Co je to rozšířená paměť?

IBM PC, vydané v roce 1981, znamenalo zásadní změnu pro počítače. Trh to vzalo útokem a stalo se naprosto dominantním. S takovým úspěchem a jeho hardwarem jako otevřeným standardem se brzy objevily klony. Mnoho softwarových programů bylo navrženo také pro PC. Ty musely počítat s jeho omezeními a v některých případech na ně spoléhat. Tato spoléhání se na specifické funkce a její dominance na trhu zanechaly nesmazatelnou stopu na trhu domácích počítačů.

Hlavním problémem PC bylo, že mohl adresovat pouze 1 MiB paměti. To muselo být použito pro RAM, stejně jako BIOS, operační systém a jakýkoli rozšiřující hardware, jako jsou grafické adaptéry. Při vydání to nebyl příliš velký problém, protože ceny pamětí byly nebetyčně vysoké a prodejci softwaru se prakticky propadli, aby jejich software byl kompatibilní. Vzhledem k tomu, že ceny pamětí klesaly a byly vydávány programy náročnější na paměť, stalo se to problémem.

Nástupci IBM PC zahrnovali novější CPU, které dokázaly adresovat více RAM. Mnoho programů však přizpůsobilo svůj software přesně rozvržení RAM počítače a nemohlo využít tento extra paměťový prostor. Naopak, mnoho lidí stále mělo PC s omezenou RAM, ale chtěli možnost načíst software, který potřebuje více RAM. Řešením byla rozšířená paměť.

Rozšířená paměť

Rozšířená paměť označuje přepínání bank v horní oblasti, aby bylo na stejném prostoru nabídnuto více paměti. Počítač rozdělil svůj 1MiB paměti na dvě oblasti, konvenční paměť používanou jako RAM a horní paměťovou oblast používanou jako BIOS ROM a pro rozšiřující karty. Již bylo možné použít některé oblasti horní paměti jako RAM, například jednu ze dvou sekcí vyhrazených pro grafiku. Tato technika však poskytla přístup pouze k několika dalším KiB paměti. Pro zvýšení kapacity bylo potřeba rozšířit paměť.

Rozšířená paměť využívá nevyužitou oblast paměti, například oblast přidělenou grafickému zařízení. Potom použil systém bank k stránkování a odcházení dalších sekcí paměti do tohoto jednoho okna. To vyžadovalo použití vlastního ovladače. Potřebovalo také rozšiřující kartu s větší fyzickou pamětí, alespoň zpočátku. Pozdější generace s podporou CPU mohly používat software k mapování rozšířené paměti na rozšířenou paměť. To však vyžadovalo podporu CPU a také přítomnost další paměti, na kterou bylo možné mapovat. Software bylo také potřeba nakonfigurovat, aby jej bylo možné používat.

Jak to fungovalo?

Rozšířená paměť fungovala s využitím části okna paměti. Byl mapován od 1 do 1 do většího fondu paměti. Mapování 1 na 1 však neumožňuje použití další paměti. Místo toho v případě potřeby ovladač zamění mapování na jinou část nebo banku expandované paměti. Je to jako změna pozadí plochy. Máte stále stejný monitor, ale nový obrázek. Software musel sledovat, která banka rozšířené paměti obsahovala jaká data, což byl kritický úkol, pokud chtěl tato data vyvolat.

Nutnost swapovat banky znamenala, že výkon byl nižší ve srovnání s větším fondem nativní paměti. Pokud je to možné, bylo by lepší použít rozšířenou paměť. Ale v systémech a softwaru omezeném na tento limit paměti 1 MiB nabízela expandovaná paměť jedinou metodu, jak získat více paměti.

Prvním hlavním veřejným systémem, který používal rozšířenou paměť, byl LIM EMS 3.0. LIM byla zkratka tří společností, které jej vyrobily, Lotus Development, Intel a Microsoft. EMS je zkratka pro Expanded Memory Specification. Verze 3.0 dokázala přidat do PC 4 MiB. Podle moderních standardů to v podstatě není nic, ale pětinásobně se tím zvýšila kapacita paměti IBM PC. Finální verze EMS, verze 4.0, nabízela podporu až 32 MiB paměti.

Verze 3.2 byla první verzí, která viděla skutečné produkty na trhu. Použilo 64KiB okno, rozdělené do čtyř 16KiB stránek, pro zajištění stability při přepínání stránek.

Pokles

V devadesátých letech grafické operační systémy jako Windows převzaly textové operační systémy jako DOS. To zasadilo poslední hřebík do rakve pro rozšířenou paměť. Rozšíření paměti bylo vždy tak trochu otrava. Byl implementován za účelem odstranění funkčního problému, který by jinak vyžadoval kompletní výměnu hardwaru. Novější generace počítačů se systémem DOS nebyly omezeny na 1 MB RAM. Přesto musel software počítat s tím málo kvůli rozsáhlé instalované uživatelské základně.

Přechod na zcela nové třídy operačních systémů umožnil náležité využití chráněného režimu s podporou větších paměťových oblastí a adres virtuální paměti. Přechod na používání větších paměťových fondů prostřednictvím chráněného režimu ve výchozím nastavení signalizoval umíráček pro rozšířenou paměť. Celý koncept paměťových oblastí byl v podstatě zastaralý.

Závěr

Rozšířená paměť byl termín používaný k označení praxe stránkování dovnitř a ven z bank paměti přes adresu okna v horní oblasti paměti. Celý koncept byl vyvinut tak, aby obešel pevný limit paměti IBM PC 1MiB způsobený omezeními CPU. Nebylo možné přidat nový paměťový prostor. Přesto bylo možné opakovaně používat část paměti pomocí a následné výměny částí paměti a jejich zpětné výměny, když bylo potřeba. K tomu byl zapotřebí speciální ovladač a také hardware. Pozdější implementace mohly provádět hardwarové funkce v softwaru, i když to bylo založeno na již existující přítomnosti větší paměti k použití.

Rozšířená paměť byl problém způsobený IBM PC a potřebou poskytnout kompatibilní software, ale také schopný používat větší množství paměti RAM, než bylo možné. Nástup grafických operačních systémů, jako je Windows, změnil prostředí kompatibility operačních systémů. Jelikož byly v tu chvíli schopné nativně adresovat mnohem více než 1MiB paměti původního PC, problém a potřeba řešení rozšířené paměti se vytratily. Koncept je od počátku 90. let v podstatě zastaralý.