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32位系统通过物理地址扩展可以使用超过4Gib的物理内存，怎么做到的呢？
众所周知一个32位进程的虚拟地址最多能表示2^20个页，用虚拟地址里剩下的12bits表示4k的偏移量。其能表示的内存大小上限为2^20*2^12=2^32byte=4Gib
如实际物理内存恰好等于进程中能寻址的虚拟内存，即物理内存<=4Gib(2^32)。偏移2^12(4k)，需要2^20个页框表示。相应的页表项里用来寻址的部分(pfn)应该有20bits才能表示完对应到物理内存的2^20个页框，和32位虚拟地址空间里最多能表示的页个数相同，即虚拟内存刚好可映射到整个物理内存。
PAE模式如何支持大于32GB的物理内存？
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**PAE模式下，系统中的进程任意时刻还是只能访问4GB的地址空间，这是虚拟地址宽度所限，但是考虑到一般的页表项结构，低12位做各种标志，高20位作为物理页框号，这样满打满算也就可以定位2^20=1M个物理页面，也就是在普通模式下无论如何最高只能支持4GB物理内存。
PAE模式下就不同了，其稍微改变了下页表结构，把一个32位的虚拟地址分成4个部分：
0-11：页内偏移
12-20：页表（Page Table）
21-29：页表目录表（Page Table Directory）
30-31：页目录指针表（Page Directory Pointer Table）
可以看到，这里PAE的分页把页表项做成了8个字节，即64Bit,除去低12位做标志，还有52位可以用作寻址物理页框，这正是PAE模式的核心。
细心的人可能会发现，即使如此，虚拟地址一共就32位，你2^22^92^9*4KB仍然是4GB 呀，怎么说就支持大于4GB的呢？没错，这也正是我开始疑惑的地方。但是人家根本没把思想放在这方面，这也正是前面提到任意时刻，一个进程最高只能使用4GB的原因。重要的在于操作系统是多任务的，如果是在普通模式下，我现在有8GB的物理内存，而当前系统运行5个进程和系统进程，如果每个进程当前都需要1GB的物理内存，则在此模式下使行不通的，这6个进程只能平分8GB中的4GB，其他的只能通过不停的换入换出来实现。
而在支持PAE模式的情况下就不同了，上面6个进程均可分到1GB物理内存，并且在需要的时候还可以增加。这就是PAE带来的好处。
话说说到这里，可能还有人不明白。分页机制中有个重要的概念就是物理页框号，页表能够层层递进正是在页表项中记录了物理页框号。物理页框号可是全局的，即在整个系统中不会有重复的物理页框。在普通模式下，只有20位用于物理页框号，那么最高也就是支持2^20=1M个页，即4GB物理内存。其他的有再多的内存寻址不到啊！
在PAE模式下，使用36根地址线，最大可以索引到64GB的物理内存。由于页表项中有52位可以作为页框号，所以其可以定位更多的物理页框。即使碍于虚拟地址宽度所限，一个进程只能访问4GB空间，但是放大格局。站在系统的角度，则是在其他的进程需要的时候，可以减少换出内存的次数，这是后备力量的加强！！
作者：玄成
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来源：牛客网
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