DPMI在C语言中的实现方法浅析

        本文使用通俗易懂的表述，深入浅出地介绍DPMI和DOS Extender（以DOS/4GW为例）的理论和基本使用技术，旨在让对DPMI不太了解的程序员能了解DPMI在C语言中的实现方法。限于本人水平及资料匮乏，文中难免存在不当之处，望各位读者不吝赐教。

DPMI和DOS Extender

        DPMI是DOS保护模式接口（DOS Protected Mode Interface）的英文缩写，是在DOS平台下实现大内存编程的重要手段。众所周知，DOS默认支持管理的最大内存空间为640KB。随着硬件科技的发展，在80年代末期、90年代初期，拥有超过640KB的内存的系统诞生了。这就要求DOS能够使用和管理高于640KB部分的内存空间。
        DPMI就是在这种背景下诞生的技术，它提出了Real Mode（实模式）和Protected Mode（保护模式）的概念。所谓Real Mode，就是DOS默认的工作模式，在这种模式下DOS最多只能管理640KB内存。而Protected Mode是由DPMI平台提供的一种新模式，在这种模式下DOS可以管理16MB甚至更多的内存空间，这对于当时的计算机应用已经绰绰有余（事实上，超过16MB内存的计算机系统一直到1997年才得以普及）。
        下面详细解释Protected Mode的实现方法。首先需要指出，Protected Mode只是一个抽象概念，其具体实现依赖于DOS Extender（关于DOS Extender，还没有统一的中文翻译）。DOS Extender是DPMI的具体应用，可以将它理解为一个程序。和Real Mode下的其它应用程序一样，它占用640KB中的一部分。但是它可以让经过特殊设计的应用程序以它为平台运行。这样，这些应用程序就可以通过DOS Extender访问高于640KB的内存空间。
        常见的DOS Extender包括DOS/16M、DOS/4G、DOS/4GW、DOS32A、Causeway等，它们都通过DPMI实现对大内存的管理。

认识Watcom C/C++和DOS/4GW

        Watcom C/C++是80386时代风靡全球的C语言开发工具。它并没有强大的Integrated Development Environment（IDE，集成开发环境），但编译的目标程序的执行效率却比当时Borland和Microsoft的编译器编译的快很多。因此，Watcom C/C++得到了许多程序员，尤其是游戏开发者的青睐。
        在众多DOS Extender中，最出名的是由Rational Systems Inc.（现在更名为Tenberry Software）开发的DOS/16M、DOS/4G和DOS/4GW。在许多老游戏的执行之初，我们都可以看到DOS/4GW的字样，这就说明这些游戏是通过DOS/4GW访问大内存的。
        刚刚提到的三个DOS Extender虽然都是Rational Systems Inc.的产品，但还是有差别的。DOS/16M是16位的Extender，它兼容许多16位编译器（比如Borland C 2.0）；DOS/4G和DOS/4GW都是32位的Extender，它只兼容32位的编译器。其中，DOS/4GW是DOS/4G为当时如日中天的Watcom C/C++制作的特别版，售价比较低，代价是最多只能管理16MB内存（不过在当时已经足够了）。

Watcom C/C++与DOS/4GW的完美搭配

        在众多实现DOS大内存程序设计的方法中，Watcom C/C++与DOS/4GW的搭配是最受欢迎的。Watcom C/C++拥有无与伦比的程序执行效率；而DOS/4GW不仅稳定，功能也十分强大（由于运行在保护模式下的程序往往在访问硬件时遇到困难，DOS/4GW比较好地解决了这个问题）。
        Watcom C/C++如今已经成为了一款开源的免费软件，同时更名为Open Watcom C/C++，而DOS/4GW仍然是商业软件。Open Watcom C/C++可以在其网站下载到，最新版本为1.52 RC2。这个版本中包含了DOS/4GW。
        在安装好Open Watcom C/C++后，要使用DOS/4GW编译和连接一个C/CPP文件，需要进行下面的步骤（以Open Watcom C/C++安装在D:/OWATCOMC下为例）：
        在Open Watcom C/C++的安装目录下新建一个compile.bat文件，内容如下：
PATH D:/OWATCOMC/BINW
SET TEMP=D:/OWATCOMC/TEMP
SET INCLUDE=D:/OWATCOMC/H
SET WATCOM=D:/OWATCOMC/
D:/OWATCOMC/BINW/WCL386 /l=dos4g %1
DEL %1.obj
        这个compile.bat文件调用WCL386，即Open Watcom C/C++的编译和连接器，来编译和连接你的程序。
        如果要编译一个文件d:/c/hello.c，则在DOS提示符下输入：
D:/OWATCOMC/COMPILE d:/c/hello.c
        这样就可以在D:/OWATCOMC下生成hello.exe。
        程序并不要做额外的更改，但你可以定义更多的大数组（但不是更大的数组），申请更大的内存空间（总和不超过16MB，如果使用DOS/4G就可以申请到总和多达64MB的内存空间）。

总结

        笔者也刚刚接触DPMI不久，资料匮乏是在研究这种技术时遇到的最大障碍。如果你对Protected Mode编程有兴趣，或有所指教，欢迎你和我联系。我的网站为http://wecan.name/。
        要想真正用好DPMI技术是十分困难的，必须对汇编语言有所了解才行。不过，如今的Windows已经是一个在Protected Mode下运行的超级程序，现在的程序员在编程时完全不必受到DPMI使用中琐碎的束缚。然而，学习在DOS下使用Protected Mode，对深入了解80x86计算机系统的工作原理是很有裨益的。

http://www.openwatcom.org/