基于x86的操作系统能否在x86-64处理器保护模式下使用PAE？

首先给出核心结论：绝大多数符合x86-64架构规范的处理器都可以在32位保护模式下开启PAE寻址超过4GB内存，但存在两个例外限制场景。

架构层面的基础支持 #

x86-64（AMD64/Intel 64）的架构规范本身就强制要求处理器实现PAE能力：长模式的页表机制本身就是从PAE的3级页表扩展而来，进入长模式的前置要求之一就是先开启CR4.PAE位。因此只要是支持x86-64的处理器，原生就带有PAE硬件支持，在32位保护模式下开启PAE后，就可以通过3级页表将32位线性地址映射到最大52位的物理地址空间，突破4GB的内存寻址上限。

两种无法使用PAE寻址超过4GB的特殊情况 #

• 部分低功耗、嵌入式x86-64处理器，厂商在硬件实现时限制了物理地址宽度，最大仅支持32位物理地址，这种情况下哪怕开启PAE，也只能访问最多4GB的物理内存
• 部分设备的BIOS/固件会做配置限制，要么默认关闭4GB以上物理地址的重映射，要么在32位引导环境下主动封锁4GB以上地址空间的访问权限，这种属于固件配置限制，和处理器本身的PAE能力无关

补充说明：32位保护模式下PAE和分段机制可以共存，分段输出的32位线性地址可以通过PAE页表映射到4GB以上的物理地址，这和长模式下几乎废弃分段硬件能力的设计有明显区别。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Guber