具有 32 位字长的 32 位 CPU 如何使用 4 GB 的 RAM？

Question

我在网上看到了一些关于我的问题的解释，但我仍然觉得我不理解手头的问题。

我知道 32 位 CPU 会将其内存划分为称为字的离散单元，每个单元最多可以存储 32 位的数据。 32 位 CPU 可以寻址的内存位置总数为 2^32 或 4294967295 个地址。现在，由于每个地址最多可以保存 32 位的数据，因此该处理器可以使用的内存总容量（以位为单位）应该是 2^32 x 32 对吧？但是，这个值并没有达到 4 GB，这是我困惑的地方。我想了解这个 4 GB 的值是如何计算出来的。

Answer 1

您的估计有 2 个错误：

1/ 寻址（几乎）总是在字节级别。否则大多数 C 程序都会被破坏。这使得内存量与处理器内部寄存器的大小无关。

2/ 内存大小以 BYTE 而非 BIT 给出。 因此，使用 32 位物理地址，您可以拥有 2^32 字节的内存，即 4GB。

请注意，物理内存的大小部分与处理器寄存器大小无关。 一年来，页表上出现了一些超出 4GB 障碍的系统黑客行为。参见例如 https://en.wikipedia.org/wiki/Physical_Address_Extension 真正的限制是限制为 32 位的虚拟地址（因此 4GB/进程）

现在处理器有 64 位寄存器。虚拟地址是 64 位（或多或少）。但是 2^64 是一个疯狂的内存量，为了降低成本，物理地址通常被限制为 40 或 48 位。这是 256TB，对于当前的计算机（以及不久的将来的处理器）来说已经足够了。

所以值 32 或 64 对应于虚拟地址大小。