为什么在保护模式下IA-32处理器最高可访问4GB的内存

在保护模式下，IA-32处理器可访问最高达4GB的内存，这是32位无符号二进制整数地址能够寻址的上限。

 今天看汇编的时候发现书里带过一句，不太明白为什么内存上限是4GB，就搜了一下，总结了一下答案。

 

1. 对计算机来说一个存储单元大小是8 bits (1字节)；

 

2. 每一个存储单元都要对应一个地址，地址不管里面的内容是什么，如一个int类型是16 bits，占用2个存储单元，第一个存储单元的地址假设为 FFFFFFF1 (32bits)，则第二个存储单元的地址就为FFFFFFF2。而字符串或者数组的话占用连续的内存空间；

 

3. CPU里有很多寄存器，有储存指令的指令寄存器，有储存数据的数据寄存器，有储存地址的地址寄存器，还有既可以储存数据又可以储存地址的通用寄存器等等。寄存器的作用是储存CPU的运算器所需要的或生成的数据的。

 

4. IA-32（Intel Architecture，英特尔体系架构），属于X86体系结构的32位版本，即具有32位内存地址和32位数据操作数的处理器体系结构，从1985年面世的80386直到Pentium 4，都是使用IA-32体系结构的处理器。

 

5. 系统的32位就是指寄存器的大小，IA-32对应32bits的地址寄存器，即一共有2^32个地址，每个地址对应一个8 bits的存储单元

 

6. 32bits * 8bits ＝ 4GB内存大小（2^2*2^10*2^10*2^10*1B）

 

7. 但其实这个问题是错的，32位CPU是可以访问4GB以上内存的，通过一种叫做PAE（物理地址扩展，Physical Address Extension）的技术。Windows之所以不能支持是因为微软的市场策略问题（服务器版的就支持PAE）。

 

8. 可是，地址不光是给内存用的，但计算机的其他部件也需要地址，所以虽然能编址4GB的空间，但实际用到内存上的只有3.2GB，这也就是为什么4GB内存在Windows上只能使用3.2GB的原因了。

 

9. 相比之下64位的CPU虽然比32位看起来相差不多，但是内存却可以达到16TB！！不过也并不是这个数字越大越好，单纯内存的提高并不能提高性能，就现在而言性能上可能还是32位CPU更好一些。