为什么32位处理器的最大内存是4G #247
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前言
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一、背景
我们大家都知道，在32位的处理器中，支持的最大内存是4G。但是为什么是4G呢 ？可能很多人已经想不起具体的原因，那么本文就会就这个问题，再次从底层开始讲起，详细的做出解释。
在绘制底层原理图之探究CPU文章中，已经绘制了一张CPU内部简化模型图。如果不明白，看原图会更帮助你真正理解这个问题。
二、什么是32位处理器
32位处理器是指这个CPU的地址总线和数据总线都是32位（32根）
三、什么是寻址空间
寻址空间就是通过地址总线，所能访问到的内存范围。从内存地址0开始，至内存地址N结束
1、如何计算寻址空间
寻址空间和地址总线是线性关系，地址总线越多，寻址空间也越大，由于每一位只有0和1，那么每一根地址总线都有2种可能，所以关系为寻址空间 = 0 ~ 2^地址总线位数
比如8位地址总线，就是有8根地址总线，每一根只能表示0或1，那么8根总线一共有 2^8 方个组合，即256个组合，也就是说可以表示 0 ~ 255 之间的共计256个数字，每个数字都可以作为一个内存单元的地址，这个数字可以类比为数组的下标。
0 ：0000 0000
1 ：0000 0001
2 ：0000 0010
3 ：0000 0011
........
255 ：1111 1111
所以8位地址总线寻址空间为0~255，内存单元的地址范围也是0~255，内存空间为256个内存单元，即256字节
四、什么是内存空间
内存空间由N个内存单元组成，每个内存单元占8位（1个字节），N个内存单元的地址范围是0~N-1
五、为什么32位处理器的最大内存是4G
(1) 32位处理器的地址总线为32位（32根地址总线）
(2) 每根地址总线有2个可能（0或1），所以32根共有 2^32 = 4294967296 个数值，寻址空间为0 ~ 4294967296-1
(3) 由于一共有 4294967296 个内存单元，每个内存单元为8位（1个字节）
(4) 所以32位处理器的内存一共有 4294967296 个字节 ，即 4G