Co to jest pamięć rozszerzona?

Wydany w 1981 roku IBM PC był przełomem dla komputerów. Przejęła rynek szturmem, stając się całkowicie dominującą. Przy tak dużym sukcesie i otwartym standardzie sprzętowym wkrótce pojawiły się klony. Wiele programów zostało również zaprojektowanych dla komputerów PC. Musiały one uwzględniać jego ograniczenia, aw niektórych przypadkach polegać na nich. To poleganie na określonych funkcjach i dominacja na rynku pozostawiły niezatarty ślad na rynku komputerów domowych.

Głównym problemem komputera było to, że mógł zaadresować tylko 1 MB pamięci. To musiało być używane dla pamięci RAM, a także BIOS-u, systemu operacyjnego i dowolnego sprzętu rozszerzającego, takiego jak karty wideo. Nie stanowiło to większego problemu w momencie premiery, ponieważ ceny pamięci były niebotyczne, a dostawcy oprogramowania praktycznie przestali się starać, aby ich oprogramowanie było kompatybilne. Wraz ze spadkiem cen pamięci i wydawaniem programów intensywnie korzystających z pamięci stało się to problemem.

Następcy IBM PC obejmowali nowsze procesory, które mogły adresować więcej pamięci RAM. Jednak wiele programów dostosowało swoje oprogramowanie dokładnie do układu pamięci RAM komputera i nie mogło skorzystać z tej dodatkowej przestrzeni pamięci. I odwrotnie, wiele osób nadal miało komputery z ograniczoną pamięcią RAM, ale chciało mieć możliwość ładowania oprogramowania, które wymagało więcej pamięci RAM. Rozwiązaniem była rozszerzona pamięć.

Rozszerzona pamięć

Rozszerzona pamięć odnosi się do przełączania banków w górnym obszarze, aby zaoferować więcej pamięci w tej samej przestrzeni. Komputer PC podzielił swój 1 MB pamięci na dwa obszary, konwencjonalny obszar pamięci używany jako pamięć RAM i górny obszar pamięci, używany jako pamięć ROM systemu BIOS i karty rozszerzeń. Możliwe było już wykorzystanie niektórych górnych obszarów pamięci jako pamięci RAM, na przykład jednej z dwóch sekcji przeznaczonych na grafikę. Ta technika zapewniała jednak dostęp tylko do kilku dodatkowych KiB pamięci. Aby zwiększyć pojemność, potrzebna była rozszerzona pamięć.

Pamięć rozszerzona wykorzystuje obszar pamięci, na przykład przydzielony dla urządzenia graficznego, który nie jest używany. Następnie używał systemu banków do wczytywania i wysyłania dodatkowych sekcji pamięci do tego jednego okna. Wymagało to użycia niestandardowego sterownika. Potrzebował także karty rozszerzeń z większą pamięcią fizyczną, przynajmniej na początku. Późniejsze generacje, z obsługą procesora, mogły używać oprogramowania do mapowania pamięci rozszerzonej na pamięć rozszerzoną. Wymagało to jednak obsługi procesora, a także obecności dodatkowej pamięci do mapowania. Oprogramowanie wymagało również skonfigurowania, aby móc z niego korzystać.

Jak to działa?

Rozszerzona pamięć działała, wykorzystując sekcję okna pamięci. Został zmapowany od 1 do 1 do większej puli pamięci. Mapowanie 1 na 1 nie pozwala jednak na użycie większej ilości pamięci. Zamiast tego, w razie potrzeby, sterownik zamieniał mapowanie na inną część lub bank rozszerzonej pamięci. To tak, jakby zmieniać tło pulpitu. Nadal masz ten sam monitor, ale nowy obraz. Oprogramowanie musiało śledzić, który bank rozszerzonej pamięci zawiera dane, co było krytycznym zadaniem, jeśli chciał je przywołać.

Konieczność zamiany banków oznaczała spadek wydajności w porównaniu z większą pulą pamięci natywnej. Tam, gdzie to możliwe, użycie rozszerzonej pamięci byłoby lepsze. Ale w systemach i oprogramowaniu ograniczonym do tego limitu pamięci 1 MB, rozszerzona pamięć stanowiła jedyną metodę uzyskania większej ilości pamięci.

Pierwszym ogólnodostępnym systemem publicznym wykorzystującym rozszerzoną pamięć był LIM EMS 3.0. LIM był akronimem trzech firm, które go stworzyły: Lotus Development, Intel i Microsoft. EMS oznacza specyfikację rozszerzonej pamięci. Wersja 3.0 była w stanie dodać 4 MiB do komputera. Według współczesnych standardów to w zasadzie nic, ale pięciokrotnie zwiększyło pojemność pamięci komputera IBM PC. Ostateczna wersja EMS, wersja 4.0, oferowała obsługę do 32 MB pamięci.

Wersja 3.2 była pierwszą wersją, w której prawdziwe produkty trafiły na rynek. Używał okna 64KiB, podzielonego na cztery strony 16KiB, aby zapewnić stabilność podczas przełączania stron.

Spadek

W latach 90. graficzne systemy operacyjne, takie jak Windows, przejmowały tekstowe systemy operacyjne, takie jak DOS. To wbiło ostatni gwóźdź do trumny rozszerzonej pamięci. Rozszerzona pamięć zawsze była trochę trudną robotą. Został zaimplementowany w celu rozwiązania problemu z funkcjonalnością, który w przeciwnym razie wymagałby całkowitej wymiany sprzętu. Nowsze generacje komputerów PC z systemem DOS nie były ograniczone do 1 MB pamięci RAM. Mimo to oprogramowanie musiało pozwalać na tak niewiele ze względu na ogromną zainstalowaną bazę użytkowników.

Przejście na całkowicie nowe klasy systemów operacyjnych umożliwiło odpowiednie wykorzystanie trybu chronionego z obsługą większych pul pamięci i adresów pamięci wirtualnej. Przejście na używanie większych pul pamięci w trybie chronionym domyślnie oznaczało koniec dla rozszerzonej pamięci. Cała koncepcja obszarów pamięci stała się zasadniczo przestarzała.

Wniosek

Pamięć rozszerzona była terminem używanym w odniesieniu do praktyki wchodzenia i wychodzenia z banków pamięci za pośrednictwem adresu okna w górnym obszarze pamięci. Cała koncepcja została opracowana w celu ominięcia sztywnego limitu pamięci IBM PC wynoszącego 1 MB, spowodowanego ograniczeniami procesora. Nie można było dodać nowej przestrzeni pamięci. Mimo to można było wielokrotnie używać sekcji pamięci, używając, a następnie wymieniając sekcje pamięci i zamieniając je z powrotem w razie potrzeby. Wymagało to specjalnego sterownika oraz sprzętu. Późniejsze implementacje mogły wykonywać funkcje sprzętowe w oprogramowaniu, chociaż było to oparte na istniejącej wcześniej większej ilości pamięci do wykorzystania.

Rozszerzona pamięć była problemem spowodowanym przez IBM PC i koniecznością zapewnienia kompatybilnego oprogramowania, ale także zdolnego do wykorzystania większej ilości pamięci RAM niż było to możliwe. Pojawienie się graficznych systemów operacyjnych, takich jak Windows, zmieniło krajobraz kompatybilności systemów operacyjnych. Ponieważ w tamtym momencie były w stanie natywnie zaadresować znacznie więcej niż 1 MB pamięci oryginalnego komputera, problem i potrzeba rozwiązania rozszerzonej pamięci wyparowały. Koncepcja jest zasadniczo przestarzała od wczesnych lat 90.