为什么32位x86系统上的Windows客户端版本人为地将内存限制为4 GB？
摘要
解释了32位Windows客户端版本人为将内存限制为4 GB的历史原因：物理地址扩展（PAE）和数据执行保护（DEP）存在驱动兼容性问题，而非出于任何恶意动机。
<p>Windows XP SP2 引入了数据执行保护（DEP），该功能利用了当时 x86 处理器的一项新特性，允许拒绝从数据页执行代码。这项新特性是物理地址扩展（PAE），它同样允许那些 32 位处理器访问 4 GB 边界以上的物理内存。尽管可以在所有系统上开启数据执行保护，但只有服务器产品会使用 4 GB 以上的内存。</p>
<p>有读者问道：“客户端版本被阻止使用超过 4 GB 内存的真正原因是什么？”</p>
<p>问题中使用“真正”一词暗示读者认为官方说法是谎言，并且存在某种邪恶的恶意原因导致了这一限制。目前尚不清楚这种恶意原因可能是什么。也许读者认为“真正”的原因是“迫使用户购买更赚钱的 Windows Server 副本”，但这毫无道理。支持超过 4 GB 内存的最便宜的 32 位 Windows Server 2003 版本是企业版，售价为 3999 美元¹。这对于消费级操作系统来说是一个离谱的价格。</p>
<p>消费级产品不使用 4 GB 以上内存的原因在<a title="操作系统与 PAE 支持" href="https://learn.microsoft.com/en-us/previous-versions/windows/hardware/design/dn613969(v=vs.85)">该功能随附的文档</a>中“驱动问题”一节中给出了解释。</p>
<blockquote class="q">
<p>通常，设备驱动程序需要进行若干小修改。虽然实际代码改动可能很小，但实现起来可能很困难。这是因为在不使用 PAE 内存寻址时，设备驱动程序可能会认为物理地址与 32 位虚拟地址限制是相同的。PAE 内存使得这一假设不再成立。</p>
<p>……</p>
<p>[许多]为这些系统设计的设备驱动程序可能未在启用 PAE 的系统配置上进行过测试。为了限制对设备驱动程序兼容性的影响，对 Windows XP SP2 和 Windows Server 2003 SP1 标准版的硬件抽象层（HAL）进行了修改，将物理地址空间限制在 4 GB 以内。</p>
</blockquote>
<p>如上所述，未启用 4 GB 以上内存是出于兼容性考虑。许多驱动程序无意中假设所有物理地址都适合 32 位（例如 DMA 驱动程序）。如果提供 4 GB 以上的内存，这些驱动程序将破坏内存。</p>
<p>服务器上启用了 4 GB 以上内存，因为如果你是服务器管理员，你不会安装那些在百思买打折区花 10 美元买的手持扫描仪的随机驱动程序。服务器管理员通常只运行 Windows 附带的纯原生驱动程序（他们甚至不安装制造商的视频驱动程序）。所有 Windows 附带的驱动程序都经过了 4 GB 以上地址的测试。而那个 2001 年的 10 美元手持扫描仪驱动程序没有经过测试，它很可能会截断 4 GB 以上的地址，从而导致内存损坏。</p>
<p>消费市场和服务器市场在使用模式上非常不同。消费者几乎会安装任何东西。服务器管理员则尽可能少安装。消费者没有技术专长。服务器管理员拥有高技能员工。</p>
<p>当然，这一切现在都已成为历史奇闻。只有 4 GB 内存的系统已极为罕见，Windows 从 2020 年开始劝阻生产使用 32 位处理器的系统，最终在 Windows 11 中完全停止生产 32 位版本。</p>
<p>¹ 唯一另一个支持超过 4 GB 内存的版本是数据中心版，在我找到的定价表上，他们甚至懒得列出价格。如果你需要问价，那你买不起。</p>
<p>本文最初发布于 <a href="https://devblogs.microsoft.com/oldnewthing/20260512-00/?p=112316">《为什么 32 位 x86 系统上的 Windows 客户端版本人为地将内存限制为 4 GB？》</a>（来自 <a href="https://devblogs.microsoft.com/oldnewthing">The Old New Thing</a>）。</p>
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# 为什么32位x86系统上的Windows客户端版本人为地将RAM限制在4GB？ - 《旧事新说》
来源：https://devblogs.microsoft.com/oldnewthing/20260512-00?p=112316
Windows XP SP2引入了数据执行保护（DEP），它利用了当时x86处理器的一项新功能，允许禁止从数据页执行代码。这项新功能是物理地址扩展（PAE），它同样允许这些32位处理器访问4GB边界以上的物理RAM。尽管你可以在所有系统上启用数据执行保护，但只有服务器产品会使用4GB以上的内存。
一位读者问道：“客户端版本被限制使用超过4GB内存的真正原因是什么？”
问题中使用了“真正”一词，暗示读者认为官方原因是谎言，并且存在某种邪恶的动机导致了这个限制。目前还不清楚这种邪恶的动机会是什么。也许读者认为“真正”的原因是“为了迫使用户购买更有利可图的Windows Server副本”，但这说不通。支持超过4GB内存的最便宜的32位Windows Server 2003版本是Enterprise版，售价3,999美元¹。对于消费级操作系统来说，这是一个离谱的价格。
消费级产品不使用4GB以上内存的原因，在引入该功能时所附带的文档中已有说明，详见“驱动程序问题”部分。
> 通常，设备驱动程序需要在多个小方面进行修改。虽然实际的代码更改可能很小，但实施起来可能很困难。这是因为当不使用PAE内存寻址时，设备驱动程序可能会假设物理地址与32位虚拟地址限制相同。而PAE内存使这一假设不再成立。……许多为这些系统设计的设备驱动程序可能没有在启用PAE的系统配置上测试过。为了限制对设备驱动程序兼容性的影响，Windows XP SP2和Windows Server 2003 SP1 Standard版的硬件抽象层（HAL）进行了更改，将物理地址空间限制在4GB。
如上所述，出于兼容性原因，并未启用4GB以上的内存。许多驱动程序无意中假设所有物理地址都适合32位（例如DMA驱动程序）。如果启用4GB以上的内存，这些驱动程序可能会损坏内存。
服务器上启用4GB以上内存是因为，如果你是一名服务器管理员，你不会为在Best Buy打折区花10美元买的手持扫描仪安装随机驱动程序。服务器管理员通常只运行Windows自带的普通驱动程序（他们甚至不安装制造商的视频驱动程序）。所有Windows自带的驱动程序都经过4GB以上地址的测试。而那个2001年出品的10美元手持扫描仪的驱动程序则没有，它很可能会截断4GB以上的地址，从而导致内存损坏。
消费市场与服务器市场在使用模式上截然不同。消费者几乎会安装任何东西，服务器管理员则尽可能少安装。消费者没有技术专长，服务器管理员则拥有高技能员工。
当然，所有这些如今都已成为历史奇闻。只有4GB内存的系统已极为罕见，Windows从2020年开始逐渐停止生产使用32位处理器的系统，最终在Windows 11中完全停止了32位版本的发布。
¹ 唯一另一个支持超过4GB内存的版本是Datacenter版，在我找到的价目表上，他们甚至懒得标出价格。如果你需要问价格，那你肯定买不起。
### 分类
## 作者
Raymond Chen
Raymond参与Windows的演进已超过30年。2003年，他创办了一个名为“The Old New Thing（旧事新说）”的网站，其受欢迎程度远远超出了他最疯狂的想象，这一发展至今仍让他心有余悸。该网站催生了一本书，巧合的是书名也叫《旧事新说》（Addison Wesley 2007）。他偶尔会出现在Windows Dev Docs的Twitter账号上，讲述一些不提供任何有用信息的故事。
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