Speicherbeschränkungen in 16 -, 32-und 64-Bit-Systemen

Anstatt es selbst zu erklären, lasse ich jemanden, der einen Kernel mit PAE-Unterstützung unterhalten muss, auf seine charmante Art sprechen, Linus Torvalds

• PAE saugt (Warum hat MS PAE nicht ausgenutzt?)

Beachten Sie auch, dass die PAE-Unterstützung in Windows 32bit-Versionen für viel Geld kommt. XP kann normalerweise nicht einmal die vollen 4 GiB RAM verwenden, da MS die PAE-Funktionen nicht aktiviert hat. Ein Kernel, der eng verwandt ist, Windows 2003 Server, unterstützt PAE. Aber auch dort wird Ihre "Standard Edition" nur bis zu 4 GiB unterstützen (aber das BIOS-Speicherloch umgehen), während die teureren Editionen dann bis zu 64 GiB RAM erlauben. Das gleiche gilt für das 32-bit-Vista - .

Jedoch nicht in allen Fällen ist diese Einschränkung von Windows auferlegt. Wenn Sie einen PAE-fähigen Linux-Kernel booten, können Sie weiterhin die volle 4 GiB (oder mehr) verwenden. Nicht so, einige Hardware-Hersteller entschieden sich dafür, dies aufzuzwingen einschränkung auf BIOS-Ebene, obwohl die CPU und der Chipsatz in der Lage wären, PAE zu handhaben.

Nur eine Randnotiz: Keiner der aktuellen x86-basierten 64-Bit-Prozessoren kann sogar den gesamten Bereich des 64-Bit-Adressraums physisch adressieren (als Referenz siehe diese Frage und Antworten).

8-Bit-CPUs hatten normalerweise einen 16-Bit-Adressbus. (Motorola hatte einen einheitlichen Adressbus, RAM und periphere E/A teilten sich den gleichen Adressraum, Intel entschied sich, die beiden zu teilen. Im Fall von Intel wurden die IO-Adressgrenzen der 8088 und 8086 von den 8080 und 8085 CPUs übernommen.)

Intels 8088 und 8086 hatten einen 20-Bit - Speicheradressbus (1 MB), während der 68000 von Motorola einen 24-Bit-Adressbus (16 MB) hatte. IIRC, die [80]286 sprang auf einen 24-Bit-Adressbus. Beide später erweitert zu einem 32-Bit-Adressbus mit dem [80]386 bzw. dem 68020.) Mit den Pentium-Chips wurde der Adressbus auf 64 Bit erweitert. (Ich denke, die Motorola / IBM Venture PowerPC-Chips gingen auch 64-Bit-Adressbus.)

Der unten verfügbare Speicher und bis zu dem Maximum, auf das die CPU direkt zugreifen konnte, waren nur durch die unterstützenden Hardware-Chips (Chipsatz) und das Betriebssystem begrenzt. Bill Gates war in der Vergangenheit dafür bekannt, dass niemand mehr als 640K RAM benötigte, daher entwickelte sich DOS nie direkt Zugriff auf mehr RAM. Mit HiMem.sys und EMM386, DOS erweitert wurde, um Zugriff auf weitere "Obere" Speicher, der mit EMM386 verwendet wird, um direkt Zugriff auf alle verfügbaren RAM. HiMem.sys hatte weniger Flexibilität und konnte im Grunde den zusätzlichen RAM für die Lagerung verwenden.

Speicher, der diesen Grenzwert überschreitet, erforderte eine MMU (Memory Management Unit), um den Speicher in Segmente aufzuteilen und in den adressierbaren Speicherplatz der CPU abzubilden. Es ist, wie der CoCo 3, Commodore 128 und andere 8-Bit-Computer auf mehr als 64K von zugreifen konnten ARBEITSSPEICHER.

Günstiger ist es jetzt, den virtuellen Speicher zu verwenden, um die physischen Speichergrenzen zu überschreiten, wenn auch mit den vom Betriebssystem auferlegten Grenzen.

Weil es keinen praktischen Grund dafür gibt. Physische Adresserweiterungen ermöglichen die gleiche Funktionalität und ihre Verwendung ist bei Benutzern immer noch sehr begrenzt. In den Windows 3.1-Tagen gab es Einschränkungen, die heute einfach nicht vorhanden sind.

Die theoretischen Speichergrenzen in 16 -, 32-und 64-Bit-Maschinen sind wie folgt ...

Der grundlegende Fehler hier ist die Vorstellung, dass die "Bitbreite" des Prozessors, die normalerweise der Größe der Allzweckregister der Maschine entspricht, notwendigerweise der Breite der RAM-Adressen entspricht.

In x86 mit aktiviertem Paging, aber ohne PAE werden die Adressen, die Programm - und Betriebssystemcode verwenden, von Intel als "lineare Adressen" bezeichnet-wir nennen sie normalerweise "virtuelle Adressen". Sie sind 32 bit breit. Dies ermöglicht einen virtuellen Adressraum von 4 GiB.

Aber es ist mehr oder weniger Zufall, nur ein Artefakt des Formats von Seitentabelleneinträgen, dass die Größe einer physischen (RAM) Adresse ebenfalls 32 Bit beträgt.

Bei PAE beträgt letzteres 36 Bit (zunächst... (in späteren Implementierungen). Nur weil es sich beispielsweise um eine "32-Bit-Maschine" handelt, bedeutet dies nicht, dass physische Speicheradressen auf 32 Bit begrenzt sind.

Die Industrie hat eine lange Geschichte von Maschinen, deren "Bitbreite" nicht mit ihrer maximalen physischen Adressgröße übereinstimmte. Beispielsweise definiert die VAX-Architektur eine 32-Bit-Maschine, und virtuelle Adressen (die Adressen, die vom Code verwendet werden, sobald die Adressübersetzung aktiviert ist) sind in der Tat 32 Bit breit... die physischen Adressen des VAX sind jedoch nur 30 Bit breit-und die Hälfte des physischen Adressraums ist für E/A-Geräteregister reserviert, sodass der maximale RAM nur 512 MiB betrug.

Auch ohne Hardware zur Adressübersetzung ist es nicht unbedingt der Fall, dass die "Bitbreite" der Maschine die maximale RAM-Adresse definiert. Beispiel: Die CDC" Upper 3000 " - Serie waren 36-Bit-Maschinen. Glaubst du, sie könnten 64 GiB RAM adressieren? Nicht kaum! Diese Maschinen kamen Mitte der 60er Jahre heraus! Heck, konnten wir noch nicht haben die 64-GB - Festplattenspeicher in jenen Tagen. (Die CDC 6000 serie waren 60-bit maschinen. Muss ich weitermachen?)

Dies kommt von dieser Wikipedia-Seite: https://en.m.wikipedia.org/wiki/RAM_limit Wikipedia sagt, es hat mehrere Probleme, aber hier ist, was sagt

Sie sind Computer Ram-Limit basiert auf, wie viele Ram-Pins Sie Computer sind. Wenn Sie einen 16-Bit-Computer mit Windows 3.0 hätten, der 1 Megabyte RAM benötigt, hätte er 20 bis 24 RAM-Pins. Die Formel lautet 2^X, um herauszufinden, wie viel die Ram-Pins adressieren können. 16-Bit-Computer hatten bis zu 24 * RAM-Pins, die adresse 16 Megabyte RAM und 32-Bit-Computer hatten bis zu 36 * RAM-Pins, die 64 Gigabyte RAM adressieren können. Ihr durchschnittlicher 64-Bit-Computer verfügt über ungefähr 36,40 - oder 52-Ram-Pins (64 GB, 1 TB oder 4PB (Windows 10 Professional ermöglicht bis zu 2 TB Ram)) . *Die CPU könnte wahrscheinlich mehr Ram-Pins haben, wurde aber aus Gründen

Der Glaube, dass die Anzahl der Bits, die Ihre CPU bestimmt hatte, wie viel RAM sie verarbeiten konnte, war wahrscheinlich auf die Tatsache zurückzuführen, dass 32-Bit-Computer meistens mit 32 RAM-Pins, die nur 4 Gigabyte adressieren konnten. Zusätzlich zu den Einschränkungen des Betriebssystems für Verbraucher.

Ich bin mir immer noch nicht genau sicher, wie Ram-Limits funktionieren oder wie seriös die Wiki-Seite ist. Aber die Erklärung, die ich von der Wiki-Seite bekommen habe, macht Sinn. Ich hoffe, das hilft, Ihre Frage zu beantworten