PAE

まず仮想記憶に対応するCPUとOSはページテーブルを併用し、ページ切り替えを実現している。

仮想記憶に対応し、PAEが有効なCPUであっても、結局32ビットCPUであるx86はリニアアドレス長も仮想アドレス空間も32ビットアドレスであり上限が4Giバイトまでであるのは変わらないし、これを変えることはできない。

そこでPAEが実施した拡張は、この従来の仮想記憶のための機能を拡張して、物理アドレス空間を32ビットから4ビット追加して36ビット、あるいはそれ以上へと拡張するための技術を提供した。このために、従来のページテーブルの前にもう一段のページテーブルを追加しており、アクセスできる物理アドレス空間を増やしている。このため、OS側の対応も必須となる。

まず32ビット時代がどうだったを考えると、32ビット長のリニアアドレスに対し、上位から次のように割り当てられている(ページサイズが4Kiバイトの場合)。

• 10ビット: ページディレクトリー ‐ 32ビットのPDエントリーを持つ。CR3レジスターが指し示すもの
• 10ビット: ページテーブル ‐ 32ビットのPTエントリーを持つ。ページディレクトリーが指し示すもの
• 12ビット: 4Kメモリーページ ‐ ページテーブルが指し示すもの

リニアアドレスの下12ビットはページテーブル先頭からのオフセットであり、ページディレクトリーとページテーブルで32ビットのアドレスが完成している。

PAEでは、上位から次のように割り当てるよう変更された(ページサイズが4Kiバイトの場合)。

• 2ビット: ページディレクトリーポインターテーブル ‐ 4エントリーあり、ページディレクトリーを切り替えられる。CR3レジスターが指し示すもの
• 9ビット: ページディレクトリー ‐ 64ビットのPDエントリーを持つ。ページディレクトリーポインターテーブルが指し示すもの
• 9ビット: ページテーブル ‐ 64ビットのPTエントリーを持つ。ページディレクトリーが指し示すもの
• 12ビット: 4Kメモリーページ ‐ ページテーブルが指し示すもの

こちらもリニアアドレスの下12ビットはページテーブル先頭からのオフセットであり、ページディレクトリーポインターテーブル・ページディレクトリー・ページテーブルの組み合わせで36ビットのアドレスが完成している。

なお、32ビットの中から2ビット分を捻出するために、ページディレクトリーとページテーブルの幅が10ビットから9ビットに減り、都合一段あたり1024エントリーから512エントリーに半減されている。

Windows XP SP2以降、およびWindows Vistaなどでは、メモリーが4Giバイト以上実装されている場合や、DEP(データ実行防止)が有効の状態であれば、自動的にPAEが有効になっている。

もし何らかの理由でPAEが有効になっておらず、なおかつメモリーを多く積んでいる場合は、以下の方法で強制的にPAEを有効化することは可能である。

Windows XP(NT 5.1)やWindows Server 2003(NT 5.2)までで、強制的にPAEを有効化する最も手っ取り早い方法は、C:\boot.iniを直接書き換える方法である。

[operating system] にある起動オプションの行の最後に "/pae" のオプションを追記する。複数のOSメニューがある場合は、起動したいOSの行だけを書き換える。

こうして再起動すると、システムのプロパティを確認したときに「物理アドレス拡張」と表示され、機能が有効になっていることが確認できる。

もし起動しない場合は使うことができないので、セーフモードで起動してboot.iniに追記した/paeを削除する。

Windows VistaやWindows Server 2008からは、boot.iniファイルは廃止され、新たにBCDストアと呼ばれるデータで起動情報が管理されるようになった。

PAEを有効にするには次のコマンドを実行し、再起動する。

bcdedit /set pae forceenable

もし起動しない場合は使うことができないので、セーフモードで起動して、設定を無効化する必要がある。

無効にするには次のコマンドを実行する。

bcdedit /set pae forcedisalbe

デフォルト状態に戻すには次のコマンドを実行する。

bcdedit /set pae default