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DOS-Extender

aus Wikipedia, der freien Enzyklopädie

Als DOS-Extender bezeichnet man Programme für MS-DOS bzw. dazu kompatibles DOS (wie PC DOS oder DR-DOS), die den {{#invoke:Vorlage:lang|flat}} verwenden. Dieser steht bei der x86-Architektur ab dem Intel 80286 (16-Bit-{{#invoke:Vorlage:lang|flat}}) und 80386 (zusätzlich 32-Bit-{{#invoke:Vorlage:lang|flat}}) neben dem bisherigen {{#invoke:Vorlage:lang|flat}} zur Verfügung. Da PC-kompatibles DOS ein {{#invoke:Vorlage:lang|flat}}-Betriebssystem ist, sind DOS-Programme grundsätzlich ebenfalls auf diesen Modus beschränkt, und damit auch auf den konventionellen Speicher von 640 KiB. Mithilfe eines DOS-Extenders allerdings können DOS-Programme nicht nur im {{#invoke:Vorlage:lang|flat}} laufen, sondern vor allem haben sie direkten Zugriff auf den erweiterten Speicher, womit diese Limitierung wegfällt.<ref name="CW_1989_Extender-appeal">{{#invoke:Vorlage:Literatur|f}}</ref>

Die bekanntesten Standards für DOS-Extender sind VCPI und DPMI. Anfang der 1990er Jahre etablierte sich durchwegs DPMI, weil es mit den DOS-basierten Windows-Versionen ab Windows 3.x und mit OS/2 voll kompatibel ist.

Geschichte

In 86-DOS, das ab 1981 als PC DOS mit dem IBM PC, Modell 5150, der die PC-Plattform begründet, vertrieben und für kompatible PCs als MS-DOS vermarktet wurde, steht nur 1 MiB Adressraum zur Verfügung. Dieses Limit ist auf den im IBM PC verwendeten 8088-Prozessor zurückzuführen, einer 16-Bit-Architektur mit 8-Bit-Daten- und 20-Bit-Adressbus, wo dieser als Arbeitsspeicher auf 640 KiB für Betriebssystem und Programme und 384 KiB für den Zugriff auf Geräte wie das BIOS oder den Grafikspeicher aufgeteilt wurde. Dadurch steht auf IBM-PC-Kompatiblen unter DOS nur 640 KiB „Konventioneller Speicher“ zur Verfügung.<ref>{{#invoke:Vorlage:Literatur|f}}</ref>

Mit dem IBM PC/AT verwendete IBM Ende 1984 erstmals einen 80286-Prozessor, bei dem Intel mit dem {{#invoke:Vorlage:lang|flat}} einen zusätzlichen Betriebsmodus hinzugefügt hatte. Da DOS jedoch für den 8086/8088 geschrieben worden war, lief es auch auf dem PC/AT im retronym mit {{#invoke:Vorlage:lang|flat}} bezeichneten Modus des 8086 und machte vom neuen Betriebsmodus keinen Gebrauch. Im {{#invoke:Vorlage:lang|flat}} kann der gesamte Speicher adressiert werden, beim 80286 sind dies 16 MiB, allerdings ist die Adressierung immer noch segmentiert.<ref>https://www.xtof.info/inside-windows3.html#h-protected-mode</ref> Bereits im darauffolgenden Jahr, 1985, stellte Intel mit dem 80386 den ersten 32-Bit-x86-Prozessor vor, dessen {{#invoke:Vorlage:lang|flat}} im 32-Bit-Modus theoretisch bis zu 4 GiB Arbeitsspeicher linear adressieren kann.

Da der {{#invoke:Vorlage:lang|flat}} und der „Erweiterte Speicher“ ({{#invoke:Vorlage:lang|full|CODE=en|SCRIPTING=Latn|SERVICE=englisch}}) für Anwendungsprogramme unter DOS brach lag, wurden Ende der 1980er Jahre die ersten „MS-DOS-Extender“ angeboten, die einzelnen dafür programmierten DOS-Programmen den {{#invoke:Vorlage:lang|flat}} exklusiv zugänglich machten.<ref>{{#invoke:Vorlage:Literatur|f}}</ref>

Technik

DOS-Extender ermöglichen Programme, die mehr Speicher nutzen können, als PC-kompatibles DOS eigentlich bereitstellen kann. Nur ein {{#invoke:Vorlage:lang|flat}}-DOS-Programm ist von der Beschränkung auf den konventionelle Speicher befreit und kann im erweiterten Speicher Programmcode und Daten verarbeiten. Dazu stellen DOS-Extender Mechanismen bereit, kontrolliert zwischen {{#invoke:Vorlage:lang|flat}} und {{#invoke:Vorlage:lang|flat}} zu wechseln. Die Notwendigkeit dafür entstammt der Architektur von MS-DOS: als 16-Bit-Betriebssystem nutzt es auf dem IBM PC viele Funktionen dessen Systemfirmware, des BIOS. Sowohl die BIOS-Routinen als auch die DOS-Funktionen sind nur im Betriebsmodus des 8086 (bzw. 8088) – dem {{#invoke:Vorlage:lang|flat}} – verfügbar. DOS-Programme müssen also grundsätzlich, um diese System-Funktionen ansprechen zu können, im selben Modus laufen. Ein Programm, das im {{#invoke:Vorlage:lang|flat}} läuft, muss daher für die BIOS- und DOS-Funktionen in den {{#invoke:Vorlage:lang|flat}} zurück wechseln – oder alle Funktionen, die eigentlich vom Betriebssystem (im Falle von DOS beinhaltet dies auch die BIOS-Funktionen) zur Verfügung gestellt werden, selbst implementieren.

Bei der Verwendung von DOS-Extendern soll sich der Aufwand für die Entwickler und Programmierer möglichst gering halten, denn für das DOS-Programm, das im {{#invoke:Vorlage:lang|flat}} laufen soll, ändert sich vorerst nichts: es ruft wie gewohnt die Funktionen von DOS und dem BIOS auf – der DOS-Extender kümmert sich um den kontrollierten Wechsel in den {{#invoke:Vorlage:lang|flat}}, und anschließend zurück in den {{#invoke:Vorlage:lang|flat}}, wo die Ausführung des eigentlichen Programms stattfindet.<ref>{{#invoke:Vorlage:Literatur|f}}</ref>

DOS-Extender haben gegenüber größeren Betriebssystemen wie PC-Unix oder OS/2, die von sich aus den {{#invoke:Vorlage:lang|flat}} bieten, den Vorteil, dass sie insgesamt, mit dem Betriebssystem und dem eigentlichen Anwendungsprogramm, mit weniger Arbeitsspeicher auskommen.<ref>{{#invoke:Vorlage:Literatur|f}}</ref> Auf IBM-PC-kompatiblen Computern mit 80386 profitieren DOS-Programme zusätzlich von der neuen 32-Bit-Architektur IA-32, was der Performance zugutekommt, solange sie im {{#invoke:Vorlage:lang|flat}} verbleiben. Die allgemeine Verbesserung der Performance wurde insbesondere mit der Einführung eines linearen Speicherzugriffs aus dem {{#invoke:Vorlage:lang|flat}} bei den VESA BIOS Extension (VBE) der Version 2.0 auf den VRAM der Grafikkarte deutlich, was beispielsweise einige Computerspiele beschleunigte. Sobald jedoch DOS- und BIOS-Funktionsaufrufe erforderlich sind, ist meist ein Kontextswitch (ein Wechsel des Betriebsmodus) in den {{#invoke:Vorlage:lang|flat}} erforderlich, was vergleichsweise viele Prozessorzyklen in Anspruch nimmt und daher Zeit kostet. Um derartige Wechsel zu minimieren, reimplementieren manche DOS-Extender ausgesuchte BIOS- und DOS-Funktionen im {{#invoke:Vorlage:lang|flat}}. DOS-Extender werden daher manchmal auch mit einer Art Mini-Betriebssystem verglichen, denn auch alle 32-Bit-PC-Betriebssysteme haben keinen Zugriff auf die BIOS-Funktionen und müssen deren Funktionalität im {{#invoke:Vorlage:lang|flat}} neu implementieren.

Diverse Compiler für DOS der späteren 1990er Jahre bieten die Option, {{#invoke:Vorlage:lang|flat}}-Programme zu erzeugen. Damit diese unter DOS ausführbar sind, muss ein DOS-Extender mitgeliefert werden.<ref>{{#invoke:Vorlage:Literatur|f}}</ref> Anfangs machten vor allem Business-Programme vom {{#invoke:Vorlage:lang|flat}} Gebrauch, beispielsweise AutoCAD und Lotus 1-2-3. In den 1990er Jahren stach der Watcom C/C++ Compiler besonders hervor, da er mit DOS/4GW einen günstigen DOS-Extender mitlieferte, der für kommerzielle Programme lizenzfrei verwendet werden durfte und somit schnell, insbesondere in der Computerspielbranche, Verbreitung fand. Eines der ersten und bekanntesten DOS-Spiele, das den 32-Bit-DOS-Extender DOS/4GW nutzt, ist DOOM.<ref>https://www.xtof.info/inside-windows3.html#h-dpmi--dos-extender</ref>

Standardisierung

In der zweiten Hälfte der 1980er Jahre entstanden unterschiedliche, zueinander nicht kompatible DOS-Extender. Ein erster erfolgreicher Versuch einer Standardisierung ist das {{#invoke:Vorlage:lang|flat}}, kurz VCPI, das von Phar Lap und Quarterdeck ab 1987 entwickelt wurde. VCPI setzt jedoch einen i386 voraus und ist mit dem 80286 nicht kompatibel.

Beispiele für DOS-Extender vor VCPI:

  • 286|DOS-Extender und 386|DOS-Extender von Phar Lap Software<ref name="CW_1989_Extender-appeal" /><ref name="PCMag_386-DOS-Extenders" />
  • DOS/16M von Rational Systems<ref name="CW_1989_Extender-appeal" /><ref name="PCMag_386-DOS-Extenders" /> (später Tenberry Software; weiterentwickelt zu DOS/4G und die Version für den Watcom C/C++ Compiler DOS/4GW)<ref>{{#if:|{{#iferror: {{#iferror:{{#invoke:Vorlage:FormatDate|Execute}}|}}| |}}}}{{#if:|{{{autor}}}: }}{{#if:|{{#if:Unofficial DOS/4G(W) documentation.|[{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|archivURL|1={{#invoke:URLutil|getNormalized|1={{{archiv-url}}}}}}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel=Unofficial DOS/4G(W) documentation.}}]{{#if:| ({{{format}}})}}{{#if:| {{{titelerg}}}{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|Endpunkt|titel={{{titelerg}}}}}}}}}|{{#if:https://rgmroman.narod.ru/Dos4g.htm%7C{{#if:{{#invoke:TemplUtl%7Cfaculty%7C}}%7C{{#invoke:Vorlage:Internetquelle%7CTitelFormat%7Ctitel={{#invoke:WLink%7CgetEscapedTitle%7C1=Unofficial DOS/4G(W) documentation.}}}}|[{{#invoke:URLutil|getNormalized|1=https://rgmroman.narod.ru/Dos4g.htm}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel={{#invoke:WLink|getEscapedTitle|1=Unofficial DOS/4G(W) documentation.}}}}]}}{{#if:| ({{{format}}}{{#if:rgmroman.narod.ru2005{{#if: 2025-12-29 | {{#if:{{#invoke:TemplUtl|faculty|}}||1}}}}
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  • OS/286 und OS/386 von A. I. Architects<ref name="CW_1989_Extender-appeal" />
  • X-AM von Intelligent Graphics Corp. (IGC)<ref name="PCMag_386-DOS-Extenders">{{#invoke:Vorlage:Literatur|f}}</ref>

Die DOS-Extender zu dieser Zeit liefen exklusiv und waren mit (kooperativen) Multitasking-Erweiterungen wie DESQview und Windows 3.x nur eingeschränkt kompatibel.<ref>{{#invoke:Vorlage:Literatur|f}}</ref> Die Zusammenarbeit von Quarterdeck mit Phar Lap schuf zwar den VCPI-Standard, mit dem DESQview voll kompatibel war, aber in Windows 3.0 wurde für den 80386 ein neuer Betriebsmodus eingeführt: der „386 Erweiterte Modus“ bzw. „{{#invoke:Vorlage:lang|flat}}“. Anders als beim 80286 bietet der 80386 einen {{#invoke:Vorlage:lang|flat}}, in dem Windows DOS-Programme parallel und mit eigenem Adressraum zur Ausführung bringen kann. Das erlaubt transparentes Multitasking für DOS-Programme. Gleichzeitig gab es zu dieser Zeit bereits zahlreiche {{#invoke:Vorlage:lang|flat}}-DOS-Programme, die in diesem Modus nicht funktionieren.

Obwohl Windows 3.0 im 8086-kompatiblen „{{#invoke:Vorlage:lang|flat}}“ und im 80286-kompatiblen „{{#invoke:Vorlage:lang|flat}}“, die beide auch weiterhin auf dem 80386 funktionieren, mit den bisherigen DOS-Extendern kompatibel bleibt, war Microsoft klar, dass ein neuer und auch mit dem „{{#invoke:Vorlage:lang|flat}}“ kompatibler DOS-Extender entwickelt werden müsste, damit der Vorteil des 80386 – dessen {{#invoke:Vorlage:lang|flat}} – in der Realität nicht zu einem Nachteil werden würde. Das {{#invoke:Vorlage:lang|flat}} (DPMI) wurde daher nicht nur in Windows 3.0 und OS/2 2.0 integriert, sondern auch als freie Spezifikation veröffentlicht. Da die Hersteller der DOS-Extender DPMI übernahmen, konnten die Entwickler existierender {{#invoke:Vorlage:lang|flat}}-DOS-Programme, die diese DOS-Extender nutzten, ihre Produkte von VCPI- in DPMI-kompatible Programme weiterentwickeln, die somit auch unter Windows und OS/2 die volle Stärke des 80386 und nachfolgender IA-32-Prozessoren wie dem 80486 nutzen konnten.

DPMI wurde der bekanntesten Standard für DOS-Extender und in den 1990er Jahren zum Industriestandard. Da zur gleichen Zeit immer nur ein DOS-Extender aktiv sein kann, schließlich verwaltet er sowohl den Speicher als auch die Kontextwechsel vom {{#invoke:Vorlage:lang|flat}} in den {{#invoke:Vorlage:lang|flat}} und zurück, sind DOS-Extender nach DPMI- und VCPI- und frühe proprietäre Spezifikationen zueinander inkompatibel. Wenn ein DPMI-fähiger DOS-Extender läuft, können somit nur DPMI-Clientprogramme ausgeführt werden. Soll ein Programm gestartet werden, dass der VCPI-Spezifikation folgt, so muss der DPMI-DOS-Extender beendet und ein VCPI-fähiger DOS-Extender gestartet werden. Viele DOS-Extender nutzen daher jene Umgebung, die beim Start bereits vorhanden ist; am Beispiel PMODE:<ref>{{#if:|{{#iferror: {{#iferror:{{#invoke:Vorlage:FormatDate|Execute}}|}}| |}}}}{{#if:Thomas Pytel alias „Tran“|Thomas Pytel alias „Tran“: }}{{#if:|{{#if:PMODE 3.07 documentation|[{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|archivURL|1={{#invoke:URLutil|getNormalized|1={{{archiv-url}}}}}}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel=PMODE 3.07 documentation}}]{{#if:Textdatei| (Textdatei)}}{{#if:| {{{titelerg}}}{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|Endpunkt|titel={{{titelerg}}}}}}}}}|{{#if:https://www.mytears.org/resources/doc/Assembly/ASNIP11/ASNIP11X/PMODE/PMODE.DOC%7C{{#if:{{#invoke:TemplUtl%7Cfaculty%7C}}%7C{{#invoke:Vorlage:Internetquelle%7CTitelFormat%7Ctitel={{#invoke:WLink%7CgetEscapedTitle%7C1=PMODE 3.07 documentation}}}}|[{{#invoke:URLutil|getNormalized|1=https://www.mytears.org/resources/doc/Assembly/ASNIP11/ASNIP11X/PMODE/PMODE.DOC}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel={{#invoke:WLink|getEscapedTitle|1=PMODE 3.07 documentation}}}}]}}{{#if:Textdatei| (Textdatei{{#if:1994-12-05{{#if: 2026-01-24 | {{#if:{{#invoke:TemplUtl|faculty|}}||1}}}} 

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  • findet der DOS-Extender PMODE einen DPMI-Host, so reicht er alle Aufrufe durch; das 32-Bit-DOS-Programm, das PMODE als DOS-Extender nutzt, läuft denn in Wirklichkeit auf dem bereits vorhandenen DPMI-DOS-Extender (wie z. B. Windows 3.x)
  • bei vorhandenem Speichermanager, neben Vorlage:Monospace auch etwa QEMM oder 386Max, startet PMODE im VCPI-Modus, weil die Ausführung im Ring 0 schneller ist als im Ring 3 von DPMI
  • läuft DOS ohne einen DPMI-Host oder VCPI-Server, ist aber ein Speichermanager für {{#invoke:Vorlage:lang|flat}} (XMS) geladen – wie z. B. Vorlage:Monospace – so nutzt PMODE diesen für die Verwaltung von Erweitertem Speicher; PMODE läuft in diesem Fall in seinem eigenen Modus (weder VCPI, noch DPMI), um einem 32-Bit-DOS-Programm den {{#invoke:Vorlage:lang|flat}} zu bieten.
  • fehlt ein XMS-Speichermanager (Vorlage:Monospace), so läuft PMODE im „Vorlage:Monospace“: in diesem Fall übernimmt der DOS-Extender auch die Speicherverwaltung für den Erweiterten Speicher (XMS) selbst

Bekannte DOS-Extender

DOS-Extender finden sich oft in integrierten Entwicklungsumgebungen für DOS, OS/2 und Windows, aber auch als {{#invoke:Vorlage:lang|flat}}:

  • der „{{#invoke:Vorlage:lang|flat}}“ verschiedener Borland-Compiler, u. a. Borland Pascal 7.0 (Vorlage:Monospace, 16-Bit, und Vorlage:Monospace, 32-Bit, nur noch in Turbo C)
  • DOS/4GW (bei Watcom C/C++ mitgeliefert, sehr beliebt bis 1995, danach Entwicklung eingestellt)
  • PMODE/W (als Alternative zu DOS/4GW bei Watcom C/C++)
  • CauseWay
  • DOS/32 Advanced (DOS/32A; kompatibel zu DOS/4GW, letzte Version 9.12 von 2006)
  • HX DOS Extender – HDPMI16 (16-Bit) und HDPMI32 (32-Bit)
  • CWSDPMI (unter der Bezeichnung GO32 Bestandteil von DJGPP)
  • PMODE/DJ
  • Wuschel’s DOS eXtender (WDOSX)
  • TNT DOS-Extender SDK von Phar Lap
  • 386|DOS-Extender SDK von Phar Lap
  • emx von Eberhard Mattes
  • Zortech C++
  • Zurenava DOS extender (ZRDX)

Die meisten Implementierungen können sowohl VCPI als auch DPMI als Client verwenden, wenn diese als Server (VCPI) bzw. Host (DPMI) bereits geladen sind. Ansonsten nutzen DOS-Extender meist eine eigene Programmierschnittstelle, die nicht zwingend mit anderen DOS-Extendern kompatibel ist – normalerweise lässt sich ein Protected-Mode-Programm für DOS daher nicht mit einem beliebigen anderen DOS-Extender nutzen.

Einzelnachweise

<references />

Abgerufen von „https://wiki-de.moshellshocker.dns64.de/index.php?title=DOS-Extender&oldid=708686“