従来の記憶

DOSのメモリ管理において、従来型メモリ（ベースメモリとも呼ばれる）は、 IBM PCまたは互換システム上のメモリの最初の640キロバイトを指します。これは、オペレーティングシステムやアプリケーションプログラムが使用するためにプロセッサが直接アドレス指定できる読み書き可能なメモリです。メモリ価格が急速に下落するにつれて、この設計上の制約は、それを無関係にするオペレーティングシステムやプロセッサが登場するまで、大容量メモリの使用における制限となりました。

640KBの壁は、 IBM PC互換機のアーキテクチャ上の制約です。初代IBM PCで使用されていたIntel 8088 CPUは、20本のアドレス線を備えていたため、1MB（^2²⁰バイト）のアドレス指定が可能でした。PCの設計において、 640KB以下のメモリはマザーボードまたは拡張ボード上のランダムアクセスメモリ（RAM）用であり、従来型メモリ領域と呼ばれていました。   従来のメモリ領域の最初のメモリセグメント（64  KB ）は、下位メモリまたは低メモリ領域と呼ばれます。従来のメモリ領域を超えた残りの 384 KB は、上位メモリ領域（UMA）と呼ばれ、システム使用およびオプションデバイス用に予約されていました。UMA は、ROM BIOS、追加の読み取り専用メモリ、固定ディスクドライブおよびビデオアダプタ用の BIOS 拡張機能、ビデオアダプタメモリ、およびその他のメモリマップド入出力デバイスに使用されました。初代 IBM PC の設計では、カラーグラフィックスアダプタ（CGA）メモリマップは UMA に配置されていました。 

RAMの需要は、予約済みアドレスを利用するハードウェアの需要よりも速いペースで増加したため、最終的にRAMは未使用の上位領域にマッピングされ、利用可能なアドレス空間すべてが活用されるようになった。これにより、ハードウェアが占有するアドレスセットに、任意のデータに使用できる予約済みの「穴」（または複数の穴）が生じた。このような穴を回避することは困難で、見栄えが悪く、DOSやDOS上で動作するほとんどのプログラムではサポートされていなかった。後に、これらの穴の間の領域は、上位メモリブロック（UMB）として使用されるようになった。

古いオペレーティングシステムやアプリケーションとの互換性を維持するため、 8086/8088 が保護モードで最大 16 MB のメモリをアドレス指定できるIntel 80286プロセッサに置き換えられた後も、640 KB の境界は PC 設計の一部として残されました。また、286 がリアル モードで動作している間は1 MB の境界も残されました。これは、DOS がセグメント レジスタとオフセット レジスタをオーバーラップして使用するリアル モードを要求し、20 ビットを超えるアドレスが不可能だったためです。これは、DOS で使用されるようなリアル モードを実行している場合、今日の IBM PC 互換機にもまだ存在します。最新の Intel PC でさえ、640 KB から 1024 KBの間の領域が予約されています。^{[ 3 ] [ 4 ]}ただし、仮想メモリを使用する新しいオペレーティングシステム ( Windows、Linux、Mac OS Xなど) 上のプログラム (またはほとんどのオペレーティングシステム) からは見えません。これは、物理メモリ アドレスをまったく認識していないためです。代わりに、それらは利用可能な RAM アドレスとは独立して定義される仮想アドレス空間内で動作します。^{[ 5 ]}   

一部のマザーボードには、「15メガバイトのメモリホール」オプションが搭載されており、ビデオメモリ用に特定の1メガバイトへの排他的アクセスを必要とする特定のVGAビデオカードで必要となります。AGP（PCIメモリ空間）バスを使用する後期のビデオカードでは、1GBのアパーチャサイズ で256MBのメモリを搭載できます。 

DOS向けに作成された標準プログラムのほとんどは、必ずしも640KB 以上のメモリを必要としませんでした。代わりに、標準のDOSソフトウェアに加えて、常駐型プログラム（TSR）と呼ばれるドライバソフトウェアやユーティリティを使用することができました。これらのドライバやユーティリティは通常、一部の従来型メモリを永続的に使用するため、標準のDOSプログラムで使用できるメモリの総量は減少しました。

従来型のメモリを使用する非常に一般的なDOSドライバとTSRには、以下のようなものがあった。

• ANSI.SYS - カラーテキストと様々なテキスト解像度に対応
• Adaptec SCSIドライブと CD-ROM を動作させるには、ASPIxDOS.SYS、ASPIDISK.SYS、ASPICD.SYS のすべてがロードされている必要があります。
• DOSKEY.EXE - 上矢印キーを使用して、以前に入力したDOSコマンドを呼び出すことができます。
• LSL.EXE、E100BODI.EXE（またはその他のネットワークドライバ）、IPXODI.EXE、NETX.EXE - NetWareファイルサーバーのドライブレターにアクセスするには、これらすべてをロードする必要があります。
• MOUSE.EXE - DOSプログラムにおけるマウスデバイスのサポート
• MSCDEX.EXE - CD-ROMドライブへのアクセスとドライブレターをサポートするファイルで、別途メーカー固有のドライバと組み合わせて使用​​します。SCSI CD-ROMデバイスへのアクセスには、上記のSCSIドライバに加えてこのファイルが必要です。
• SBCONFIG.EXE - Sound Blaster 16オーディオデバイスのサポート。他の様々なサウンドカードには、別の名前のドライバが使用され、それらも従来型のメモリを占有していました。
• SMARTDRV.EXE - ドライブキャッシュをインストールしてディスクの読み書きを高速化します。 ドライブキャッシュ用に640KBを超える数メガバイトのメモリを割り当てることができますが、動作には依然として少量の通常メモリが必要です。

上記のように、これらのドライバやTSRの多くは、システムのフル機能動作に実質的に不可欠であると考えられます。しかし多くの場合、コンピュータのユーザーは、特定の標準DOSプログラムを実行できるようにするか、お気に入りのドライバやTSRをすべてロードするかを選択する必要がありました。ユーザーが標準DOSプログラムも実行したい場合、上記のリスト全体をロードすることは、おそらく非現実的か不可能でしょう。

場合によっては、特定のプログラムを実行するためにドライバやTSRをメモリからアンロードし、プログラムの実行後に再度ロードする必要がありました。アンロードできないドライバについては、DOSの後のバージョンでは、コンピュータユーザーがメモリ使用量の多い特定の標準DOSプログラムを実行する前にロードするドライバやTSRのグループを選択できる起動メニュー機能が追加されました。

デバイス=C:\DOS\HIMEM.SYS DEVICE=C:\DOS\EMM386.EXE NOEMS DEVICEHIGH=C:\DOS\ANSI.SYS

LH C:\DOS\MOUSE.EXE LH C:\DOS\DOSKEY.EXE LH C:\DOS\SMARTDRV.EXE

この障壁は、DOS アプリケーションを 16 ビットまたは 32 ビットの保護モードで実行できるDOS エクステンダーの登場によってようやく克服されましたが、これらはコンピュータ ゲーム以外ではあまり広く使用されませんでした。32 ビット DOS エクステンダーを使用すると、ゲームは 66h/67h オペランド/アドレス オーバーライド プレフィックスなしで 32 ビットのフラット アドレス空間と完全な 32 ビット命令セットの恩恵を受けることができました。32 ビット DOS エクステンダーにはコンパイラ サポート (32 ビット コンパイラ) が必要でしたが、XMSとEMS は16 ビット リアル モード DOS アプリケーションを対象とした古いコンパイラで動作しました。DOS エクステンダーの最も一般的な 2 つの仕様は、 VCPI、そして後にWindows 3.x と互換性のあるDPMIでした。

DPMI準拠のDOSエクステンダーの中で最も有名なのは、 Watcomに同梱されていたDOS/4GWでしょう。これはDOS用ゲームで非常によく使われていました。このようなゲームは、DOS/4GWの32ビットカーネル、またはパス内もしくは同じディレクトリにあるDOS/4GWカーネルをロードするスタブと32ビットの「リニア実行ファイル」で構成されていました。このようなプログラムからDOS/4GWを取り除き、ユーザーが複数の、そしておそらく改良されたDOS/4GWクローンを試せるようにするユーティリティも存在します。

DOSエクステンダーが登場する以前は、ユーザーがメモリを追加インストールし、それをDOS上で使用したい場合、まず拡張メモリ仕様（EMS）または拡張メモリ仕様（XMS）のいずれかをサポートするドライバをインストールして構成し、これらの仕様のいずれかをサポートするプログラムを実行する必要がありました。

EMSは、 Intel 8086およびIntel 8088ベースのPCを含むすべてのPCで利用可能な仕様であり、アドオンハードウェアが「リアルモード」アドレス空間（0x0400～0xFFFF）から小さなメモリチャンクをページイン/ページアウト（バンク切り替え）できるようにしました。これにより、16ビットのリアルモードDOSプログラムは、通常（0xE000～0xEFFF）のリアルメモリの穴を通して、数メガバイトのRAMにアクセスできました。プログラムは、ページを使用する前に、アクセスするページを明示的に要求する必要がありました。これらのメモリ位置は、別のページに置き換えられるまで、任意に使用できました。これは、現代のページング仮想メモリと非常によく似ています。ただし、仮想メモリシステムでは、オペレーティングシステムがすべてのページング操作を処理しますが、EMSではページングは​​明示的でした。

XMS は、16 ビット DOS プログラムが低位メモリ (アドレス 0x0400～0xFFFF) に 80286 または 80386 拡張メモリのチャンクをロードできるようにする基本プロトコルを提供しました。一般的な XMS ドライバは、このメモリをロードするために保護モードに切り替える必要がありました。このアプローチの問題点は、286 保護モード中は直接 DOS 呼び出しができないことでした。回避策は、286 のリセットを必要とするコールバック メカニズムを実装することでした。286 では、これは大きな問題でした。「仮想 8086 モード」を導入したIntel 80386では、ゲスト カーネルが 8086 をエミュレートし、プロセッサを実際に「リアル モード」に戻すことなくホスト オペレーティングシステムを実行できるようになりました。HIMEM.SYS 2.03以降は80386以降のCPUでアンリアルモードを使用していたが、HIMEM.SYS 2.06以降はLOADALLを使用して80286の非公開の内部レジスタを変更し、リアルモード/プロテクトモードの繰り返し切り替えを回避することで割り込みレイテンシを大幅に改善した。^{[ 14 ]}

Windows は、 DOS 3.3 以降に独自のバージョンの HIMEM.SYS ^{[ 15 ]} をインストールします。Windows HIMEM.SYS は、Windows 仮想マシンマネージャ用の 32 ビット保護モード XMS (n).0 サービスプロバイダを起動し、DOS ボックスと 16 ビット Windows マシンに XMS (n-1).0 サービスを提供します (たとえば、DOS  7 HIMEM.SYS は XMS 3.0 ですが、 Windows 95 DOS ウィンドウ で 'MEM' コマンドを実行すると、 XMS 2.0 の情報が表示されます)。 

• 拡張メモリ（EMS）
• 拡張メモリ（XMS）
• 高メモリ領域（HMA）
• DOSプロテクトモードサービス（DPMS）
• ロードハイ
• ロングモード
• RAM制限
• 一時滞在プログラムエリア（TPA）
• 上位記憶領域（UMA）
• x86メモリセグメンテーション
• 3GBの壁

• ブレナー、ルドルフ (1986)。 「PC では 640 K を達成」。c't - コンピュータ技術雑誌(ドイツ語)。 Vol.  1986年、いいえ。 11. Verlag Heinz Heise GmbH & Co. KG。 p.  94. ISSN 0724-8679。 
• ランデンベルガー、アンドレアス（1987 年 11 月）。マイケル・ワイルド（編）。 「Booten mit List - PC-Speicher über 640 KB voll genutzt」。c't - コンピュータ技術に関する雑誌。プラクシスティプ（ドイツ語）。 Vol.  1987年、いいえ。 11. Verlag Heinz Heise GmbH & Co. KG。ページ 154、156。ISSN 0724-8679。​