《Windows 64位架构及其开发》学习笔记

最新推荐文章于 2025-08-11 09:21:19 发布

凌霄羽

最新推荐文章于 2025-08-11 09:21:19 发布

阅读量1.9k

点赞数

CC 4.0 BY-SA版权

文章标签： windows dependencies components application constraints 扩展

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/lindan1984/article/details/1749839

Windows 64位架构及其开发

为什么要用64位呢？

Techniques Benefits

Business Benefits

Eg：数据仓库（DW）的应用

发展趋势及其微软的支持

支持的体系结构：

X64:64-bit扩展 IPF：Itanium Processor Family

• 让我们来看看安腾系列的架构

• 我想大家也已经知道，微软公司已经推出了一款基于安腾的Windows 2003操作系统，这其中包括了企业版和数据仓库版。

• “显示并行指令集”，顾名思义，它是为并行处理所设计的一套新的指令集。支持同时执行9个并发的指令。

• 最多支持512个处理器

• 具有大量的寄存器，特别是浮点寄存器，使得安腾架构成为浮点运算的最佳选择

• 运行在Windows的平台上，代给客户们最高级别的性能和可扩展性

• 相对于运行Unix的RISC（精简指令集）架构，这也是一个既划算，有可以获得同样高性能的解决方案

• 我们在来看看x64这个架构

• 首先，64位扩展的处理器有2种，intel所推出的这款称为EM64T

• 微软公司的Windows也将支持x64这种架构

• X64是扩展了x86的指令集，同样多出了一些寄存器用于浮点运算，并且突破了x86指令集的 4G 内存的限制，使得计算机的整体性能提高。

• 同时，x64有一个很大的优点，就是它对现有的32位应用程序具有良好的支持，使得客户可以充分利用现在在32位上的投入。

趋势：

主流：x86-32

通用：x64

最具：最具扩展性Itanium

Windows 64位架构及其特性

X64是一个术语，它是指扩展了x86指令集到64位，同时还能象原来的x86处理器一样运行32位操作系统和应用程序的体系架构

64-bit Windows for x64同时支持Intel的EM64T处理器和AMD的Opteron和Athlon 64 (AMD64)

再来回顾一下为什么我们要迁移到x64 Windows：

1) 更快的文件I/O：64-bit架构充分利用了巨大的数据模块

2) 高达16TB的虚拟内存可以供应用程序使用

3) 更多的并发进程也就意味着更高的数据传输速率

4) 更多的并发客户端连接也就意味着更高的事务处理效率

5) 64位的文件系统也就有可能实现多个exabyte大小的文件（An exabyte = 1 billion GB）

6) 可以看到，虚拟内存从32位Windows上的4GB增加到16TB

7) 此外，paging file size也从64GB增加到512TB，因为，这也就增加了与内核共同运行的进程数量

8) 正如你所看到的，所有的系统资源都有显著地增加

x64 Windows不再支持的特性

1. 首先16位应用程序不能在x64 Windows上运行。最主要的原因：在32位系统中，NTVDM/WOW32将窗口句柄和其他类型的句柄截断，从32位变成16位, 所以他们能够被传递给16位的代码。在64位的Windows中，窗口句柄和其他句柄都被重新定义了，他们有32位有效位，而不能在不丢失数据的情况下被截断成16位。

2. DOS也将不在被支持

• …….

3. 一些传统的但很老的传输协议也将不在被支持，比如AppleTalk，现在的开发商都支持比较公开的标准的协议，有助于系统间的互连，互操作。所以我们也将不再支持老的遗留下来的协议

对32位应用程序支持

新的子系统的加载Windows 32 on Windows 64 (WOW64)

绝大部分的32位应用程序可以直接运行在x64 Windows上

² 16位应用程序不能运行

² 32位内核模式的驱动不能运行

² “bad behavior”应用程序

² Windows On Windows 64-bit (WOW64)

² WOW 64是一个x86的模拟器。32位应用程序运行在它之上，它在把它转换到内核去。

² 有一点需要强调的是，它是专门设计用来运行软件公司师和计算机使用者所需要的32位客户端应用程序的，而不适用于32位的服务器端软件。

² WOW 64的初始化和运行对于终端用户都是透明的，这个子系统将32位应用程序和64位应用程序隔离开来，这包括文件系统和注册表冲突。

² 它还位32位和64位应用程序提供了交互性操作，比如剪贴，复制等操作，或者COM。然而，有一点要注意，32位的进程是不能加载调用64位的动态连接库，反之毅然

² 绝大部分32位应用程序是可以运行的

² WOW64对于终端用户来讲是透明的，终端用户不会察觉到这个应用程序是32位的，并且运行在WOW64上面。不过，用户可以通过使用任务管理器或者是dumpbin.exe程序来确认当前的应用程序是32位的还是64位的

WOW64

• WOW64在x64 Windows上运作的方式与IPF上有所不同

• 因为x64是专门为了让32位应用程序兼容的，所以在性能方面不会有所降低

• 而在IA64上，会有一个执行层来做转换，将32位二进制代码进行转换，使其可以运行在EPIC平台上

• 在多数情况下，32位应用程序运行在安腾2上，都会稍慢一些，原因就在于这个执行层

• 正如我在上节Roadmap中所提到的那样，你的特殊的需求和规格，决定了哪种处理器更适合您。当CPU确定了，选择那种架构的Windows也就确定了

• 文件系统重定向

64位应用程序也不会来干扰32位应用程序的文件系统和注册表

File System Redirector:

The %systemroot%/System32 目录为64-bit应用程序预留了. 大部分的动态连接库文件名字都不会改变，所以32位的应用程序必须用不同的目录作为他们原有的system32目录。WOW64使用文件系统转向器来隐藏了这个细节。

当一个32为应用程序视图访问%systemroot%/System32, 访问将会被重定向到一个新的目录%systemroot%/SysWOW64. 如果想要得到32位的系统目录名称，64位应用程序应该是用GetSystemWow64Directory 函数.

WOW64并不重定向 %ProgramFiles%目录. 应用程序应该使用SHGetSpecialFolderPath 函数来取得目录名称

为了帮助应用程序将REG_EXPAND_SZ键写到包含 %ProgramFiles% 的注册表中, WOW64 截获这些写请求并且将其代替位“%ProgramFilesx86%”. 这个环境变量是为所有进程定义的。例如，如果Program Files 目录在C盘, 那么“%ProgramFilesx86%” 扩展成 "C:/Program Files (x86)".

然而一些特定的子目录并不会被重定向：

%windir%/system32/drivers/etc
%windir%/system32/spool
%windir%/system32/catroot
%windir%/system32/catroot2

Registry Redirector:

为了支持32位和64位的COM注册和应用程序的状态并存，WOW64为32为应用程序呈现了一个不同视图的注册表。32位的应用程序看到的HKEY_LOCAL_MACHINE/Software是和真正的分开的，它位于一个单独的节点下面，也不在HKEY_CLASSES_ROOT节点下面。HKEY_LOCAL_MACHINE/Software/WOW6432Node

为了使得应用程序通过COM和其他机制实现互操作，WOW64使用注册表转向器在2个注册表视图间复制特定的健和键值。 This redirection is completely transparent and seamless 不过编写不好的程序会受到影响，比如hardcode键的名字

• 包括我们在上页提到的文件系统重定向，这些重定向都是透明的，无缝的。对于开发人员来讲，不需要额外的工作。当然，你得使用正确地方式来访问文件系统和注册表。比如：不能硬编码….有些兼容性的问题就是由于硬编码所造成的。

基于x64 Windows的应用开发

使用编译器开关 (-Wp64)

在64位中的一些不同 – LLP64

T *, size_t: 64 位

int, long: 内建的数值都是32位的

long long: 永远是64位

同一个进程中不能混合64位和32位的代码

使用几乎与Win32相同的API

除了少数几个API不同之外（如GetClassLong/SetClassLong(_ptr)）

1. 首先，告诉大家一个好消息，Windows 64位编程和Win32编程没有什么差别

2. 很小一部分的API改变了，比如….ptr, 参数的类型的改变

3. 几乎所有的原有的32位数据类型还是保持32位，比如….

4. 指针的大小改变了，因为在64位Windows中，寻址是64位了，所以指针，句柄等都变成了64位，而这一点也是导致所谓的“编写不好的”32位应用程序无法在64位Windows上运行的主要原因。在捎后的Porting中，我会讲解到具体的例子。

5. 很多人问我：我的64位应用程序可以调用32位的dll嘛？或者反过来呢？很遗憾，在同一个进程中，是不能同时存在64位和32位的动态链接库的。那么有什么办法嘛？答案是肯定的。

当前的开发模型

在这里开发和测试32位代码
跨平台编译成64位二进制文件
把可执行文件发送到64位机器

64位和32位互操作

1. C++ compilers targeting X64,包含在随x64 Windows一起的SDK中

2. 可以在64位上编译的应用程序也可以在32位上编译，没有语法错误，没有逻辑错误

为什么要移植

Ø x64 Windows不支持16位, Windows 3.x utilities, OS/2, POSIX

Ø 32-bit安装程序不不能够加载并注册64位的动态链接库，反之亦然

Ø 内核模式的代码必须是64位的

Ø “书写不好”代码

Ø 一些OS API改变了

Ø 同一个进程不能混合32位和64位的动态链接库

• Before you begin porting your application there are some essential questions that you need to ask:

• How will the architecture of the application impact the migration?

• What technologies are integrated that will need special attention? COM? COM+? .NET?

• Are there any 3rd party dependencies that need to be ported? Keep in mind that 64 bit processes can not load 32 bit libraries or DLL’s

• One fact that is in stark contrast to the migration of 16-bit to 32 bit is that it is not necessary to port all of your code to 64-bit

• You should analyze carefully what parts of your application will benefit from 64-bit

• It may be impractical to fully port all components and applications to 64-bit because of restrictions such as resource constraints, unavailable or lost source code or dependencies not available in 64-bit.

• Let’s take a look at a sample 32 bit C++ application using older technology such as ISAPI extensions and Com. This is an MSDN Nile application.

As a suggestion to developers, it is not necessary to port all components of an application to 64-bit.

• Some components can remain 32-bit for different reasons like sources unavailable (like third party libraries or who knows, even lost sources) or maybe there’s a deadline to meet or not enough resources available.

Obtainded from:

Wow64Overview - Updated.doc

Prepare for compoents

It is possible, however:

It may be impractical to fully port all components and or applications to 64-bit

Some components may remain as 32-bit

Resource constraints (time, budget, manpower, …)

Source code unavailable

Dependencies may not be available in 64-bit

Be very careful with dependencies