Система переключения банков памяти в DOS

Введение

Система переключения банков в управлении памятью DOS

В управлении памятью DOS расширенная память – это система переключения банков, предоставляющая программам DOS дополнительную память сверх предела обычной памяти (640 КиБ). Расширенная память – это общий термин для нескольких несовместимых технологических вариантов. Наиболее распространенным вариантом была спецификация расширенной памяти (EMS), разработанная совместно компаниями Lotus Software, Intel и Microsoft, поэтому эта спецификация иногда называлась "LIM EMS". LIM EMS имела несколько версий. Первой широко реализованной версией была EMS 3.2, поддерживавшая до 8 МиБ расширенной памяти и использующая части адресного пространства, обычно предназначенные для связи с периферийными устройствами (верхняя память), для отображения фрагментов расширенной памяти. EEMS, стандарт управления расширенной памятью, конкурировавший с LIM EMS 3.x, был разработан компаниями AST Research, Quadram и Ashton Tate ("AQA"); он мог отображать любую область нижнего 1 МиБ. EEMS в конечном итоге был включен в LIM EMS 4.0, поддерживавшую до 32 МиБ расширенной памяти и обеспечивавшую некоторую поддержку многозадачности DOS. Однако IBM создала свой собственный стандарт расширенной памяти под названием XMA. Использование расширенной памяти стало широко распространенным в играх и бизнес-программах, таких как Lotus 1-2-3, в конце 1980-х – середине 1990-х годов, но его применение сократилось по мере перехода пользователей из DOS в операционные системы с защищенным режимом, такие как Linux, IBM OS/2 и Microsoft Windows.

Предыстория

Процессор 8088 в IBM PC и IBM PC/XT мог адресовать один мегабайт (MiB, или 220 байтов) памяти. Он унаследовал это ограничение от 20-битной внешней адресной шины (и общей архитектуры адресации памяти) Intel 8086. Разработчики ПК выделили нижние 640 КиБ (655360 байтов) адресного пространства для оперативной памяти с произвольным доступом (RAM), называемой обычной памятью, а оставшиеся 384 КиБ пространства памяти были зарезервированы для таких целей, как системный BIOS, видеопамять и память на платах расширения. Несмотря на то, что IBM PC AT, представленный в 1984 году, использовал чип 80286, который мог адресовать до 16 МБ оперативной памяти в качестве расширенной памяти, он мог делать это только в защищенном режиме. Недостаток программного обеспечения, совместимого с защищенным режимом (в нем не могли работать стандартные приложения DOS), означал, что рынок оставался открытым для другого решения. Первая публичная версия стандарта EMS, EMS 3.0, была выпущена в 1985 году; однако EMS 3.0 практически не получила аппаратных реализаций до того, как была заменена EMS 3.2. Расширенная память не могла быть напрямую адресована приложениями; функция MVS, известная как "услуги окон", позволяла приложениям выделять перемещаемые окна в расширенной памяти в пределах их собственного адресного пространства. Также существовала функция "перемещения данных", которую можно было использовать для перемещения данных между основной памятью (центральным хранилищем) и расширенной памятью; позже была представлена "асинхронная система перемещения данных" (ADMF), которая позволяла приложениям запрашивать перемещение данных между ними в фоновом режиме, пока они выполняли другие операции. К середине 1990-х годов расширенная память перестала быть физически отдельной памятью и стала просто логическим разделением в системной памяти, обеспечиваемым прошивкой; но только с выходом z/VM 6.4 в ноябре 2016 года IBM окончательно удалила всю поддержку расширенной памяти из своих операционных систем для мэйнфреймов. Address Windowing Extensions (AWE) – концептуально аналогичная функция в Microsoft Windows, используемая для обеспечения 32-битным приложениям доступа к большему объему памяти, чем 2–4 ГБ, которые могут поместиться в 32-битном адресном пространстве. Хотя текущие версии Windows все еще поддерживают AWE, ее использование было вытеснено 64-битными приложениями, которые могут напрямую обращаться к памяти объемом более 4 ГБ. Виртуальная память создает иллюзию доступной памяти, используя, например, дисковое пространство.

The 8088 processor of the IBM PC and IBM PC/XT could address one megabyte (MiB, or 220 bytes) of memory. It inherited this limit from the 20 bit external address bus (and overall memory addressing architecture) of the Intel 8086. The designers of the PC allocated the lower 640 KiB (655360 bytes) of address space for read write program memory (RAM), called conventional memory, and the remaining 384 KiB of memory space was reserved for uses such as the system BIOS, video memory, and memory on expansion peripheral boards. Even though the IBM PC AT, introduced in 1984, used the 80286 chip that could address up to 16 MiB of RAM as extended memory, it could only do so in protected mode. The scarcity of software compatible with protected mode (no standard DOS applications could run in it) meant that the market was still open for another solution. The first public version of the EMS standard, called EMS 3.0 was released in 1985; EMS 3.0, however, saw almost no hardware implementations before being superseded by EMS 3.2. Expanded storage could not be directly addressed by applications; an MVS feature known as "window services" enabled applications to allocate movable windows to expanded storage within their own address space. There was also a "data mover" feature which could be invoked to move data between main memory (central storage) and expanded storage; later, an "Asynchronous Data Mover Facility" (ADMF) was introduced, which enabled applications to request data to be moved between the two in the background, while they performed other processing. By the mid 1990s, expanded storage had ceased to be a physically separate memory, and had become merely a logical division within the system memory enforced by firmware; but it was not until the November 2016 release of z/VM 6.4 that IBM finally removed all support for expanded storage from its mainframe operating systems. Address Windowing Extensions (AWE) is a conceptually similar feature in Microsoft Windows, used to enable 32 bit applications to access more memory than the 2–4GB that can fit in a 32 bit address space. Although still supported by current versions of Windows, its use has been superseded by 64 bit applications, which can access >4GB of memory directly. Virtual memory creates the illusion of available memory using, for instance, disk storage.