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1、. .应用软件开发的64位WINDOWS系统环境兼容性1. 64位CPU硬件目前的64位CPU分为两类：x64和IA64。x64的全称是x86-64，从名字上也可以看出来它和x86是兼容的，原先的32位程序可以在x64上运行得很好，这也就是为什么在x64的CPU上能够成功安装32位的Windows操作系统。现在市场上卖的家用电脑的CPU通常都是x64。两家顶级CPU公司Intel和AMD分别推出了EM64T(Extended Memory 64 Technology)和AMD64(Advanced Micro Devices 64)。这两款x64 CPU的指令集有很多相似之处，Intel追加的
2、大多数64位指令也与AMD64指令集相兼容，因此Microsoft就不用为两家公司的64位处理器开发各自的64位操作系统。比方Vista x64和SQL2005 x64即可以在EM64T上运行，也可以在AMD64上运行。IA64是真正的64位CPU，指令集较x86有很大变化，它不兼容32位的程序。微软的很多产品都不支持IA64 ，特别是面向个人用户的一系列产品。但是面向效劳器的一些产品还是有IA64版本的，比方Windows 2003，SQL server 2005等等。由于IA64没有x64这么普及，所以本文中讨论的64位CPU如果不加特别说明，指的是x64。CPU从32位开展到64位的最大
3、的驱动力就是为了让内存突破4GB的限制。目前的操作系统和应用软件都越做越大，4GB的限制成了软件开展的瓶颈。然而64位的到来一下子解决了这个问题，让软件开展的前途一片光明。64位CPU使用64位来表示地址空间，也就是2的64次方，是一个天文数字：16EB！这个范围就目前来看太大了，当前任何软件都用不了这么多空间，所以AMD64 CPU目前的实现只用了64位中的48位来表示地址空间。它们分为两块，一块是从00000000 00000000到00007FFF FFFFFFFF，还有一块是从FFFF8000 00000000到FFFFFFFF FFFFFFFF，一共是256TB如以下图的左边，在Wi
4、ndows下，低位的128T是给应用程序使用(User Mode)，高位128TB是给系统使用(Kernel Mode)。如果将来有需要的话，可以扩展成56位如上图的中间，最终还可以使用全部的64位(Full 64bit implementation)，这样的话，虚拟内存空间将是2的64次方，共16 EB。将来可以把大文件整个的映射到内存里，通常来说，这样会使文件的读写速度会比现在快很多。上面所说的是虚拟内存，在物理内存方面，AMD64目前的实现支持40位的物理内存，共1 TB，这个系统架构以后可以扩展成52位，共4PB。内存地址空间变成了64位，那也就是意味着存放器也是64位。先来看看最具有
5、代表性的RAX存放器。从16位时代的AX，到32位时代被扩展成EAX，现在扩展成64位的RAX，它们之间的关系如图RAX, RBX, RCX, RDX, RBP, RSI, RDI, RSP和RIP都从原来的32位(EAX, EBX, ECX等等)变成了64位，并且还新增加了许多新的64位存放器和128位存放器。2. 64位Windows系统的32位代码兼容性设计WOW系统能安装64位操作系统的机器，其CPU必然是64位的。根据IA64和X64架构的区别，MS分别推出了支持IA64以及X64的WINDOWS操作系统，包括XP，VISTA，2003SERVER，2021SERVER等。之前的32
6、位程序要在64位系统上运行，除了CPU要兼容32位代码IA64采用软件模拟方式兼容IA32和X86指令，效率不高，在操作系统层面必然也要有一定的措施进展兼容。由于IA64的系统并不常见，因此我们的讨论针对X64架构的硬件和软件系统。64位Windows为了兼容32位应用程序，微软采用了WOW64技术。WOW的全称是Windows On Windows，前一个Windows指32位，后一个是64位，意思就是说在64位Windows上的32位Windows。WOW技术的目的是兼容以前的32位应用程序，使得它们在64位Windows上运行结果和在32位Windows上运行结果一样。在64位环境下，S
7、ystem32目录下存放的是64位DLL。为了能兼容32位应用程序，64位Windows也提供了一整套32位的系统DLL。他们存放在Syswow64目录下。从名字上看有点混淆：System32是放64位DLL的，Syswow64是放32位DLL的。在Windows x64环境中，用32位的Task Explorer查看32位应用程序的进程，可以发现，相关联接的系统DLL根本上都是在Syswow64目录下的。如果使用64位的Task Explorer查看32位的程序，会发现多出了3个特殊的DLL：wow64，wow64win和wow64cpu和一个64位的ntdll.dll。其中64位的ntdl
8、l.dll是64位系统下WINDOWS进程都加载的系统DLL，主要提供相关的系统调用的接口。另外三个DLL就是用来创立64位系统下的模拟32位系统环境。Wow64.dll管理进程和线程的创立，截获异常分发处理(Exception Dispatching)和系统调用(ntolkrnl.exe所暴露出来的系统调用)，这个DLL还实现了文件系统重定向(File System Redirection)，注册表重定向(Registry Redirection)，和注册表反射(Registry Reflection)。这三种技术会在后面详细介绍。Wow64cpu.dll管理wow里每个正在运行的线程的32
9、位CPU上下文，并且控制CPU在32位模式和64位模式之间的切换。Wow64win.dll截获GUI系统调用，这些调用是Win32k.sys暴露出来的。由此可以看出，在64位系统下得32位程序，用到的系统内核是64位而不是32位的。上面所说的三个DLL共同实现了在64位Windows上WOW技术。如以下图。在32位系统中，默认情况下，应用程序可以使用2G内存，另外2G是系统使用的；通过修改配置，应用程序能使用3G内存，这时系统使用1G内存。在WOW64环境下，一个32位应用程序能使用最多全部的32位地址空间：4G！只需要在编译程序的时候，设置IMAGE_FILE_LARGE_ADDRESS_A
10、WARE标志(/LARGEADDRESSAWARE开关)，如果不翻开这个开关，就和原来一样，只能使用2G内存。文件系统重定向器(File System Redirector) 在32位Windows上的程序system32目录里的DLL，这些DLL是32位的。在64位windows中System32目录里是64位的DLL，所以32位程序在64位环境下需要另外一个目录作为它system32目录，这个目录就是syswow64，WOW64提供了文件系统重定向器(File System Redirector)。在WOW64环境下，32位程序system32目录里的文件，都会被重定向到syswow64目
11、录。比方在32位程序中想%windir%system32user32.dll，那它实际上的是%windir%syswow64user32.dll。重定向也有一些例外，下面这些目录是不需要被重定向的: %windir%system32catroot %windir%system32catroot2 %windir%system32driversetc %windir%system32logfiles %windir%system32spool 使用如下的一个小程序。先输出system32下的notepad.exe文件大小，再输出system32driversetchosts的文件大小。然后调用W
12、OW API：Wow64DisableWow64FsRedirection把文件系统重定向器制止掉，然后再次输出两个文件的大小。void PrintFileSize(PCWSTR wszFileName) wprintf(L%ls , wszFileName); HANDLE hFile = CreateFile(wszFileName, GENERIC_READ, FILE_SHARE_READ, NULL, OPEN_EXISTING, 0, NULL); / Check hFile value. If opening file succeeded, print file size wpr
13、intf(LFile Size: %d Bytesrn, GetFileSize(hFile, NULL); CloseHandle(hFile); void wmain(int, WCHAR*) PrintFileSize(Lc:windowssystem32notepad.exe); PrintFileSize(Lc:windowssystem32driversetchosts); PVOID pOldValue; Wow64DisableWow64FsRedirection(&pOldValue); / disable redirection PrintFileSize(Lc:windo
14、wssystem32notepad.exe); PrintFileSize(Lc:windowssystem32driversetchosts); Wow64RevertWow64FsRedirection(pOldValue); / restore redirection 程序编译成32位后，在64位Windows上运行的结果是：可以看到在没有禁用文件系统重定向器之前，notepad.exe的大小是151040字节，禁用后是169472字节，翻开“我的电脑到Syswow64目录下找到notepad.exe，它的大小是151040，而system32下那么是169472，虽然在程序中写的都是s
15、ystem32下的notepad.exe，实际上的却是两个不同的文件。再看一下hosts文件，它在禁用前后的大小是一模一样的761字节，说明它没有被重定向过，可以翻开%windir%system32driversetc目录看一下，hosts文件就是761字节。注册表重定向器(Registry Redirector) 和目录重定向类似，注册表的一些键也需要重定向，它们是：HKEY_LOCAL_MACHINESoftware HKEY_USERS*SoftwareClasses HKEY_USERS*_Classes 上面的星号(*)表示用户的SID(Security ID)。也就是说32位程序HKEY_LOCAL_MACHINESoftware*X和64位程序HKEY_LOCAL_MACHINESoftware*X是完全独立，不相关的。比方在32位程序在HKEY_LOCAL_MACHINESoftware下新建了一个值
