我的内存谁也没动：4GB内存终极解迷

内存地址“侵蚀者”：PCI Memory Address Range

　　PCI Memory Address Range这一部分包含了各种I/O设备，系统总线等部分所需的地址，上面的图中我们可以看到ICH10的磁盘控制器、PCIE（显卡）等该系统现有设备所占据的地址范围。这些I/O设备地址被通过一种叫做MMIO的技术使得CPU可以高速便捷的访问它们。根据设备状况的不同，PCI Memory Address Range的大小也会发生变化，这都一切取决于硬件本身，例如芯片组、显卡等等。

　　小贴士：MMIO全称是Memory-mapped I/O，是一种在CPU和外围设备之间执行输入输出功能的途径。MMIO与内存使用相同的地址总线，CPU用于访问内存的指令也可以直接用于访问I/O设备。CPU会将自己的地址空间预留一块用于I/O设备，而不是物理内存。

　　PCI Memory Address Range的地址范围定义为4GB至TOLUD（即FFFFFFFFh减去TOLUD地址)，由高地址位（FFFFFFFFh）向低地址位延伸。TOLUD全称是Top of Low Usable Dram，这个16bit寄存器由BIOS赋予一个适当的数值，其含义是4GB地址内的物理内存地址顶端。在我们使用4GB内存的时候，这个数值通常会是D0000000h，即3.25GB。而之前图中的系统用的是2GB内存，那么物理内存地址顶端自然就只到7FFFFFFFh（2GB），PCI Memory Address Range也就自动占据了80000000h至FFFFFFFFh这剩下2GB的地址空间。

　　上图展示了P45芯片组（Intel芯片组）的典型PCI Memory Address Range分配，里面包含了大量系统所必须的内容：High BIOS、DMI总线、FSB中断、APIC、PCIE等多方面的设备地址。这些都是一款Intel芯片组正常运行所必须的东东，尤其是DMI总线（连接Intel芯片组南北桥）管理着主板上的大多数IO设备，它们自然必须在任何时候都享受着MMIO所分配的地址，而这个地址范围通常就是0.75GB。

　　现在是时候讲一讲主板BIOS中的Memory Remapping（也有的叫Memory Hole Remapping）了。实际上Memory Remapping就是在定义TOLUD的地址（华硕P5Q主板为例），这个功能并不会让任务管理器中显示4GB内存。在使用4GB内存(准确说应该是3.25GB以上内存)并将该功能开启时，TOLUD会被赋值D0000000h，这样MMIO就会被固定在3.25GB至4GB这个范围内，所以我们就能够看到3.25GB的物理内存显示了。

　　注：每款主板BIOS中的Memory Remapping项含义可能有所不同，其也可能是Memory Reclaim功能的开关。关于Memory Reclaim后文将详细讲述。

　　DFI的X58主板给出了一个很有意思的选项，名叫Memory LowGap。这个选项可以让用户自定义选择TOLUD的地址，或者说自定义选择PCI Memory Address Range的大小。该选项的范围为1024M至3072M，即PCI Memory Address Range的大小为1024MB-3072MB。一些顶级显卡的驱动程序会要求比较大的PCI Memory Address Range支持，例如NVIDIA的GTX280、GTX295之类。4GB内存用户甚至可以发现，当更换显卡后，设备管理器显示的物理内存大小竟然也会发生变化，甚至会降低到3GB以下的数值，这就是因为某些高阶显卡申请了更大的PCI Memory Address Range，使得内存的地址空间被进一步压缩，我们可以在设备管理器内看到地址分布的变化。

　　若PCI Memory Address Range小于驱动程序的需求，那么会导致驱动程序安装失败，这是DFI提供这个选项的原因。关于这个问题应该有两种可能：一是这些高阶GeForce显卡本身确实需求更多的物理地址空间才能正常运作；二是NVIDIA的显卡驱动设计上对高位内存地址考虑不周。不过这两种可能似乎都存在，而NVIDIA也已经正在驱动上慢慢改进这个问题。由于笔者并没有GTX295这样的怪兽显卡可以做尝试，所以无法了解DFI以外的主板是如何解决这个问题的，不过似乎多数主板BIOS都能够应对这个问题。但有一点可以肯定的是，在这种情况下一定要关闭Memory Remapping，因为0.75GB的PCI Memory Address Range基本是不够的。

　　当我们把DFI X58主板BIOS中的Memory LowGap调至一个巨额的数值之后，上图中的景象就出现了。由于PCI Memory Address Range的进一步扩张，我们发现连2GB的内存竟然也被“侵蚀”了好大一块，50000000h（1280MB）之后的地址就已经开始被PCI Memory Address Range占据。4GB的地址一共就那么多，PCI Memory Address Range占去了，那么内存自然就占不到了。难道内存就这么白费了？真是万恶的PCI Memory Address Range，万恶的MMIO，万恶的美帝国主义。。。。。。先不用着急，继续向下看，我们会把内存找回来的。