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有關(guān)32位操作系統(tǒng)內(nèi)存4G地址空間的局限 — 4GB地址空間的局限首先我們還必須要先了解兩個(gè)概念其一是”物理內(nèi)存”.大家常說(shuō)的物理內(nèi)存就是指安裝在主板上的內(nèi)存條，其實(shí)不然， 在計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)中，物理內(nèi)存不僅包括裝在主板上的內(nèi)存條（RAM），還應(yīng)該包括主板BIOS芯片的ROM,顯卡上的顯存（RAM）和BIOS（ROM）， 以及各種PCI、PCI-E設(shè)備上的RAM和ROM.其二是”地址空間”.地址空間就是對(duì)物理內(nèi)存編碼（地址編碼）的范圍。所謂編碼就是對(duì)每一個(gè)物理存儲(chǔ)單元（一個(gè)字節(jié)）分配一個(gè)唯一的地址號(hào)碼，這個(gè)過(guò)程又叫做”編址”或者”地址映射”.這個(gè)過(guò)程就好像在日常生活中我們給每家每戶分配 一個(gè)地址門(mén)牌號(hào)。與編碼相對(duì)應(yīng)的是”尋址”過(guò)程–分配一個(gè)地址號(hào)碼給一個(gè)存儲(chǔ)單元的目的是為了便于找到它，完成數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)，這就是”尋址”,因 此地址空間有時(shí)候又被稱作”尋址空間”.系統(tǒng)不僅要給主板上的內(nèi)存條編址，還要給上述的其它物理內(nèi)存編址；它們都被編在同一個(gè)地址空間內(nèi)，編址后的物理內(nèi)存就可以被系統(tǒng)資源使用或占用。
從Pentium Pro處理器開(kāi)始，CPU的地址總線已經(jīng)升級(jí)到36位，尋址能力達(dá)到64GB,按理說(shuō)CPU支持4GB的內(nèi)存是沒(méi)有問(wèn)題的；因此，芯片組（北橋-MCH） 地址總線的數(shù)量就成了決定物理內(nèi)存地址空間大小的決定性因素。在Intel 945系列和945以前的芯片組，nForce 550系列和550以前的芯片組都只有32條地址線，為系統(tǒng)提供4GB的地址空間，即最高可以安裝4GB的內(nèi)存條。
雖然可以安裝4GB內(nèi)存條，但這4GB的內(nèi)存空間不能全部紛配給內(nèi)存，因?yàn)閺?GB空間的頂端地址（FFFF_FFFFh）開(kāi)始向下要有400MB-1GB的地址空間要分配給主板上的其他物理內(nèi)存。
我們可以看到4GB的地址空間可以分為兩大部分，0MB~物理內(nèi)存頂端的地址分配給主板上安裝的物理內(nèi)存，4GB到物理內(nèi)存頂端的地址分配給 BIOS（ROM）和PCI/PCI-E設(shè)備的存儲(chǔ)器。
由于這些存儲(chǔ)器基本上是用于系統(tǒng)的輸入和輸出，所以Intel又把這段地址空間稱之為”MMIO”（Memory-Mapped I/O-I/O存儲(chǔ)器映射）。當(dāng)系統(tǒng)安裝3GB以下的內(nèi)存時(shí)，MMIO區(qū)域不會(huì)與物理內(nèi)存條的地址空間相重疊，操作系統(tǒng)可以訪問(wèn)幾乎全部的物理內(nèi)存，而操 作系統(tǒng)屬性里顯示的物理內(nèi)存基本接近實(shí)際內(nèi)存的容量。！
而當(dāng)系統(tǒng)安裝上4GB內(nèi)存時(shí)，問(wèn)題出現(xiàn)了。由于位于4GB下面的部分地址空間要優(yōu)先分配給MMIO,內(nèi)存條上對(duì)應(yīng)的這段區(qū)間就得不到編址，所以操作系統(tǒng)就 不能使用。嚴(yán)格意義上來(lái)說(shuō)，即使安裝2GB內(nèi)存時(shí)操作系統(tǒng)也不可能使用到全部的內(nèi)存容量，諸如傳統(tǒng)DOS的UMA區(qū)就有部分被占用的地址空間，但因?yàn)楸徽?用的容量相 比之下實(shí)在太少，所以就被很多讀者忽略了。MMIO占用的地址空間在256MB~1GB之間，這么大的”浪費(fèi)”大家肯定不能”熟視無(wú)睹”.
因?yàn)槭?GB芯片組地址空間的限制（32條地址線的限制），Intel 945系列及以前的芯片組、NVIDIA nForce 550及以前的芯片組都沒(méi)有辦法繞過(guò)這個(gè)限制。具體原因有三方面：
其一是芯片組沒(méi)有剩余空間分配來(lái)供操作系統(tǒng)來(lái)調(diào)配；其二是物理內(nèi)存的編址必須是連續(xù)的，不能被割斷；其三是系統(tǒng)開(kāi)機(jī)時(shí)必需先從4GB的頂端地址（FFFF_FFFFh）讀取BIOS數(shù)據(jù)，這是IA32架構(gòu)和4GB地址空間的局限。
所以建議使用這些芯片組主板的用戶不要安裝4GB的內(nèi)存，這樣會(huì)有部分內(nèi)存容量不能被操作系統(tǒng)所使用。而解決4GB內(nèi)存限制的唯一辦法就是擴(kuò)展地址空間。
二、支持大于4GB內(nèi)存的芯片組和”內(nèi)存重映射”技術(shù)
面對(duì)原有芯片組4GB內(nèi)存的局限，Intel和NVIDIA早就開(kāi)始未雨綢繆，他們對(duì)傳統(tǒng)的32位地址總線進(jìn)行了調(diào)整，將其升級(jí)到36位，并推出了一系列 可以突破4GB內(nèi)存限制的芯片組，這就是Intel的965系列以及975系列、NVIDIA的nForce 570/590以及680系列
注：AMD的64位Socket AM2 CPU把內(nèi)存控制器放到CPU中，提供40bit的物理地址總線，地址空間可達(dá)到1000GB.具體支持的地址空間和內(nèi)存量取決于芯片組及主板的總線設(shè)計(jì)。
從上面的芯片組參數(shù)來(lái)看，地址總線從32位提升到36位，地址空間達(dá)到64GB,支持安裝8GB的物理內(nèi)存。但由于IA32架構(gòu)的規(guī)則是開(kāi)機(jī)時(shí)必須從 4GB的FFFF_FFFFh地址讀取BIOS信息，盡管芯片組支持的地址空間變大了，且最大支持的物理內(nèi)存容量也達(dá)到了8GB（或以上），但從本質(zhì)上來(lái) 說(shuō)仍然不能解決MMIO地址占用4GB內(nèi)存編址的問(wèn)題。這要怎么辦呢？.
36位地址總線最大可以支持64GB的地址空間，這就為移動(dòng)MMIO地址區(qū)提供了條件。
現(xiàn)在解決這個(gè)問(wèn)題的辦法就是”內(nèi)存重映射”技術(shù)–就是在IA32 架構(gòu)的基礎(chǔ)上，把BIOS（ROM）和PCI/PCI-E設(shè)備占用的MMIO地址區(qū)段重新映射到內(nèi)存條頂端地址以上（例如4GB以上）的地址空間，從而把 IA32架構(gòu)規(guī)定的這一段操作系統(tǒng)不可使用的、位于4GB下面的MMIO地址空間回收給物理內(nèi)存使用，保證物理內(nèi)存編址的連續(xù)性。
三、BIOS必須支持”內(nèi)存重映射”
“內(nèi)存重映射”技術(shù)必須通過(guò)BIOS完成。所以BIOS必須具有支持內(nèi)存重映射的功能模塊，以便根據(jù)用戶安裝的內(nèi)存容量來(lái)確定是否需要啟用內(nèi)存重映射功 能。同時(shí)，在BIOS的設(shè)置選單中也要有”Memory Re-Mapping”的設(shè)置選項(xiàng)，使用4GB或者4GB以上內(nèi)存的用戶一定要將此項(xiàng)設(shè)置設(shè)為”Enable”.
四、解決4GB內(nèi)存問(wèn)題還需要操作系統(tǒng)支持
我們常使用的桌面操作系統(tǒng)是32位的，支持4GB的地址空間。前面我們介紹了解決4GB問(wèn)題的芯片組是支持64GB地址空間的，在這樣的芯片組主板上安裝 32位的操作系統(tǒng)，就只能使用4GB的地址空間，因此安裝4GB內(nèi)存不能使用僅支持4GB地址空間的32位的操作系統(tǒng)。應(yīng)該使用支持大于4GB地址空間的 32位操作系統(tǒng)或64位的操作系統(tǒng)。
五、小結(jié)。
1、由于iA32架構(gòu)要求BIOS（ROM）芯片的地址， PCI、PCI-E存儲(chǔ)器地址、APCI中斷路由地址等必須占用從4GB開(kāi)始以下的256M-1GB空間。這段MMIO地址區(qū)不能分配給內(nèi)存條。4GB的內(nèi)存條有256MB-1GB的容量不能編址而浪費(fèi)。
2、使用4GB或者以上的內(nèi)存條，必須使用地址（編址）空間64GB的芯片組主板。
3、內(nèi)存重映射就是把被MMIO占用的地址移到內(nèi)存條容量以上的地址空間。）
4、BIOS應(yīng)具有支持”內(nèi)存重映射”功能，設(shè)置項(xiàng)里有 Memory Remap Feature 選項(xiàng)，并設(shè)置為Enable.
5、必須安裝尋址空間大于4GB的操作系統(tǒng)。比如Windows 2000高級(jí)服務(wù)器版，以及64位操作系統(tǒng)。
6、所有地址空間為4GB的芯片組（Intel945和nForce550之前的），和32位操作系統(tǒng)均不能利用”內(nèi)存重映射”技術(shù)解決4GB內(nèi)存問(wèn)題。
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