ذاكرة موسعة

في إدارة الذاكرة في نظام التشغيل DOS ، تشير الذاكرة الموسعة إلى الذاكرة التي تتجاوز أول ميغابايت ( ²²⁰ بايت) من مساحة العناوين في أجهزة IBM PC أو الأجهزة المتوافقة مع معالج 80286 أو أحدث . يُستخدم هذا المصطلح بشكل أساسي في نظامي التشغيل DOS و Windows . لا تستطيع برامج DOS، التي تعمل في الوضع الحقيقي أو الوضع الافتراضي x86 ، الوصول إلى هذه الذاكرة مباشرةً، ولكنها تستطيع ذلك من خلال واجهة برمجة تطبيقات (API) تُسمى مواصفات الذاكرة الموسعة (XMS). تُنفذ هذه الواجهة بواسطة برنامج تشغيل (مثل HIMEM.SYS ) أو نواة نظام التشغيل، التي تتولى إدارة الذاكرة ونسخها بين الذاكرة التقليدية والذاكرة الموسعة، وذلك عن طريق تحويل المعالج مؤقتًا إلى الوضع المحمي . في هذا السياق، قد يشير مصطلح "الذاكرة الموسعة" إما إلى كامل الذاكرة الموسعة أو إلى الجزء المتاح فقط من خلال هذه الواجهة.

يمكن أيضًا الوصول إلى الذاكرة الموسعة مباشرة بواسطة برامج DOS التي تعمل في الوضع المحمي باستخدام VCPI أو DPMI ، وهما طريقتان (مختلفتان وغير متوافقتين) لاستخدام الوضع المحمي في نظام DOS.

يجب عدم الخلط بين الذاكرة الموسعة والذاكرة الموسعة (EMS)، وهي طريقة سابقة لتوسيع سعة ذاكرة حاسوب IBM الشخصي لتتجاوز 640 كيلوبايت (655,360 بايت) باستخدام بطاقة توسعة مزودة بوحدات ذاكرة قابلة للتبديل بين البنوك . ونظرًا لدعم الذاكرة الموسعة في التطبيقات الشائعة، طُوّرت برامج تشغيل للأجهزة تحاكي الذاكرة الموسعة باستخدام الذاكرة الموسعة. لاحقًا، طُوّرت طريقتان إضافيتان تسمحان بالوصول المباشر إلى أجزاء صغيرة من الذاكرة الإضافية التي تتجاوز 640 كيلوبايت من الوضع الحقيقي. تُعرف إحداهما بمنطقة الذاكرة العالية (HMA)، وتتكون من أول 64 كيلوبايت تقريبًا من الذاكرة الموسعة، بينما تُعرف الأخرى بمنطقة الذاكرة العليا (UMA؛ وتُعرف أيضًا بكتل الذاكرة العليا أو UMBs)، وتقع في نطاق العناوين بين 640 كيلوبايت و1 ميجابايت، وهو النطاق الذي يخصصه حاسوب IBM الشخصي لمحولات الأجهزة وذاكرة القراءة فقط (ROM).

في أجهزة الكمبيوتر الشخصية التي تعمل بمعالجات x86 ، لا تتوفر الذاكرة الموسعة إلا مع معالج Intel 80286 أو أحدث، مثل IBM PC AT . ^{[ 1 ]} هذه المعالجات فقط هي التي تستطيع الوصول المباشر إلى أكثر من 1 ميجابايت من ذاكرة الوصول العشوائي (RAM). أما معالجات 8086/8088 الأقدم، فيمكنها استخدام أكثر من 1 ميجابايت من ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) باستخدام مكونات مادية خاصة لعرض أجزاء محددة منها في عناوين أقل من 1 ميجابايت.

في جهاز كمبيوتر من طراز 286 أو أفضل مزود بأكثر من 640 كيلوبايت من ذاكرة الوصول العشوائي، تتم إعادة تعيين الذاكرة الإضافية بشكل عام فوق حد 1 ميجابايت، لأن بنية IBM PC تحجز عناوين بين 640 كيلوبايت و1 ميجابايت لذاكرة القراءة فقط للنظام والأجهزة الطرفية.

لا يمكن الوصول إلى الذاكرة الموسعة في الوضع الحقيقي (باستثناء جزء صغير يُسمى منطقة الذاكرة العالية ). ولا يمكن استخدام الذاكرة الموسعة مباشرةً إلا من قِبل التطبيقات التي تعمل في الوضع المحمي . ويتولى نظام تشغيل مُشرف على الوضع المحمي، مثل نظام التشغيل مايكروسوفت ويندوز، إدارة وصول برامج التطبيقات إلى الذاكرة. ويُتيح المعالج هذه الذاكرة من خلال جدول الواصفات العامة (GDT) وجدول واصفات محلي واحد أو أكثر (LDT). وتُعتبر الذاكرة "محمية" بمعنى أنه لا يمكن لبرنامج آخر الوصول إلى أجزاء الذاكرة المُخصصة لواصف محلي، لأن هذا البرنامج يستخدم جدول واصفات محلي مختلفًا، بينما يمكن تقييد حقوق الوصول لأجزاء الذاكرة المُخصصة لواصف عام، مما قد يتسبب في حدوث استثناء من المعالج (مثل خطأ الحماية العامة أو GPF) عند انتهاكه. وهذا يمنع البرامج التي تعمل في الوضع المحمي من التداخل مع ذاكرة بعضها البعض. ^{[ 2 ]}

لم تُستخدم الذاكرة الموسعة في البداية لعدم تشغيل أي برنامج في الوضع المحمي لمعالج 80286. في المقابل، سرعان ما تبنى القطاع معيار الذاكرة الموسعة لعام 1985، الذي يعمل مع جميع أجهزة الكمبيوتر الشخصية بغض النظر عن المعالج. ^{[ 1 ]} كما يمكن لنظام تشغيل يعمل في الوضع المحمي، مثل مايكروسوفت ويندوز، تشغيل برامج الوضع الحقيقي وتوفير ذاكرة موسعة لها. تُعد واجهة الوضع المحمي لنظام DOS (DPMI) الطريقة التي حددتها مايكروسوفت لبرنامج DOS للوصول إلى الذاكرة الموسعة في بيئة تعدد المهام . ^{[ 2 ]}

مواصفات الذاكرة الموسعة ( XMS ) هي المواصفات التي تصف استخدام الذاكرة الموسعة لأجهزة IBM PC في الوضع الحقيقي لتخزين البيانات (وليس لتشغيل التعليمات البرمجية القابلة للتنفيذ). يتم توفير الذاكرة من خلال برنامج إدارة الذاكرة الموسعة ( XMM ) مثل HIMEM.SYS . يمكن الوصول إلى وظائف XMM عن طريق استدعاءات مباشرة لعنوان متغير يمكن العثور عليه من خلال وظيفة المقاطعة البرمجية 2Fh رقم 4310h.

سمحت النسخة 2.0 من نظام XMS، التي صدرت في يوليو 1988، بذاكرة تصل إلى 64 ميجابايت. ^{[ 3 ]} ومع النسخة 3.0، زادت هذه السعة إلى 4 جيجابايت (2^ ³² بايت). ^{[ 4 ]} ويعود هذا الاختلاف مباشرةً إلى أحجام القيم المستخدمة لعرض إجمالي الذاكرة الموسعة والذاكرة غير المخصصة (الحرة) بوحدات 1 كيلوبايت (1024 بايت): تستخدم النسخة 2.0 أعدادًا صحيحة غير مُوقّعة من 16 بت، قادرة على تمثيل 64 ميجابايت كحد أقصى (65535 × 1 كيلوبايت)، بينما تضيف النسخة 3.0 وظائف بديلة جديدة تستخدم أعدادًا صحيحة غير مُوقّعة من 32 بت، قادرة على تمثيل 4 تيرابايت (4 جيجابايت × 1 كيلوبايت)، ولكنها محدودة بالمواصفات إلى 4 جيجابايت. ^{[ 3 ] [ 4 ]} (يُمثل 4 جيجابايت نطاق عناوين المعالجين 80386 و80486، وهما المعالجان الوحيدان من نوع Intel x86 ذوا 32 بت اللذان كانا موجودين عند نشر XMS 3.0 في عام 1991). يحتفظ XMS 3.0 بوظائف واجهة برمجة التطبيقات الأصلية XMS 2.0 بحدها الأصلي البالغ 64 ميجابايت، ولكنه يُضيف وظائف جديدة تُسمى "الذاكرة الموسعة الفائقة" التي تدعم 4 جيجابايت من الذاكرة الموسعة (ناقصًا أول 1 ميجابايت)، ولا يُمكن استدعاؤها إلا باستخدام معالج ذي 32 بت (لأن هذه الوظائف "الفائقة" تستخدم سجلات المعالج ذات 32 بت لتمرير القيم). ^{[ 4 ]} وللتمييز بين كميات الذاكرة المختلفة التي قد تكون متاحة للتطبيقات، اعتمادًا على إصدار المواصفات التي طُوّرت وفقًا لها، يُمكن الإشارة إلى الأخيرة باسم الذاكرة الموسعة الفائقة ( SXMS ).

يتولى مدير الذاكرة الموسعة مسؤولية إدارة تخصيصات الذاكرة في منطقة الذاكرة العالية (HMA) ومنطقة الذاكرة العليا (UMA؛ والتي تُعرف أيضًا باسم كتل الذاكرة العليا أو UMBs). عمليًا، يُوفر مدير الذاكرة الموسعة (EMM) منطقة الذاكرة العليا، وبعد ذلك يحاول نظام التشغيل DOS تخصيصها وإدارتها بنفسه.

• إدارة الذاكرة في نظام التشغيل DOS
• الذاكرة التقليدية
• الذاكرة الموسعة (EMS)
• منطقة الذاكرة العالية (HMA)
• منطقة الذاكرة العليا (UMA)
• مواصفات استيراد EMM العالمية (GEMMIS)
• الوضع غير الواقعي

تحديد

قاعدة معارف مايكروسوفت

• دليل عام حول أشكال الذاكرة المختلفة
• نظرة عامة على وظائف إدارة الذاكرة في نظام التشغيل MS-DOS
• أداة تشخيص مايكروسوفت: تعريف SXMS

• مواصفات الذاكرة الموسعة (XMS)