Ini adalah pertanyaan yang agak rumit karena membutuhkan beberapa komponen untuk menyelesaikannya. Komponen-komponen tersebut adalah:
- Unit pemrosesan utama
- Unit Pengontrol Memori
- BIOS / (U) EFI
- Sistem operasi
- Aplikasi
Item terakhir tidak berhubungan dengan masalah secara langsung, tetapi saya telah menambahkannya demi kelengkapan.
Singkatnya, semua komponen di atas harus mendukung lebih dari 4 GB memori agar berhasil.
Unit pemrosesan utama
Mari kita mulai dengan CPU. Tapi pertama-tama penting untuk dicatat, bahwa CPU tidak memiliki kemampuan ajaib untuk menggunakan setiap memori sama sekali. Alih-alih itu bisa saja mengakses alamat apa pun dalam ruang yang bisa dialamatkan . Sekarang inilah bitness-thing. CPU 32-bit mampu mengakses alamat dalam rentang dari 0 hingga 4 GiB. Namun kisaran ini harus mengakomodasi tidak hanya RAM, ROM, SMRAM , Tabel Pemulihan Alamat Grafik yang tersedia , tetapi juga semua I / O yang dipetakan dengan Memori.dan banyak lagi, yang mungkin memerlukan bagian substansial dari kisaran alamat ini. Sebagai konsekuensinya sangat mungkin, bahwa beberapa alamat memori dibayangi oleh penggunaan tersebut dan oleh karena itu tidak tersedia untuk operasi pada RAM. Untuk mendapatkan kembali memori tersembunyi, perlu untuk menambah ruang alamat yang dapat diakses CPU . Dalam hal 32-bit CPU, Alamat Fisik Ekstensi dapat membantu. Yang memungkinkan pengalamatan hingga 64 GiB. CPU 64-bit yang beroperasi dalam mode 64-bit asli secara default dapat diakseshingga 16 EiB, yang agak besar dan tidak memerlukan trik seperti itu. Tetapi di sisi lain itu tidak praktis untuk CPU 64-bit untuk menggunakan pengalamatan 64-bit, jadi pada kenyataannya mereka masih dibatasi oleh bus alamat mereka ke kisaran yang lebih rendah dari 16 EiB.
Unit Pengontrol Memori
Awalnya terletak di Northbridge , tetapi dipindahkan ke prosesor mati oleh AMD dimulai dengan prosesor AMD64 mereka dan oleh Intel dengan prosesor Nehalem mereka. Bahkan jika CPU dengan PAE mampu mengakses 64 GiB dengan sendirinya, masih membutuhkan MCU untuk mengakses RAM. Sederhananya: CPU yang mengakses alamat tertentu mendapat jawabannya baik dari perangkat PCI, BIOS ROM flash atau MCU, jika alamat yang diminta berada di RAM, dan sebagainya. Namun bukan hal yang aneh jika MCU (baik itu di Northbridge atau di CPU) untuk mendukung ruang yang jauh kurang dialamatkan dari 64 GiB untuk alasan pemasaran misalnya.
BIOS / (U) EFI
BIOS / (U) EFI juga penting karena merupakan tugas mereka untuk mengkonfigurasi perangkat keras sebelum sesuatu dapat benar-benar beroperasi. Antara lain, mereka bertanggung jawab untuk memetakan seluruh ruang prosesor yang dapat ditangani dengan rentang memori perangkat keras, bus, RAM, dan sebagainya. Menariknya mungkin terjadi bahwa seluruh RAM terpecah-pecah dan dipetakan di beberapa tempat yang tidak bersebelahan. Masalah dengan BIOS adalah bahwa pengembangnya mungkin tidak mengharapkan lebih dari 3 GiB penggunaan RAM dalam sistem mereka dan karena itu BIOS tidak akan memetakan semua memori dengan benar untuk digunakan. Kemungkinan besar ini tidak akan terjadi pada (U) EFI.
Sistem operasi
Sistem operasi juga harus mendukung mengatasi lebih dari 4 memori GiB. Untuk lebih spesifik, itu harus mengkonfigurasi CPU untuk menggunakan PAE. Beberapa OS 32-bit sangat mampu menggunakan PAE dan mengakses lebih dari 4 GiB, yang lain memiliki batas maksimum perangkat lunak pada memori maksimum, meskipun mereka memungkinkan PAE untuk meningkatkan keamanan (Windows XP menjadi contoh). Sekali lagi OS 64-bit secara alami tidak mengalami kesulitan seperti itu dan biasanya mendukung lebih dari 4 GiB memori.
Aplikasi
Poin terakhir adalah dari dunia yang berbeda, karena aplikasi umumnya beroperasi di Ruang Alamat Virtual , saya telah menambahkannya demi kelengkapan. Meskipun demikian diperlukan beberapa langkah tambahan saat mengompilasi agar aplikasi dapat menggunakan lebih banyak memori. Secara default aplikasi 32-bit hanya mampu menggunakan memori 2 GiB. Aplikasi 32-bit yang sama dapat mengatasi memori hingga 4 GiB, asalkan OS mendukungnya dan telah mengaktifkan CPU PAE. Lebih khusus, itu bisa digunakanmemori hingga 3 GiB, yang lain 1 GiB akan dialamatkan sebagai perpustakaan umum dan kernel OS, tetapi tidak dapat ditulisi (pada akhirnya ini tergantung pada arsitektur OS daripada aplikasi itu sendiri). Sekali lagi, aplikasi 64-bit secara asli mendukung mengatasi lebih dari 4 GiB memori dan tidak memiliki masalah seperti itu pada awalnya.
Untuk menempatkan semua ini dalam perspektif, mari kita pertimbangkan beberapa contoh.
Pertimbangkan Pengontrol Memori Intel® 82945G . Situs web Intel menyatakan, bahwa itu tidak mendukung PAE dan dibatasi hingga 4 GB RAM. Mari kita berkonsultasi paragraf 9 System Address Mapdatasheet. Ini memiliki banyak informasi. Paling menarik adalah Figure 9-3. Main Memory Address Range:
dan paragraf 9.2 Main Memory Address Range (1 MB to TOLUD)yang berbunyi sebagai berikut:
Kisaran alamat ini membentang dari 1 MB ke atas memori fisik yang diizinkan untuk dapat diakses oleh (G) KIA (seperti yang diprogram dalam register TOLUD). Semua akses ke alamat dalam kisaran ini diteruskan oleh (G) MCH ke memori utama kecuali jika jatuh ke dalam TSEG opsional, Lubang ISA opsional, atau memori VGA dicuri IGD opsional. (G) MCH menyediakan ruang dekode alamat memori utama maksimum 4 GB (2 GB untuk 82945GC / 82945GZ / 82945PL). (G) MCH tidak memetakan kembali ruang memori APIC atau PCI Express. Ini berarti bahwa ketika jumlah memori fisik yang dihuni dalam sistem mencapai 4 GB (2 GB untuk 82945GC / 82945GZ / 82945PL), akan ada memori fisik yang ada namun tidak dapat dialamatkan dan karenanya tidak dapat digunakan oleh sistem.
Seperti dikatakan, karena tidak mendukung PAE, akhirnya tidak dapat memetakan kembali PCI dan setiap MMIO lainnya di atas 4 GiB, oleh karena itu sebagian memori akan dibayangi dan tidak digunakan. Yang berarti bahwa meskipun digunakan dengan CPU yang mendukung pengalamatan 36-bit, memori di atas 4 GiB akan tetap tidak tersedia dan beberapa memori yang mendekati batas 4 GiB juga tidak akan digunakan.
Sebaliknya, mari pertimbangkan Intel® 82955X Memory Controller , yang terkait dengan yang sebelumnya, tetapi itu ditentukan untuk mendukung 8 GB yang bertentangan dengan yang sebelumnya! Paragraf datasheet 2.1 Host Interface Signalsmenunjukkan, bahwa ia menggunakan bus alamat 36-bit ke CPU, yang merupakan pertanda baik. Paragraf 7 System Address Mapmemiliki wawasan lebih lanjut. Bandingkan Figure 7-1. System Address Rangesdengan yang kita lihat sebelumnya:
Ini jelas menunjukkan bahwa ia mampu menggunakan lebih dari 4 GiB RAM, asalkan digunakan dengan CPU juga mampu mengatasi 36-bit. Perlu dicatat juga bahwa paragraf 7 System Address Mapmenyatakan hal itu MCH supports 64 GB of addressable memory space. Namun dijelaskan lebih lanjut, bahwa RAM yang dapat digunakan maksimum dibatasi hingga 8 GB. Ini sekali lagi menyatakan perbedaan antara addressable dandapat digunakan seperti yang saya coba sampaikan di bagian CPU.
Untuk menyimpulkan ini, saya ingin mencatat bahwa dua chipset terkait sebenarnya memiliki perbedaan besar dalam penanganan memori.
Mari kita periksa Intel® Pentium® Processor Extreme Edition 840 . Itu mendukung set instruksi 64-bit, tetapi tidak mendukung PAE. Yang berarti bahwa jika dijalankan dalam mode 32-bit, itu tidak akan dapat menggunakan lebih dari 4 GiB RAM (tolong, koreksi saya jika saya salah dengan asumsi ini). Mari kita periksa lembar data dan tabel Table 4-3. Signal Description. Meskipun CPU ini berkemampuan 64-bit, namun masih dibatasi oleh address bus-nya yang lebar 36-bit, sehingga membatasi untuk rentang alamat yang dapat diakses mulai dari 0 hingga 64 GiB.
Sekarang mari kita periksa CPU yang lebih baru. Ambil Prosesor Intel® Core ™ i7-7700 misalnya. Itu diiklankan untuk mendukung hingga 64 GB RAM. Sekarang mari kita periksa datasheet-nya. Paragraph 2.3 System Address Mapmeyakinkan kita bahwa jangkauan addressable CPU ini adalah dari 0 hingga 512 GiB karena bus alamat 39-bit. Perhatikan bahwa masih jauh dari kisaran 16 EiB teoritis untuk CPU 64-bit. Anehnya meskipun lebih lanjut menjelaskan bahwa CPU ini memang mendukung hingga 32 GiB dari maksimum RAM yang dapat digunakan (bertentangan dengan 64 GB di situs web). Ada juga gambar yang menarik di sini Figure 2-2. System Address Range Example:
Ini melakukan pekerjaan dengan baik yang menggambarkan masalah dengan memory shadowing oleh perangkat PCI dll. Juga menyarankan cara mengatasi masalah ini dengan memetakankisaran dari RAM nyata ke kisaran alamat atas dalam rentang yang dapat dialamatkan oleh CPU . Dengan demikian reklamasi memori tersembunyi itu untuk digunakan. Perhatikan bahwa pemetaan ulang ini dilakukan oleh BIOS / (U) EFI pada saat inisialisasi perangkat keras dan itu tepat karena alasan ini saya memasukkan BIOS / (U) EFI dalam daftar-peluru di atas.
Saya telah mengambil produk Intel sebagai contoh, tetapi hal yang sama berlaku untuk AMD.
Sekarang mari kita bahas bagaimana Sistem Operasi terlibat. Kernel Linux termasuk dukungan mode PAE penuh dimulai dengan versi 2.3.23 dan sangat mungkin untuk memiliki lebih dari 4 GiB memori yang dapat digunakan dengan kernel Linux pada sistem 32-bit. Namun waspadai masalah yang tidak ditentukan dengan kernel Linux 32-bit pada sistem dengan lebih dari 4 GiB RAM pada beberapa perangkat keras (dalam pengalaman saya itu ada hubungannya dengan TLB shootdowns). Pokoknya Wikipedia memiliki informasi yang baik tentang dukungan PAE . Yang menarik adalah bagaimana Windows XP dibatasi hingga 4 GB, sedangkan Windows Server 2003 Enterprise / Datacenter SP2 mampu penuh 64 GB. Sama untuk pasangan Windows Desktop-Server lainnya.
Seperti yang Anda lihat ada banyak kombinasi di antara komponen yang terdaftar dan dalam beberapa kasus mengganti CPU atau OS mungkin membantu. Jauh lebih sulit untuk berurusan dengan BIOS / (U) EFI atau MCU karena yang pertama adalah milik dan terintegrasi ke dalam sistem dan tidak mudah dimodifikasi, yang terakhir dibangun ke dalam CPU atau disolder di papan.