物理内存：说说你不知道的那些事

一记阳光。

<DIV id=main_content clearfix?>    物理内存
　　
    1、应用中的概念

　　物理内存，在应用中，自然是顾名思义，物理上，真实存在的插在主板内存槽上的内存条的容量的大小。看计算机配置的时候，主要看的就是这个物理内存。

　　物理内存是计算机上的最重要的资源之一。Windows的内存管理器负责给活动进程、设备驱动，和操作系统自己分配内存。因为绝大多数系统所能访问的数据和代码远比物理内存多，所以从本质上来说，物理内存是代码和数据在其中运行的窗口。所以内存容量对性能有影响，因为如果进程或者操作系统所需的代码或者数据不存在，内存管理器就需要从磁盘中读取这些内容。

    2、CPU中的概念

　　物理内存，CPU的地址线可以直接进行寻址的内存空间大小。比如8086只有20根地址线，那它的寻址空间就是1MB。我们就说8086能支持1MB的物理内存。即使我们安装了128M的内存条在板子上，我们也只能说8086拥有1MB的物理内存空间。同理32位的386以上CPU，就可以支持最大4GB的物理内存空间了。

　　虚拟内存与物理内存的区别：虚拟内存就与物理内存相反，是指根据系统需要从硬盘虚拟地匀出来的内存空间，是一种计算机系统内存管理技术，属于计算机程序，而物理内存为硬件。因为有时候当你处理大的程序时候系统内存不够用，此时就会把硬盘当内存来使用，来交换数据 做缓存区，不过物理内存的处理速度是虚拟内存的30倍以上。如果你内存够大的话还可以划分出来当硬盘用呢，速度超快.

    内存的意义

　　除了会对性能造成影响，物理内存的容量还会影响其他资源。例如，对于非分页池来说，这是由物理内存提供后备的操作系统缓冲，很明显，其容量会受到物理内存的限制。物理内存也会对系统的虚拟内存限制有影响，虚拟内存的大小等于物理内存容量、再加上所有页面文件的最大容量。物理内存还会对进程的最大数量具有间接的影响，笔者将会在今后的文章里专门提到线程和进程的限制。

　　Windows对于物理内存的支持，要受到诸如硬件限制、许可、操作系统数据结构，以及驱动程序的兼容性等方面的综合影响。MSDN网站的Memory Limits for Windows Releases文章对不同Windows版本、以及同一个版本的不同SKU的限制进行介绍。

　　我们可以查看所有Windows版本的不同SKU的物理内存支持许可。例如，32位 Windows Server 2008标准版仅支持4GB，而32位Windows Server 2008数据中心版支持64GB。类似的，64位Windows Server 2008标准版支持32GB，而64位32位Windows Server 2008数据中心版支持2TB。目前来说，并没有多少系统拥有2TB内存，不过Windows Server性能产品组知道有两台服务器拥有那么多的内存，其中一台位于某地的实验室。该服务器的任务管理器如下图所示：

　　32位的最大限制是128GB，Windows Server 2003数据中心版可以支持，这是因为在大内存的系统上，内存管理器用来追踪物理内存的结构，需要消耗更多系统虚拟地址空间。内存管理器把每个内存页的追踪数据保存在叫做PFN数据库的数组中，而且考虑到性能因素，会把整个PFN数据库映射到虚拟内存中。因为它用28字节的数据结构来代表每个内存页，128GB系统的PFN数据库需要将近930MB的空间。32位Windows拥有4GB的虚拟地址空间，由硬件所定义，默认划分为两半，其中一半供用户模式进程（例如Notepad）所使用，另一半供系统所使用。因此980MB的容量就要占据将近一半的系统虚拟地址空间（共2GB），只剩下约1GB 空间可以用来映射内核、驱动程序、系统缓存和其他系统数据结构：

    内存限制

　　64位Windows客户端，不同SKU的内存支持也有所不同，Windows XP Starter版的内存支持最低，仅512MB，而Windows Vista旗舰版的内存支持最高，可达128GB。但是所有版本的32位Windows客户端SKU，包括Windows Vista、Windows XP和Windows 2000 Professional，最大支持4GB物理内存。标准的X86内存管理模式，最大可以支持4GB的物理地址访问。在早期，并不需要考虑在客户端提供超过4GB的支持，因为当时很少有计算机配备那么高的内存，哪怕是服务器。

　　但是在Windows XP SP2开发的过程中，已经可以预见客户端计算机将会配备超过4GB的内存，所以Windows产品组对超过4GB的Windows XP计算机进行大量的测试。Windows XP SP2还支持物理地址扩展（PAE）功能，该功能本来是为了在硬件上实现非执行（NX）保护，因为这是数据执行保护（DEP）的必要条件，但是该功能还可以支持超过4GB的内存。

　　Windows产品组的工程师发现，很多测试计算机会发生崩溃、挂起，或者无法启动的故障现象，这是因为某些设备驱动程序，主要是一些客户端计算机（而非服务器）上的显卡或者声卡，其驱动程序在编写时没有考虑到内存大于4GB的情况。所以，这些驱动程序会截去那部分地址，从而导致内存冲突以及其他副作用。而服务器则通常会配备更加常规的硬件设备，其驱动程序更加简单稳定，因为通常来说碰到这些问题的几率很小。由于客户端设备驱动程序所存在的这些问题，迫使Windows客户端SKU只能忽略高于4GB的那部分物理内存，哪怕从理论上来说可以对其进行寻址。