Errado Felipe, desde os antigos Pentium Pro (arquitetura x86) que os processadores possuem o PAE, uma feature que adiciona 4 bits adicionais na capacidade de endereçamento dos processadores, fazendo com que eles possam endereçar até 64Gb de memória em um sistema operacional 32bit. Claro que tem suas desvantagens, cada aplicação desenvolvida em 32bit poderá apenas "enxergar" 4Gb de memória, mas o sistema operacional, mesmo sendo 32bit, pode endereçar os 64Gb.
Ahhhh, o sistema operacional deve ser compativel com essa função tbm. Sei que Windows XP, Vista, Seven, 2003, todos são compativeis habilitando no boot.ini ou equivalente, creio que a maioria dos linux tbm. O Mac OS X tbm é compativel, mas por algum motivo misterioso, só endereça 32Gb de memória, mesmo com kernel sendo 32bit.
Pra entender um pouco melhor isso.
http://en.wikipedia.org/wiki/Physical_Address_Extension
p.s.: No meu trabalho tenho servidores com Windows 2003 server standard edition (32bit) rodando com 8gb de memória e funcionam muito bem com o PAE ativado.