High Memory Area

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Der Begriff Hoher Speicherbereich oder englisch High Memory Area (HMA) bezeichnet die ersten 65520 Byte oberhalb der 1-MiB-Grenze.

[Bearbeiten] Entstehungsgeschichte

Unter MS-DOS wird ein x86-kompatibler Prozessor im Real Mode betrieben, wodurch sich dieser wie ein 8086er verhält. Damit ist nur das erste Megabyte des RAM ansprechbar (Adressen: 00000_hex … FFFFF_hex). Durch die im Real Mode übliche Adressierung im Segment-Offset-Format lassen sich jedoch auch physische Speicheradressen generieren, die jenseits von 1 MiB liegen würden (genauer: bis 10FFEF_hex). Zur binären Darstellung dieser Adressen sind 21 Adressleitungen nötig. Da der 8086 jedoch nur 20 Adressleitungen (A0 bis A19) hat, werden die vom Prozessor ausgegebenen Adressen entsprechend abgeschnitten. Die Adressen von 100000_hex bis 10FFEF_hex werden also als 00000_hex bis 0FFEF_hex ausgegeben.

Mit Erscheinen der 80286er Prozessoren klappte dies nicht mehr, da dieser 24 Adressleitungen besaß und so die korrekten Adressen an den Speicher weitergeben konnte. Dies führte zu Problemen, denn offenbar verwendete das BIOS sowie DOS-Programme diesen „wrap around“ und verließen sich darauf, dass die Adressen bei 1 MiB abgeschnitten würden. Um nun weiterhin möglichst kompatibel zum 8086 zu sein, wurde auf den Hauptplatinen eine zusätzliche Schaltung hinzugefügt, welche die 21. Adressleitung (A20) deaktiviert. Diese Schaltung wird als „A20-Gate“ bezeichnet. Wenn der Rechner startet, ist die 21. Adressleitung deaktiviert, das „A20-Gate“ ist geschlossen. Über bestimmte Hardware-Befehle lässt sich das „A20-Gate“ öffnen und die 21. Adressleitung aktivieren. Damit werden die Adressen nicht mehr auf 20 Bit abgeschnitten und man erhält Zugriff auf den Speicher über 1MiB.

Obwohl das Öffnen des „A20-Gates“ nur für den Protected Mode vorgesehen war, klappte dies auch im Real Mode, wobei im Real Mode jedoch nur die ersten 65520 Byte (also knapp 64 KiB) jenseits der 1-MiB-Grenze ansprechbar sind. Viele Gerätetreiber und TSR-Programme machten von diesem Trick Gebrauch, und platzierten sich in diesem Speicherbereich.

[Bearbeiten] HIMEM.SYS

Da DOS nur das erste Megabyte des Hauptspeichers verwaltete, traten Probleme auf, sobald mehr als ein Programm oder Treiber die HMA nutzen wollten. Um dieses Problem zu lösen, wurden in den Speichermanager HIMEM.SYS, der den Zugriff auf den Erweiterten Speicher regelte, Funktionen aufgenommen, die die Reservierung und Freigabe der HMA regelten, wovon jedoch nur wenige Programme Gebrauch machten.

Ab MS-DOS Version 5.0 war DOS in der Lage, seinen eigenen Systemkern in die HMA zu verlagern. Dies wurde durch die Option DOS=HIGH in der Konfigurationsdatei CONFIG.SYS erreicht. Damit wurde weniger „konventioneller Speicher“ vom DOS-Kern belegt, was bei der chronischen Speicherknappheit unter DOS vorteilhaft war.