A primeira coisa a entender é que os sistemas de computadores modernos usam memória virtual. Você pode ter endereços virtuais de 32 bits para aplicativos com endereços físicos maiores que 32 bits.
A segunda coisa a entender é que o espaço de endereço físico é usado para várias coisas, o mais significativo é o RAM principal e os mapeamentos de memória. As placas gráficas, em particular, geralmente possuem regiões mapeadas com grande memória. O resultado é que, se você tiver apenas 4 GB de espaço de endereço físico utilizável, poderá ter menos de 4 GB de memória RAM utilizável. Aproximadamente 3,5 GB utilizáveis são típicos, mas já vi sistemas com apenas 2,5 GB.
Em um PC para suportar mais de 4 GB de espaço de endereçamento físico, é usado um mecanismo chamado PAE. Para que isso funcione, várias coisas são necessárias.
- A CPU deve suportá-lo.
- O chipset deve suportá-lo.
- O BIOS deve suportá-lo.
- O SO deve suportar isso.
CPUs suportam PAE há anos, isso não é um problema.
Muitos chipsets mais antigos estavam limitados a 4 GB de espaço de endereço físico. Os chipsets de notebook Intel IIRC receberam suporte para mais de 4GB de espaço de endereçamento com a geração "Santa Rosa" em 2007. Não tenho certeza sobre os chipsets de desktop, mas espero que seja na mesma época. Os chipsets da estação de trabalho / servidor obtiveram suporte muito mais cedo.
Afaict BIOSes suportam principalmente se o conjunto de chips faz. Não me surpreenderia se houvesse algumas exceções.
O SO é espinhoso. O Linux e o Windows suportam o PAE há muito tempo. Infelizmente, desde que o Windows XP Service Pack 2 MS limitou artificialmente o espaço de endereçamento físico para 4 GB. Eles alegam que fizeram isso por causa dos motoristas de buggy, os cínicos suspeitariam que eles fizeram isso para forçar as pessoas a comprarem as edições do servidor.
No Windows XP, isso é feito no kernel e basicamente não pode ser desfeito. No entanto, em versões posteriores, ele pode ser ignorado com alguns hacks menores para o kernel. Consulte o link para obter detalhes.