的规定有关，比如32位的操作系统，地址编码是32位的，地址代码总量是4GB。64位操作系统的地址编码是64位的，其地址量是2的64次方。实际上现在64位操作系统的地址码用36位，地址量是64GB。这也足够计算机发展几十年。也就是说32位的操作系统智能管理4GB的内部存储器，这可包括内存条、以及BIOS ROM、PCI内存等等。64位操作系统可以管理64GB的内存。

从上面介绍的32位操作系统的内存编址可以看明白这样2点：
1、32位操作系统只能给4GB的内存编址。
2、去掉留给BIOSROM、APCI内存、PCI内存的地址代码，分配给内存条的地址代码数量就不足4GB了。这就是主板安装4GB内存，使用32位操作系统，显示可用内存不到4GB的原因。并不是内存少了，是地址代码不够了。

四、为何同是32位操作系统，显示的可用内存不一样
从第三段的说明已经知道，大约有750MB-1GB的地址分配给系统内部的存储器（BIOSROM、APIC内存、PCI内存），此外还要保留一部分地址。这些地址总量是不固定的。要看芯片组的设计，比如支持4个硬盘的和支持支持8个硬盘的，PCI内存就不一样，8个硬盘的占用地址就多一些。所以不同的芯片组，在32位操作系统下，显示的可用内存多少不一样。
即使相同的芯片组，由于BIOS工程师的做法不同，也会显示不同数量的可用内存。因为从整体系统来说，AMI的原始BIOS 按规定给系统内部的存储器（BIOSROM、APIC内存、PCI内存）留足了地址（P55一般是1GB），实际上用户不可能连接了所有的PCI设备，比如硬盘，不会连接6个。这样BIOS工程师就修改BIOS，把暂时不用的地址代码收回来，分配给内存条，这样32位操作系统就会显示较多一点可用内存。比如P55主板，标准AMI BIOS是3GB可用内存，经过“修改”的BIOS可以显示3.25GB可用内存，这就是收回250MB的内存地址给内存条。
这250MB的内存地址，对系统性能的影响微乎其微。但是可以满足部分用户的心理安慰，以为多了250MB内存可用了。
其实，操作系统根本看不上这250MB，它看中的是虚拟内存，也叫页面文件，这个虚拟内存的数量是内存条的2-4倍。
因此，32位操作系统下安装4GB内存，最好用RAMDISK软件，把1GB的内存设置为RAM磁盘，然后把这个RAM磁盘用于Windows的虚拟内存（页面文件）。这样比从系统内存挤出250MB的性能提高更大，而且真正使用了全部4GB内存条。

五、64位操作系统的内存地址重映射
现在的CPU、芯片组都是集合了32位/64位二种架构，可以使用32位操作系统，也可以使用64位操作系统。这就要求硬件的地址编码系统兼容32位和64位架构。“内存地址重映射”就是解决兼容的方案。
32位系统的地总线是32位，最大地址量是4GB，64位系统理论上是64位地址总线，实际上采用40位地址总线，地址范围是1024GB。但是内存控制器是实实在在的硬件，要考虑当前的内存条容量和成本，所以内存控制器一般用是每通道33位，支持8GB内存条，双通道支持16GB内存条。从64位操作系统来讲，一般是36位地址编码，地址量是64GB。
在目前的32位的X86和64位的X64共存于同一架构的计算机体系中，就要有一种兼容32位和64位的地址转换系统，这就是“内存地址重映射”。也就是说，转成64位系统时，通过“内存地址重映射”解决支持4GB以上的内存问题。
“内存地址重映射”其实就是把32位地址体系分配给系统内部存储器（BIOSROM、APIC内存、PCI内存）的这一段地址移到4GB以上的空间，因为64位系统的地址编码空间是64GB，地址量是64GB。注意是逻辑地址，不是实际的内存，然后把原来分配给系统内部存储器（BIOSROM、APIC内存、PCI内存）的这一段地址收回，重新分配给主板上安装的内存条。
“内存地址重映射”的原理如下图

从“内存地址重映射”的原理可以看出“内存地址重映射”是给64位系统用的，不是给32位系统用的。也就是说用户使用64位操作系统时需要启用“内存地址重映射”，使用32位操作系统可以关闭“内存地址重映射”。
开启/关闭“内存地址重映射”这个任务交给了BIOS，最开始BIOS公示“内存地址重映射”选项，用户在使用32位操作系统时关闭“内存地址映射”，使用64位操作系统时开启“内存地址重映射”。不过现在的BIOS不再把这个选项公开显示，默认就是开启，并自动依据用户安装的操作系统自动开启/关闭“内存地址重映射”。只有不能自动设置的BIOS才公示这个选项，让用户自己去设定。如果用户把“内存地址重映射”关闭，安装64位操作系统就不能支持4GB以上的内存

2010qiankun

不错额，可以让好多装机人员，了解一下，更好为客服解答。

2012ctiger1974

是个扫盲贴，多谢。

2012fffff

支持楼主,明白了.
















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xiaoxiao86

64位的系统就可以搞定吧！

bluemoon

谢谢楼主，长了见识！

renchmin

我来支持楼主了，这个是扫盲贴啊。

pla

这个技术贴讲得好，没道理没人顶啊