windows PAE扩展和AWE编程

在32位windows上只能看到最大3GB的内存空间，而且每个应用程序只能访问4GB的的内存，这个限制是windows独有的，为了使程序能够访问大于4GB的内存空间，需要使用AWE编程接口，同时需要开启PAE，让系统支持大于3GB的内存，开启PAE最大能支持128GB的内存。

PAE开启

在windows 7及以上的系统主要使用BCDEdit命令而XP系统使用的是修改boot.ini文件的方式，下面主要介绍的是windows 7 上开启PAE的方式

在命令行下输入BCDEdit /set PAE forceenable windows

另外如果需要扩大用户分区可以打开/3GB开关，这个开关在windows 7上用命令：BCDEdit /set IncreaseUseVa 3072(后面的数字代表的是用户分区的大小，3072正是3GB)

另外编译选项需要打开/LARGEADDRESSAWARE开关

AWE编程接口

开启PAE之后想要自己的程序能够访问到超过4GB的内存，需要使用AWE的编程接口，AWE(Address Windowing Extensions)是地址窗口扩展。

使用AWE时,所有物理页面的交换控制就由应用程序自己控制

使用的基本步骤:

1. 使用VirtualAlloc + MEM_PHYSICAL分配保留一段地址空间

2. 准备用于存储页表的数组

3. 申请分配物理内存(AllocateUserPhysicalPages)

4. 将物理内存映射到“窗口”中(MapUserPhysicalPages)

5. 对映射的内存进行读写操作

6. 释放物理内存页面(FreeUserPhysicalPages)

7. 释放对应的保留地址空间

下面是使用AWE的简单例子

#define MEMORY_REQUESTED 1024 * 1024 * 1024 //1GB
    BOOL bResult;                   // generic Boolean value
    ULONG_PTR NumberOfPages;        // number of pages to request
    ULONG_PTR NumberOfPagesInitial; // initial number of pages requested
    ULONG_PTR *aPFNs1;               // page info; holds opaque data
    ULONG_PTR *aPFNs2;               // page info; holds opaque data
    PVOID lpMemReserved;            // AWE window
    SYSTEM_INFO sSysInfo;           // useful system information
    int PFNArraySize;               // memory to request for PFN array
    TCHAR* pszData;
    TCHAR  pszReadData[100];

    MEMORYSTATUSEX ms = {sizeof(MEMORYSTATUSEX)};
    GlobalMemoryStatusEx(&ms);
    //使用VirtualAlloc + MEM_PHYSICAL分配保留一段地址空间
    lpMemReserved = VirtualAlloc( NULL,MEMORY_REQUESTED, MEM_RESERVE | MEM_PHYSICAL, PAGE_READWRITE );
    //计算需要的物理页面大小 以及物理页面需要的页表数组大小
    GetSystemInfo(&sSysInfo);  // fill the system information structure
    //向上取整，计算出需要多少个页表项
    NumberOfPages = (MEMORY_REQUESTED + sSysInfo.dwPageSize - 1)/sSysInfo.dwPageSize;
    PFNArraySize = NumberOfPages * sizeof (ULONG_PTR);
    //2 准备物理页面的页表数组数据
    aPFNs1 = (ULONG_PTR *) HeapAlloc(GetProcessHeap(), 0, PFNArraySize);
    aPFNs2 = (ULONG_PTR *) HeapAlloc(GetProcessHeap(), 0, PFNArraySize);
    NumberOfPagesInitial = NumberOfPages;
    //3 分配物理页面
    bResult = AllocateUserPhysicalPages( GetCurrentProcess(),&NumberOfPages,aPFNs1 );
    bResult = AllocateUserPhysicalPages( GetCurrentProcess(),&NumberOfPages,aPFNs2 );
    //4 映射第一个1GB到保留的空间中
    bResult = MapUserPhysicalPages( lpMemReserved,NumberOfPages,aPFNs1 );
    pszData = (TCHAR*)lpMemReserved;
    _tcscpy(pszData,_T("这是第一块物理内存"));
    //5 映射第二个1GB到保留的空间中
    bResult = MapUserPhysicalPages( lpMemReserved,NumberOfPages,aPFNs2 );
    _tcscpy(pszData,_T("这是第二块物理内存"));
    //6 再映射回第一块内存,并读取开始部分
    bResult = MapUserPhysicalPages( lpMemReserved,NumberOfPages,aPFNs1 );
    _tcscpy(pszReadData,pszData);
    //7 取消映射
    bResult = MapUserPhysicalPages( lpMemReserved,NumberOfPages,NULL );
    //8 释放物理页面
    bResult = FreeUserPhysicalPages( GetCurrentProcess(),&NumberOfPages,aPFNs1 );
    bResult = FreeUserPhysicalPages( GetCurrentProcess(),&NumberOfPages,aPFNs2 );
    //9 释放保留的"窗口"空间
    bResult = VirtualFree( lpMemReserved,0, MEM_RELEASE );
    //10 释放页表数组
    bResult = HeapFree(GetProcessHeap(), 0, aPFNs1);
    bResult = HeapFree(GetProcessHeap(), 0, aPFNs2);
    _tsystem(_T("PAUSE"));

上述代码中，虽然只保留了1GB的虚拟地址空间，但是这1GB的虚拟地址空间通过映射的方式，映射到具体不同的真实内存中，这个就是PAE能访问大于4GB内存的秘密，通过对分页机制的了解，4字节的虚拟地址空间能够映射4KB的一页内存，所以经过简单的计算，其实没多映射1GB的内存其实只需要1M的数组来存储这些页表项。

64位的windows不再也没有必要支持AWE技术，因为这个技术就是为了解决应用程序访问内存不足的情况，但是在64位系统中不存在这个问题，也许有朝一日64位的操作系统也会出现能够访问的内存太少的情况，这个时候说不定会出现类似于AWE的技术