ذاكرة موسعة

الموسوعة الحرة

يتم تبديل العديد من صفحات الذاكرة الموسعة بين البنوك في إطار الصفحة ، وهو جزء من منطقة الذاكرة العلوية .

في إدارة الذاكرة في نظام التشغيل DOS ، تعد الذاكرة الموسعة نظامًا لتبديل البنوك يوفر ذاكرة إضافية لبرامج DOS تتجاوز حدود الذاكرة التقليدية (640  كيلوبايت).

الذاكرة الموسعة مصطلح شامل لعدة تقنيات غير متوافقة. كان أكثرها استخدامًا مواصفات الذاكرة الموسعة ( EMS )، التي طُوّرت بالاشتراك بين لوتس ديفيلوبمنت وإنتل ومايكروسوفت ، ولذلك يُشار إليها أحيانًا باسم " LIM EMS ". صدرت من LIM EMS ثلاثة إصدارات: 3.0 و3.2 و4.0. كان الإصدار الأول واسع الانتشار هو EMS 3.2، الذي يدعم ما يصل إلى 8  ميجابايت من الذاكرة الموسعة، ويستخدم أجزاءً من مساحة العناوين المخصصة عادةً للاتصال بالأجهزة الطرفية ( الذاكرة العليا ) لربط أجزاء من الذاكرة الموسعة. أما EEMS ، وهو معيار لإدارة الذاكرة الموسعة ينافس LIM EMS 3.x، فقد طُوّر بواسطة AST Research وكوادرام وأشتون -تيت (AQA)؛ وكان بإمكانه ربط أي منطقة من الـ 1 ميجابايت السفلى. أُدمج EEMS لاحقًا في LIM EMS 4.0، الذي يدعم ما يصل إلى 32 ميجابايت من الذاكرة الموسعة ، ويوفر أيضًا بعض الدعم لتعدد المهام في نظام DOS. لكن شركة IBM ابتكرت معيارها الخاص للذاكرة الموسعة المسمى XMA .  

أصبح استخدام الذاكرة الموسعة شائعًا في الألعاب وبرامج الأعمال مثل Lotus 1-2-3 في أواخر الثمانينيات وحتى منتصف التسعينيات، لكن استخدامه انخفض مع تحول المستخدمين من نظام التشغيل DOS إلى أنظمة التشغيل ذات الوضع المحمي مثل Linux و IBM OS/2 و Microsoft Windows .

خلفية

يوفر جزء من مساحة العناوين السفلية البالغة 1  ميجابايت "نافذة" على عدة ميجابايت من الذاكرة الموسعة

يستطيع معالج 8088 في أجهزة IBM PC و IBM PC/XT الوصول إلى ميغابايت واحد ( MiB ، أو 2 ^ 20 بايت ) من الذاكرة. وقد ورث هذا الحد من ناقل العناوين الخارجي ذي 20 بت (وبنية عنونة الذاكرة بشكل عام) في معالج Intel 8086. خصص مصممو أجهزة الكمبيوتر الشخصية الجزء الأدنى من الذاكرة وهو 640 كيلوبايت ( 655360 بايت ) من مساحة العناوين لذاكرة البرنامج للقراءة والكتابة (RAM)، والتي تسمى الذاكرة التقليدية ، و384 كيلوبايت المتبقية  من مساحة الذاكرة محجوزة لاستخدامات مثل نظام BIOS وذاكرة الفيديو والذاكرة الموجودة على لوحات التوسعة الطرفية.

على الرغم من أن جهاز IBM PC AT ، الذي طُرح عام 1984، يستخدم شريحة 80286 التي يمكنها الوصول إلى 16  ميجابايت من ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) كذاكرة إضافية ، إلا أنه لا يستطيع فعل ذلك إلا في الوضع المحمي . ونظرًا لندرة البرامج المتوافقة مع الوضع المحمي (إذ لا يمكن تشغيل أي تطبيقات DOS قياسية فيه)، فقد ظل السوق مفتوحًا أمام حلول أخرى. [ 1 ]

لزيادة إمكانية الوصول إلى الذاكرة، تم ابتكار آلية تبديل بين بنوك الذاكرة ، حيث لا يمكن الوصول إلا إلى أجزاء محددة من الذاكرة الإضافية في أي وقت. في البداية، استُخدمت نافذة ذاكرة واحدة بحجم 64  كيلوبايت (2^ 16 بايت)، تُسمى إطار الصفحة ؛ ثم جرى تطويرها لاحقًا لتصبح أكثر مرونة. تُكتب البرامج بطريقة محددة للوصول إلى الذاكرة الموسعة. ويمكن تعديل النافذة الفاصلة بين الذاكرة التقليدية والذاكرة الموسعة للوصول إلى مواقع مختلفة داخل الذاكرة الموسعة.

قامت شركة Tall Tree Systems بمحاولة أولى لاستخدام تقنية تبديل البنوك باستخدام لوحات JRAM الخاصة بها، [ 2 ] لكنها لم تلقَ رواجاً. [ 1 ] (لاحقاً، صنعت شركة Tall Tree Systems لوحات تعتمد على نظام إدارة الطاقة (EMS) باستخدام نفس علامة JRAM التجارية. [ 3 ] )

مواصفات الذاكرة الموسعة (EMS)

تعاونت شركات لوتس ديفيلوبمنت وإنتل ومايكروسوفت لتطوير معيار EMS (المعروف أيضًا باسم LIM EMS). يسمح الإصدار الأول المتاح للجمهور من EMS، وهو الإصدار 3.0، بالوصول إلى ذاكرة موسعة تصل إلى 4 ميجابايت. ثم رُفعت هذه السعة إلى 8 ميجابايت في الإصدار 3.2 من المواصفات. أما الإصدار الأخير من EMS، وهو الإصدار 4.0، فقد رفع الحد الأقصى للذاكرة الموسعة إلى 32 ميجابايت، كما يدعم وظائف إضافية.   

اعتبرت مايكروسوفت أن تحويل البنوك إجراء مؤقت وغير أنيق، ولكنه ضروري كحل مؤقت. وخلال مقابلة، قال بيل غيتس، وهو يضرب بقبضته على الطاولة ، عن الذاكرة الموسعة: "إنها عديمة الفائدة! إنها حل ترقيعي ! ... لكننا سنفعلها". خططت الشركات لإطلاق المعيار في معرض كومدكس ربيع عام 1985 ، حيث أعلنت العديد من شركات بطاقات التوسعة والبرمجيات دعمها له. [ 4 ] [ 5 ] سارعت شركات AST Research و STB Systems و Persyst و Quadram و Tecmar إلى تصميم بطاقات متوافقة مع معيار EMS لمنافسة بطاقة التوسعة Above Board من إنتل. وبحلول منتصف عام 1985، اعتبر البعض معيار EMS معيارًا فعليًا . [ 3 ]

صدرت النسخة العامة الأولى من معيار EMS، المسماة EMS 3.0، في عام 1985؛ إلا أن EMS 3.0 لم تشهد تطبيقات عملية تُذكر على مستوى الأجهزة قبل أن تحل محلها EMS 3.2. تستخدم EMS 3.2  منطقة بحجم 64 كيلوبايت في الجزء العلوي من الذاكرة  (384 كيلوبايت )، مقسمة إلى أربع صفحات بحجم 16 كيلوبايت، والتي يمكن استخدامها لربط أجزاء من الذاكرة الموسعة. [ 1 ] 

ابتكرت شركات Quadram وAST و Ashton-Tate معيار EMS المُحسَّن (EEMS). يسمح EEMS، وهو نسخة مُعدَّلة من EMS 3.2، بربط أي  منطقة بحجم 16 كيلوبايت في ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) السفلية بذاكرة موسعة، طالما لم تكن مرتبطة بمقاطعات أو ذاكرة إدخال/إخراج مُخصصة مثل بطاقات الشبكة أو الفيديو. وبالتالي، يُمكن نقل البرامج بالكامل من وإلى ذاكرة الوصول العشوائي الإضافية. كما أضاف EEMS دعمًا لمجموعتين من سجلات الربط. تُستخدم هذه الميزات في برامج DOS متعددة المهام القديمة مثل DESQview . وقد تضمنت مواصفات LIM EMS 4.0 لعام 1987 جميع ميزات EEMS تقريبًا. [ 1 ]

من الميزات الجديدة التي أُضيفت في نظام LIM EMS 4.0 إمكانية احتواء لوحات EMS على مجموعات متعددة من سجلات تعيين الصفحات (حتى 64 مجموعة). يتيح ذلك شكلاً بدائياً من تعدد المهام في نظام DOS . مع ذلك، يكمن العيب في أن المعيار لا يُحدد عدد مجموعات السجلات التي يجب أن تحتويها اللوحة، لذا يوجد تباين كبير بين تطبيقات الأجهزة في هذا الصدد. [ 6 ]

مواصفات الذاكرة الموسعة (EMS) هي المواصفات التي تصف استخدام الذاكرة الموسعة. يمكن الوصول إلى وظائف EMS من خلال مقاطعة البرنامج 67h. يجب على البرامج التي تستخدم EMS أولاً التحقق من وجود مدير ذاكرة موسعة (EMM) مثبت عن طريق البحث عن برنامج تشغيل جهاز باسم EMMXXXX0 .

محول الذاكرة الموسعة (XMA)

التزمت شركة IBM الصمت بينما تبنى القطاع معيار LIM على نطاق واسع. [ 3 ] وكتبت مجلة PC Tech Journal في فبراير 1986: "لا بد أن هذا محرج لشركة IBM... لم تفِ IBM بوعودها، بينما فعلت ذلك شركة Intel وشركاؤها". [ 7 ] طورت الشركة معيار ذاكرة خاص بها يُسمى محول الذاكرة الموسعة (XMA)؛ وبرنامج تشغيل IBM DOS الخاص به هو XMAEM.SYS. على عكس EMS، يمكن الوصول إلى لوحات التوسعة من IBM باستخدام نموذج ذاكرة موسعة أو كذاكرة ممتدة . [ 8 ] ومع ذلك، فإن واجهة أجهزة الذاكرة الموسعة المستخدمة في لوحات XMA غير متوافقة مع EMS، [ 9 ] ولكن برنامج التشغيل XMA2EMS.SYS يوفر محاكاة EMS للوحات XMA. [ 8 ] طُرحت لوحات XMA لأول مرة في طرازات 1986 (المُحسّنة) من جهاز الكمبيوتر الشخصي 3270. [ 9 ]

التطبيقات

لوحات التوسعة

 لوحة ذاكرة Emulex Persyst 4 ميجابايت ISA

كان إدخال نافذة ذاكرة في مساحة عناوين الأجهزة الطرفية ممكنًا في البداية فقط عبر لوحات توسعة خاصة، تُوصل بناقل توسعة ISA الخاص بالحاسوب. من أشهر لوحات توسيع الذاكرة في ثمانينيات القرن الماضي: AST RAMpage، وIBM PS/2 80286 Memory Expansion Option، و AT&T Expanded Memory Adapter، و Intel Above Board . ونظرًا لارتفاع سعر ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) في تلك الفترة، والذي وصل إلى مئات الدولارات لكل ميجابايت، وجودة وسمعة العلامات التجارية المذكورة، كانت لوحة توسيع الذاكرة باهظة الثمن.

شرائح اللوحة الأم

لاحقًا، قامت بعض شرائح اللوحات الأم لأجهزة الكمبيوتر التي تعمل بمعالجات Intel 80286 بتطبيق نظام ذاكرة موسع لا يتطلب لوحات إضافية، ولا سيما شريحة NEAT . عادةً، تحدد مفاتيح برمجية مقدار الذاكرة التي يجب استخدامها كذاكرة موسعة ومقدار الذاكرة الممتدة .

برامج تشغيل الأجهزة

كانت لوحة الذاكرة الموسعة، باعتبارها جهازًا طرفيًا ماديًا، تحتاج إلى برنامج تشغيل خاص بها ، يقوم بتصدير خدماتها. يُطلق على برنامج التشغيل هذا اسم مدير الذاكرة الموسعة . وكان اسمه متغيرًا؛ فقد استخدمت اللوحات المذكورة سابقًا أسماءً مختلفة؛ منها REMM.SYS (AST)، وPS2EMM.SYS (IBM)، وAEMM.SYS (AT&T)، وEMM.SYS (Intel). لاحقًا، أصبح هذا المصطلح مرتبطًا بالحلول البرمجية فقط التي تتطلب معالج Intel 80386 ، مثل QEMM من Quarterdeck ، و 386 MAX من Qualitas ، أو EMM386 الافتراضي في أنظمة MS-DOS وPC DOS و DR-DOS . 

محاكاة البرمجيات

ابتداءً من عام 1986، أتاحت ميزات إدارة الذاكرة المدمجة في معالج إنتل 80386 إمكانية محاكاة مساحة العناوين بحرية عند تشغيل برامج الوضع الحقيقي القديمة، مما جعل الحلول المادية غير ضرورية. ويمكن محاكاة الذاكرة الموسعة برمجياً.

كان برنامج CEMM أول برنامج لإدارة الذاكرة الموسعة (المحاكاة) ، وقد أُتيح في سبتمبر 1986 كأداة مساعدة لجهاز Compaq Deskpro 386. وكان برنامج QEMM من شركة Quarterdeck حلاً تجارياً شائعاً وغنياً بالميزات. وكان برنامج 386 MAX من شركة Qualitas منافساً له . أُدمجت هذه الوظائف لاحقاً في نظام MS-DOS 4.01 عام 1989، وفي نظام DR DOS 5.0 عام 1990، تحت اسم EMM386 .

بشكل عام، قدمت برامج إدارة الذاكرة الموسعة وظائف إضافية، ولكنها وثيقة الصلة. والجدير بالذكر أنها سمحت باستخدام أجزاء من منطقة الذاكرة العليا (UMA) (الـ 384 كيلوبايت العليا  من مساحة عناوين الوضع الحقيقي) والتي تسمى كتل الذاكرة العليا (UMBs)، ووفرت أدوات لتحميل البرامج الصغيرة، وعادةً ما تكون برامج إنهاء وبقاء داخل ("LOADHI" أو "LOADHIGH").

تم تنظيم التفاعل بين الذاكرة الموسعة ومحاكاة الذاكرة الموسعة وموسعات DOS بواسطة مواصفات XMS وواجهة برنامج التحكم الافتراضي (VCPI) وواجهة وضع الحماية DOS (DPMI) وخدمات وضع الحماية DOS (DPMS).

لم تعتمد بعض برامج المحاكاة، المعروفة شعبياً باسم LIMulators، على اللوحة الأم أو ميزات معالج 80386 إطلاقاً. بدلاً من ذلك، كانت تخصص 64  كيلوبايت من ذاكرة الوصول العشوائي الأساسية لنافذة الذاكرة الموسعة، حيث تنسخ البيانات من وإلى الذاكرة الموسعة أو القرص الصلب عند طلب برامج التطبيقات تبديل الصفحات. كان هذا سهل التنفيذ برمجياً، لكن الأداء كان منخفضاً. وقد وفرت هذه التقنية AboveDisk من شركة Above Software، بالإضافة إلى العديد من البرامج المجانية .

من الممكن أيضًا محاكاة EMS باستخدام ذاكرة XMS على وحدات المعالجة المركزية 286 باستخدام أدوات خارجية مثل EMM286 (برنامج تشغيل .SYS).

انخفاض

انخفض استخدام الذاكرة الموسعة في التسعينيات. ودعمت أنظمة التشغيل الجديدة مثل لينكس ، وويندوز 9x ، وويندوز NT ، و OS/2 ، و BSD/OS الوضع المحمي بشكل افتراضي. هذه التطورات وغيرها جعلت الذاكرة الموسعة مفهومًا عفا عليه الزمن.

مفاهيم مماثلة

قامت منصات أخرى بتطبيق نفس المفهوم الأساسي - ذاكرة إضافية خارج مساحة العناوين الرئيسية - ولكن بطرق غير متوافقة تقنياً:

  • كانت وحدة التخزين الموسعة ميزة في أجهزة IBM المركزية، توفر ذاكرة إضافية خارج ذاكرة النظام الرئيسية، وقد طُرحت لأول مرة مع سلسلة أجهزة IBM 3090 المتطورة عام 1985. [ 10 ] لم يكن بإمكان التطبيقات الوصول مباشرةً إلى وحدة التخزين الموسعة؛ إذ مكّنت ميزة MVS المعروفة باسم "خدمات النوافذ" التطبيقات من تخصيص نوافذ قابلة للنقل لوحدة التخزين الموسعة ضمن مساحة عناوينها الخاصة. كما وُجدت ميزة "ناقل البيانات" التي يمكن استدعاؤها لنقل البيانات بين الذاكرة الرئيسية (التخزين المركزي) ووحدة التخزين الموسعة؛ لاحقًا، طُرحت "مرفق ناقل البيانات غير المتزامن" (ADMF)، الذي مكّن التطبيقات من طلب نقل البيانات بينهما في الخلفية، أثناء قيامها بعمليات معالجة أخرى. بحلول منتصف التسعينيات، لم تعد وحدة التخزين الموسعة ذاكرة منفصلة فعليًا، بل أصبحت مجرد تقسيم منطقي داخل ذاكرة النظام، يُفرض بواسطة البرامج الثابتة . لكن لم تقم شركة IBM بإزالة جميع أشكال الدعم للتخزين الموسع من أنظمة تشغيل الحواسيب المركزية الخاصة بها إلا مع إصدار z/VM 6.4 في نوفمبر 2016. [ 11 ]
  • تُعدّ ميزة امتدادات نوافذ العناوين (AWE) في نظام التشغيل مايكروسوفت ويندوز ميزةً مشابهةً من حيث المفهوم، وتُستخدم لتمكين تطبيقات 32 بت من الوصول إلى ذاكرة أكبر من 2-4 جيجابايت التي يمكن استيعابها في مساحة عناوين 32 بت. ورغم استمرار دعمها في الإصدارات الحالية من ويندوز، فقد حلّت تطبيقات 64 بت محلّها، إذ تستطيع الوصول مباشرةً إلى أكثر من 4 جيجابايت من الذاكرة.
  • تُنشئ الذاكرة الافتراضية وهم الذاكرة المتاحة باستخدام، على سبيل المثال، تخزين القرص .

انظر أيضاً

مراجع

  1. 1 2 3 4 مندلسون، إدوارد (12 ديسمبر 1989). "فتحة مليئة بذاكرة الوصول العشوائي" . مجلة الكمبيوتر الشخصي . المجلد  8، العدد  21. شركة زيف ديفيس للنشر . الصفحات  169 وما بعدها. مؤرشف من الأصل في 8 فبراير 2020. تم الاسترجاع في 8 فبراير 2020 .
  2. ↑ "بيانات منتجات أنظمة الأشجار الطويلة" (كتيب). أنظمة الأشجار الطويلة. أكتوبر 1983.
  3. 1 2 3 ماريما، توم (17 يونيو 1985). "صناع الألواح يتجهون نحو المعيار الجديد" . إنفوورلد . المجلد 7، العدد 24. الصفحات 30-34 . تاريخ الاسترجاع: 1 مايو 2025 .   
  4. ↑ ماكرون، بيل (14 مايو 1985). "مخطط الذاكرة يتجاوز 640 كيلوبايت" . مجلة الكمبيوتر الشخصي . المجلد 4، العدد 10. شركة زيف ديفيس للنشر. ص 33. تاريخ الاسترجاع: 28 أكتوبر 2013 .   
  5. ↑ "أبرز الإخفاقات التقنية التي لا تُنسى" . مجلة الكمبيوتر الشخصي . يناير 2008. الصفحات 88-89 . تاريخ الاسترجاع: 5 سبتمبر 2020 . 
  6. ↑ روش، وين ل. (12 ديسمبر 1989). "نظام إدارة الطوارئ 4.0: المعيار الذي لم يكن" . مجلة الكمبيوتر الشخصي . المجلد 8، العدد 21. شركة زيف ديفيس للنشر. الصفحات 174-175 . مؤرشف من الأصل في 8 فبراير 2020. تم الاسترجاع في 8 فبراير 2020 .   
  7. ↑ فاستي، ويل (فبراير 1986). "انطباعات من معرض كومدكس" . مجلة بي سي تك . المجلد 4، العدد 2. الصفحات 11-12 . تاريخ الاسترجاع: 15 مارس 2026 .   
  8. 1 2 "دليل عام حول أشكال الذاكرة المختلفة" . مايكروسوفت . مؤرشف من الأصل بتاريخ 22-10-2012.
  9. 1 2 ويلش، مارك ج. (14 أبريل 1986). "من غير المتوقع ارتفاع الطلب على 3270" . إنفوورلد . المجلد 8، العدد 15. مجموعة إنفوورلد الإعلامية، ص 5. الرقم الدولي الموحد للدوريات 0199-6649 . مؤرشف من الأصل في 8 فبراير 2020. تم الاسترجاع في 8 فبراير 2020 .    
  10. ↑ ساكاكي، م.؛ ساموكاوا، هـ.؛ هونجو، ن. (1988). "الاستخدام الفعال لسعة التخزين الافتراضية الكبيرة في جهاز IBM 3090 في الحسابات المكثفة عدديًا للمدارات الجزيئية الأولية" . مجلة أنظمة IBM . 27 (4): 528-540 . doi : 10.1147/sj.274.0528 . ISSN 0018-8670 . 
  11. ↑ "IBM: تهيئة التخزين" . www.vm.ibm.com . 29-08-2006 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 03-05-2023 .

للمزيد من القراءة