【IT168评测中心】虽然现在已经广为人知，然而在两年前，在少数桌面用户踏入4GB内存领域的时候，它们会碰到一个32位Windows无法应用3GB（具体数值根据情况有些变化，但不会大于4GB）以上内存的问题，随着当时的九阳神功秘籍 4GB内存平台全探秘，大家逐渐知道4GB用不满是因为一个叫做MMIO（Memory Mapped I/O，内存映射IO）区域存在的缘故。

典型的3.25GB容量

九阳神功秘籍 4GB内存平台全探秘

突破4GB内存屏障 64位平台解析(上)

突破4GB内存屏障 64位平台解析(下)

64位才好用 亿能4GBx2 DDR2800内存套装

　　在继续之前，首先来看一些各种Windows对内存支持的限制：

　　特别说明的是，Windows 7将会支持最多192GB的内存（64位版本），服务器版本不会叫做Windows 7 Server，而是叫做Windows Server 2008 R2。

　　大概很多人都知道，Windows Vista和Windows Server 2008都基于相同的代码树，也就是说，它们的核心是很相似的（这一点和Windows XP以及Windows Server 2003不同；不过，Windows XP 64bit和Windows Server 2003 64bit是相同的代码树）。据说，这样是为了维护方便：只需要研发一个补丁，就能同时应用于Vista和2008。例如，Service Pack 2就能同时应用于Vista和2008（现在已经有了5种语言的正式版SP2）。

Vista SP1的幻象：插有多少内存，Vista SP1就会显示多少，不过任务管理器里面只会有3.25GB左右

　　实际上，Windows Vista SP1和Windows Server 2008的很多核心文件都是一致的（2008推出的时候SP1已经发布了，因此直接就集成了SP1，或许准确地，所有的2008都应该叫做Windows Server 2008 SP1），也许我们能通过简单的方法让32位Vista能像32位2008一样，可以使用超过4GB的内存。

　　很幸运，和XP不同，32位Vista的4GB限制确实不是核心代码上的限制，而是一些其他的限制：在系统启动的时候，将会读取一个值，这个值最终确定了用户可以使用的内存。这个值叫做Kernel-WindowsMaxMemAllowedx86，通过一个未公开的函数ZwQueryLicenseValue来读取，这个值代表着可用的最大内存，如32位Windows上总是0x1000，单位是MB，也就是代表着4GB。

　　更多的核心内容，可以看这里（英文）：Licensed Memory in Windows Vista，国外的先贤对其进行了系列的研究。

附概念澄清：32位操作系统并不意味着只能使用4GB内存

　　从硬件上讲，所谓的计算机位数是指处理器指令的长度，对硬件来说就是通用寄存器（GPR，General Purpose Registers）的宽度，它并不意味着地址总线的宽度，虽然有些情况下它们碰巧也会相等。对于当前的从80386开始算起的大多数x86处理器来说，通用寄存器的长度就是32位，支持x86-64（或者按照更常见的说法：x64）的处理器则可以支持64位的通用寄存器。32位的PowerPC（G5之前）使用32位的通用寄存器，指令长度固定为32位，DEC Alpha64则基于64位通用寄存器，指令为64位。

Intel Pentium PRO运行16/32位混合操作系统Windows 95很慢，性能甚至低于运行纯32位操作系统Windows NT

　　32位操作系统指的它的指令们只使用32位宽度的GPR，并不意味着它只能的内存寻址就是32位。实际上，早在Pentium Pro（Pentium Pro是一个纯正的32位处理器）上就采用了36位的地址总线（基于这个原因，PAE有时也被称为PAE-36bit），寻址能力就达到了64GB，这个简单有效的扩展就被称为PAE（Phsical Address Extension，物理地址扩展），可见10多年前，x86处理器就能支持这么多的内存了。一再认为32位系统只能支持4GB内存在硬件上就错了。

 
32位XP/2003操作系统通过PAE来支持4GB以上的内存，因此具有“物理地址扩展”的字样

但是32位Vista/2008内部直接使用64位PTE，因此就没有了PAE相关字样

　　在现代操作系统上，如32位的Windows Vista/7，为了实现与64位的兼容（如，为了驱动程序编写的方便），系统使用了64位的PTE（Page Table Entry，分页表）来管理内存，因此它们就和64位版本一样，也能管理和使用更大的内存。

　　既然知道了32位Vista通过ZwQueryLicenseValue函数来决定系统能使用多少内存，而不是通过编写内存管理功能时就加上的限制，那么相对来说，让32位Windows突破4GB的限制就比较简单了。

　　启动时系统在NTKRNLPA.EXE内核文件中使用了这样的代码：

7C xx

jl      default

8B 45 FC

mov     eax,dword ptr [ebp-4]

85 C0

test    eax,eax

74 yy

je      default

　　执行中，eax寄存器中保存了ZwQueryLicenseValue的状态值，在通常情况下，系统跳转到default代码段，不允许使用超过4GB容量内存，通过简单的修改就可以让系统认为ZwQueryLicenseValue返回128GB的可用容量：

B8 00 00 02 00 

mov     eax,00020000h 

90

nop

90

nop

　　nop是空操作的意思（no operation），20000h就代表着128GB（16进制值）。以下是上述指令在英文版本Vista上的位置：

为了安全，一般建议，修改后的内核文件名为NTKR128G.EXE

　　温馨提示：修改核心文件具有风险，此文仅用于研究用途。

　　虽然知道原理之后还有很多操作，如，数字签名等操作，不过这些都是为人熟知，因此已经有不少的补丁实现了该大内存支持修改理论，有一个国内的圣贤实现的版本：

如图，请自行思考如何获得该软件

简单地按下“应用”按钮

一个新的核心文件就出炉了

该补丁还提供了一个自动修改启动选项以应用NTKR128G.EXE的命令行批处理文件

自行进行修改

　　以下为可选命令：

启动菜单10秒选择时间：
bcdedit -timeout 10

将指定的GUID代表的启动选项设置为第一项，GUID可以通过bcdedit命令显示出来（resumeobject）：
bcdedit -displayorder GUID -addfirst

修改默认启动为GUID代表的启动选项
bcdedit -default GUID

6GB容量

　　成功之后，系统将可以应用超过4GB以上的内存。

　　虽然经过修改，已经解决了大内存支持的问题（顺便也解决了MMIO吃掉内存的问题），然而，在32位环境无法解决的是，进程的地址空间的问题。因为架构的原因，现代的普通32bit操作系统上，每一个用户模式的应用程序可以寻址的通常只有2GB（有一个选项可以让其增大为3GB）。提供多于4GB容量的内存，每一个用户模式的应用程序可以寻址的容量仍然没有改变——尽管不同的应用程序都具有互相独立的的2GB寻址空间可以让大内存电脑同时运行多个不同的程序。

通常，64位的应用程序才可以使用超过2GB的内存；64位应用程序的寻址空间是4TB

　　通常的应用程序就受到了这个限制，例如，在使用如Maxthon这样的多页面浏览器打开70个图片页面的时候，程序的寻址空间就已经到达2GB了，这时虽然其工作集并不大，然而程序已经无法寻址更多的内存；继续打开新的页面只会让Maxthon崩溃。

　　为了让程序突破2GB寻址的限制，近代Windows NT核心提供了一个变通的方案：4GB内存调整优化技术，通过这个技术，可以将用户模式的寻址空间扩大至3GB，这样核心寻址空间便被限制为1GB了，需要超大内存容量的应用程序可以从这个特性中获得性能改善，如SQL Server数据库这种类型。要使用这个4GB内存优化技术，用户需要在Windows Server操作系统的启动参数中加入/3GB开关。这个特性同时需要操作系统打开DEP（数据执行保护，其实/3GB开关需要的是PAE的支持）。

　　对于一个用户进程来说，默认的2GB可能已经足够，然而对于操作系统核心来说——所有的内核模式程序包括内核、驱动程序、系统缓存等都共享着相同的2GB空间（或者1GB；从这点上看，Windows已经不怎么具有微内核的样子了，为了性能，Windows将许多本应该放在用户模式的系统服务都放进了内核），在一个大系统上很容易受到限制。如上图这样，系统的System Cache总不会超过2GB（还要加上核心内存的占用），这样Superfetch也就无法发挥最大的作用。

　　【IT168评测中心】除了破解NTKRNLPA.EXE文件之外，以往还有一个方法来应用超过4GB的内存：RAMDISK，通过启动时装载的内核模式驱动，它也能让超过4GB的内存得到一些应用。显然，破解的方法更为灵活一些，不仅仅是RAMDISK才能使用4GB以上的内存。并且破解之后一样可以使用RAMDISK。

32位Windows Vista突破4GB容量限制（也可以应用于Windows 7）

　　然而，由于上一页所说的限制，使用64位操作系统仍然是推荐的，不仅仅是为了支持的最大内存容量更大，而是为了更强大的操作系统内部数据结构。

64位系统：系统缓存、分页池和未分页池（较小的系统缓存是因为笔者使用了一个应用软件来限制的缘故）

　　系统资源主要有四种：分页池、未分页池、系统分页表和系统缓存，System Cache系统缓存容易理解（用来缓存读取的各种程序/文件），系统分页表则是用来保存所有线程使用到的堆栈（Windows所有的线程都具有自己的堆栈），分页池和未分页池则是所有程序的核心模式组件使用到的内存部分，区别只是未分页池里分配的内存是不能交换到虚拟内存上面的，分页池上的则可以（从而可能保存到磁盘上去，当程序需要这些页面的时候，再读到内存里面来）。例如设备驱动就使用未分页池（假如放到虚拟内存并被交换到磁盘上时可能会发生灾难性的后果）。这些资源短缺的时候系统将会发生不可预料的事情，分页池吃紧的时候系统将会频繁地使用虚拟内存，从而不停读写磁盘减低性能，而未分页池吃紧的时候系统多半已经踏入鬼门关了。

　　由于这些资源共同占用着相同的内核模式地址空间，因此在32位条件下很受限制，并且稍有不慎就会导致短缺，在64位环境下，这些资源的上限都可以达到128GB，因此系统运行起来会更加稳定，可以支持更多的进程/线程运行——也就是打开更多的窗口，运行更多的程序（从这点上看，32位的Vista也多少具有这些特征，虽然无法突破4GB的限制，不过系统资源的分配没有太过于固定的限制）。

九阳神功秘籍 4GB内存平台全探秘

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