Windows如何不对称地拆分其虚拟内存空间？

Question

根据AMD64体系结构程序员手册第2卷（系统编程），仅当位48-63与位47相同时，逻辑地址才有效：

  

5.3.1规范地址表格

     

AMD64体系结构要求实现支持的功能少于完整的64位虚拟地址，以确保这些地址采用规范形式。如果从最高有效位到位63的地址位全为1或全为零，则该地址为规范形式。如果虚拟内存引用中所有字节的地址均非规范形式，则处理器会酌情生成一般保护异常（#GP）或堆栈错误（#SS）。

因此，似乎唯一有效的地址范围是0x0000_0000_0000_0000〜0x0000_7FFF_FFFF_FFFF和0xFFFF_8000_0000_0000〜0xFFFF_FFFF_FFFF_FFFF，即，较低的128 TiB和较高的128 TiB。但是，根据MSDN，Windows x64内核使用的地址似乎并非如此。

  

在64位Windows中，虚拟地址空间的理论量为2 ^ 64字节（16艾字节），但实际上仅使用了16艾字节范围的一小部分。从0x000'00000000到0x7FF'FFFFFFFF的8 TB范围用于用户空间，从0xFFFF0800'00000000到0xFFFFFFFF'FFFFFFFF的248 TB范围的部分用于系统空间。

那么，尽管硬件规格不同，Windows如何将虚拟地址空间划分为较低的8 TiB和较高的248 TiB？我想知道为什么它不会对检查地址是否规范的硬件造成任何问题。

**更新：**好像Microsoft在Windows 8.1中修复了此差异。有关详细信息，请参见https://www.facebook.com/codemachineinc/posts/567137303353192。

Answer 1

您是对的；当前具有48位虚拟地址支持的x86-64硬件要求高16位是低48的符号扩展（即，位47与位[63:48]匹配）。这意味着0xFFFF0800'00000000到0xFFFFFFFF'FFFFFFFF范围的大约一半在当前x86-64硬件上是非规范的。

Windows只是在描述它如何划分完整的64位虚拟地址空间，不是，其中哪些部分实际在当前的x86-64硬件上使用。当然，它只能使用从0xFFFF8000'00000000到-1的128 TiB。 （请注意8的位置；与理论上的Windows范围不同，它与全高16个字节之间没有间隙。）

可以使用6TiB甚至更多的RAM构建高端服务器。 （{Xeon Platinum Scalable Processors显然每个插槽最多具有1.5TiB，最多8路，例如8180M）。

英特尔已经提出了对更大的物理和虚拟寻址的扩展，该扩展增加了另一级页表https://software.intel.com/sites/default/files/managed/2b/80/5-level_paging_white_paper.pdf，因此，如果没有足够的虚拟地址空间来映射所有RAM，希望操作系统不会卡住（就像糟糕的情况一样）。在只有32位系统的PAE的早期）之前，我们的系统具有超过128TiB的物理RAM。