4-GiB-Grenze

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Die 4-GiB-Grenze (auch 4-GB-Grenze genannt) bezeichnet den maximalen Arbeitsspeicher, den ein Prozess unter einem 32-Bit-Betriebssystem direkt benutzen kann, ohne auf Segmentierungstechniken zurückzugreifen.

[Bearbeiten] Einschränkungen auf x86-Prozessoren

Das Problem tritt z. B. bei x86-Prozessoren auf, die zur Adressierung von Daten im Arbeitsspeicher 32-Bit lange Wörter (vorzeichenlose Integer) verwenden. Durch diese Beschränkung ist es den betroffenen Prozessoren nicht möglich, mehr als 2³² Byte, also 4 GiB anzusprechen. Diese Einschränkung gilt sowohl für den logischen, virtuellen, also den von Programmen ansprechbaren, als auch für den physischen Adressraum, den im System installierten Arbeitsspeicher. Die meisten der im Desktopbereich eingesetzten Computer verwenden heute noch 32-Bit und sind so von der 4-GiB-Grenze betroffen. Selbst wenn der real installierte Arbeitsspeicher eines Computers kleiner als 4 GiB ist, kann die 4-GiB-Grenze auf einige Programme Auswirkungen haben, etwa auf Anwendungen die große memory-mapped Dateien verwenden.

[Bearbeiten] Problembehebung

Heute werden auch im Desktop-Bereich 64-Bit-Systeme angeboten, die zusammen mit einem 64-Bit-Betriebssystem keine Begrenzung des Hauptspeichers auf 4 GiB aufweisen. Hier liegt die Grenze des Adressraums bei 2⁶⁴ Byte, also 16 EiB. Viele Prozessoren, wie die der AMD64-Architektur, verfügen aber nicht über die notwendigen 64 Adressleitungen, um so viel Arbeitsspeicher anzusprechen. Der physische Adressraum ist also auch hier wesentlich kleiner. Die Problematik der Verbreiterung der Adressen ist, dass 64-Bit-Betriebssysteme nur 64-Bit-Treiber verwenden können, welche besonders kurz nach der Einführung dieser Betriebssysteme selten waren und es heute für alte, spezielle und seltene Hardware immer noch sind. Außerdem können die Anwendungen, sofern sie nicht speziell für 64-Bit-Umgebungen programmiert wurden, weiterhin nur 4 GiB verwenden, da die internen Adressen weiterhin 32 Bit lang sind.

Unter 32-Bit-Systemen gibt es mit PSE36 und PAE Möglichkeiten, die 4-GiB-Grenze zu überschreiten. Diese Prozessorerweiterungen vergrößern allerdings nur den physisch adressierbaren Speicher, jedes Programm für sich kann weiterhin nur 4-GiB Daten gleichzeitig adressieren. Unter Microsoft Windows existiert außerdem die Möglichkeit, über eine AWE genannte Schnittstelle physische Speicherseiten jenseits der 4-GiB-Grenze in den logischen Adressraum des Programmes einzublenden, womit ein 32-Bit-Programm insgesamt mehr als 4 GiB ansprechen kann.