Das Magazin für Funk Elektronik · Computer

cherraum adressieren, weil sie mit mehr
als 20 Adreßleitungen (Bits des Adreßbusses)
ausgestattet sind (siehe nebenstehende
Tabelle).
Während die interne Datenbreite in der Tabelle
angibt, wieviel Bit der Prozessor
gleichzeitig (parallel) in seiner internen
Chip-Logik verarbeiten kann, ist aus der
externen ersichtlich, wieviel Bit gleichzeitig
beim Datenaustausch mit anderen Chips
übertragen werden. Der Adreßraum umfaßt
den maximal mit dem jeweiligen Prozessortyp
adressierbaren Speicherbereich.
■ XMS, EMS, UMB und HMA
Mehr als 1 MByte können Prozessoren
allerdings nur nutzen, wenn sie in den sogenannten
Protected Mode, eine spezielle
Prozessorbetriebsart, schalten und Techniken
verwenden, die zu MS-DOS nicht
kompatibel sind. Im Gegensatz zum Protected
Mode nennt man die Betriebsart, in
der sich alle Prozessoren standardmäßig
befinden, den Real Mode.
Andersherum gesagt: MS-DOS ist ein
Real-Mode-Betriebssystem. Auch wenn Sie
128 MByte in Ihrem PC eingebaut haben
sollten, kann DOS nur ganze 1 MByte RAM
verwenden. Und davon sind 640 KByte als
Arbeitsspeicher für DOS-Programme und
die restlichen 384 KByte für Systemroutinen
reserviert.
Speicher, der oberhalb des ersten Megabytes
angesiedelt ist, nennt man Erweiterungsspeicher.
Um ihn verwenden zu
können, gibt es für PC-Programme zwei
Möglichkeiten:
Man wechselt entweder ständig zwischen
dem MS-DOS-Modus (Real Mode) und
dem Protected Mode hin und her, was einen
Die Intelprozessoren auf einen Blick
Pro- Datenbreite in Bit
zessor intern extern Adreß- Adreßbus
raum
8088 16 8 20 Bit 1 MByte
8086 16 16 20 Bit 1 MByte
80286 16 16 24 Bit 16 MByte
80386SX 32 16 24 Bit 16 MByte
80386DX 32 32 32 Bit 4096 MByte
= 4 GByte
80486SX 32 32 32 Bit 4096 MByte
= 4 GByte
80486DX 32 32 32 Bit 4096 MByte
= 4 GByte
Pentium 32 64 32 Bit 4096 MByte
= 4 GByte
P6 32 64 36 Bit 65536 MByte
= 64 GByte
erhöhten Aufwand bedeutet. Der Speichermanager
HIMEM.SYS regelt die Vergabe
von Erweiterungsspeicher an Programme
nach einer Vereinbarung, die man Extended
Memory Specification (XMS) nennt. DOS-
Programme wie SmartDrive oder RAM-
Drive können damit XMS-Speicher (oder
kurz XMS) direkt einsetzen.
Die zweite Möglichkeit macht sich zunutze,
daß der 384 KByte umfassende Systembereich
in der Regel nur etwa zu einem
Drittel verwendet wird. In einen der freien
Bereiche, die man auch Upper Memory
Blocks (UMB; auch UMA wie Upper Memory
Area) nennt, richtet man ein 64 KByte
großes Fenster ein, den Seitenrahmen (Page
Frame). Der Speichermanager EMM386.
EXE blendet Teile des Erweiterungsspeichers
in vier Häppchen (Seiten oder Pages)
zu je 16 KByte in dieses Fenster ein, so daß
der gesamte Erweiterungsspeicher, aber immer
nur (4 × 16 =) 64 KByte, also ein Segment
zugleich, verwendet werden kann.
Übersicht der Speicherarten
Name des
Speichers
Bereich Einsatz Voraussetzung
Konventioneller linear von Arbeitsspeicher PCs: alle
oder DOS-Speicher 0...640 kByte für DOS-Programme
Oberer Speicher, linear von vom System PCs:ab 386SX
Upper Memory Area 640 KByte reservierter RAM und mehr als
(UMA) bis 1024 KByte (BIOS, VGA-BIOS,
Videospeicher)
freie Bereiche
mit EMM386 für
DOS-Prg. nutzbar
1 MB RAM
Erweiterter Speicher, linear von 1 MB als Zusatzspeicher PCs:ab 286
Extended Memory bis 16 MB für Cache-Programme, im Protected Mode
(XMS) RAM-Disks, Windows
Hoher Speicher die ersten 64 kB von DOS genutzt, PCs: ab 286
High Memory Area des XMS um Hauptspeicher im Real Mode durch
(HMA) zu entlasten Freischalten der
Adreßleitung A20
Expansionsspeicher RAM, der durch Zusatzspeicher PCs: ab 386
Expanded Memory Treiberprogramme für Programme, mit EMM386
(EMS) in einem Seitenrahmen
des vom im Real Mode
adressierbaren Speichers
seitenweise eingeblendet
werden kann
die EMS nutzen
PC
Expanded Memory Specification (EMS)
heißt diese Technik. Sie ist zwar ziemlich
umständlich, aber der Aufwand, um zusätzlichen
Speicher zu nutzen, ist für davon
profitierende Programme nicht so hoch,
weil der Prozessor nicht in den Protected
Mode umschalten muß. Das würde nämlich
einen erheblich größeren Programmieraufwand
bedeuten.
Ursprünglich war EMS in Form einer
Hardwarelösung dazu da, PCs mit dem
Prozessor 8086 zusätzlichen Speicher zur
Verfügung zu stellen. Heute wird EMS
softwaremäßig durch den DOS-Speichermanager
EMM386.EXE oder andere EMS-
Treiberprogramme organisiert. Wenn Anwendungsprogramme
(vorrangig diverse
Spielprogramme machen davon meist regen
Gebrauch) also mehr Speicher benötigen,
als im 640-KByte-Arbeitsspeicherbereich
zur Verfügung steht, verwenden sie entweder
XMS- oder EMS-Speicher.
Davon abgesehen ist auch das Auslagern
von gerade nicht benötigten Daten auf die
Festplatte möglich, die bei Bedarf dann
wieder von der Festplatte nachgeladen
werden – diese dynamisch ein- und ausgelagerten
Dateien oder Programmroutinen
nennt man Overlays.
Außer dem EMS-Seitenrahmen lassen sich
in den Systembereich aber auch Teile von
MS-DOS unterbringen (hochladen), wodurch
der Hauptspeicher von 640 KByte
weiter entlastet wird. Ein Trick erlaubt
z. B. das Freisetzen von weiteren 64 KByte
Hauptspeicher mit Prozessoren ab dem
Typ 286.
Die Methode der Adreßbildung ermöglicht
nämlich im Real Mode nicht nur
1024 KByte, sondern 1084 KByte zu verwalten.
Der Prozessor 8086 mit seinen 20
Adreßleitungen (2 20 = 1 MByte) kann die
letzten 64 KByte zwar nicht ansprechen –
wohl aber ein 286er-Prozessor mit 24
Adreßleitungen. Die benötigte 21. Adreßleitung
A20 (die Zählung beginnt ab A0)
wird durch HIMEM.SYS an- und ausgeschaltet.
Die so errungenen 64 KByte (eigentlich
nur 65520 Byte, also 16 Byte weniger)
nennt man den Hohen Speicherbereich
oder neudeutsch „High Memory Area
(HMA)“. In diesen Bereich kann ein
großer Teil des DOS-Systemkerns verschoben
werden.
Wenn Sie den oberen (Upper Memory) und
den hohen (High Memory) Speicherbereich
richtig nutzen, entlasten Sie Ihre Hauptspeicherkapazität
derart, daß von den insgesamt
640 KByte bis zu 621 KByte für
Ihre Anwendungsprogramme zur freien
Verfügung stehen – das reicht in den allermeisten
Fällen auch völlig für jedes Standard-DOS-Programm
aus.
(wird fortgesetzt)
FA 10/95 • 1053