Wat is uitgebreid geheugen?

De IBM-pc, uitgebracht in 1981, was een doorbraak voor computers. Het veroverde de markt stormenderhand en werd volkomen dominant. Met zoveel succes en zijn hardware een open standaard, doken er al snel klonen op. Veel softwareprogramma's zijn ook voor de pc ontworpen. Deze moesten rekening houden met zijn beperkingen en, in sommige gevallen, erop vertrouwen. Deze afhankelijkheid van specifieke functies en zijn marktdominantie hebben een onuitwisbare stempel gedrukt op de markt voor homecomputers.

Het belangrijkste probleem van de pc was dat deze slechts 1 MB geheugen kon adresseren. Dit moest worden gebruikt voor RAM, evenals het BIOS, het besturingssysteem en eventuele uitbreidingshardware, zoals videoadapters. Dit was bij de release niet zo'n groot probleem, aangezien de geheugenprijzen torenhoog waren en softwareleveranciers praktisch over zichzelf heen vielen om hun software compatibel te maken. Naarmate de geheugenprijzen daalden en er meer geheugenintensieve programma's werden uitgebracht, werd dit een probleem.

Opvolgers van de IBM-pc bevatten nieuwere CPU's die meer RAM konden aanspreken. Veel programma's hadden hun software echter precies afgestemd op de RAM-indeling van de pc en konden geen gebruik maken van die extra geheugenruimte. Omgekeerd hadden veel mensen nog steeds pc's met een beperkt RAM-geheugen, maar wilden ze de mogelijkheid om software te laden die meer RAM nodig had. De oplossing was geheugenuitbreiding.

Uitgebreid geheugen

Uitgebreid geheugen verwijst naar bankwisseling in het bovenste gedeelte om meer geheugen in dezelfde ruimte te bieden. De pc scheidde zijn 1 MiB geheugen in twee gebieden: het conventionele geheugengebied dat wordt gebruikt als RAM en het bovenste geheugengebied dat wordt gebruikt als BIOS-ROM en voor uitbreidingskaarten. Het was al mogelijk om enkele van de bovenste geheugengebieden als RAM te gebruiken, zoals een van de twee secties die zijn toegewezen voor grafische afbeeldingen. Deze techniek bood echter slechts toegang tot een paar extra KiB geheugen. Er was meer geheugen nodig om de capaciteit te vergroten.

Uitgebreid geheugen gebruikt een geheugengebied, zoals toegewezen aan een grafisch apparaat, dat niet in gebruik is. Vervolgens gebruikte het een systeem van banken om extra geheugensecties in en uit te bladeren naar dat ene venster. Hiervoor was wel het gebruik van een aangepaste driver nodig. Het had ook een uitbreidingskaart nodig met meer fysiek geheugen, althans in het begin. Latere generaties, met CPU-ondersteuning, zouden software kunnen gebruiken om uitgebreid geheugen toe te wijzen aan uitgebreid geheugen. Dit vereiste echter zowel CPU-ondersteuning als de aanwezigheid van extra geheugen om naar toe te wijzen. De software moest ook worden geconfigureerd om deze te kunnen gebruiken.

Hoe werkte het?

Uitgebreid geheugen werkte door gebruik te maken van een venstergedeelte van het geheugen. Het werd van 1 naar 1 toegewezen aan een grotere geheugenpool. Door 1 op 1 te mappen, kan echter geen geheugen meer worden gebruikt. In plaats daarvan zou de bestuurder, indien nodig, de toewijzing naar een ander deel of een bank van uitgebreid geheugen wisselen. Dit is als het veranderen van je bureaubladachtergrond. Je hebt nog steeds dezelfde monitor maar een nieuw beeld. De software moest bijhouden welke bank met uitgebreid geheugen welke gegevens bevatte, een kritieke taak als het die gegevens wilde terugroepen.

Het moeten wisselen van bank betekende wel dat de prestaties lager waren in vergelijking met een grotere native geheugenpool. Waar mogelijk zou het gebruik van uitgebreid geheugen beter zijn geweest. Maar in systemen en software die beperkt waren tot die geheugenlimiet van 1 MiB, bood uitgebreid geheugen de enige methode om meer geheugen te krijgen.

Het eerste reguliere openbare systeem dat uitgebreid geheugen gebruikte, was LIM EMS 3.0. LIM was een acroniem van de drie bedrijven die het gemaakt hebben, Lotus Development, Intel en Microsoft. EMS staat voor Expanded Memory Specification. Versie 3.0 kon 4 MiB aan de pc toevoegen. Naar moderne maatstaven is dat in wezen niets, maar dat vervijfvoudigde de geheugencapaciteit van de IBM-pc. De definitieve versie van EMS, versie 4.0, bood ondersteuning voor maximaal 32 MiB geheugen.

Versie 3.2 was de eerste versie waarin echte producten op de markt kwamen. Het gebruikte een 64KiB-venster, opgesplitst in vier 16KiB-pagina's, om stabiliteit te bieden bij het wisselen van pagina's.

Afwijzen

In de jaren negentig namen grafische besturingssystemen zoals Windows tekstgebaseerde besturingssystemen zoals DOS over. Dit was de laatste spijker in de doodskist voor meer geheugen. Uitgebreid geheugen was altijd een beetje een karwei. Het is geïmplementeerd om een ​​functionaliteitsprobleem op te lossen waarvoor anders een volledige hardwarevervanging nodig zou zijn geweest. Nieuwere generaties DOS-gebaseerde pc's waren niet beperkt tot 1 MB RAM. Toch moest de software dat weinig toestaan ​​vanwege de enorme geïnstalleerde gebruikersbasis.

Door de overstap naar geheel nieuwe klassen van de besturingssystemen kon de beveiligde modus, met ondersteuning voor grotere geheugenpools en virtuele geheugenadressen, op de juiste manier worden gebruikt. De overstap naar het gebruik van grotere geheugenpools via de standaard beveiligde modus betekende de doodsteek voor uitgebreid geheugen. Het hele concept van de geheugengebieden was in wezen achterhaald.

Conclusie

Uitgebreid geheugen was de term die werd gebruikt om te verwijzen naar de praktijk van het in- en uitchecken van geheugenbanken via een vensteradres in het bovenste geheugengebied. Het hele concept is ontwikkeld om de harde geheugenlimiet van 1 MiB van IBM PC te omzeilen, veroorzaakt door CPU-beperkingen. Het was onmogelijk om nieuwe geheugenruimte toe te voegen. Toch was het mogelijk om een ​​deel van het geheugen herhaaldelijk te gebruiken door delen van het geheugen te gebruiken en vervolgens uit te wisselen en ze weer in te wisselen wanneer dat nodig was. Hiervoor was een speciale driver en hardware vereist. Latere implementaties konden de hardwarefuncties in software uitvoeren, hoewel dat was gebaseerd op de reeds bestaande aanwezigheid van meer geheugen om te gebruiken.

Uitgebreid geheugen was een probleem dat werd veroorzaakt door de IBM-pc en de noodzaak om compatibele software te leveren, maar ook in staat was om grotere hoeveelheden RAM te gebruiken dan mogelijk was. De komst van grafische besturingssystemen, zoals Windows, heeft het compatibiliteitslandschap van besturingssystemen veranderd. Omdat ze op dat moment in staat waren om native veel meer aan te pakken dan de 1 MiB geheugen van de originele pc, verdween het probleem en de behoefte aan de oplossing van uitgebreid geheugen. Het concept is in wezen achterhaald sinds het begin van de jaren negentig.