32bit işletim sistemleri 4gb ramim tamamını neden görmez

32 bit Windows’unuzun 4 GB bellekten fazlasını kullanamamasının yanında, 4 GB belleğiniz olsa bile bunun da tamamını kullanamadığını görmüşsünüzdür. Bunun nedeninden kısaca bahsedeyim.

Bunun nedeni bellek eşlemeli giriş/çıkış (memory mapped input/output, MMIO ya da MMI/O) adı verilen erişim yöntemi. İşlemcilerde giriş/çıkış birimlerine erişimin yöntemlerinden biri, bunların belleğe, daha doğrusu bellek adreslerine "eşlenmesidir". Bellek eşlemeli giriş/çıkışta, işlemci giriş/çıkış birimlerine normal bellek adresleri gibi davranır. Çıkışa göndereceği veriyi, önceden tanımlanmış bir bellek adresine yazar ve geri kalanını ilgili diğer devreler halleder; bu veri belleğe değil, çıkış birimine gider.




Şu bizim daha önce de verdiğimiz 99’a kadar adresleyebilen "varsayımsal bellek" örneğimize geri dönelim. Eğer sisteminiz yukarıdaki gibi bir adresleme yapıyor olsaydı, örneğin son üç bellek hücresinin adresini görüntü çıkışına ayırmış olacaktı. 0, 1, 2, 3, 4… 95, 96 numaralı bellek adreslerini eğer oralarda fiziksel açıdan varsa gerçekten RAM’iniz için kullanabiliyor olmakla birlikte, 97, 98 ve 99 numaralı adreslerin tanımladığı yere yazdığınız bilgi görüntü birimine gidiyor.





Adresleyebildiğiniz tüm alanı bellekle doldurduğunuzu varsayın şimdi. Yani 0’dan 99’a kadar bütün numaraları dolduracak kadar, bir başka deyişle 100 "kutu" bellek koyduğunuzu. 96 numaralı bellek kutusuna kadar, ilgili bellek kutularına numara denkgeldiği için erişebileceksiniz. Ancak 97, 98 ve 99 numaralar görüntü birimine ait. Dolayısıyla bu numaraların karşılık geldiği kutuda fiziksel olarak bir bellek depolama alanı olsa bile bu alanları doldurup, bunlardan veri okuyamayacaksınız. Onlar için kullanabileceğiniz numaralar başka bir yere işaret ediyor çünkü.

Bellek eşlemeli giriş çıkış için kullanılan bellek alanı fiziksel belleğe bağlı değildir. Bilgisayarınıza 2 GB bellek takmışsanız, sisteminiz örneğin 3.5 GB ile 4 GB arasındaki noktalara işaret edecek bellek adreslerini giriş/çıkış birimleriyle iletişim için kullanır. Tabii ki aslında 3.5-4 GB arasındaki bu bellek adreslerinde fiziksel birer bellek "hücresi" yoktur. Sadece o bölgedeki bellek adresleri giriş/çıkış birimleriyle kullanmak için ayrılmıştır. Böylece karmaşıklıktan kaçınmış oluruz; işlemcide giriş/çıkış birimleri için ekstra devre kullanmak gerekmez.

Peki, 3.5 ile 4 GB arasındaki bellek adreslerini giriş/çıkış birimleriyle iletişim için kullanıyoruz. Daha önce 32 bit işletim sisteminde 4 GB üzerinde bellek adresleyemediğimizi, yani elimizdeki bellek adresi sayısının ancak 4 GB için yeterli olduğunu konuşmuştuk. O zaman 4 GB bellek taktığımızda, 32 bit işletim sisteminde hepsini neden kullanamadığımız sorusunun yanıtı kendiliğinden gelmeli: Çünkü zaten adreslerin bir kısmı giriş/çıkış birimleri için kullanılıyor. Yani bu verdiğimiz örnekte 3.5 GB ile 4 GB arasında kalan bellek adresleri, oraları dolduracak kadar fiziksel bellek olsa bile fiziksel bellekteki bir yere denkgelmiyor.

Son örneğimiz de gerçek hayat senaryosundan gelsin. Asgari koşullar altında, bellek eşlemeli giriş/çıkış gerektiren aygıtların gerektirdiği kadar bellek adresiniz bunlarla kullanılır. 512 MB bellekli bir ekran kartınız varsa, işletim sistemi kullanabileceği bellek adreslerinden 512 MB’lık kısmını bu iş için ayırır ve sırf 512 MB ekran kartınız olduğu için, taktığınız 4 GB fiziksel belleğin 512 MB’lık kısmını kullanamaz duruma düşersiniz. Bu iş ekran kartının belleğiyle sınırlı değil tabii, bellek adreslemesinin yapılmasını gerektiren başka bileşenler de var.

Windows Vista’nın 32 bitlik bir sürümünü kullanıyorsanız bellek miktarınız en fazla 3.12 GB olacak şekilde kısıtlanmıştır. Microsoft bunu sürücü uyumsuzluğu olasılığına karşı yapıyor; yani "ola ki 3.12 GB ile 4 GB bellek arasını tanımlayan bu adresler giriç/çıkışa lazım olur, biz peşin peşin ayıralım orasını" diyorlar (iyice özetlenmiş hali bu ). Vista SP1’le birlikte sistem özelliklerinde gördüğünüz sistem belleği miktarı taktığınız kadar gözükse de gerçekte kullanılabilen kısmı 3.12 GB.

Bellek "kaybı"nın gerçekleştiği tek durum bu değil. 8 GB bellek adresleyebilen bellek kontrolcülü bir yonga setine de bu sefer 8 GB bellek taktığınızda, üst uçtan bir miktarı kırpılıyor. Yani 8 GB değil, örneğin 7.5 GB görüyorsunuz.

Pratikte bu durumdan kurtulmanın yolu yine 64 bit işletim sistemi kurmak. Böylece işletim sisteminin adresleme için kullanabileceği bol miktarda, hatta biz ölümlü masaüstü kullanıcılarının hayatı boyunca kullanmayacağı kadar adres numarası oluyor. Bu adres numaralarından örneğin 0’dan 4 GB’a kadar adresleyebileceği kesimini fiziksel belleğinizi okuyup yazmakta kullanırken, giriş/çıkış birimleri için belleğe gerekmeyen diğer adres numaralarını kullanıyor.