📄 05o014.htm
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<font color="#800080">VC知识库（五）</font>
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<font color="#800080">www.vckbase.com</font>
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<hr>
</td>
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<tr>
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<p align=center><big>Windows95下物理内存单元的可靠读写</big></p>
</td>
</tr>
<tr>
<td width="100%" height="17" class="info" align="center" colspan="2">
李为民 付 强 何松华<br>
(国防科技大学电子工程学院ATR室 长沙
410073)
</td>
</tr>
<tr>
<td width="100%" height="22" class="font" colspan="2">
<hr>
</td>
</tr>
<tr>
<td width="100%" height="5" class="font" colspan="2">
<br>
摘 要：本文介绍了Windows95下处于保护模式下的内存寻址模式和保护模式下的虚<br>
拟8086<br>
内存寻址模式，给出了可靠地进行物理内存单元读写的例程。<br>
关键词：Windows编程 内存寻址 保护模式 V86模式<br>
<br>
1.引言<br>
计算机运行于DOS平台下时，内存寻址模式为实模式，采用80286的20位地址线的存<br>
储器分页线性管理技术，存储器容量最大为1MB，线性地址与物理地址一致，对物理<br>
内存单元读写直接、灵活。但因受限于640K基本内存，使大量的扩展内存的使用受<br>
到制约，同时，分页的64K范围限制影响了内存访问的连续性，从而使系统的内存资<br>
源难以得到充分利用。<br>
计算机运行于Windows95保护模式下时，由于系统或系统中的驱动程序兼容性不好等<br>
原因，系统可能处于两种内存寻址模式之一：或是保护模式下的内存寻址模式，或<br>
是保护模式下的虚拟8086内存寻址模式(V86模式)。对于这两种模式，要实现对物理<br>
内存单元的读写，方法截然不同。我们在运行含有进行内存读写的Windows程序时，<br>
常常因为不清楚系统目前处于何种寻址模式而导致访问失败，因此有必要对此进行<br>
一番探讨。<br>
<br>
2.保护模式下的内存寻址模式<br>
当CPU运行于分段管理的保护模式下时，可利用其32位地址线提供4G字节地址访问空<br>
间的虚拟存储器，通过特权位和界限值的检查实现完整的保护功能。此时，Windows<br>
的内存被全局描述符表(GDT)和局部描述符表(LDT)所控制，并以选择器(Selector)<br>
的方式供程序使用。每一个段的说明都对应描述符表中的一项，称为一个段描述符,<br>
分别对应一个相应的物理内存段。每个段描述符都由三个参数来构成：段基址<br>
(Base)规定线性地址空间的开始地址；段界限(Limit)表示段内的最大偏移量；保护<br>
属性（Property)表示此段的一些特征。物理内存访问的远指针由选择器<br>
(Selector)：偏移量(Offset)构成，这里的selector不象实模式寻址那样代表某个<br>
段寄存器的真实地址,而是用来确定段描述符在描述符表中的入口地址，描述符表表<br>
中相应位置所存的数据内容才是其真正的物理内存地址。在没有分页的情况下(分页<br>
情况由Property来决定),将段描述符的Base左移16位再加上Offset的值就形成了32<br>
位内存物理地址。<br>
保护模式下的这种寻址模式打破了实模式下内存寻址所受到的制约,提高了内存资源<br>
的使用效率。<br>
3.保护模式下的V86模式<br>
为了使DOS实模式应用程序无需修改就可以在Windows95保护模式下直接运行，系统<br>
提供了V86模式。它与实模式下的内存寻址模式非常相似，提供了段内线性分页管理<br>
技术，由段的属性部分控制分页特征。当系统进入V86模式后，在应用程序中对物理<br>
内存单元的读写方法与DOS实模式下完全相同。当在保护模式方式下运行DOS实模式<br>
下的应用程序时，Windows的虚拟机器管理器(VMM)就创建一个虚拟的8086机器，它<br>
仿真了全部的8086处理器，包括内存、I/O设备和所有在启动Windows时运行着的<br>
TSR、设备驱动程序以及网络软件，以便使该应用程序在其上运行，执行完应用程序<br>
后再重新恢复原来的保护模式。值得注意的是，尽管V86模式下运行了DOS实模式的<br>
程序代码，但并不是和实模式相似的方式运行，而是和保护模式相似的方式运行，<br>
所以说V86模式实质是一种能运行实模式软件的保护模式。<br>
如果系统正处于V86模式，那么使用保护模式下的内存寻址模式就无法读写物理内存<br>
单元，而必须用实模式下的内存寻址模式来进行读写。在Windows95下你可以查看<br>
“控制面板|系统|性能”页，如果看到“驱动器C:正在使用兼容的分页存储技术”<br>
、“兼容的分页存储技术降低了整个系统性能”的信息，就表示系统正处于V86模<br>
式；如果看到的是“您的系统是按照最优性能配置的”的信息，则表示系统正处于<br>
保护模式下的内存寻址模式。<br>
<br>
4.Windows95下物理内存单元的可靠读写<br>
由于上述原因，我们在编写Windows95下内存读写程序时，必须兼顾两种寻址模式，<br>
使得程序不仅在真正的保护模式下能运行，在系统处于V86模式时也能正常运行，以<br>
提高程序运行的可靠性。下面是程序的主要代码：<br>
(<br>
LONG FAR PASCAL _export WndProc(HWND hWnd,UNIT Message,<br>
WPARPAM wParam,LPARAM lParam)<br>
{<br>
unsigned int i;<br>
char far *pt; //内存单元读写指针<br>
UINT Selector1,Selector2; <br>
WORD Segment,Offset,Start; <br>
DWORD Base,Limit; <br>
BOOL flag; <br>
flag=TRUE;<br>
char Test[10]; <br>
switch(Message)<br>
{<br>
case WM_CREATE:<br>
__asm move Selector1,DS; //将数据段寄存器DS作为模板<br>
Selector2=AllocSelector(Selector1); //分配一个新选择器<br>
if(Selector2==NULL) //保护模式失败<br>
{<br>
flag=FALSE; <br>
pt=(char far*)0xD000; //V86模式下的指针<br>
}<br>
else<br>
{<br>
Segment=0xD000; //访问的物理段基址<br>
Offset=0x0100; //访问界限<br>
Start=0x0000; //访问偏移起始地址<br>
Base=((unsigned long)Segment)<<4|Start;//形成基地址<br>
Limit=(unsigned long)Offset-1; //形成访问界限值<br>
SetSelectorBase(Selector2,Base); //设置物理起始地址<br>
SetSelectorLimit(Selector2,Limit); //设置物理访问界限<br>
pt=(char far*)(((unsigned
long)selector2)<<16)|Start);<br>
} //形成保护模式下的远指针<br>
for(i=0;i<10;i++)<br>
*pt++=i; //用pt进行写操作<br>
pt--;<br>
for(i=10;i>0;i--)<br>
Test[i]= *pt--; //用pt进行读操作 <br>
break;<br>
(<br>
case WM_DESTROY:<br>
if(flag==TRUE)<br>
FreeSelector(Selector2); //释放选择器<br>
PostQuitMessage(0);<br>
break;<br>
(<br>
}<br>
} <br>
<br>
5.结束语<br>
以上介绍的主要内容是对保护模式下的物理内存单元读写失败后，自动转入到DOS实<br>
模式进行读写，提高了程序运行的可靠性。Windows下的物理内存单元读写用途十分<br>
广泛，如直接读写BIOS数据区、直接对视频缓冲区操作、数据I/O板的扩展地址存取<br>
以及与DOS的TSR程序通信等等。值得注意的是，在使用时一定要小心，必须保证指<br>
针指向一个有效的、固定的内存块，且操作不能越出界限，以免带来麻烦；还有,
<br>
对指定的内存操作完毕后，切莫忘记释放对应的选择器，以释放所占用的内存资<br>
源。<br>
<br>
<br>
主要参考资料：<br>
?.Andrew Schulman ,“Unauthorized Windows”,IDG Books
Worldwide ,Inc.,1994<br>
?Adrian King,“Inside Windows95”, Microsoft Press,1994
</td>
</tr>
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</td>
</tr>
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</td>
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</tr>
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