Uma CPU pode ter uma RAM compatível máxima?

Encontrei algumas especificações do meu laptop que dizem que ele vem com 512 MB de RAM e é atualizável para 2 GB. Tenho 4 GB de RAM que pretendo colocar nele, mas estou imaginando se é possível que não funcione - uma CPU pode ter uma quantidade máxima de RAM que possa suportar, ou acabei de encontrar algumas especificações de quando 4 GB não era uma coisa?

Ambos podem estar corretos.
A quantidade máxima de RAM pode ser limitada pela própria CPU, pelo chipset da placa-mãe e pelo BIOS.
Geralmente, é uma combinação daqueles que determina a quantidade máxima que um sistema pode suportar tecnicamente.

Acontece que, no momento da produção, RAMs maiores ainda não estavam disponíveis, embora o sistema pudesse, em teoria, usá-las.
Como o fabricante não pôde testar com esses módulos maiores, eles não são mencionados em nenhuma documentação e não são oficialmente suportados.
Em alguns casos, o fabricante realmente bloqueia o uso de módulos não testados, colocando uma limitação no BIOS.
Então eles podem funcionar ou não. A única maneira de saber é tentar.

O que se resume a isso: se você tiver esses módulos, não será prejudicial tentar ver se eles funcionam. Mas eu não iria gastar dinheiro para comprar nada sem ter certeza.

Isso não vai funcionar.

As CPUs modernas implementam seu controlador de memória internamente, para que estabeleçam limites para a quantidade de RAM. http://ark.intel.com/ é o local oficial para obter especificações sobre os processadores Intel e eles listam um limite de memória em cada chip. Veja aqui um exemplo e preste atenção ao Tamanho máximo da memória.

O chipset implementado pela placa-mãe determinará o número de slots por canal, o número de canais e como esses canais são acessíveis a um determinado soquete da CPU (muito importante em placas com vários soquetes). veja um exemplo aqui (o chipset Z170): http://ark.intel.com/products/90591

De volta à sua preocupação específica, o chipset / placa-mãe que o fabricante escolhe e o BIOS / firmware que eles entregam são emparelhados especificamente, pois o firmware geralmente tem expectativas sobre a quantidade de memória RAM que pode ser endereçada. Eu tive que obter uma atualização do BIOS da HP no último sistema em que atualizei o ram, porque o padrão não reconhecia os volumes de RAM suportados pela CPU e pela Placa-mãe.