16 位 DOS 中的 XMS 分配

Question

请原谅我尝试死灵术，但我实际上需要为 16 位 DOS 编写一些代码（！）。我必须验证一个软件在为 16 位平台构建时是否正确执行，我发现我们的 XP 工作站实际上可以运行 16 位 DOS 应用程序，这使得使用现有的批量测试系统成为可能。

无论如何，该软件由一个库和一个数据库组成。较小的数据库（最多约 150kB）可以定义为静态全局数组，也可以从文件读取到使用 Halloc() 分配的缓冲区，因此我对构建库和测试工具相当有信心正确。

然而，我们还有一些更大的数据库需要测试，高达~1.8Mb。这太大了，无法正常分配，因此我编写了一个小型支持库来分配 XMS 内存。有了这个，我可以在一个小玩具程序中成功分配、使用（即写入和读取数据）和释放最多 16Mb 的数据。然而，当在“真实”应用程序中使用 XMS 设施时，我收到以下错误：

The NTVDM CPU has encountered an illegal instruction.
CS:0000 IP:00ba OP:0f 04 10 0e 51

谷歌搜索此错误几乎没有给出相关结果，这种类型的错误似乎通常归咎于其他恶意软件。

代码库是严格的 C90，当前用于 DOS 构建的编译器是使用“大”内存模型的 OpenWatcom 1.9。构建时没有警告或错误。

XMS支持库如下，错误似乎发生在调用xmsmalloc()之后：

/* This file implements rudimentary XMS memory handling.
 * Documentation on the XMS API was found on http://www.qzx.com/pc-gpe/xms30.txt
 */

#include <stddef.h> /* Definition of NULL */
#include <limits.h> /* Definition of UINT_MAX */
#include <stdio.h>  /* fprintf and (FILE *) */

/* Allow external configuration of maximum concurrent XMS allocations */
#ifndef MAX_XMS_ALLOCATIONS
#define MAX_XMS_ALLOCATIONS 4
#endif

/* Address of the XMS driver */
static long XMSControl;

/* Mapping of XMS handle <-> normal pointer */
typedef struct {
    unsigned int XMSHandle;
    void huge * XMSPointer; 
} XMSHandleMap;

static XMSHandleMap allocMap[MAX_XMS_ALLOCATIONS];

/* Set up the XMS driver, returns 0 on success and non-zero on failure */
static int initxms(void)
{
    char XMSStatus = 0;

    if ( XMSControl == 0 )
    {
        __asm {
        ; Is an XMS driver installed?
            mov ax,4300h
            int 2Fh
            mov [XMSStatus], al
        }

        if ( XMSStatus == 0x80 )
        {
            __asm {
            ; Get the address of the driver control function
                mov ax,4310h
                int 2Fh
                mov word ptr [XMSControl]  ,bx
                mov word ptr [XMSControl+2],es
            }
        }
    }

    return ( XMSControl == 0 );
}

/* Allocate a slab of memory from XMS */
void huge * xmsmalloc(long unsigned int size)
{
    unsigned int kB;
    unsigned int XMSStatus = 0;
    unsigned int XMSHandle = 0;
    void huge * XMSPointer = NULL;
    int n;

    /* If we can not initialize XMS, the allocation fails */
    if ( initxms() )
        return NULL;

    /* It is not possible to allocate more kilobytes than a 16-bit register can hold :-) */
    if ( size / 1024 > UINT_MAX )
        return NULL;

    /* Get the next free entry in the handle <-> pointer mapping */
    for ( n = 0; n < MAX_XMS_ALLOCATIONS; n++ )
    {
        if ( allocMap[n].XMSPointer == NULL )
            break;
    }

    if ( n == MAX_XMS_ALLOCATIONS )
        return NULL;

    kB = size / 1024 + (size % 1024 > 0);

    __asm {
    ; Allocate [kB] kilobytes of XMS memory
        mov ah, 09h
        mov dx, [kB]
        call [XMSControl]
        mov [XMSStatus], ax
        mov [XMSHandle], dx
    }

    /* Check if XMS allocation failed */
    if ( XMSStatus == 0)
        return NULL;

    __asm {
    ; Convert XMS handle to normal pointer
        mov ah, 0Ch
        mov dx, [XMSHandle]
        call [XMSControl]
        mov [XMSStatus], ax

        mov word ptr [XMSPointer],  bx 
        mov word ptr [XMSPointer+2],dx
    }

    if ( XMSStatus == 0 )
    {
        /* Lock failed, deallocate the handle */
        __asm {
        ; Free XMS handle
            mov ah, 0Ah
            mov dx, [XMSHandle]
            call [XMSControl]

        ; Return value is not really interesting 
        ;   mov [XMSStatus], ax
        }
        return NULL;
    }

    /* Create an entry in the handle <-> pointer mapping */
    allocMap[n].XMSHandle = XMSHandle;
    allocMap[n].XMSPointer = XMSPointer;

    return XMSPointer;
}

/* Free a pointer allocated with xmsalloc */
void xmsfree(void huge * XMSPointer)
{
    int n;

    if ( XMSPointer == NULL )
        return;

    if ( initxms() ) 
        return;

    for ( n = 0; n < MAX_XMS_ALLOCATIONS; n++ )
    {
        if ( allocMap[n].XMSPointer == XMSPointer )
        {
            int XMSHandle = allocMap[n].XMSHandle;

            __asm {
            ; Unlock handle so we can free the memory block
                mov ah, 0Dh
                mov dx, [XMSHandle]
                call [XMSControl]

            ; Free XMS memory
                mov ah, 0Ah
                mov dx, [XMSHandle]
                call [XMSControl]

            ; Return value ignored
            }

            /* Clear handle <-> pointer map entry so it can be reused */
            allocMap[n].XMSHandle = 0;
            allocMap[n].XMSPointer = NULL;

            return;
        }
    }
}

/* Write a memory report for debugging purposes */
void xmsreport(FILE * stream)
{
    int XMSVersionNumber = 0;
    int XMSLargestBlock = 0;
    int XMSTotal = 0;

    if ( initxms() ) 
    {
        puts("Could not initialize XMS Driver!");
        return;
    }

    __asm {
    ; Get the driver version number
        mov ah,00h
        call [XMSControl] ; Get XMS Version Number
        mov [XMSVersionNumber], ax

    ; Get the amount of free XMS memory
        mov ah, 08h
        call [XMSControl]
        mov [XMSLargestBlock], ax
        mov [XMSTotal], dx
    }

    fprintf(stream, "XMS Version number: %d\n", XMSVersionNumber);
    fprintf(stream, "Largest available block: %d kB (%d kB total)\n", XMSLargestBlock, XMSTotal);
}

一些具体问题：

1. 在哪里可以找到有关错误消息的更多信息（我猜OP意味着操作码，但是其他字段呢？
2. ）我发现 XMS API 参考在 Windows XP 上运行时仍然适用，或者我应该参考一些较新的版本吗？
3. 我可以用内联汇编器搞砸系统状态吗？我应该如何解决这个问题？
4. 您对如何解决这个问题有更好的想法吗？ :-) DOS 扩展器似乎需要 32 位模式，本练习的重点是使用 16 位模式。

Answer 1

我看到两个问题。

第一：确保您的编译器使用远调用而不是近调用，否则您将跳转到错误的段并执行未知代码，并可能生成无效的操作码...这似乎正在发生。如果您的编译器默认为近调用，请尝试在代码中“调用远 [XMSControl]”。

第二：NTVDM.EXE 在虚拟 86 模式而不是真正的实模式下运行代码。虽然 Windows XP 确实支持 16 位应用程序，但它的支持有限。因此，您的数据库可能会遇到其他问题。例如，您将无法访问 USB，因此您无法在 USB 打印机上进行打印，并且需要使用旧的并行端口式打印机。祝你好运，找到车库拍卖中使用的其中一个...

Answer 2

嗯，我必须回答我自己的问题。

虽然可以使用 XMS 例程分配相对大量的内存，但不可能使用 16 位指令寻址。返回值是一个 32 位线性地址，如果我正确理解了这一点，则根本不可能在 16 位环境中使用它。

应该可以通过将内存块的一部分映射到低于 1Mb 可寻址限制的某个本地内存缓冲区并移动窗口来使用该内存块，就像 EMS 的工作方式一样，但这根本不值得麻烦了。

Answer 3

“0f 04 10 0e 51”是您尝试执行的无效指令本身。

我已经检查过了，我没有看到带有此代码 0F 04

http:// ref.x86asm.net/geek.html#x0F04

因此，您需要找到哪些代码生成了此类无效指令并修复它。

至于内存，我一直认为EMS比XMS好用，但我可能是错的。