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<!DOCTYPE HTML PUBLIC "-//W3C//DTD HTML 4.0 Transitional//EN">
<!-- saved from url=(0073)http://www.huihoo.com/gnu_linux/own_os/booting-static_memory_layout_1.htm -->
<HTML><HEAD><TITLE></TITLE>
<META http-equiv=Content-Type content="text/html; charset=gb2312">
<META content="MSHTML 6.00.2800.1106" name=GENERATOR></HEAD>
<BODY>
<P class=MsoNormal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt"><SPAN 
style="FONT-FAMILY: 宋体; mso-ascii-font-family: 'Times New Roman'; mso-hansi-font-family: 'Times New Roman'"><SPAN 
lang=EN-US><FONT face="Times New Roman" size=6><SPAN 
style="mso-tab-count: 1"><STRONG>1.1 Static Memory 
Layout</STRONG></SPAN></FONT></SPAN></SPAN></P>
<P class=MsoNormal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt"><SPAN 
style="FONT-FAMILY: 宋体; mso-ascii-font-family: 'Times New Roman'; mso-hansi-font-family: 'Times New Roman'"><SPAN 
lang=EN-US><FONT face="Times New Roman" size=6><SPAN 
style="mso-tab-count: 1"><STRONG></STRONG></SPAN></FONT></SPAN><SPAN 
lang=EN-US><FONT face="Times New Roman" size=5><SPAN 
style="mso-tab-count: 1"><FONT 
size=3></FONT></SPAN></FONT></SPAN></SPAN>&nbsp;</P>
<P class=MsoNormal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt"><SPAN 
style="FONT-FAMILY: 宋体; mso-ascii-font-family: 'Times New Roman'; mso-hansi-font-family: 'Times New Roman'"><SPAN 
lang=EN-US><FONT face="Times New Roman" size=5><SPAN 
style="mso-tab-count: 1"><FONT size=3>[</FONT><A 
href="index.htm" 
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size=3>Home</FONT></A><FONT size=3>]&nbsp; [</FONT><A 
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size=3>Top</FONT></A><FONT size=3>]&nbsp;&nbsp;</FONT><FONT size=3> [</FONT><A 
href="booting-power_on_2.htm" 
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size=3>Next</FONT></A><FONT size=3>]</FONT></P>
<P><STRONG>
<HR width="100%" SIZE=2>
</STRONG>
<P></P>
<P></P></SPAN></FONT></SPAN>
<P class=MsoNormal 
style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt 21pt; TEXT-INDENT: -21pt; tab-stops: list 21.0pt; mso-list: l5 level1 lfo3"><STRONG><FONT 
face="Times New Roman TUR" size=5>1.1.1 Overview</FONT></STRONG></P>
<P class=MsoNormal 
style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt 21pt; TEXT-INDENT: -21pt; tab-stops: list 21.0pt; mso-list: l5 level1 lfo3">&nbsp;</P>
<P class=MsoNormal 
style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt 21pt; TEXT-INDENT: -21pt; tab-stops: list 21.0pt; mso-list: l5 level1 lfo3"><FONT 
face="Times New Roman TUR">尽管我们总是以一个数字来说明一台PC机的物理内存数量（比如，我的PC机的内存是256M），但事实上，PC机的物理内存被分为多个不同的区域，尽管几乎每一个PC的用户都不希望是这样。这样的设计是IBM 
PC机早期版本的系统资源限制所造成的后遗症。</FONT></P>
<P class=MsoNormal 
style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt 21pt; TEXT-INDENT: -21pt; tab-stops: list 21.0pt; mso-list: l5 level1 lfo3"><FONT 
face="Times New Roman TUR"></FONT>&nbsp;</P>
<P class=MsoNormal 
style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt 21pt; TEXT-INDENT: -21pt; tab-stops: list 21.0pt; mso-list: l5 level1 lfo3"><FONT 
face="Times New Roman TUR">与其去责备这种内存组织方法，不如去看一看造成这种结果的历史环境。在1981年，当IBM 
PC机被初次发布的时候，1MB是个很大数量的内存。在那个时候最流行的家庭计算机是Apple，但它的内存最大只能访问到64KB，那个时候，一台微型计算机的内存通常只有8KB，并且内存非常昂贵，所以在当时，IBM 
PC机的设计者认为1M内存已经是海量内存了。</FONT></P>
<P class=MsoNormal 
style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt 21pt; TEXT-INDENT: -21pt; tab-stops: list 21.0pt; mso-list: l5 level1 lfo3"><FONT 
face="Times New Roman TUR"></FONT>&nbsp;</P>
<P class=MsoNormal 
style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt 21pt; TEXT-INDENT: -21pt; tab-stops: list 21.0pt; mso-list: l5 level1 lfo3"><FONT 
face="Times New Roman TUR">后来，由于计算机工业的迅速发展，1M内存已经显得捉襟见肘，而后续系统又必须和早期系统兼容，所以IBM 
PC机的内存被分为四个基本区域（有一些区域被进一步细分）：</FONT></P>
<UL>
  <LI><FONT face="Times New Roman TUR"><STRONG>常规内存(Conventional 
  Memory)：</STRONG>系统内存的第一个640 
  KB就是著名的常规内存。每一个PC机用户随着时间的推移都更加清楚的知道它，(也更加恨它:)），它是标准DOS程序、DOS驱动程序、常驻内存程序等可用的区域，它们统统都被放置在00000h~9FFFFh之间。 
  </FONT>
  <LI><FONT face="Times New Roman TUR"><STRONG>上位内存区(Upper Memory 
  Area)：</STRONG>系统内存的第一个1M内存顶端的384 KB（1024 KB - 640 
  KB）就是UMA，它紧随在常规内存之后。也就是说，第一个1M内存被分成640KB常规内存和384KB的UMA。这个区域是系统保留区域，用户程序不能使用它。它一部分被系统设备（CGA、VGA等）使用，另外一部分被用做ROM 
  shadowing和Drivers。UMA使用内存区域A0000h~FFFFFh。 </FONT>
  <LI><FONT face="Times New Roman TUR"><STRONG>高端内存区(High Memory 
  Area)：</STRONG>系统内存第2个1M内存的第一个64 KB区域，被称做HMA。从技术上讲，它属于扩展内存的第一个64 
  KB，但它和其他扩展内存区域所不同的是，它可以在real 
  mode下被直接访问，其它的则不然。所以在DOS时代，后期的DOS版本允许用户通过配置将DOS本身放置在HMA，从而让用户可以有更多的常规内存可以使用。HMA占据地址100000h~10FFEFh。 
  </FONT>
  <LI><FONT face="Times New Roman TUR"><STRONG>扩展内存(Extended 
  Memory)：</STRONG>从HMA结束的位置到系统物理内存的最大值之间的区域都属于扩展内存。当一个OS运行在Protected 
  Mode时，它可以被访问，而在Real Mode下，则无法被访问(除非通过某些Hacker方法)。它的地址范围是10FFF0h~Last address 
  of system momory(maximum of 
4G-1M)。从技术上说，HMA也属于扩展内存，这依赖于你如何看待这个问题。</FONT></LI></UL>
<P align=center><IMG 
src="booting-static_memory_layout_1.files/static_memory_layout.jpg" 
tppabs="http://pagoda-ooos.51.net/os_book/booting/static-memory-layout/static_memory_layout.jpg"></P>
<HR width="100%" SIZE=2>

<P class=MsoNormal 
style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt 21pt; TEXT-INDENT: -21pt; tab-stops: list 21.0pt; mso-list: l5 level1 lfo3"></SPAN>&nbsp;</P><SPAN 
style="FONT-FAMILY: 宋体; mso-ascii-font-family: 'Times New Roman'; mso-hansi-font-family: 'Times New Roman'">
<P class=MsoNormal 
style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt 21pt; TEXT-INDENT: -21pt; tab-stops: list 21.0pt; mso-list: l5 level1 lfo3"><STRONG><FONT 
face="Times New Roman TUR" size=5>1.1.2 Conventional Memory</FONT></STRONG></P>
<P><FONT face="Times New Roman TUR">系统的第一个640 KB内存被称做Conventional 
Memory（常规内存）。之所以被这么叫，是由于在8086时代，这是仅有的可以被OS以及Application使用的RAM。而到了80286以及后续Intel 
80x86时代，其它的RAM都只能在Protected Mode下被访问，而这块RAM却能够在Real Mode下被访问 
(HMA是个例外，但那不是Intel设计的本意，事实上那是一个BUG)。所以，对于今天的PC来说，尽管有更多的RAM可供使用，但这640 
KB常规内存在许多情况下仍然是最重要的，因为使用它们不需要任何的软件支持，也不需要进入Protected 
Mode受其复杂的机制的影响。常规内存占据物理地址00000h~9FFFFh。</FONT></P>
<P><FONT face="Times New Roman TUR">为什么常规内存有640 
KB的限制？原因是IBM所做的病态的决定——IBM把那些为系统功能保留的内存空间(UMA)放在常规内存的顶端，而不是将它们放在底部。在过去的20多年里，后续的PC为了保持向后兼容，一直在沿用这种模式，后来新加入的RAM（扩展内存）都从1 
MB的位置开始，而与这640 KB 
RAM被UMA所分割。如果最初UMA被放置在常规内存的底部，那么后来扩展的内存就可以和常规内存连为一体，那么使用和管理这些RAM就会被简化很多。</FONT></P>
<P><FONT face="Times New Roman TUR">但这640 KB也不是完全归用户程序或OS使用的，比如，起始位置的1 
KB被用做BIOS中断向量表，随后的1 KB被用做BIOS数据区，在顶端的位置还有BIOS扩展数据区。这些空间在Real 
Mode下必须被保留。而当PC启动阶段，CPU默认处于Real 
Mode下，所以OS在Boot阶段如何合理的使用常规内存需要进行良好的规划。</FONT></P>
<P><FONT face="Times New Roman TUR">一旦OS进入Protected Mode，常规内存就变的远没有在Real 
Mode下那么重要了，这个时候更大容量的扩展内存可以被使用（如果有的话），并且扩展内存还都是连续的。</FONT></P><SPAN 
style="FONT-FAMILY: 宋体; mso-ascii-font-family: 'Times New Roman'; mso-hansi-font-family: 'Times New Roman'">
<HR width="100%" noShade SIZE=2>

<P>&nbsp;<STRONG><FONT face="Times New Roman TUR" size=5>1.1.3 Upper Memory 
Area</FONT></STRONG></P>
<P><FONT face="Times New Roman TUR">PC机组织内存的方式有些让人感到困惑——欢迎来到最让人困惑的部分:)。在640 
KB常规内存之上的384 KB部分被称为Upper Memory 
Area或者UMA，这是一个非常繁忙的地带。它非常重要，因为它是许多系统配置问题的根源。</FONT></P>
<P><FONT 
face="Times New Roman TUR">UMA让人感到如此困惑的一个原因是它实际上是2个互相交叠的内存。这里存在一段占据物理地址A0000h~FFFFFh的RAM；然而，也有一段不同类型的ROM被影射到这段地址的大部分区间。其中，和ROM有相同地址的部分的RAM被系统隐藏了，它们被BIOS用做ROM 
shadowing。没有被隐藏的部分仍然可以被OS和Application使用。</FONT></P>
<P><FONT face="Times New Roman TUR">为什么会造成这种情况？部分原因是为了实用：如果一台PC机有640 
KB的常规内存，以及384 KB的UMA，那么你插在主板上的物理内存是连续的——没有一种实用的方法构造一个SIMM（Single In-line Memory 
Module，见本节末尾注解）为UMA留出一个384 KB的物理块（当然，从技术上可以做到，但成本比浪费这384 KB 
RAM的代价要高的多）。其它的主要原因是：RAM给你提供一种提高性能的选项，比如当你使用UMA存放drivers，或者UMA被用做ROM 
shadowing的时候。</FONT></P>
<P><FONT face="Times New Roman TUR">RAM覆盖了整个384 
KB区域，而ROM只覆盖了一部分。所以你可以这样考虑UMA中的RAM和ROM：RAM是放在桌子上的一条彩色的纸带，而ROM是一条同样尺寸的白色纸带，白色纸带被剪了一些洞，然后覆盖在彩带上面。那些有洞的部分露出的彩色部分就是可以供OS和应用程序使用的UMA 
RAM，剩余的部分就是ROM部分，OS和应用程序不能使用它们。</FONT></P>
<P align=center><IMG src="booting-static_memory_layout_1.files/shadow.jpg" 
tppabs="http://pagoda-ooos.51.net/os_book/booting/static-memory-layout/shadow.jpg"></P></SPAN>
<P class=MsoNormal 
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  <TBODY>
  <TR>
    <TD width=60 bgColor=#808080><B>
      <P align=center><FONT face="Times New Roman TUR" 
      size=2>Address</FONT></B></P></TD>
    <TD width=105 bgColor=#808080><B>
      <P align=center><FONT face="Times New Roman TUR" size=2>First 
      16K<BR>(x0000h-x3FFFh)</FONT></B></P></TD>
    <TD width=103 bgColor=#808080><B>
      <P align=center><FONT face="Times New Roman TUR" size=2>Second 
      16K<BR>(x4000h-x7FFFh)</FONT></B></P></TD>
    <TD width=105 bgColor=#808080><B>
      <P align=center><FONT face="Times New Roman TUR" size=2>Third 
      16K<BR>(x8000h-xBFFFh)</FONT></B></P></TD>
    <TD width=106 bgColor=#808080><B>
      <P align=center><FONT face="Times New Roman TUR" size=2>Fourth 
      16K<BR>(xC000h-xFFFFh)</FONT></B></P></TD></TR>
  <TR>
    <TD width=60 bgColor=#c0c0c0><B>
      <P align=center><FONT face="Times New Roman TUR" size=2>A0000- 
      AFFFFh</FONT></B></P></TD>
    <TD width=419 colSpan=4>
      <P align=center><FONT face="Times New Roman TUR" size=2>VGA Graphics Mode 
      Video RAM</FONT></P></TD></TR>
  <TR>
    <TD width=60 bgColor=#c0c0c0><B>
      <P align=center><FONT face="Times New Roman TUR" size=2>B0000- 
      BFFFFh</FONT></B></P></TD>
    <TD width=208 colSpan=2>
      <P align=center><FONT face="Times New Roman TUR" size=2>VGA Monochrome 
      Text Mode Video RAM</FONT></P></TD>
    <TD width=211 colSpan=2>
      <P align=center><FONT face="Times New Roman TUR" size=2>VGA Color Text 
      Mode Video RAM</FONT></P></TD></TR>
  <TR>
    <TD width=60 bgColor=#c0c0c0><B>
      <P align=center><FONT face="Times New Roman TUR" size=2>C0000- 
      CFFFFh</FONT></B></P></TD>
    <TD width=208 colSpan=2>
      <P align=center><FONT face="Times New Roman TUR" size=2>VGA Video BIOS 
      ROM</FONT></P></TD>
    <TD width=105>
      <P align=center><FONT face="Times New Roman TUR" size=2>IDE Hard Disk BIOS 
      ROM</FONT></P></TD>
    <TD width=106>
      <P align=center><FONT face="Times New Roman TUR" size=2>Optional Adapter 
      ROM BIOS or RAM UMBs</FONT></P></TD></TR>
  <TR>
    <TD width=60 bgColor=#c0c0c0><B>
      <P align=center><FONT face="Times New Roman TUR" size=2>D0000- 
      DFFFFh</FONT></B></P></TD>
    <TD width=419 colSpan=4>
      <P align=center><FONT face="Times New Roman TUR" size=2>Optional Adapter 
      ROM BIOS or RAM UMBs</FONT></P></TD></TR>
  <TR>
    <TD width=60 bgColor=#c0c0c0><B>
      <P align=center><FONT face="Times New Roman TUR" size=2>E0000h- 
      EFFFFh</FONT></B></P></TD>
    <TD width=419 colSpan=4>
      <P align=center><FONT face="Times New Roman TUR" size=2>System BIOS Plug 
      and Play Extended Information</FONT></P></TD></TR>
  <TR>
    <TD width=60 bgColor=#c0c0c0><B>
      <P align=center><FONT face="Times New Roman TUR" size=2>F0000- 
      FFFFFh</FONT></B></P></TD>
    <TD width=419 colSpan=4>
      <P align=center><FONT face="Times New Roman TUR" size=2>System BIOS 
      ROM</FONT></P></TD></TR></TBODY></TABLE></P>
<P class=MsoNormal 
style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt 21pt; TEXT-INDENT: -21pt; tab-stops: list 21.0pt; mso-list: l5 level1 lfo3" 
align=center><FONT face="Times New Roman TUR" size=2>UMA的布局</FONT></P>
<P align=left><FONT face="Times New Roman TUR">下面是对上面表格中内容的概要介绍:</FONT></P><B>
<UL>
  <LI><FONT face="Times New Roman TUR">VGA Graphics Mode Video 
  RAM:</FONT></B><FONT face="Times New Roman TUR"> 内存A0000h~AFFFFh的64 
  KB块被系统保留作为VGA图形显示内存。最初的VGA是320x200，256色模式，这种模式需要64,000 
  bytes。当然现代显卡使用更多的内存。这个RAM区域被系统保留，应用程序被禁止使用它。 </FONT>
  <LI><FONT face="Times New Roman TUR"><B>VGA Monochrome Text Mode Video 
  RAM:</B> 当显卡处于单色文本模式时，会使用这32 KB 
  RAM。然而，在现代系统中，显卡已经几乎不使用黑白文本模式；即使当需要显示黑白文本的时候，也只会使用彩色文本模式黑白色彩来显示黑白文本而已。在某些环境下，这块内存可以被用做驱动程序，来节省常规内存的空间。
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