最大メモリ容量分動作しない理由について

質問

最近、Dynabokk Satellite J72 210E/5のメモリ増設するスロットについて
、お聞きした者です。その節は、有難うございました。
本体が、問い合わせした後、すぐに届きまして、スロットが裏面にあり、2
つのメモリを装着できる機種でした。

まずDynabokk Satellite J72 210E/5の環境について、説明しておきます。
東芝製であることは、皆さん周知の事と思います。2008年、販売された
機種で、当時のOSは、Windows Vista Business 32bit版、その後、量販店
で、Wndows 7 Home Premium 32bit版がインストールされ、メモリが2GBが
搭載されたものを今回購入しました。

今回は、最大4GBまで、メモリを装着出来るのに、何故OSが3GB分しか
認識出来ない、利用できないのか、お聞きしたく思います。
Wndows 7 Home Premium 32bit版がインストールされているのに、4GBま
で何故認識、利用できないのか?
単に、OSの問題なのか、ハードウェア、BIOSの問題なのかと言ったお話を
お聞きしたく思います。

またもし4GBまで認識、利用できるように出来るのでしたら、どうしたら、
できるのかどうかについても、お聞きしたく思います。

回答No.5

air_supply · ベストアンサー

まず、WIndows7 32bitのOSで扱えるアドレスは、4GBが上限です。従って、OSによる制限です。BIOSでは、4GBに限らずマザーボードに許された容量までは積めますね。また、64bitのOSになると、OSによるメモリ容量の制限はほとんど無くなります(とは言っても、下記のようにOSごとに容量の上限は異なります)が、今度はマザーボードのハードウエア的な制限になります。
http://www.atmarkit.co.jp/fwin2k/win2ktips/1140maxmem/maxmem.html

ここでアドレスと書いたのは、メモリのアドレスや周辺機器のアドレスも、それに含まれるからです。当然、重複するアドレスはどちらかに割り振る訳ですが、Windows7(には限りませんが) 32bit OS場合、周辺機器になっています。その分がメモリのアドレスから減ってしまいます。また、重複しても大丈夫なように工夫してありますので、使えなくなったメモリは別の用途に(RAM Disk等)使うことも出来ます。

http://128bit.blog41.fc2.com/blog-entry-1.html
http://128bit.blog41.fc2.com/blog-entry-2.html

上記のホームページが、全体的に良く書かれているかも知れません。

実際、パソコンの情報を表示するソフトウエアでは、4GBのメモリは4GBとして認識しています。これは、メモリとして認識しているので当然です。周辺機器を含めたシステム側から見ると、3GB前後になってしまうのは仕方のないことなのです。このような情報表示ソフトウエアは下記で扱っています。
http://www.gigafree.net/system/systeminfo/

また、下記のURLはRAM Disk関係のフリーソフトウエアを集めたものです。32bitのOSでも、4GB以上のメモリを積んで(最近のマザーボードは、16GBや32GBも積めます)、それらをRAM　Diskにして高速アクセスを楽しんでいる方々もいるようです。
http://freesoft-100.com/pasokon/ram-disk.html

お礼

ir_supplyさん、わかり易い解説をしていただき、大変有難いです。
パソコンの「システム」のところでは、4GBと表示されていても、
周辺機器関係で、3GBくらいになってしまう訳ですか。納得しました。
またRAM Disk関連のURLも掲載していただき、興味深く、拝見させて
頂きました。

回答No.7

ariseru

>Wndows 7 Home Premium 32bit版がインストールされているのに、4GBま
>で何故認識、利用できないのか?

むしろ、Windows 7 HomePremiumの32bit版だからダメなんですよね。
32bit版のOSの場合、OS側の仕様による制限のため、メモリを4GBフルに使うことができないんです。
どの程度使えるかはパソコンの部品構成によって多少の差があるのですが、一般的には3GBほどしか使えない場合が多いですね。

>単に、OSの問題なのか、ハードウェア、BIOSの問題なのかと言ったお話を
>お聞きしたく思います。

前述の通り、OSの問題ですね。

>もし4GBまで認識、利用できるように出来るのでしたら、どうしたら、できるのか

4GBをフルに認識させるのは可能ですが、その状態で正常に使うのは無理でしょうね。
フル認識させるためには、64bit版のOSを別途購入して、インストールし直す必要があるのですが、質問者さんが使っている機種用のドライバが手に入りそうも無いんです。
そのため、64bit版に入れ替えたとしたら、音が出なくなったりネットにつながらなくなったりする、といった問題が出てきます。
残念ですが、いま使っているパソコンに関しては諦めた方がいいです。

お礼

ariseruさん、64bit版を入れ替えた場合の不具合の可能性についても
言及していただき、有難うございます。

回答No.6

parts

Core2 Duo T8100（Penryn）で、Intel GM965 Expressを搭載した製品ですから、4GBを使うのであれば、x64対応（64bit版）のWindowsを使うと4GBまでフルに使えますよ。

では、32bitで使えないのは何故かについて回答します。BIOSでもハードでもないですよ。OSです。というより、OSも認識はできますし、使ってはいるのです。予約という形ですけど・・・。

もともと、32bitOSでは最大で4GBのアドレス空間に対応します。そして、64bitなら、理論上は16EB（エクサバイト）までのアドレス空間を管理できます。これは、CPUが持つ仕様であり、OSの仕様ではないということは、理解してください。

この前提で言えば、4GBまで丸々つかえてもよいはずですが、Windowsでは、全てを使うことはできません。なぜかというと、これは1991年までさかのぼる話なのですが、現在のWindowsのもととなるIBM OS/2 3.0のIBMとの開発を中止し、それをWindows NTと名乗って開発することを決めます。
これが、今のWindows Vistaや7に続くNT系と呼ばれるWindows OSになりますが、この当時パーソナルコンピュータのメモリは、多くても4MB程度で、1～2MB程度の容量が主流でした。
サーバでさえも、GBに達することがなかった時代です。

アプリケーションは、16bitで稼働し、GUIよりもCUIがメインだったのがこのころでした。
その当時は、メモリが4GBというとスーパーコンピュータをも凌ぐほど膨大なメモリアドレス幅であったことから、メモリ割り当ては当分上限に達しないと考えるとともに、アドレッシングの節約とシステムの肥大化なども考えたのでしょう。当時はマイクロカーネルでしたし、PCの性能が遅かったので、NTのレスポンスは非常に悪い部類だったはずです。まあ、いろいろ考えたうえで均等割り付けの手法を取り入れたのです。そして完成したのが、世界で最初のGUIベースのフル32bit商用OS、WindowsNT3.1です。

即ち、具体的には、カーネル空間を２GB、ユーザー空間（アプリケーション）を2GBまで、一度に利用できるという仕組みを取り入れました。このうちカーネル空間は、仮想空間であり、実質では見えない空間となります。これは、アドレス管理の便宜上作成されたものと思われます。
これが、後々の3GB問題につながるのです。

カーネルというのは、Windowsのシステム全体を統括する中核であり、それらはGDI（DirectX）やUSERインターフェース（アプリケーション層）と密接な関係を持っています。これが、管理するメモリ空間は、システムキャッシュとして一定量、ページのプルーフに一定量、カーネルとハードウェアの間を取り持つIRQ（割り込み）に一定量が確保されるようになり、残りの領域をユーザーアドレス領域として、USERに提供しています。
当初のNT（3.1～3.51）まででは、カーネルはマイクロカーネルで、完全にユーザー層と管理層が分離しており、それぞれのアドレス割り当ては、もし物理メモリが４GBあれば、ユーザー領域に２GBまで、残りをキャッシュ、プルーフ、IRQで2GB消費するという仕組みだったのです。

しかし、WindowsNT3.51ごろから、サーバなどで早々に2GBを超える時代が、来るのではないかと思われるようになります。また、マイクロカーネルでは、ハードウェアの抽象化によって、ソフトウェアからの指示が発生してから実際に、命令がハードに届くまでのレスポンスがモノシリックな95などより、悪いということが問題となります。
そこで、マイクロソフトは、カーネルに大胆に手を入れ、カーネルに垂直方向で、ユーザー層から直接ハードを叩くこともできる機能を組み込みます。その際に、条件を変更することで、起動時にカーネル空間を1GBまで減らし、ユーザー空間を3GBまで増やせるようなスイッチを組み込みました。

これが、事実上32BitのNTで最後のメモリ空間の拡張となります。
これが、Windowsが3GB程度までしかメモリを扱えなくなった理由です。

その後、カーネル側のユーザメモリアドレス拡張は、PAEやPSEを用いた場合に限り、サーバーなどで出来るようになりましたが、そもそもアプリケーション層の概念は、統合プラットフォーム側（ソフトウェア開発ツール）でもデフォルトは、２GB以下で動くという設計思想であったため、ないよりマシ程度しか、性能には貢献しない状況となってしまいました。
そのため、４GBまでユーザー空間を広げる拡張処理は断念し、PAEとPSEでサーバ分野などのメモリ不足は補いつつ新しい64bitOS向けのカーネル開発に注力するようになるのです。

まあ、あまり3GBから4GB近くまで増やしても、あまりパフォーマンスを上げられるような設計でもありませんし、その逆にこれを拡張するために、コードを見直すとカーネルの特性上、ソフトウェアの互換性やハードウェアドライバの互換性に大きな問題が生じる恐れがありました。
だから、NT4が実質最後になりました。（その後、若干の改良で3.1GB～3.2GBまで使えるようにはなりました）

そして、Windows Vistaや7になり、64Bit版のx64プラットフォーム対応OSが4GBを超えるメモリを使えるカーネルに刷新されて投入されたのです。ここで、4GBを超えるようになります。しかも、32bitでは、2GBを超えるあたりから、速度がほとんど変化しなかったのですが、64bitではメモリを増やすほどに若干ではありますが、パフォーマンスも連動して向上するようになりました。要は、積極的に物理メモリを活用するようになったのです。
このx64では32bitでの反省をもとにして、Editionごとに、対応するメモリ容量の上限が変わるようにもなっており、互換性の問題を発生させずに、サポートできるメモリの容量を変化させることもできるのです。（尚、ソースレベルの話であり、例えば16GBまでしかサポートしないWindows 7 Homeを、ユーザー側で32GBまで使えるように、することはできません）

まあ、一番手っ取り早くパフォーマンスに起因する形でメモリを使い切るなら、OSを64bitにするのがベストです。また、LinuxなどWindows特有のカーネル問題がない別のOSを使っても、４GBの恩恵は受けられます。
それ以外だと、既に回答があるように仮想HDD（ディスクキャッシュ領域）などとして使ったりといった方法もあります。

お礼

partsさん、回答を寄せていただき、有難うございます。
パソコン開発の歴史を、垣間見ることが出来ました。
私にとっては、難しい内容でしたが。

回答No.4

chie65536（@chie65535）

＞Wndows 7 Home Premium 32bit版がインストールされているのに、4GBま
＞で何故認識、利用できないのか?

4GBまでしか認識できないのは、32bit版だからですよ。

32bit版は、アドレスが32bitまでしかサポートされません。

つまり、メモリアドレスは00000000～FFFFFFFF(１６進数)の範囲でしか表現出来ません。

00000000～FFFFFFFFの範囲のすべてにメモリを割り当てると、4GBになります。

しかし、上位アドレスには「システムリソース」と言って、普通のメモリには使えないアドレス空間があるのです。

また、リソース以外に、カーネル専用の、アプリには割り当てしないアドレス空間もあります。

他に、BIOSが居るアドレス空間もあって、それらも、アプリには割り当てしないアドレス空間になります。

それら「アプリには割り当てできないアドレス空間」が1GB分あるのです。

で「OSが認識しているメモリ」ってのは、上記を除いた「純粋にアプリに割り当て出来るメモリ空間」だけになります。

＞単に、OSの問題なのか、ハードウェア、BIOSの問題なのかと言ったお話を
＞お聞きしたく思います。

OSとハードウェアとBIOSすべてが絡んだ問題です。

＞またもし4GBまで認識、利用できるように出来るのでしたら、どうしたら、
＞できるのかどうかについても、お聞きしたく思います。

64bitをサポートしたCPUを搭載したマザーボードで、64bit版のWindowsを動かさないと、3GBを超えて認識させる事は出来ません。不可能です。

回答No.3

nijjin

1.32bit版のOSでは3.xGBしかOSが使えません。
2.グラフィックで残りのメモリが取られている。

.xになっているのはハードウエア違いや構成で多少変わるからです。
グラフィックで取られる場合も含まれます。

また、ちょっと怪しげなプログラムを使うことで32bit版のVista、7で4GB以上使えるようにするプログラムがあります。
http://nagabuchi.jugem.jp/?eid=337

お礼

nijjinさん、わかり易いご回答をいただき、有難うございます。
「ちょっと怪しげなプログラムを使うことで・・・・」のURLも、
興味深く拝見しました。

回答No.2

Tacosan

#1 をより正確に書くと「Wndows 7 Home Premium 32bit版」だから.

32bit版OS だからといって必ず「4 GB も使えない」とは限らない.

回答No.1

RTO

OSの限界です
32bit版OSでは　ざっと3.2GBで打ち止め

それ以上使いたい場合は64ビット版OSをご利用ください、

なお、Vista世代のPCのためにわざわざOSを購入するのでは「泥棒に追い銭」のようなもので　お金の無駄です。