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4GB内存问题
dong-bei 发表于 2010-5-23
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。
网友问题回答
问：是不是不论32 位和64系统 所支持内存的总量是固定的,而且算内存总量不单单是物理内存还要包括一些寄存器内的存储器ROM的和,如果超过了这个总合多出的部分就不会显示出来?
答：系统内部的存储器（比如BIOS ROM芯片，PCI内存`），一般不需要用户了解。主板上安装的DRAM内存总量是固定的，这是设计内存控制器时规定好的，而且随时代的进步，这个DRAM内存量也增大。所以“支持内存的总量是固定的”说法不是准确。应该说系统的内存地址总量是固定的，32位系统是4GB，64位系统是64GB，一定要明确这一点，地址总量是固定的。
32位系统下，如果安装4GB内存，加上系统内部的存储器，超过4GB，地址不够用了，必须先保证给系统内部的存储器分配地址，剩下的才分配给用户安装DRAM内存，这样就不能满足4GBDRAM内存，有一部分DRAM内存分配不到地址而不能使用。
如果64位系统不与现在的32位X86系统兼容，是单独的系统（比如苹果计算机的RISC（精简指令集）系统），也就不存在“4GB内存问题”。我们现在的X64系统还是属于SISC（复杂指令集）系统，要与32位的X86兼容，才出现4GB内存问题。
问：通过修改BIOS即便可以显示出来隐藏的部分也不能被使用？
答：“隐藏”这个词不太合适，因为不存在系统把一部分DRAM内存隐藏起来。还是要从32位系统和64位系统考虑。4GB内存问题是由于X64系统和X86系统兼容而出现的。“内存地址重映射”是解决X64和X86兼容而出诞生的。BIOS的责任只是“开启”或“关闭”“内存地址重映射”，在32位的X86系统下，即使开启“内存地址重映射”也不能给安装的4GB DRAM内存全部分配到地址。因为地址总量是4GB。64位系统的地址总量是64GB，目前还不存在地址总量不够的问题。64位系统不应该存在不能给4GB内存分配地址的问题，出现这个问题是要和32位系统兼容，所以才会有“内存地址重映射”这个技术解决兼容。用户使用64位操作系统时，只要在BIOS开启“内存地址重映射”，就可以使用全部4GB内存，或者6GB、8GB、16GB等等。
问：请再详细介绍一下PCI内存？
答：PCI内存也叫做I/O内存。是连接在PCI、PCI-E总线上的各种设备使用的内存，这种内存一般都在功能芯片内，基本上是寄存器的形式。
比如硬盘，CPU读写硬盘时不会直接访问到硬盘里面的磁道/扇区，只是把要写的数据放在硬盘的数据寄存器里，然后通过写硬盘指令把数据从数据寄存器写到硬盘的扇区里。从硬盘读数据也是先把数据从硬盘送到数据寄存器。如果SATA（IDE）控制器可以管理8个硬盘，就要有8个硬盘的数据寄存器。
比如大家经常提到的CPU温度，这些温度数据就放在Supper I/O芯片的温度寄存器内。
比如PCI-E也有大量的寄存器存放PCI-E设备的临时数据，包括显卡的数据。
再比如大家知道的清CMOS，CMOS也是一种寄存器，存放BIOS设置，也属于PCI内存。CMOS是在南桥里。
上述寄存器都是PCI内存，它们都要有地址才可以让CPU能够找到它们。它们的地址都是由系统统一分配的，而且不论是386，还是586，乃至现在的PII/PIII，酷睿，这些PCI内存地址都是相同的，以便兼容。
问：我还有个问题不明白 为什么用2GB内存的时候就可以完全识别呢 这个时候的PCI内存跑哪儿去了？
答：有这个问题的用户还是没有理解，系统是分配给PCI内存和内存条地址。PCI内存和内存条是客观存在的实物，但是系统要使用它必须分配给它地址。
系统先把地址分配给PCI内存后，再把剩下的地址分配给内存条。32位系统一共有4GB内存地址量，先分配给PCI内存后，还剩2G多地址，如果主板上安装2GB内存条，这剩余的2GB多地址正好可以够分配给2GB内存条，有了地址，这2GB内存就可以使用，也就是“识别”出2G。如果安装4GB内存条，就不够了，就有1GB左右的内存单元得不到地址，没有得到地址的内存单元是不能使用的，所以就显示出“识别”2G-3G多内存，还有1G左右内存没有“识别”出来。
问：X58 Pro-E，如何让WINDOWS 2003企业版 32位使用6GB内存？
答：必须安装WINDOWS SERVER 2003企业版。
1、BIOS里面必需把Execute Bit Support设置为Enabled。
Execute Bit Support一般在BIOS的Advanced BIOS Features/CPU Feature里
2、2003必须启动物理地址扩展（PAE）。
就是Boot.ini 文件启用PAE开关，实例如下：
[boot loader]
timeout=30
default=multi(0)disk(0)rdisk(0)partition(2)\WINDOWS
[operating systems]
multi(0)disk(0)rdisk(0)partition(2)\WINDOWS="Windows Server 2003, Enterprise" /fastdetect /PAE
dong-bei 发表于 2010-5-23
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。
网友问题回答
问：是不是不论32 位和64系统 所支持内存的总量是固定的,而且算内存总量不单单是物理内存还要包括一些寄存器内的存储器ROM的和,如果超过了这个总合多出的部分就不会显示出来?
答：系统内部的存储器（比如BIOS ROM芯片，PCI内存`），一般不需要用户了解。主板上安装的DRAM内存总量是固定的，这是设计内存控制器时规定好的，而且随时代的进步，这个DRAM内存量也增大。所以“支持内存的总量是固定的”说法不是准确。应该说系统的内存地址总量是固定的，32位系统是4GB，64位系统是64GB，一定要明确这一点，地址总量是固定的。
32位系统下，如果安装4GB内存，加上系统内部的存储器，超过4GB，地址不够用了，必须先保证给系统内部的存储器分配地址，剩下的才分配给用户安装DRAM内存，这样就不能满足4GBDRAM内存，有一部分DRAM内存分配不到地址而不能使用。
如果64位系统不与现在的32位X86系统兼容，是单独的系统（比如苹果计算机的RISC（精简指令集）系统），也就不存在“4GB内存问题”。我们现在的X64系统还是属于SISC（复杂指令集）系统，要与32位的X86兼容，才出现4GB内存问题。
问：通过修改BIOS即便可以显示出来隐藏的部分也不能被使用？
答：“隐藏”这个词不太合适，因为不存在系统把一部分DRAM内存隐藏起来。还是要从32位系统和64位系统考虑。4GB内存问题是由于X64系统和X86系统兼容而出现的。“内存地址重映射”是解决X64和X86兼容而出诞生的。BIOS的责任只是“开启”或“关闭”“内存地址重映射”，在32位的X86系统下，即使开启“内存地址重映射”也不能给安装的4GB DRAM内存全部分配到地址。因为地址总量是4GB。64位系统的地址总量是64GB，目前还不存在地址总量不够的问题。64位系统不应该存在不能给4GB内存分配地址的问题，出现这个问题是要和32位系统兼容，所以才会有“内存地址重映射”这个技术解决兼容。用户使用64位操作系统时，只要在BIOS开启“内存地址重映射”，就可以使用全部4GB内存，或者6GB、8GB、16GB等等。
问：请再详细介绍一下PCI内存？
答：PCI内存也叫做I/O内存。是连接在PCI、PCI-E总线上的各种设备使用的内存，这种内存一般都在功能芯片内，基本上是寄存器的形式。
比如硬盘，CPU读写硬盘时不会直接访问到硬盘里面的磁道/扇区，只是把要写的数据放在硬盘的数据寄存器里，然后通过写硬盘指令把数据从数据寄存器写到硬盘的扇区里。从硬盘读数据也是先把数据从硬盘送到数据寄存器。如果SATA（IDE）控制器可以管理8个硬盘，就要有8个硬盘的数据寄存器。
比如大家经常提到的CPU温度，这些温度数据就放在Supper I/O芯片的温度寄存器内。
比如PCI-E也有大量的寄存器存放PCI-E设备的临时数据，包括显卡的数据。
再比如大家知道的清CMOS，CMOS也是一种寄存器，存放BIOS设置，也属于PCI内存。CMOS是在南桥里。
上述寄存器都是PCI内存，它们都要有地址才可以让CPU能够找到它们。它们的地址都是由系统统一分配的，而且不论是386，还是586，乃至现在的PII/PIII，酷睿，这些PCI内存地址都是相同的，以便兼容。
问：我还有个问题不明白 为什么用2GB内存的时候就可以完全识别呢 这个时候的PCI内存跑哪儿去了？
答：有这个问题的用户还是没有理解，系统是分配给PCI内存和内存条地址。PCI内存和内存条是客观存在的实物，但是系统要使用它必须分配给它地址。
系统先把地址分配给PCI内存后，再把剩下的地址分配给内存条。32位系统一共有4GB内存地址量，先分配给PCI内存后，还剩2G多地址，如果主板上安装2GB内存条，这剩余的2GB多地址正好可以够分配给2GB内存条，有了地址，这2GB内存就可以使用，也就是“识别”出2G。如果安装4GB内存条，就不够了，就有1GB左右的内存单元得不到地址，没有得到地址的内存单元是不能使用的，所以就显示出“识别”2G-3G多内存，还有1G左右内存没有“识别”出来。
问：X58 Pro-E，如何让WINDOWS 2003企业版 32位使用6GB内存？
答：必须安装WINDOWS SERVER 2003企业版。
1、BIOS里面必需把Execute Bit Support设置为Enabled。
Execute Bit Support一般在BIOS的Advanced BIOS Features/CPU Feature里
2、2003必须启动物理地址扩展（PAE）。
就是Boot.ini 文件启用PAE开关，实例如下：
[boot loader]
timeout=30
default=multi(0)disk(0)rdisk(0)partition(2)\WINDOWS
[operating systems]
multi(0)disk(0)rdisk(0)partition(2)\WINDOWS="Windows Server 2003, Enterprise" /fastdetect /PAE