在x86汇编和DOS(16位)中使用实数段模式时，大于64k的程序

Question

我想知道当你在DOS的实分段模式下进行16位(汇编)编程时，你需要如何处理大于64k的汇编程序。在我正在阅读的这本书( Jeff Duntemann的“汇编语言一步一步”)中，作者提到了一些关于使用多个代码段的事情(但不幸的是没有深入细节)。我只想知道怎么做。我知道这个内存模型现在已经过时了，但出于好奇，我只是想知道您将如何实现这一点。

Answer 1

好的，你只需要把你工作地址的高位字写到DS，你就可以通过DS:DI使用它了。这样你可以使用更多高达300-500kb的内存。

Answer 2

使用超过64kb的内存本身并不是非常复杂(除非您需要处理跨越段边界的数据结构-这可能是“有趣的”)。如果您所需要的只是动态内存，那么只需使用16:16 (seg:ofs)远指针。

您可以让DS指向您的主数据段，并使用ES (或者，如果在80386或更高版本上执行，甚至在实模式下) FS或GS数据段来保存远指针的段部分。您可以对偏移部分使用任何您想要的通用寄存器，DS:SI和ES:DI只有在处理字符串指令(lods/mov/stos)时才是特殊的。此外，请记住，如果您不使用显式段覆盖，则BP和SP默认为SS段！

如果您需要超过64kb的静态程序数据(哇！)，那么您需要一个支持段/段的汇编程序，并且在链接到.exe之前，您很可能还需要汇编成对象格式。如何处理静态数据远指针将取决于你选择的汇编程序，但可能会有一些关键字来引用变量的段部分。

Answer 3

段寄存器偏移存储器访问的基数。16位模式下的地址计算如下：

address = ((twenty_bit_t)segment << 4) + offset

其中(虚构的) twenty_bit_t是至少20位的类型。

16位实数模式下的地址空间为1MB，即20位。段允许您影响前四位，并以16字节的粒度进行操作(在当时通常称为“段落”)。将段值加1会使指针在内存中领先16个字节。

您的偏移量被限制为16位的值，因此要访问超过16位的值，您必须使用“远指针”。远指针的长度为32位。但不是真正的32位，高16位实际上只是与偏移量重叠的段。

远指针比普通指针要昂贵得多，因为(对于当时的典型编译器)每次它解引用一个不同的指针时，它都必须加载段寄存器。通常，编译器每次都会继续加载段寄存器。

有几个“模型”(我们当时这样叫它们)。它基本上是近/远代码指针、近/远数据指针的所有组合的矩阵(并且IIRC是一种具有大于64KB的全局变量的方法)。

编译器提供了对每个指针是远还是近的细粒度控制。对于频繁访问的代码/数据，使用近程代码和近程数据，并在需要的地方添加额外的扩展指令来声明特定的指针或函数，这是一种优化。

然而，远调用和返回的影响没有远数据那么严重，因为指针被解除引用的次数比函数被调用的次数多得多。

x86 CPU有特殊的指令(和前缀)来处理远调用、远返回和远指针。即使是32位操作系统也至少需要初始化段寄存器。某些x86系统指令需要使用段寄存器。但是，在32位模式下，段寄存器的值具有与我上面描述的所有内容完全不同的含义。

链接和加载

目标文件有代码和数据块，每个块都要进入一个特定的段(按名称)。每个段也被标记为代码或数据等。链接器计算出需要什么，计算出每个段有多大，计算出所有东西的地址，并记住可执行文件中任何指针的位置。将计算远调用操作数和初始化的远指针，就好像可执行文件的加载地址是零一样，并且为每个操作数发出一个重定位条目。

DOS动态地处理内存，因此您的程序将被加载到一个不可预测的地址。为了解决这个问题，DOS可执行文件有“重定位”，这是一个指向代码和初始化数据的指针列表。加载时，DOS遍历该列表，并将加载地址的基段添加到重新定位条目所指向的值。例如，代码重定位将直接指向call指令中表示该段的字节。这修复了任何初始化的全局远指针和任何远调用指令操作数。

(从286开始，地址计算实际上几乎变成了21位-段寄存器的FFFF +偏移量FFFF，地址将是10FFEF - (1 MB + 64 KB - 16 B)。HIMEM.SYS实际上有一个应用程序接口调用来分配高内存，要么全部分配，要么不分配。通常，人们通过在他们的config.sys中放入DOS=HIGH来获得它。)