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1.3.4 Nutzung von XMS

Speicher oberhalb der 1 MB Grenze wird als Extended Memory bezeichnet. Dieser Speicher kann jedoch von einem Prozessor im Realmode aus dem oben bereits angegebenen Grund, Begrenzung des max. Speicherraums auf 1MB, nicht genutzt werden.

Intel Prozessoren (ab dem 80286) kennen jedoch einen weiteren Betriebsmodus, in dem der maximale Speicherbereich auf mindestens 16 MB ausgedehnt werden kann, den Proteced-Mode. Da DOS zu diesem Modus nicht kompatibel ist und sich andere, neue Betriebssysteme nur schwer durchsetzen konnten, blieb dieser Modus sowie das Extended Memory aufgrund fehlender Softwareschnittstellen für die meisten Programme ungenutzt.

(Es existieren Möglichkeiten, um auch von DOS aus auf das Extended Memory zuzugreifen, z.B. Interrupt 15h Funktionen 87h-89h. Leider machen auch viele Software Utilities von diesen Möglichkeiten Gebrauch, um z.B. Extended Memory für eine RAM-Disk bereitzustellen. Das Ergebnis dieser unterschiedlichen und relativ unkontrollierten Nutzung des Extended Memory führte zwangsläufig zu Kompatibilitätsproblemen zwischen einzelnen Programmen.)

Aus diesen Gründen wurde 1988 von den Firmen Lotus, Intel und Microsoft, in Zusammenarbeit mit AST Research ein weiterer Standard geschaffen, der es Speicherverwaltungssoftware, Utilities und Anwendungsprogrammen gleichermaßen erlauben sollte, ohne Kompatibilitätsprobleme XMS-Speicher zu nutzen.

Der XMS-Standard unterstützt dabei die folgenden Speicherobjekte:

• Extended Memory Blocks (EMB), die sich im Extended Memory befinden (ab der Adresse 1088 KByte)
• HMA (High Memory Area), die ersten 64 KB des Extended Memory, die von der Adresse 1024 bis 1088 KByte reichen. Bei diesem Segment handelt es sich um eine Besonderheit, denn diese 64 KB können auch vom Realmodus aus angesprochen werden. Grundlage dafür ist, daß das maximal erreichbare Segment FFFFh ab seiner Offsetadresse 10h oberhalb der 1 MB Grenze liegt!
  (Vergleiche: FFFFh:0010h entspricht der phys. Adresse: FFFF0h + 10h = 100000h (oder 1048576d = 1MB))
  
  Bevor der HMA vom Realmode aus genutzt werden kann, muß die 20. Adressleitung eingeschaltet werden. Standardmäßig ist sie deaktiviert, um einen Überlauf zum Anfang des Speichers an der 1 MB Grenze zu erlauben. Der XMS-Treiber stellt nun Funktionen bereit, die diese Umschaltung vornehmen und dadurch die Verwaltung der 20. Adressleitung übernehmen.

• UMB (Upper Memory Blocks) sind freie, ungenutzte Speicherblöcke, die zwischen 640 und 1024 KB liegen.

  Sie werden beispielsweise unter DOS benutzt, um Gerätetreiber und sogar Teile des DOS selbst aufzunehmen, um so mehr konventionellen Speicher für Programme bereitzustellen.

Neben dem wohl bekanntesten XMS-Treiber HIMEM.SYS, der von Microsoft mit den verschiedenen DOS-Versionen und auch mit Windows ausgeliefert wird, existieren XMS-Treiber auch in Speicherverwaltungen für 80386- oder 80486-Rechner. Beispiele dafür sind QEMM-386 von Quaterdeck oder 386-To-The-Max von Qualitas.

Ist ein XMS-Treiber im System verfügbar, so stehen die in Tabelle 1.1 dargestellten Funktionen zur Verfügung.

Im Gegensatz zum EMM werden die Funktionen eines XMS-Treibers nicht über einen Interrupt, sondern über einen FAR-Call aufgerufen. Die FAR-Call Adresse liefert der Interrupt 2Fh, der auch von vielen residenten Programmen, wie z.B. SHARE, APPEND oder PRINT benutzt wird.

Bevor die Einsprungsadresse ermittelt werden kann, muß festgestellt werden, ob ein XMS-Treiber installiert wurde. Dazu wird der Interrupt 2Fh mit dem Funktionscode 4300h im Register AX aufgerufen. Befindet sich ein XMS-Treiber im System, so kehrt die Interruptroutine mit dem Wert 80h im Register AL zurück.

Konnte ein XMS-Treiber identifiziert werden, kann mit dem Wert 4310h im Register AX und dem Aufruf des Interrupt 2Fh die Adresse des XMS-Treibers ermittelt werden. Diese befindet sich nach Ausführung des Interrupts in den Registern ES und BX.

Alle obengenannten XMS-Funktionen können jetzt über die ermittelte Adresse angesprochen werden. Dazu wird die Funktionsnummer grundsätzlich im Register AH und andere funktionsabhängige Parameter in den übrigen Prozessor-Registern übergeben.

Viele XMS-Funktionen liefern in AX den Statuscode 0001h zurück, wenn sie erfolgreich ausgeführt werden konnten. Trat bei der Ausführung ein Fehler auf, so enthält AX den Wert 0000h. In diesem Fall enthält das Register BL einen Fehlercode. Mögliche Fehlercodes befinden sich unter XMS-Fehlercodes.

Von den in Tabelle 1.1 (XMS-Funktionen) genannten Funktionen werden die für den Zugriff auf den Extended Memory benutzten Funktionen im folgenden kurz vorgestellt.

Funktion 00h:       XMS-Versionsnummer ermitteln
    Aufruf mit      AH= 00h
    Rückgabe        AX= XMS-Versionsnummer
                         (ungepackter BCD-Code: AH= Hauptversionsnummer,
                                                AL= Unterversionsnummer)
                    BX= Interne Revisionsnummer
                        (ungepackter BCD-Code: siehe oben)
                    DX= Status der HMA
                        (0: HMA ist nicht verfügbar, oder
                         1: HMA ist verfügbar)

Funktion 08h:       Freies XMS ermitteln
    Aufruf mit      AH= 08h
    Rückgabe        AX= Länge des größten freien Blockes in
                        KByte
                    DX= Gesamtgröße des freien XMS in KByte

Funktion 09h:       Allokiere einen Extended Memory Block
    Aufruf mit      AH= 09h
                    DX= Größe des angeforderten Bereichs in KByte
    Rückgabe        AX= 0001 - Funktion fehlerfrei ausgeführt
                        0000 - Fehler aufgetreten (Fehlercode in BL)
                    DX= Handle zum Zugriff auf den EMB

Funktion 0Ah:       Freigabe eines allokierten EMB
    Aufruf mit      AH= 0Ah
                    DX= Handle
    Rückgabe        AX= 0001 - Funktion fehlerfrei ausgeführt
                        0000 - Fehler aufgetreten (Fehlercode in BL)

Funktion 0Bh:       Kopiere Speicher
    Diese Funktion dient dazu, Speicherinhalte zwischen dem konventionellen
    RAM und dem Extended Memory zu kopieren. Sie kann auch genutzt werden,
    um Speicherblöcke innerhalb des konventionellen oder innerhalb des
    Extended-Memory zu kopieren.

    Aufruf mit      AH= 0Bh
                    DS:SI=Zeiger auf die nachfolgende Struktur
    Rückgabe        AX= 0001 - Funktion fehlerfrei ausgeführt
                        0000 - Fehler aufgetreten (Fehlercode in BL)
    Struktur:
        Adr.        Inhalt                                      Typ
        +00h        Länge des zu kopierenden Bereiches           1 DWORD
                    (muß geradzahlig sein)
        +04h        Handle des Quell-Blocks                     1 WORD
        +06h        Offset innerhalb des Quell-Blocks (ab dem   1 DWORD
                    kopiert wird)
        +0Ah        Handle des Zielblocks                       1 WORD
        +0Ch        Offset innerhalb des Zielblocks (zu dem     1 DWORD
                    kopiert wird)

    Länge: 16 Byte

Um aus oder in das konventionelle RAM (< 1 MB) zu kopieren, muß das entsprechende Handle (Quell- oder Zielhandle) auf 0 gesetzt werden. Das folgende DWORD muß dann die entsprechende Realmodeadresse in der Form Segment:Offset (ERST Offset-, DANN Segmentadresse) enthalten.

    ; XMS-Treiber über Interrupt 2Fh identifizieren
                    mov ax,4300h
                    int 2fh

        ; al  = 80h Treiber installiert
        ; al <> 80h Treiber nicht vorhanden
                    cmp al,80h
                    jne check_quit_false

        ; Treiber vorhanden, Einsprungsadresse ermitteln
                    mov ax,4310h
                    int 2fh

        ; es:bx = Einsprungsadresse, unter XMS_ADR im
        ; Datensegment speichern
                    mov ax,@data
                    mov ds,ax

                    mov w [XMS_ADR+0],bx
                    mov w [XMS_ADR+2],es

        ; Funktion mit Erfolgsmeldung verlassen
                    mov ax,TRUE
                    jmp check_quit

        check_quit_false:
                    mov ax,FALSE

        check_quit:
                    ret

    ; Funktion 08h: Freies XMS ermitteln, aufrufen
                    mov ah,08h
                    call [dword ptr XMS_ADR]
        ; Hier befindet sich in
        ; ax - Länge des größten freien EMB in KByte
        ; bx - Gesamtgröße des verfügbaren Extended Memory in KByte

Die hier dargestellten Assemblerroutinen befinden sich mit weiteren, für den Zugriff auf das Extended Memory notwendigen Routinen, in der Datei xms.asm. Zusammen mit dem C-Beispielprogramm xmstst.c sollen sie als Beispiel für die Nutzung des Extended Memory dienen.