Простое объяснение через 2³² адресов неполно. Еще начиная с Pentium Pro архитектура x86 поддерживала Physical Address Extension, или PAE. Она расширяла физическую адресацию до 36 бит. При этом программы оставались 32-битными и не получали единое адресное пространство размером в десятки гигабайт. Дополнительной памятью распоряжалась сама операционная система.
Что технология действительно работала, хорошо видно по серверной Windows. Например, 32-битная Windows Server 2003 SP1 Enterprise с PAE поддерживала до 64 ГБ оперативной памяти. Значит, барьер в 4 ГБ не был непреодолимым ограничением 32-битного ядра или процессора.
Проблема возникала ниже, на уровне драйверов. Старый драйвер мог считать, что физический адрес всегда помещается в 32 бита, отбросить его старшую часть или неправильно передать адрес устройству при DMA. Результатом могла стать запись совсем в другую область памяти, повреждение данных и падение системы.
Именно поэтому в Windows XP SP2 Microsoft ограничила доступное физическое адресное пространство четырьмя гигабайтами даже при включенной PAE. Для домашних ПК того времени, где использовались видеокарты, звуковые платы, сканеры и другое оборудование с драйверами разного качества, совместимость оказалась ценнее дополнительной памяти.