O que é memória expandida?

Lançado em 1981, o IBM PC foi um divisor de águas para os computadores. Ele tomou o mercado de assalto, tornando-se totalmente dominante. Com tanto sucesso e seu hardware um padrão aberto, os clones logo surgiram. Muitos programas de software também foram projetados para o PC. Estes tiveram que permitir suas limitações e, em alguns casos, confiar nelas. Essa confiança em recursos específicos e seu domínio de mercado deixaram uma marca indelével no mercado de computadores domésticos.

O principal problema do PC era que ele só conseguia endereçar 1 MiB de memória. Isso tinha que ser usado para RAM, bem como BIOS, sistema operacional e qualquer hardware de expansão, como adaptadores de vídeo. Isso não foi um grande problema no lançamento, pois os preços da memória eram altíssimos e os fornecedores de software praticamente se esforçaram para tornar seu software compatível. Como os preços da memória caíram e mais programas com uso intensivo de memória foram lançados, isso se tornou um problema.

Os sucessores do IBM PC incluíam CPUs mais recentes que podiam endereçar mais RAM. Muitos programas, no entanto, adaptaram seu software precisamente ao layout da RAM do PC e não puderam aproveitar esse espaço extra de memória. Por outro lado, muitas pessoas ainda tinham PCs com RAM limitada, mas queriam a capacidade de carregar software que precisava de mais RAM. A solução foi memória expandida.

Memória expandida

A memória expandida refere-se à troca de banco na área superior para oferecer mais memória no mesmo espaço. O PC separou seu 1MiB de memória em duas áreas, a área de memória convencional usada como RAM e a área de memória superior, usada como BIOS ROM e para placas de expansão. Já era possível usar algumas das áreas de memória superiores como RAM, como uma das duas seções alocadas para gráficos. Essa técnica, no entanto, forneceu apenas acesso a mais alguns KiB de memória. A memória expandida era necessária para aumentar a capacidade.

A memória expandida usa uma área de memória, como aquela alocada para um dispositivo gráfico, não em uso. Em seguida, ele usou um sistema de bancos para paginar seções extras de memória para aquela janela. Isso exigia o uso de um driver personalizado. Também precisava de uma placa de expansão com mais memória física, pelo menos no início. Gerações posteriores, com suporte a CPU, poderiam usar software para mapear memória expandida para memória estendida. Isso, no entanto, exigia suporte de CPU, bem como a presença de memória extra para mapear. O software também precisava ser configurado para poder usá-lo.

Como funcionou?

A memória expandida funcionou utilizando uma seção de janela da memória. Ele foi mapeado de 1 para 1 para um pool maior de memória. O mapeamento de 1 para 1, no entanto, não permite o uso de mais memória. Em vez disso, quando necessário, o driver trocaria o mapeamento para outra parte, ou banco, de memória expandida. Isso é como mudar o plano de fundo da área de trabalho. Você ainda tem o mesmo monitor, mas uma nova imagem. O software precisava rastrear qual banco de memória expandida continha quais dados, uma tarefa crítica se quisesse recuperar esses dados.

Ter que trocar de banco significava que o desempenho estava baixo em comparação com um pool de memória nativa maior. Sempre que possível, usar memória estendida teria sido melhor. Mas em sistemas e softwares limitados a esse limite de memória de 1 MiB, a memória expandida oferecia o único método para obter mais memória.

O primeiro sistema público mainstream a usar memória expandida foi o LIM EMS 3.0. LIM era um acrônimo das três empresas que o criaram, Lotus Development, Intel e Microsoft. EMS significa Especificação de Memória Expandida. A versão 3.0 foi capaz de adicionar 4 MiB ao PC. Pelos padrões modernos, isso não é nada, mas quintuplicou a capacidade de memória do IBM PC. A versão final do EMS, versão 4.0, oferecia suporte para até 32MiB de memória.

A versão 3.2 foi a primeira versão a ver produtos reais chegarem ao mercado. Ele usava uma janela de 64 KiB, dividida em quatro páginas de 16 KiB, para fornecer estabilidade ao trocar de página.

Declínio

Na década de 1990, os sistemas operacionais gráficos, como o Windows, estavam substituindo os sistemas operacionais baseados em texto, como o DOS. Isso colocou o último prego no caixão da memória expandida. A memória expandida sempre foi um trabalho complicado. Ele foi implementado para corrigir um problema de funcionalidade que, de outra forma, exigiria uma substituição completa do hardware. As novas gerações de PCs baseados em DOS não estavam limitadas a 1 MB de RAM. Ainda assim, o software tinha que permitir esse pouco por causa da vasta base de usuários instalada.

A mudança para classes inteiramente novas de sistemas operacionais permitiu que o modo protegido, com seu suporte para pools de memória maiores e endereços de memória virtual, fosse utilizado apropriadamente. A mudança para o uso de pools de memória maiores por meio do modo protegido por padrão sinalizou a sentença de morte para memória expandida. Todo o conceito de áreas de memória tornou-se essencialmente obsoleto.

Conclusão

Memória expandida era o termo usado para se referir à prática de entrar e sair de bancos de memória por meio de um endereço de janela na área de memória superior. Todo o conceito foi desenvolvido para contornar o limite de memória de 1 MiB do IBM PC causado pelas limitações da CPU. Era impossível adicionar novo espaço de memória. Ainda assim, era possível usar uma seção de memória repetidamente usando e, em seguida, trocando seções de memória e trocando-as de volta quando necessário. Isso exigia um driver especial, bem como hardware. Implementações posteriores poderiam executar as funções de hardware em software, embora isso fosse baseado na presença pré-existente de mais memória para usar.

A memória expandida foi um problema causado pelo IBM PC e pela necessidade de fornecer software compatível, mas também capaz de usar quantidades mais significativas de RAM do que era possível. O advento dos sistemas operacionais gráficos, como o Windows, mudou o cenário de compatibilidade do sistema operacional. Como eles eram, naquele ponto, capazes de endereçar nativamente muito mais do que os 1MiB de memória do PC original, o problema e a necessidade da solução de memória expandida evaporaram. O conceito tem sido essencialmente obsoleto desde o início de 1990.