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 『楼 主』:
原创： DOS内存的知识
DOS内存的知识
对于一直使用WINDOWS98或XP的人来说，知道自己有128M或者256M内存就足够了。因为WINDOWS95及其后的版本都无需人的干预就可以使用全部的内存，不管它有多大。然而，在DOS中，对内存的配置却是一门学问，而且需要对DOS的内存结构有一定的了解。下面，我们就先结合PC机的发展来介绍DOS内存的基本知识。
4.2.1 DOS的640K内存问题
也许你听别人说过，DOS只能用640K内存，这话既对，也不全对。640K内存问题是局限过DOS发展的一个大问题，就像千年虫问题一样，是因计算机发展的早期人们未能预期它后来的高速发展而引起的。
这要从1980年说起，当时IBM决定进入个人电脑市场，他选择了INTEL 16位的8086/8088芯片作为PC机的CPU。8086/8088有20位地址线，能读写1M（即1024K）的内存。微软和IBM在设计DOS操作系统时，决定把这1024K内存分成两部分，其中640K留给DOS系统和DOS程序使用，其余384K内存留作其他用途<>，如用作显示RAM，主板BIOS等。这640K内存也被称为常规内存或基本内存，早期的DOS和DOS程序就只能在这个范围内活动，这就是日后所谓的640K内存限制。
不过在当时，这是个很超前的设计，因为当时PC机所瞄准的对手——采用摩托罗拉8位6502芯片为CPU的APPLE II机（IBM PC出世前最先进的个人电脑）只能支持64K内存。所以当时比尔.盖茨说过：“640K内存肯定永远都够用的了。”
然而当PC机受到全世界欢迎，越来越多软件硬件加入到PC阵营时，640K内存就开始变得捉襟见肘了。首先DOS系统本身要占去50多K的内存，然后是各种设备的驱动程序（鼠标、声卡、光驱、游戏手柄等外设的驱动程序以及DOS本身的ANSI.SYS及虚拟盘驱动程序RAMDIRVE等），还有其他TSR（内存驻留）程序如各种反病毒监察软件。这些程序不仅都要争夺640K内存空间，而且还会“赖着不走”。留给其他DOS应用程序的空间就大大减少了。
另一方面DOS下的软件功能越来越强，体积也越来越大，也就需要越来越多的内存。如著名的电子表格软件LOTUS 1-2-3一出世便至少需要256K的内存；而对于汉字系统而言，256K内存仅够把16点阵显示字库放进去；著名的国产字处理软件WPS本身至少也需要180K内存；数据库软件FOXBASE需要400K左右的内存，WINDOWS就更别提了。PC体系当初引以自豪的超前设计，很快便变成了巨大的障碍。
4.2.2 扩充内存EMS（Expanded Memory Specification)或LIM内存
1986年，PC机上最受欢迎的软件——电子表格LOTUS 1-2-3发售新的2.0版，很快便售出数十万份。然而在许多用户的PC机（当时286机不普及，386刚出来，最多的还是使用8088CPU的PC机）上，它居然无法获得足够的内存运行。焦头烂额的LOTUS只好向INTEL求援，后来MicroSoft也参加进来。他们一起制定了给PC机增加内存的方案，结果是LIM规格出台，即LOTUS、INTEL和MicroSoft联合订制的方案，最终版是LIM4.0版。它的产品是一种自带存储芯片的扩充内存控制板，插在PC机的扩展槽上，通过它可为PC机提供多达32M的调页式扩充内存，简称扩充内存(EMS)。
只能访问1M内存的8086/8088又怎么突然能够额外得到32M的内存呢？当然，CPU并不能直接访问EMS内存，使用EMS的程序也不知道这些内存到底在那里，它只知道系统中有一些能存储信息的“页”。8086/8088不是能访问1024K内存么，在那384K的保留空间里还有一些空余的空间的，扩充内存控制板就使用了384K保留内存中的64K空余内存，这64K内存被分成4个页，每页16K，这部分页称为“页框架”，EMS内存也分成一个个16K的页，总数可达2000个。使用EMS的程序最多允许同时访问4个页，当程序要访问到某个页时，内存控制板就把相应EMS页的内容复制到页框架中让程序读写，读写完后把页框架中页的内容复制回相应的EMS内存页，再把别的EMS页内容复制到页框架中让程序读写。所以LIM内存被称为“调页式扩充内存”<>。这有点象《大红灯笼高高挂》，管家每天把红灯笼挂在一个门口，男主人看到红灯笼挂在那个门口便进那个门睡觉，框架页的作用相当于那个红灯笼。也许你觉得这样做会很麻烦，也确实麻烦，但却总比没有好。
4.2.3 扩展内存XMS（Extended Memory Specification）
INTEL的后续产品80286仍是16位芯片，但其地址线增加到24位，可以访问16M内存，其1M以上的内存便称为扩展内存(XMS)，为了能兼容以前的DOS程序，80286拥有两种工作模式：一种是实模式(real mode)，在实模式下，286就象8086/8088一样工作，只能使用1M内存，这时DOS程序在一个“更快的”8086中运行；另一种是保护模式(protected mode)，在保护模式下，80286可以使用多达16M的内存，遗憾的是，在保护模式下需要实模式的DOS程序就不能够运行了。
再后来80386是32位的芯片，地址线增加到32位，可以访问4G的内存。与286不同的是，当80386运行在保护模式的时候，它还提供一种虚拟86（V86）模式，提供相当8086的功能，需要实模式的DOS程序这时仍会发现自己在一个“8086”CPU中运行。这还使得DOS的多任务成为了可能。因此MS-DOS5.0及以后版本干趣就在386的保护模式下运行了，新的DOS程序如FOXPRO也在保护模式下工作，而由80386提供的V86模式支持以前需要实模式的DOS程序。
从MS-DOS5.0开始，我们得到了一个HIMEM.SYS去统一管理XMS内存。
4.2.4 高位内存HMA（High memory area）
人们惊喜地发现，当286及以后CPU的第21根地址线(a20)启动后，紧挨着前1024K内存的第一个64K区段也可以被实模式的DOS 程序（通过第20根地址线a19）直接访问，即实模式DOS程序可访问多达1088K内存。只是这64K内存不能拆分开，只可以由一个DOS程序独占，所以一般用来存放DOS的命令解释器COMMAND.COM（在config.sys中通过dos=high命令指定）的常驻内存部分。于是把这64K内存从原来的XMS中划分出来，称为高位内存（HMA）<>，将COMMAND.COM放入HMA后，DOS占用的常规内存可减少50多K。
4.2.5 上位内存UMB（Upper Memory Blocks）和保留内存
前面不是说过，DOS初期划分了384K的保留内存么。其实这部分内存基本上未被真正占用过，主板BIOS用自己的储存芯片，显卡上也有自己的显存……但是，为了兼容以往的DOS程序，系统还是要把一部分BIOS和显存等映射进来，这部分空间不能被其他DOS程序使用。但即便如此，整个保留内存还有将近一半的空余空间，对于实模式的DOS程序而言，这可是最后一块可开垦的处女地了。
不过，虽然8086和286理论上也有保留内存区，但实际上只有386或以上的计算机才能支持UMB。
MS-DOS5.0提供了一个Emm386.exe，可把保留内存中的空余空间收集起来组成UMB，并在config.sys中提供devicehigh命令把光驱、声卡等驱动程序装入UMB，还在命令行提供loadhigh(LH)命令把鼠标驱动等TSR程序装入UMB，从而省出更多的常规内存。现在有一些新型的DOS软件如SMARTDRV和UCDOS，CCDOS97也可以自动把自己存进UMB。
保留区还有其他一些潜力可挖，比如现在大家都用VGA了，那么保留区里划分给单显(HGA)使用的16K内存，现在完全可以拿出来充进UMB，EMM386.EXE提供了一个I(nclude)参数，可以把指定区域的保留内存划进UMB。BIOS中有一段代码是用于启动时计算机自检和加载DOS的，当计算机启动后，这部分代码占用的空间也可以腾出来。
4.2.6 用XMS模拟EMS
既然80386在保护模式下能有广大的XMS，又能够运行实模式DOS程序。为什么不把XMS的一部分模拟成EMS，让需要EMS的DOS程序也沾点光呢？这不就不需要用户去另买什么扩充板了么？
确实这样做到了，EMM386.EXE 有一个RAM参数，它把保留内存中的64K空余内存划出来成为页框架，然后把EMS的“页”全部放到XMS中去，这样需要EMS的DOS程序就能够得到EMS了，而且对于使用EMS的程序来说和以前并没有什么不同，在XMS中模拟出来的EMS比真正的EMS还要快。不过这也是使得许多人搞不清XMS和EMS区别的原因。
如果用户确实不需要EMS（毕竟新的DOS程序都不使用EMS而转用XMS了），可以加载EMM386.EXE时加NOEMS参数，这样系统就不提供EMS，也就不需要页框架，可以多64K的UMB使用了。
4.2.7 WINDOWS对应的内存管理
WINDOWS 1.x/2.x/3.x 总的来说，它支持三种模式，实模式对应DOS的8086实模式；标准模式对应286的16位保护模式；增强模式对应于386的32位保护模式，其中标准模式和增强模式需要HIMEM.SYS的支持，即支持XMS。
WINDOWS95/98/ME 都使用386的32位保护模式，但是不再需要用户在CONFIG.SYS中指定加载HIMEM.SYS了，它们启动时会自动加载HIMEM.SYS。WINME的系统文件IO.SYS甚至把HIMEM.SYS也包含了进去。
WINDOWSNT/2000/XP/2003 它们工作在386的32位保护模式，但它们在OS/2的基础上发展而来，不再以DOS为支持系统，以上的内存模式对它们不适用。
此帖被 +11 点积分 点击查看详情 | 评分人：【 xue1995 】 | 分数： +1 | 时间：2010-4-7 14:07 | | 评分人：【 ytfy 】 | 分数： +2 | 时间：2010-9-24 00:00 | | 评分人：【 sl543001 】 | 分数： +8 | 时间：2010-11-23 11:55 |
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 2003-11-28 00:00 |
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spider
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2003-12-2 00:00 |
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hunome
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2003-12-2 00:00 |
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柏仔
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注册 2003-4-22
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『第
4 楼』:
好文章
谢谢
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2003-12-2 00:00 |
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tanglu_sd
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2003-12-4 00:00 |
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sizzling
初级用户
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注册 2003-10-5
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『第
6 楼』:
谢谢，朋友
其实上面第三个图有错，里面的1068K－>应该是1088K才对
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2003-12-4 00:00 |
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mys
元老会员
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发帖 1637
注册 2002-10-16
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『第
7 楼』:
是的，我后来也发现了，谢谢sizzling
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2003-12-4 00:00 |
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hunome
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注册 2003-5-12
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『第
8 楼』:
我改好了。
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2003-12-8 00:00 |
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hunome
银牌会员
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『第
9 楼』:
呵呵
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2003-12-8 00:00 |
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sixannys
新手上路
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发帖 1
注册 2006-9-6
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2006-10-3 04:47 |
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GOTOmsdos
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注册 2003-7-18
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『第
11 楼』:
DOS内存其实就是一团乱麻！
缝缝补补的百衲衣
[ Last edited by GOTOmsdos on 2006-10-8 at 01:15 ]
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2006-10-3 06:20 |
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electronixtar
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注册 2005-9-2
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『第
12 楼』:
这个概括比较经典，^_^～
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C:\>BLOG http://initiative.yo2.cn/
C:\>hh.exe ntcmds.chm::/ntcmds.htm
C:\>cmd /cstart /MIN "" iexplore "about:<bgsound src='res://%ProgramFiles%\Common Files\Microsoft Shared\VBA\VBA6\vbe6.dll/10/5432'>" |
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2006-10-3 08:54 |
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jieok3375
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『第
13 楼』:
555
太长了……
偶收了先……
等下看……
感谢楼主……
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2006-10-7 23:45 |
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GOTOmsdos
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注册 2003-7-18
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『第
14 楼』:
"因为WINDOWS95及其后的版本都无需人的干预就可以使用全部的内存，不管它有多大。"
DOS内核的WIN32（95，98，me） 管理内存应该有 4GB的限制吧（DOS的dpmi好像也是吧）
[ Last edited by GOTOmsdos on 2006-10-8 at 01:19 ]
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2006-10-8 01:14 |
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liuls
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2006-10-8 04:31 |
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