Дополнительная (extended) память

Как уже отмечалось, процессор 286 и последующие могут использовать память объемом более 1 Мбайт. В компьютерах с процессорами 286 и 386SX объем оперативной памяти может достигать 16 Мбайт, а с процессорами 386DX, 486, Pentium или Pentium MMX - 4 Гбайт (4 096 Мбайт). Для систем на базе процессоров Pentium II и выше максимальный объем памяти составляет 64 Гбайт (65 536 Мбайт).

Для адресации памяти за пределами первого мегабайта процессор должен работать в защищенном режиме (естественном для новых процессоров). В компьютерах с процессором 286 дополнительную память могут использовать только программы, предназначенные для работы в защищенном режиме. Однако в системах на основе процессоров 386 и последующих существует еще один режим, называемый виртуальным. Этот режим позволяет разбить дополнительную память на блоки по 1 Мбайт (каждый из которых используется для работы в своем реальном режиме) и одновременно выполнять несколько программ в защищенных областях памяти. Каждая из выполняющихся DOS-программ одновременно ограничивается барьером 640 Кбайт, поскольку в каждой области моделируется среда реального режима со своими экземплярами BIOS и области верхней памяти. Для одновременного выполнения нескольких программ в виртуальном режиме (называемом иногда многозадачным) необходима специальная программа, координирующая их работу. Такими функциональными возможностями обладают операционные системы Windows 9х, Windows NT и OS/2.

Процессоры 286 и последующие могут работать и в реальном режиме, в котором обеспечивается полная совместимость компьютеров класса PC/XT с процессором 8088. В реальном режиме на компьютере класса AT можно выполнять только одну программу DOS, как и на компьютере класса PC/XT. Но на самом деле компьютеры класса AT (особенно с процессорами 386, 486, Pentium и P6) в реальном режиме функционируют несколько иначе. Процессор 286 может эмулировать 8086 или 8088, но не может одновременно работать в защищенном режиме. Процессоры 386 и выше поддерживают виртуальный режим одновременно с защищенным. Это позволяет выполнять программы в реальном режиме под управлением операционных систем Windows 9х/ЭТ/2000 и OS/2, функционирующих в защищенном режиме.

Замечание

Под дополнительной памятью обычно подразумевается вся память за пределами первого мегабайта, которая становится доступной только при работе процессора в защищенном режиме.

Спецификация XMS

Спецификация дополнительной памяти XMS (eXtended Memory Specification) была разработана в 1987 году компаниями Microsoft, Intel, AST Corp. и Lotus Development. Она определяет способ, с помощью которого программы получают доступ к дополнительной памяти. Эта спецификация предназначена для компьютеров с процессорами 286 и последующими и позволяет программам, работающим в реальном режиме (например, выполняемым под управлением DOS), использовать дополнительную память и еще один блок, обычно недоступный для DOS.

До появления XMS не было способа координации работы программ, которые переключали процессор в защищенный режим и использовали дополнительную память. Ни одна из программ не могла узнать, что делает с дополнительной памятью другая, поскольку

она не "видела" этой памяти из своего реального режима. Главным арбитром стал драйвер Himem.sys. Сначала он забирает всю дополнительную память в свое распоряжение, а затем выделяет ее программам, соблюдающим протокол XMS. Благодаря этому некоторые программы, использующие XMS-память, могут работать под управлением DOS одновременно на одном компьютере, периодически переключая процессор в защищенный режим для получения доступа к памяти. Протокол XMS запрещает программе доступ к той области памяти, которая используется другой программой. Поскольку среда Windows 3.х является диспетчером программ, который при одновременном выполнении нескольких программ переключает процессор в защищенный режим и обратно, для функционирования Windows требуется XMS-память. Windows 95 в основном работает в защищенном режиме, однако переключается в реальный режим для получения доступа к системным ресурсам. Windows NT, Windows 2000 и OS/2 - операционные системы, работающие исключительно в защищенном режиме.

Организовать дополнительную память по спецификации XMS можно, загрузив соответствующий драйвер в файле Config.sys. Наиболее распространенной является программа Himem.sys, которая входит в состав Windows и последних версий DOS (в том числе и DOS 6). Существуют и другие диспетчеры памяти, например QEMM, которые также загружаются как драйверы из файла Config.sys и организуют дополнительную память в соответствии со спецификацией XMS. Операционные системы Windows 9х и Windows NT/2000 при переключении режим MS DOS автоматически предоставляют дополнительную память по спецификации XMS.

Замечание

Более подробно распределение памяти в DOS описывается в предыдущих изданиях этой книги, которые находятся на прилагаемом компакт-диске.

Предотвращение конфликтов и пересечения областей ROM BIOS

Напомним, что сегменты C000 и D000 зарезервированы для ROM и RAM адаптеров. Если адреса ROM или RAM каких-нибудь двух адаптеров пересекаются, скорее всего, ни один из них работать не будет. Если вы снимете или отключите один из адаптеров, работоспособность второго восстановится, но использовать их совместно будет невозможно.

Если адаптеров много, можно изменить используемые каждым из них области памяти путем перестановки перемычек и переключателей или модификации программ-драйверов. При этом их можно будет совместить в одном компьютере. Подобные конфликты осложняют поиск неисправностей. Вам придется внимательно изучить документацию к каждому адаптеру и определить, какие адреса памяти для него используются и как изменить их для того, чтобы добиться совместимости плат. В большинстве случаев проблему удается решить с помощью упомянутых выше перестановок и изменений в программах.

Вы должны убедиться, что платы адаптеров не используют одних и тех же линий запросов прерываний, каналов прямого доступа к памяти и адресов портов ввода-вывода. Для того чтобы избежать конфликтов междуадаптерами, составьте таблицуконфигурации компьютера и отметьте в ней те ресурсы, которые используются каждым из установленных адаптеров. В результате получится схема распределения ресурсов с учетом потреб-

ностей установленных адаптеров, которая позволит не только предвидеть возникновение конфликтов, но и пригодится, если вы решите приобрести новый адаптер.

Если ваша система поддерживает функциональные возможности технологии Plug and Play и вы используете соответствующие адаптеры, то для предотвращения конфликтов между адаптерами можно просто сместить используемые ими области памяти. К сожалению, эта процедура все равно требует тщательного изучения инструкций для определения оптимального расположения используемой области памяти.

Дополнительные сведения

Информация об установленной и доступной памяти (то есть о том, куда пропадают 384 Кбайт памяти при установке модуля памяти) представлена на прилагаемом к книге компакт-диске.

Конфигурация и оптимизация памяти адаптеров

В идеале платы адаптеров должны соответствовать стандарту Plug and Play (т. е. плату нужно просто вставить в разъем и воспользоваться ее возможностями). Однако иногда платы адаптеров спроектированы так, как будто в компьютере больше ничего нет и быть не может. При установке в компьютер нового адаптера сначала нужно знать, какие адреса верхней памяти, линии IRQ и каналы DMA уже используются в системе, а затем настроить новый адаптер так, чтобы он не конфликтовал с установленными платами.

Платы адаптеров используют верхнюю память для своих BIOS и в качестве рабочих областей RAM. Если две платы пытаются использовать одну и ту же область верхней памяти, возникает конфликт, который может препятствовать даже первоначальной загрузке компьютера. Ниже описано, как избежать потенциальных конфликтов и что делать, если они уже возникли. Рассмотрены способы перемещения памяти адаптеров для ликвидации конфликтов и приведены некоторые соображения по поводу оптимизации использования адаптерами системной памяти.

Какие области верхней памяти используются адаптерами

Это можно определить двумя способами.

Прочитать документацию ко всем адаптерам и выяснить, какие адреса памяти они используют.

Запустить специальную программу диагностики.

Второй способ несколько проще (и надежнее). Примером может служить программа Microsoft Diagnostic (MSD), которая входит в состав Windows 3.x и DOS 6 (а также в более поздние версии). Можно также использовать для анализа конфигурации компьютера диспетчер устройств Windows 9х/ME/2000/XP. С помощью этих средств можно определить не только используемые адаптерами области верхней памяти, но и используемые ими IRQ.

После выполнения MSD или другой подобной программы распечатайте результаты ее работы. Решив установить новый адаптер, вы сможете определить, будет ли он конфликтовать с установленными устройствами.