Das 4GB Problem

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Version vom 14. September 2008, 14:28 Uhr von Andy (Diskussion | Beiträge)

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Nicht zuletzt aufgrund der drastisch gesunkenen Speicherpreisen werden immer mehr Rechner mit mehr als 2GB oder gar noch mehr Arbeitsspeicher ausgerüstet. Spätestens wenn es in Richtung der 4GB geht, taucht dann eben immer wieder die Frage auf, warum die 4GB nicht komplett angezeigt bzw. genutzt werden.

Grundsätzlich muss man hier schon einmal zwischen einem 32-Bit und einem 64-Bit Betriebssystem unterscheiden. Außerdem muss man noch zwischen Anwendungen und Betriebssystem unterscheiden. Einer einzelnen Anwendung kann unter einem 32-Bit Betriebssystem maximal 2GB an Arbeitsspeicher zugewiesen werden. Unter einem 64-Bit Betriebssystem sind es maximal 4GB.

Viel entscheidender ist jedoch die Tatsache, wie viel Arbeitsspeicher das Betriebssystem überhaupt verwalten kann, und da sind es bei einem 32-Bit Betriebssystem eben die ominösen 4GB.

Wie kommen aber diese 4GB zustande? Jeder Speicherzelle im Arbeitsspeicher kann zwei Zustände annehmen. Nämlich 0 und 1. Bei einem 32-Bit Prozessor ist der Adressbus 32-Bit breit, es können also 32-Bit adressiert werden, die eben die Zustände 0 und 1 annehmen können.

Also:
2^32 Bit = 4294967276 Bit
/1024 = 4194304 MB
/1024 = 4096 GB


Es werden auch die kompletten 4GB genutzt, zur freien Verfügung stehen aber weniger.

Klingt verwirrend, ist aber eigentlich ganz einfach erklärt. Das BIOS reserviert unterhalb der 4GB Grenze einen Teil des Adressraums für AGP- und PCI-Steckkarten. Außerdem noch ein wenig für andere System-I/O`s und das BIOS-ROM. Ganz konkret fällt so unter anderem also erst einmal ein Adressbereich weg, der genau so groß ist wie der Arbeitsspeicher der Grafikkarte. Man spricht hier auch von GART (Graphics Address Remapping Table). Bei einer Grafikkarte mit 512MB Arbeitsspeicher stehen von den 4GB adressierbarem RAM also gleich einmal nur noch 3,5GB zur Verfügung. Davon fällt dann auch noch die "AGP Aperture Size" weg. Dabei handelt es sich um einen vom BIOS reservierten Adressbereich, über den die Grafikkarte via AGP auf zusätzlichen Hauptspeicher zugreift um z.B. Texturen der Grafikkarte auszulagern. Bei einer AGP Aperture Size von 256MB und den 512MB der Grafikkarte stehen dann also nur noch 3,25GB zur freien Verfügung. Davon können dann noch ein paar Bytes für andere System-I/O`s wegfallen.


Unter Visa 32-Bit hingegen würden theoretisch sogar die 4GB komplett zur Verfügung stehen, aus Kompatibilitätsgründen hat Microsoft den maximal adressierbaren Arbeitsspeicher auf 3,12GB begrenzt. Details hierzu unter DIESMEN LINK. Bei einem 64-Bit Betriebssystem können rechnerisch 2^64 Bit adressiert werden, also 16 EB (Exabyte). In der Praxis kann Visa in der 64-Bit Version aufgrund anderer Limitationen maximal 128 GB adressieren.