（转）Static MemoryLayout_shadow memory

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常规内存(Conventional Memory)：系统内存的第一个640 KB就是著名的常规内存。每一个PC机用户随着时间的推移都更加清楚的知道它，(也更加恨它:)），它是标准DOS程序、DOS驱动程序、常驻内存程序等可用的区域，它们统统都被放置在00000h~9FFFFh之间。

上位内存区(Upper Memory Area)：系统内存的第一个1M内存顶端的384 KB（1024 KB - 640 KB）就是UMA，它紧随在常规内存之后。也就是说，第一个1M内存被分成640KB常规内存和384KB的UMA。这个区域是系统保留区域，用户程序不能使用它。它一部分被系统设备（CGA、VGA等）使用，另外一部分被用做ROM shadowing和Drivers。UMA使用内存区域A0000h~FFFFFh。 
高端内存区(High Memory Area)：系统内存第2个1M内存的第一个64 KB区域，被称做HMA。从技术上讲，它属于扩展内存的第一个64 KB，但它和其他扩展内存区域所不同的是，它可以在real mode下被直接访问，其它的则不然。所以在DOS时代，后期的DOS版本允许用户通过配置将DOS本身放置在HMA，从而让用户可以有更多的常规内存可以使用。HMA占据地址100000h~10FFEFh。 
扩展内存(Extended Memory)：从HMA结束的位置到系统物理内存的最大值之间的区域都属于扩展内存。当一个OS运行在Protected Mode时，它可以被访问，而在Real Mode下，则无法被访问(除非通过某些Hacker方法)。它的地址范围是10FFF0h~Last address of system momory(maximum of 4G-1M)。从技术上说，HMA也属于扩展内存，这依赖于你如何看待这个问题。

1.1.3 Upper Memory Area

PC机组织内存的方式有些让人感到困惑——欢迎来到最让人困惑的部分:)。在640 KB常规内存之上的384 KB部分被称为Upper Memory Area或者UMA，这是一个非常繁忙的地带。它非常重要，因为它是许多系统配置问题的根源。

UMA让人感到如此困惑的一个原因是它实际上是2个互相交叠的内存。这里存在一段占据物理地址A0000h~FFFFFh的RAM；然而，也有一段不同类型的ROM被影射到这段地址的大部分区间。其中，和ROM有相同地址的部分的RAM被系统隐藏了，它们被BIOS用做ROM shadowing。没有被隐藏的部分仍然可以被OS和Application使用。

为什么会造成这种情况？部分原因是为了实用：如果一台PC机有640 KB的常规内存，以及384 KB的UMA，那么你插在主板上的物理内存是连续的——没有一种实用的方法构造一个SIMM（Single In-line Memory Module，见本节末尾注解）为UMA留出一个384 KB的物理块（当然，从技术上可以做到，但成本比浪费这384 KB RAM的代价要高的多）。其它的主要原因是：RAM给你提供一种提高性能的选项，比如当你使用UMA存放drivers，或者UMA被用做ROM shadowing的时候。

RAM覆盖了整个384 KB区域，而ROM只覆盖了一部分。所以你可以这样考虑UMA中的RAM和ROM：RAM是放在桌子上的一条彩色的纸带，而ROM是一条同样尺寸的白色纸带，白色纸带被剪了一些洞，然后覆盖在彩带上面。那些有洞的部分露出的彩色部分就是可以供OS和应用程序使用的UMA RAM，剩余的部分就是ROM部分，OS和应用程序不能使用它们。

Address	First 16K (x0000h-x3FFFh)	Second 16K (x4000h-x7FFFh)	Third 16K (x8000h-xBFFFh)	Fourth 16K (xC000h-xFFFFh)
A0000- AFFFFh	VGA Graphics Mode Video RAM
B0000- BFFFFh	VGA Monochrome Text Mode Video RAM		VGA Color Text Mode Video RAM
C0000- CFFFFh	VGA Video BIOS ROM		IDE Hard Disk BIOS ROM	Optional Adapter ROM BIOS or RAM UMBs
D0000- DFFFFh	Optional Adapter ROM BIOS or RAM UMBs
E0000h- EFFFFh	System BIOS Plug and Play Extended Information
F0000- FFFFFh	System BIOS ROM

UMA的布局

下面是对上面表格中内容的概要介绍:

VGA Graphics Mode Video RAM: 内存A0000h~AFFFFh的64 KB块被系统保留作为VGA图形显示内存。最初的VGA是320x200，256色模式，这种模式需要64,000 bytes。当然现代显卡使用更多的内存。这个RAM区域被系统保留，应用程序被禁止使用它。 
VGA Monochrome Text Mode Video RAM: 当显卡处于单色文本模式时，会使用这32 KB RAM。然而，在现代系统中，显卡已经几乎不使用黑白文本模式；即使当需要显示黑白文本的时候，也只会使用彩色文本模式黑白色彩来显示黑白文本而已。在某些环境下，这块内存可以被用做驱动程序，来节省常规内存的空间。 
VGA Color Text Mode Video RAM: 当显卡处于彩色文本模式时，会使用这32 KB RAM。这个RAM区域被系统保留，应用程序被禁止使用它。 
VGA Video BIOS ROM: C0000~C7FFFh是Video BIOS ROM的内存位置。Video BIOS ROM中包含着被Video Card使用的代码。注意这块ROM里存放的是BIOS INT 10H所使用的服务代码，而不是被Video Card显示的数据，如果是显示数据，就应该被放置在RAM中。 
IDE Hard Disk BIOS ROM: C8000h 是存放控制IDE Hard Disk的BIOS的默认位置。在系统被启动的阶段，这块BIOS代码将会被调用。 
Optional Adapter ROM BIOS or RAM UMBs: CC000h ~ DFFFFh 之间的内存块可以被PC厂商随意使用。这块内存可以被Hardware Adapters用来存放ROM代码（例如，一些网卡，或者SCSI host adapters）。 也可以被用做进行Loading Drivers的上位内存块RAM。这块内存通常是空的，除非你使用了那些刚才被提及的特殊硬件。 
System BIOS Plug and Play Extended Information: E0000h ~ EFFFFh 之间的内存被Plug and Play BIOSes用来存放它的Extended System Configuration Data (ESCD)。 
System BIOS ROM: UMA的最后64K区域被用来存放system BIOS代码。 

以下表格中列出了除Video RAM之外的UMA内存布局：

Address Width Content Description

C000:0   -   EGA/VGA BIOS ROM (thru C7FF) 
C400:0     -            Video adapter ROM space 
C600:0 256bytes PGA communication area 
C800:0 16K   Hard disk adapter BIOS ROM 
C800:5 -   XT Hard disk ROM format, AH=Drive, AL=Interleave 
D000:0 32K   Cluster adapter BIOS ROM 
D800:0 -   PCjr conventional software cartridge address 
E000:0 64K   Expansion ROM space (hardwired on AT+) 
     -         128K          PS/2 System ROM (thru F000) 
F000:0 -   System monitor ROM 
- -   PCjr: software cartridge override address 
F400:0 -   System expansion ROMs 
F600:0 -   IBM ROM BASIC (AT) 
F800:0 -   PCjr software cartridge override address 
FC00:0 -   BIOS ROM 
FF00:0 -   System ROM 
FFA6:E -   ROM graphics character table 
FFFF:0 -   ROM bootstrap code 
FFFF:5 8 bytes     ROM date (not applicable for all clones) 
FFFF:E 1byte   ROM machine id

在绝大多数PC中，UMA中包含一个384 KB的RAM内存。如果UMA区域中的任何地址被ROM使用，那么这个地址后面的RAM就被系统隐藏了。然而，这并不意味着这些被隐藏的RAM被浪费了。

对于这些被用做System ROM和Video ROM的ROM来说，它的一个问题就是它比RAM的访问速度要慢。ROM的访问时间一般为120到200纳秒，而RAM的访问时间一般为50到70纳秒；更何况，系统RAM一次访问32-bit，而ROM是16-bit。结果就是，相对于访问系统内存，访问BIOS代码是非常慢的。

所以，我肯定你已经知道我要说什么了：既然在ROM的后面隐藏着RAM，我们可以将ROM中的内容影射到RAM中以提高性能。事实上，绝大多数系统也是这么做的，这被叫做ROM Shadowing。你可以通过一组BIOS参数来控制哪些ROM区域被影射到RAM中。

当一个内存区域的shadowing被通过配置BIOS参数打开的话，如果PC机被加电，则在机器启动的过程中，BIOS会将ROM中的内容拷贝到相应的RAM中(应该是先copy到0-640k，然后在北桥芯片里调整PAM register使其地址线对应到相应的RAM,在解压到这段RAM)，然后将这段RAM设为写保护，然后禁止使用ROM。这个时候，这些RAM就看起来象ROM一样了。只不过性能要高于真正的ROM。