32位的操作系统理论上最多支持4GBytes

1Bytes（字节）=8bits(字位)也是没问题的。你存在概念性错误，你的计算方案应该是以CUP的32位数来计算就只有2^32bits= 512MByte，然而2^32Byte=4GB。
首先你要区分32位操作系统和32位的处理器（cpu）的区别和联系。
（一）32位CPU每次可以处理32个字位，即32bits=4Bytes。每一个字节都有一个地址，其中包含了8个字位。32位CPU有32跟地址线，地址线决定了寻址范围的能力。每一根线都决定0和1两个地址，那么两根线就会决定00，01，10,11这四个地址，依次类推，32根线总共会决定出2^32次方个位置。这样计算是没有问题的。每一个位置都是1Byte,这是内存的基本单位，所以32位操作系统配32位CPU，理论上可以寻找4GB的地址。由于硬件等原因，系统显示会不到4G。
（二）32位操作系统与64位CPU的搭配。64位CPU有64根地址总线，理论支持2^32/10243 G的内存，这是一个很大的数字，但是实际上我们市场的电脑目前远远达不到这个理论内存的万分之一。目前64位也就是能支持120G的内存。但是如果64位CPU和32位操作系统搭配，也仅仅会支持4G的内存。因为在32位系统下，仅有32根地址线工作。
（三）寻址范围是由地址线个数确定的，而不是CPU位数确定的。CPU的地址总线根数决定了能找到多少个字节(Byte)，数据总线的宽度决定了能够一次传送多少个二进制位(bit) 。希望你能明白其中的关系，不要把地址线直接和字位（bit)联系在一起。