En esta guía de hoy trataremos de aprender los motivos y soluciones de la famosa limitación de los 4 GB de memoria física "inalcanzables" para un SO x86-32, vista la gran cantidad de dudas y desinformación que se nota que existe todavía al respecto. Si no interesa leer los aspectos técnicos, al final de la segunda entrega está el resumen donde se aclara cuándo se podrán usar o no los 4 GB de memoria o más.
Entendiendo la limitación de los sistemas x86-32:
En los procesadores, los diferentes componentes (núcleos, periféricos, memorias...) se comunican a través de buses de comunicación. Uno de los buses más importantes es el bus de direcciones. Es el número de líneas de las que dispone el procesador para direccionar 2n bytes de memoria (la memoria se direcciona byte a byte, direccionar memoria es asignar un identificador a cada byte de memoria, para luego poder acceder a esa ubicación a fin de poder leer y escribir datos), donde n es el número de bits del bus de direcciones de ese procesador. Así, con 32 bits en el bus de direcciones es posible direccionar hasta 4.294.967.296 bytes, que son 4 GB, mientras que con 36 bits tendremos 68.719.476.736 bytes, 64 GB.
Luego, tenemos el concepto de bus de datos, que define el ancho del bus del procesador por el cual éste se comunica con el resto del sistema. Se expresa en bits y cuánto más ancho, más datos se pueden transmitir desde/hacia el procesador en MB/s. Desde los procesadores Pentium el bus de datos es de 64 bits.
Es necesario entender que en un SO de 32 bits x86 en modo protegido disponemos de un espacio virtual de 4 GB (resultado de un bus de direcciones de 32 bits), divididos en principio en 2 GB para usuario y 2 GB para sistema. Se da la circunstancia de que los dispositivos de nuestro sistema necesitan recursos de direcciones de memoria (MMIO, Memory-mapped I/O) para poder usarse, esto es, direcciones del intervalo del espacio de memoria virtual de 4 GB mencionado anteriormente.
Cuando tenemos instalados 2 GB de memoria física no hay problemas, pues el espacio de memoria virtual de 4 GB es suficiente para direccionar toda la memoria física instalada y los intervalos de memoria que necesitan los dispositivos del equipo, pero con 4 GB la cantidad de memoria física instalada coincide con el espacio de memoria virtual, por lo que el sistema debe descartar una parte de esa memoria física, no direccionable porque hay que asignar direcciones del espacio virtual a los dispositivos, tal como comentamos antes.
En un equipo moderno, la cantidad máxima utilizable suele ser de 3,25 GB, aunque podrá ser mayor o menor (con un tope de unos 3,5 GB) en función de la asignación de intervalos de memoria para los dispositivos PCI, PCIe y AGP.
El modo PAE:
Cuando Intel lanzó su procesador de gama alta para servidores y estaciones de trabajo Pentium Pro (P6), lo dotó de una nueva característica llamada PAE (extensión de dirección física). PAE se incorporó en los descendientes del Pentium Pro, el Pentium II y el Pentium III. También en los procesadores de arquitectura NetBurst Pentium 4 y D. E igualmente, en los descendientes de la arquitectura P6 Pentium M, Core Duo/Solo y en las nuevas arquitecturas derivadas de P6: Core (Core 2 Duo/Quad/Extreme) y Nehalem.
PAE ofrece 4 bits de un registro de control adicionales para direccionar memoria, hasta 64 GB con 36 bits. El direccionamiento con modo PAE es de tres niveles de paginación, mientras que sin PAE son dos niveles, por lo que acceder a una dirección de memoria fuera de página con PAE es algo más complejo que sin PAE.
Para poderse usar PAE, es necesario emplear un sistema operativo cuyo núcleo venga diseñado para sacar provecho de esta característica: Windows 2000/XP/Server 2003 y posteriores lo tienen, con los matices que trataremos más adelante. Así mismo, debe configurarse el cargador del sistema para que ejecute el núcleo PAE (donde algunos punteros pasan a ser ahora de 64 bits, para lo cual los controladores deben estar preparados) y no el normal del sistema operativo, cosa que se realiza añadiendo /pae en el boot.ini en Windows 2000/XP/Server 2003, aunque ya veremos más adelante que en el caso de disponer de DEP por hardware y estar habilitado, se ejecutará automáticamente el núcleo PAE.
En cualquier caso, la placa base y su chipset deben permitir lo que se conoce como remapeado de memoria (Memory Remapping). Ya sea remapeado por hardware o por software el que ofrezca la placa base, debe estar habilitado en BIOS a fin de poder usar PAE para acceder a 4 GB o más. Esta técnica permitirá desplazar los intervalos de memoria de los dispositivos por encima de los 4 GB, permitiendo entonces que la memoria física por encima de los 3 GB sea direccionable ahora que no interfieren los intervalos de memoria de los dispositivos.
Por ejemplo, podríamos instalar 8 GB DDR2 en una placa base cuyo chipset permita remapear la memoria (i975X, P965, P35, X38/X48, P45...) y activándolo en BIOS, instalar un S.O. con PAE como Windows Server 2003 Enterprise x86-32 y disponer de los 8 GB completos gracias al PAE y al remapeado de memoria.
Continuamos en la siguiente noticia.
