32bit cpu：它可以使用多少内存？ [关闭]答案

【问题标题】：32bit cpu: how much memory can it use? [closed]32bit cpu：它可以使用多少内存？ [关闭]
【发布时间】：2016-12-19 09:18:26
【问题描述】：

现在我知道这个问题已经被问过好几次了，但我真的不知道 32 位处理器在理论上和实际上都不能解决多少内存。请注意，我来自土木工程背景，所以我仍在学习计算机科学；而且计量单位对我来说很重要，这实际上是我的问题：

现在我知道你可以通过 2^32（或 64）计算 CPU 可以使用多少内存，在这种情况下你会得到 4.294.967.296 位。现在我知道（或者我想我知道）内存是以字节为单位的，所以为了找出一个 cpu 可以使用多少字节的内存，我将 4.294.967.296/8 除以 536.870.912 字节。然后除以 536.870.912/1024 得到 524.288 KB。然后除以 524.288/1024 得到 512 兆字节。然后除以 512/1024 得到 0.5 GB，这...不是很好。

现在我注意到，如果你一开始不除以 8，你会得到 4 GB；所以我的问题是：ram 是以位还是字节来衡量的。如果是byes，那么cpu地址位和ram容量有什么关系？

编辑：嘿，我设法了解了计量单位的工作原理。基本上你有从 0x00000000 到 0xffffffff 的 4.294.967.296 个地址，每个地址代表 4 个字节的数据。然后除以 1024 得到 4.194.304 kbytes、4.096 mbytes 和 4 gbytes。抱歉花了这么长时间，感谢大家的反馈。

【问题讨论】：

内存以字节为单位。
"在这种情况下你得到 4.294.967.296 位" - 没有。您从该计算中获得字节。在理论上一个 32 位 CPU 可以寻址 4GB - 但实际上由于物理设计这通常只有 2GB（虽然不知道确切的细节），并且由于操作限制而大约为 1.5GB系统
@a_horse_with_no_name 2GiB 限制是一种软件设计 :) 由于 MMIO，设备必须使用一些物理地址，但不能超过 2GiB。此外，32 位机器可以访问任意大小的内存，这不是寄存器大小，而是 1）总线/物理地址的大小 2）内存字的大小。尽管 OP 可能会询问 x86 在这种情况下 2) 是否减少，正如您所说的那样，字节 [但 1) 仍然可以是 32 或 36 位]。
@Phylogenesis 不，例如，请参阅PIC16F flash program memory。 :)
@i486 ：我认为他/她混淆了 bits 和 bytes。 edithegodfather：您能否更新您的问题，因为其中有错误？谢谢。

标签： memory cpu bit ram

【解决方案1】：

32 位 CPU 有 32 位地址寄存器，最多可以寻址 4GB 内存（字节而不是位）。但也有段寄存器。每个段最多可以有 4GB 内存。 64K 段 * 4GB = TB。实际上，任何操作系统都无法做到这一点，例如Windows 7 不使用多段，最大为 4GB。

【讨论】：

CPU 有一个fixed number of address lines。如果您在谈论 x86，您会将 segments 与 selectors 混淆，同时也忽略了 PAE 等功能。
@MargaretBloom 我同意，但这是实际限制（特定 CPU 型号的实现）。理论上地址线的数量可以增加到最大值：段寄存器的最大大小* 4GB。我认为这个问题更具理论性。至少没有关于特定 32 位 CPU 的消息。
那么为什么段寄存器是16位的？ :) 什么是物理地址大小，如何制作逻辑地址无关紧要（例如，寄存器配对也可以工作）。
@MargaretBloom 因为段选择器（寄存器）是 16 位的。 “CPU 支持 16K(16384) 段数，因此总虚拟内存空间为 4Gbytes x 16K =64 TB”。这是更正确还是你认为它仍然太多？ BTW，你知道x86段寄存器CS、DS、ES、FS、GS吗？
没关系。我问是因为，你的话，“至少没有关于特定 32 位 CPU 的消息”，但现在你说“因为段选择器（寄存器）是 16 位的”，这仅适用于 x86。因此，如果您的答案是一般性的，那是不正确的，因为只有少数拱门具有段 reg，如果它特定于 x86，则不是正确的，因为受保护模式不能那样工作。你可以查看我的答案，看看我确实知道 x86 是如何工作的 :)

【解决方案2】：

记忆由许多可读写的项目组成，称为单词。
每个项目都有一个唯一的编号，称为地址。

CPU 有固定数量的位/引脚来表示地址。
一位可以表示地址 0 和 1。
两位最多代表00、01、10、11。
三位代表......好吧，你明白了。

每个位都有两个值，每个位都独立于其他位，因此每次添加位时，值的数量都会增加一倍（只需将所有旧值放在它们前面，然后再用一个 1，你得到的值是旧值的两倍）。
所以 n 位是 2ⁿ 个可能的值，2ⁿ 个可能的单词。

如果 CPU 最多有这些位数来表示地址（罪魁祸首：寄存器的大小不必与地址的位数匹配。32 位 CPU 可以有 36 位地址例如）它最多可以访问这么多的记忆单词。

内存字可以是任何非零大小。从字面上看，任何大小。包括 1 位或 14 位或 8 位。
标记上最分散的架构 x86 使用 1 字节的字（因此对于 32 位地址，它可以访问 2³² = 4GiB），但这绝不是一般规则。

【讨论】：

感谢您的回复；我想答案是不要把公式当作“做所有的事”:)
@editthegodfather 从 cmets 和其他答案中可以看出，很多人都弄错了 :) 公式很简单：total bits = max number字数乘以每个字的位数。通用并不容易，例如，“字节”并不意味着到处都是 8 位，这就是为什么很多协议使用术语 octet。

【解决方案3】：

我曾经在我的机器上安装了 core2 duo Intel 处理器和 2 GB RAM，我安装了另一个 4 GB RAM，但 Windows 无法使用全部添加的空间，所有可用 RAM 为 2.9 GB。 usable RAM with 32 bit processor

【讨论】：

这个限制来自操作系统，问题是针对 32 位 CPU 的理论地址空间，而不是针对特定的操作系统实现。 Windows（非服务器版本）不使用 CPU 的所有可能功能。
我不太明白这一点，因为 Windows 7 和其他具有核心 I3 的机器例如可以使用超过 6 GB 的 RAM 空间。