详解4G内存与CPU，BIOS和操作系统之间的牵绊

4GB内存的“原罪”：X86架构

CPU和内存控制器从硬件上为使用4GB内存提供了保障。但是还没有解决4GB内存的问题。障碍来自于个人电脑的体系标准——32位X86架构。早在 8086时代，内存是焊接在主板上的，一般也就几KB的内存，IBM规定640KB的地址是最高端，这个地址分配给BIOS，接下来有一段地址分配给系统的显示设备和I/O设备。电脑的迅速发展很快突破640KB内存达到并超过1MB。但是640KB下面这一段地址分配不能改变，因为CPU、DOS操作系统都是从640KB读取BIOS通过640KB下面的显示设备寄存地址，I/O设备寄存地址与显示设备、I/O设备通信、交换数据。如果更改，以前的所有电脑都要作废。所以必须寻找一个办法，既不改变640KB地址分配，又可以使用640KB到1MB的内存。那就是这种地址分配规则不变，采用“内存地址映射”技术，把640KB到500多KB的这一段地址映射到640KB-1MB的空间里，映射工作由BIOS负责。操作系统则由两条DOS命令 HIMEM.SYS和EMM386.SYS负责，熟悉DOS的用户，都会知道这两条命令。通过映射，就可以让DOS软件使用更多的内存。内存发展到 4MB，16MB，都是通过“内存映射”技术解决。到现在，个人电脑只要兼容DOS，就必须遵守640KB这种地址内存分配规则。

奔腾Ⅱ时代，SDRAM内存容量达到128MB。那时候的地址总线是32位，最大地址空间是4GB，这时32位X86架构已经完全形成。除保留以前的内存地址分配规则外，还要把 BIOS地址映射到地址空间的顶端——4GB。一直到815时代的DDR内存，915时代的DDR2内存。真正使用的内存单条最大容量为512MB，系统使用的内存不会超过2GB。所以4GB内存问题没有显现。

945时代时1GB的DDR2内存出现后，内存控制器的设计者们开始考虑主板安装4GB的内存条。但当时很少有用户使用4GB内存，4GB内存问题依然没有凸现。