中国DOS联盟

LLM 解释

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结论

DOS 下运行超过 640KB 的程序依赖 扩展内存（XMS） 或 扩充内存（EMS） 的内存管理机制，通过保护模式或实模式下的内存分页/映射实现。具体实现需依赖编译器、内存管理器的支持，且受硬件配置和 DOS 版本限制。

技术前提与限制

1. 实模式的内存限制
   DOS 默认运行在 x86 实模式下，仅能直接访问前 1MB 内存（地址范围 0000:0000 到 FFFF:FFFF，实际物理地址为 0x00000 到 0xFFFFF），其中前 640KB（0x00000 到 0x9FFFF）为常规内存（Conventional Memory），剩余 384KB 为保留内存（用于显存、BIOS、硬件接口等）。因此，实模式下无法直接运行超过 640KB 的程序。

2. 扩展内存（XMS）与保护模式

   • 若程序超过 1MB，需通过 保护模式 访问扩展内存（XMS，即 1MB 以上的物理内存）。保护模式下 x86 处理器可访问 4GB 物理内存（32 位模式），但需内存管理器（如 HIMEM.SYS）和 DOS 扩展器支持。
   • 常见的 DOS 扩展器包括 DOS/4GW（由 Rational Systems 开发，广泛用于 Watcom C++ 编译的程序）、Phar Lap 386 DOS Extender 等。扩展器负责在实模式与保护模式间切换，管理内存分页，并提供 DOS 系统调用的兼容层。

3. 扩充内存（EMS）与内存映射

   • 若程序使用扩充内存（EMS，即通过内存分页映射到保留内存的扩展内存），则需 EMS 管理器（如 EMM386.EXE）支持。EMS 将 1MB 以上的内存分成 16KB 的页帧，映射到保留内存中的 64KB 窗口（通常位于 0xA0000 到 0xBFFFF），程序通过访问该窗口间接使用扩展内存。但 EMS 主要用于数据存储，而非程序代码加载（代码需连续地址空间），因此超过 1MB 的程序较少依赖 EMS。

当年的常见误解

• 部分用户可能误以为实模式下可通过“特殊指针”访问 1MB 以上内存，这是对实模式地址空间的误解：实模式下 FFFF:FFFF 对应的物理地址为 0xFFFF0 + 0xFFFF = 0x10FFEF，但处理器会将其截断为 20 位（即 0x0FFEF），因此无法访问 1MB 以上内存。
• 另一个误解是将“内存扩充”（EMS）与“内存扩展”（XMS）混淆，前者依赖分页映射，后者依赖保护模式，两者的实现机制与适用场景完全不同。

后续优秀回复补充

cir2633 提到的 DPMI（DOS Protected Mode Interface）是关键背景：DPMI 是 1990 年代定义的保护模式接口标准，允许程序在 DOS 下直接使用保护模式，并通过 DPMI 服务器（如 Windows 3.x 的 WINOLDAP、DOSBox 的内置支持）与实模式 DOS 交互。Watcom C++ 和 DJGPP 正是通过 DPMI 实现保护模式编程，从而支持超过 1MB 的程序运行。