32 位、64 位和启用 PAE 的操作系统的内存配置答案

【问题标题】：Memory Configuration for 32-bit, 64-bit and PAE enabled OS32 位、64 位和启用 PAE 的操作系统的内存配置
【发布时间】：2019-08-29 17:09:05
【问题描述】：

我对内存配置感到困惑，我有以下问题。

如果 32 位操作系统最大虚拟地址为 4GB，当我有 4GB 内存用于 32 位操作系统时，虚拟内存大小如何？是需要虚拟内存还是直接使用物理内存？
在 32 位操作系统中，12 位偏移，因为页面大小 = 4k，即页面地址为 2^12 和 2^20 那么 64 位操作系统呢，什么是偏移大小？什么是页面大小？它是如何计算的。
什么是 PAE？如果启用如何确定 PAE 的大小，扩展内存的最大和最小大小是多少。

【问题讨论】：

单个问题每个问题帖子，请。 “如果 32 位操作系统最大虚拟地址为 4GB，当我有 4GB 内存用于 32 位操作系统时，虚拟内存大小如何？” - 好吧，你自己说：虚拟内存的最大大小是 4GB。而且虚拟内存不是磁盘空间。
3.它是一种在 32 位 CPU 上寻址高达 64G 的虚拟地址空间的技术。谷歌为它。
@Tsyvarev 如果虚拟内存不是磁盘空间，假设我有 2gb 的内存和 4gb 的虚拟内存，内存换出/换入页面。 ?虚拟内存的定义：- 虚拟内存是一种存储分配方案，其中辅助内存可以像主内存的一部分一样被寻址。
Swap 是存储在硬盘上的特殊文件。
@Tsyvarev，你的意思是没有交换就没有虚拟内存。

标签： memory memory-management linux-kernel embedded-linux

【解决方案1】：

Q.1 答：-

32 位处理器包含一个 32 位寄存器，可以存储 2^32，64 位处理器包含一个 64 位寄存器，可以存储 2^64。一个 64 位寄存器理论上可以有 16 EB 的内存。

对于 32 位操作系统，最大虚拟内存为 4GB，它最多只能寻址 4GB 的物理 RAM（无 PAE）。

对于 Linux 内核，它工作在虚拟内存管理上，即 CPU 地址，地址的类型有很多种。总线地址，物理地址（访问物理内存还有其他概念，例如DMA和IOMMU）

虚拟内存大小是单个进程的最大虚拟大小。

有关 32 位和 64 位处理器的更多详细信息，请使用link。

Q.2 答：-

对于 64 位操作系统，地址空间是 16 EB RAM。通常页面大小为 8K，即 2^13（除此之外还有大页面和大页面的概念）。

64 位当前使用 48 位物理地址，允许您寻址高达 256 TBytes 的主内存。因为页表本身也是一个页，由页表项组成。由于一张表中的条目数量是有限的，并且取决于条目大小和页面大小，因此表被安排在多个层次上。通常有 2 或 3 个级别，有时甚至有 4 个级别。

64位操作系统的一般计算：-

 Number of entries in page table = virtual address space size/page size

                            = 2^(64-13) (if page size is 8K)

                            = 2^51 for maximum page table entries (if you are using whole 64 bits)

Page Size == Frame Size.

Q.3 答：-

对于 PAE，页表条目从 32 位扩展到 36 位。这为页表条目中的物理页地址或页框号 (PFN) 字段提供了更多空间。在 PAE 的初始实现中，页帧号 (PFN) 字段从 20 位扩展到 24 位。被翻译地址的“字节偏移”大小仍然是 12 位，因此总物理地址大小从 32 位增加到 36 位（从 20+12 到 24+12）。这将 CPU 理论上可寻址的物理内存从 4 GB 增加到 64 GB。

Maximum size of PAE is = 64GB (2^36).

有关 PAE 的详细信息，请使用 link

【讨论】：