Появление 64-разрядных Windows вызвало немало вопросов. Поддержка 32-битных приложений, драйверов и всего того, что рассчитано на архитектуру x86. Установка и особенности использования программ. Вводимые ограничения для 32-разрядных приложений. Поддержка старых режимов и многое другое. Все это никак не могло остаться в стороне. Ведь, пласт 32-разрядного наследия слишком велик, и в 64-битной среде его мало чем можно заменить, даже сейчас.

В этой статье приводится обзор подсистемы Windows на Windows 64 (WOW64) и ее методов, которые позволяют Windows поддерживать 32-битные приложения на 64-битной системе.

Примечание : Первая попытка внедрить 64-разрядные системы была достаточно провальной. Жесткие ограничения и отсутствие реальных преимуществ давало о себе знать. На тот момент, даже драйвера под 64-разрядные системы было достаточно сложно найти. Не говоря уже о программах, на которых хоть как-либо была бы заметна разница. Снятие ограничения на 3Гб оперативной памяти, безусловно, сегодня сильное преимущество, но на тот момент это больше напоминало красивый слоган.

Устройство поддержки 32-битных приложений в 64-разрядной Windows

Windows 32 на Windows 64 (WOW64)

WOW64 эмулирует 32-битную Windows

В Windows 64, 32-битные приложения выполняются в эмулированной 32-разрядной операционной системе, которая называется Windows 32 на Windows 64, или WOW64 для краткости. Основной задачей WOW64 является перехват и обработка всех системных вызовов от 32-разрядных приложений.

Для каждого перехваченного системного вызова, WOW64 создает 64-разрядный системный вызов, превращая 32-битные структуры данных в подходящие 64-битные. В последствии, 64-битный системный вызов передается ядру операционной системы для обработки. Все полученные выходные данные 64-битного вызова будут преобразованы и переданы в том формате, на которое приложение рассчитывало. Другими словами, реальные запросы к ядру системы всегда 64-битные. Подсистема WOW64 лишь выступает в качестве посредника, приобразуя данные в подходящие форматы.

Как и 32-битные приложения, WOW64 выполняется от имени пользователя, так что ошибки, которые могут происходить во время преобразования системных вызовов, будут происходить на уровне пользователя. И никак не затронут 64-битное ядро операционной системы.

Тот факт, что WOW64, как и 32-битное приложение, выполняется в режиме пользователя, объясняет причину отсутствия поддержки 32-битных драйверов. Если говорить другими словами, то, для корректного запуска, драйверам требуется режим ядра, который не может обеспечить WOW64. Поэтому, если у вас 64-разрядная Windows, то все драйвера должны быть 64-битными.

Эмулятор WOW64 состоит из следующих 64-разрядных библиотек:

Примечание : Это единственные 64-разрядные библиотеки, которые загружаются в 32-разрядный процесс.

• Wow64.dll - ядро инфраструктуры системы эмуляции. Линкует вызовы в точки входа Ntoskrnl.exe
• Wow64Win.dll - линкует вызовы в точки входа Win32k.sys
• Wow64Cpu.dll - переключает процессор между 32-битным и 64-битным режимом
• Ntdll.dll - 64-битная версия Wow64.

Wow64.dll загружает 32-битную версию (x86) Ntdll.dll и все необходимые 32-битные библиотеки, которые в основном остались без изменений. Однако, некоторые их этих 32-разрядных библиотек все же были изменены, чтобы корректно исполняться в WOW64. Как правило, такие изменения были сделаны из-за того, что они используют оперативную память вместе 64-разрядными компонентами системы

Управление файлами и настройками реестра в WOW64

В дополнение к функциям перехвата и обработки системных вызовов, интерфейс WOW64 так же должен гарантировать, что файлы и параметры реестра 32-битных приложений будут храниться отдельно от файлов и ключей реестра 64-разрядных программ. Для достижения этой цели WOW64 использует два механизма. Перенаправление файлов и реестра, а так же дублирования ключей реестра. Перенаправление поддерживает логическое представление данных и отображает их так, как если бы приложение запускалось в 32-разрядной Windows. Дублирование ключей реестра гарантирует, что изменение ряда параметров, которые не зависят от разрядности, будут доступны как 32-битным, так и 64-битным приложениям.

Перенаправление файлов

Перенаправление файлов позволяет гарантировать, что файлы и каталоги 32- и 64-битных приложений будут храниться отдельно и не мешать друг другу.

Файлы 32-разрядных приложений, по умолчанию, устанавливаются в:

• C:\Program Files(x86)

32-разрядные системные файлы устанавливаются в:

• C:\WINDOWS\SysWOW64

Для 64-разрядных приложений, файлы устанавливаются в:

• C:\Program Files
• C:\WINDOWS\SYSTEM32

Механизм перенаправления WOW64 гарантирует, что запросы от 32-разрядных приложений к каталогам "C:\Program Files" и "C:\WINDOWS\SYSTEM32" будут перенаправлены на соответствующие каталоги для 32-битных версий.

Однако, существует одна проблема с перенаправлением файлов. Пользователи и разработчики должны быть в курсе этой особенности.

Многие 64-разрядные приложения все еще используют 32-битный режим и процедуры. И не учитывают это при создании инсталлятора . Для того, чтобы приложение было установлено правильно. т.е. в "C:\Program Files", программа установки должна сделать системный вызов к операционной системе, чтоб система приостановила механизм перенаправления файлов Wow64. А после установки сделать другой системный вызов, чтобы снова включить перенаправление. Если производить установку без остановки перенаправления, то программа будет установлена в "C:\Program Files (x86)". Классическим примером данной ошибки является 64-разрядная версия FireFox 3.5 под кодовым названием "Shiretoko", которая устанавливается в "C:\Program Files(x86)\Shiretoko". Конечно, Firefox по-прежнему будет нормально функционировать. Единственное, что вы не сможете сделать, так это изменить иконку приложения .

Примечание : Возможно, сейчас эту ошибку в Shiretoko уже исправили. Тем не менее, в ранних версиях было именно так.

Перенаправление реестра

Ключи реестра, специфические для 32-разрядных приложений, будут перенаправлены из ветки:

• HKEY_LOCAL_MACHINE\Software

• HKEY_LOCAL_MACHINE\Software\WOW6432Node

Так же, иногда, можно встретить записи реестра в другой ветке (хотя это необычно):

• HKEY_CURRENT_USER\Software\WOW6432Node

Такой подход позволяет 32- и 64-битным приложениям нормально сосуществовать, без проблем с перезаписью настроек друг друга.

Дублирование реестра

Некоторые перенаправленные ключи и значения реестра необходимо дублировать. Это означает, что если 32-разрядное приложение вносит изменения в перенаправленном разделе реестра, то эти изменения необходимо так же применять и для веток 64-разрядных приложений. В данном случае действует принцип "кто последний, тот и прав". Например, если вы установите три приложения, привязывающие себя к одному и тому же расширению файла, то ассоциация с расширением файла должны быть с последним приложением.

1. Установите 32-битное приложение, которое ассоциирует себя с расширением XYZ
2. Установите 64-разрядную версию приложения, которая связывает себя с расширением файла XYZ
3. Установите другое 32-битное приложение, которое ассоциирует расширение XYZ с собой

В результате этих действий, по двойному щелчку на файле с расширение XYZ в проводнике Windows должно открыться приложение, которое было установлено на 3-ем шаге. Ведь, именно оно последним ассоциировало себя с расширением.

Все это происходит прозрачно для 32-битных приложений в Wow64, которая самостоятельно перехватывает обращения и дублирует необходимые параметры и ключи реестра. Другими словами, 32-разрядные приложения могут выполнятся стандартным образом, необходимые изменения за них внесет Wow64.

Существует ряд ограничений подсистемы WOW64

Некоторые, но не все, 64-битные функции доступны 32-разрядным приложениям

Wow64 позволяет 32-разрядным приложениям использовать некоторые функции и возможности 64-битных систем. Например, при правильной настройке, такие приложения смогут использовать до 4Гб оперативной памяти. Доступ к другим функциям ограничен из-за особенности устройства 64-битных систем. Например, 64-битная ОС Windows поддерживает 64-битные логические операции. Тем не менее, 32-битные приложения не будут иметь доступ к ним, они смогут использовать только 32-битные логические операции.

Примечание : Основной причиной ограничений служит разница в представлении данных 32- и 64-битных приложений. 32-разрядное приложение попросту не рассчитано на 64-разрядные типы данных.

Нельзя смешивать между собой код (Code Injection) 32-битных и 64-битных приложений

В 64-битной ОС Windows нельзя запускать 32-битный код в 64-разрядном процессе, как и нельзя запускать 64-битный код в 32-разрядном процессе. Приложения, использующие инъекции кода (Code Injection) для добавления функциональности в существующие приложения, как правило, будут выдавать ошибки.

Этот факт объясняет, почему большинство 32-битных расширений оболочки Windows не запускаются под 64-разрядной Windows. Большинство таких расширений используют инъекцию кода (Code Injection) для встраивания в проводник Windows

WOW64 не поддерживает 16-разрядные инсталляторы

WOW64 обеспечивает поддержку 16-битных инсталляторов Microsoft, путем замены инсталлятора на совместимую 32-битную версию. Тем не менее, эта поддержка не распространяется на сторонние продукты. Так что, если вам нужно использовать старую программу, то, скорее всего, придется искать эмулятор или портативную версию.

Дополнительные возможности для запуска 32-битных приложений в Windows 64

Windows Virtual PC

Windows Virtual PC это бесплатное программное обеспечение, которое позволяет запускать несколько операционных систем на одном компьютере. Virtual PC обеспечивает специальную среду исполнения, которая поддерживает устаревшее оборудование и программное обеспечение, которое не будет определяться и запускаться в Windows 7. Все запущенные операционные системы под Virtual PC будут выполняться в виртуальной машине. Это означает, что запущенные операционные системы не будут знать о том, что они запущены в другой системе.

Системные требования и набор функциональности существенно различается между версиями Virtual PC и версиями Windows. Так что, прежде чем пытаться использовать Virtual PC, необходимо проверить, что программа поддерживает как вашу операционную систему, так и те ОС, которые будут на ней запущены. Например, одна из последних версий уже не поддерживает версии Windows ниже Windows XP SP3.

Режим Windows XP (XPM)

Режим Windows XP это конкретная и урезанная реализация Windows Virtual PC, которая поставляется с предустановленной копией Windows XP Professional SP3. Этот режим доступен только в версиях Enterprise, Ultimate и Professional Windows 7 64-бит.

Несмотря на то, какие возможности был бы должен представлять этот режим, многие, кто использовал XPM, настоятельно советуют использовать этот режим только в качестве последнего средства. По сравнению с другими продуктами виртуализации, производительность разочаровывает, а конфигурация по умолчанию вызывает ряд вопросов безопасности.

Примечание : К некоторым более дательным настройкам режима совместимости все же можно обратиться. Более подробную информацию вы можете найти в обзоре Как запустить старые программы на Windows 7 / Vista? (см. Microsoft Application Compatibility Toolkit).

Мультизагрузка ОС Windows

Вы можете установить более одной версии Windows на одном компьютере, с помощью мультизагрузчика. Например, установить 32-разрядную и 64-разрядную версии Windows рядом друг с другом. Каждая операционная система устанавливается на отдельный раздел диска, а менеджер загрузки устанавливается на разделе по умолчанию. Менеджер загрузки позволяет выбрать и запустить операционную систему, которую вы хотите сейчас использовать.

Хоть, вы и не можете одновременно использовать больше одной операционной системы, эта функциональность является достаточно полезной. По сравнению с виртуальными машинами, такой способ не имеет никаких проблем с совместимостью и такие системы гораздо легче настраивать и обслуживать. Кроме всего прочего, установив 32-разрядную версию рядом с 64-битной, вы сохраните возможность запускать 16-битные приложения.

Подытоживая сказанное о поддержке 32-бит в 64-разрядной Windows

Большинство 32-разрядных приложений будут вполне счастливо себя чувствовать в Windows 64. Основными исключениями будут:

1. 32-разрядные драйверы устройств
2. Приложения, которые не могут функционировать без 32-битных драйверов устройств, которые они используют. Яркими примерами являются антивирусы и другие программы для обеспечения безопасности.
3. Расширения, которые используют инъекцию кода (Code injection). Например, оболочки для проводника Windows

Некоторые приложения смогут запускаться с ограничениями. Это так же касается деинсталляторов , программ для очистки реестра и программ для тюнинга , так как они имеют доступ только к той части реестра, которую им показывает Wow64.

Если вы никак не можете запустить 32-битное приложение, то рассмотрите вариант с виртуализацией или мультизагрузкой нескольких операционных систем.

Какие приложения быстрее 32-битные или 64-битные?

Этот вопрос звучит достаточно часто. Но, нет никакого общего правила или коэффициента умножения, поскольку все зависит от задач и используемых функций процессора.

Если сравнивать 32- и 64-разрядные приложения в своих родных средах, то 32-битное приложение, как правило, использует меньше памяти, чем эквивалентное 64-разрядное приложение. Это происходит потому, что 64-битные версии используют 64-битные структуры данных, которые занимают вдвое больше места. Дополнительный размер напрямую влияет на время запуска и закрытия программы, а так же на другие виды операций, связанных с доступом к дисковым накопителям. Обычно, это означает, что 32-разрядные приложения будут выполняться быстрее. Тем не менее, использование 64-битными программами особенностей 64-разрядного процессора потенциально позволяет приложению выполняться на 25% быстрее, по сравнению с 32-битными программами.

Кроме того, необходимо помнить, что запуск 32-битного приложения на 64-разрядной Windows означает запуск Wow64, поэтому анализ производительности на 32-битном процессоре можно отложить в сторону. Запуск Wow64 означает не только затраты на преобразование вызовов, но и учет механизмов перенаправления и дублирования, которым требуются не только процессорное время, но и оперативная память. Поэтому, возможно, 32-разрядное приложение будет выполняться быстрее 64-битного, но оно однозначно будет выполняться медленнее, чем при эквивалентном запуске на 32-битном процессоре.

Современные компьютеры в большинстве случаев поставляются с установленной операционной системой Windows 10 64 bit. Даже бюджетные модели уже имеют 3 и более Гбайт оперативной памяти, что позволяет задействовать системе всю мощь 64-битной разрядности обработки данных.

Подробнее о преимуществах 64 bit над 32 bit Windows вы можете прочитать в нашей статье « ».

Но, как бы не была привлекательна 64-разрядная система, зачастую пользователь просто не имеет в своем распоряжении 64-битной программы, с которой он давно работает и которая его полностью устраивает, т.к. производитель ее просто не выпустил. Как правило, такие программы устанавливаются в Windows в отдельную папку \Program Files (x86) и их запуск осуществляется в 32-разрядном режиме.

Если в процессе запуска программа выдает ошибку или вообще не запускается, а в Windows 32 bit она работала без проблем, есть шанс запустить ее в специальном режиме, который разработчики назвали «Режим совместимости».

Для этого в Windows 7 щелкните правой кнопкой мыши на ярлыке нужной программы, а затем выберите в контекстном меню «Свойства». В открывшемся окне перейдите на вкладку «Совместимость» и установите флажок «Запустить программу в режиме совместимости с …» и в выпадающем списке укажите вариант системы для запуска.
Нажмите кнопку «OK». После этого попробуйте запустить вашу программу.

Кроме того, в контекстном меню Проводника также имеет смысл попытаться автоматически решить задачу, кликнув по строке «Исправление неполадок совместимости» - в Windows 7.

В Windows 10 при настройке запуска в совместимом режиме на вкладке «Совместимость» имеется отдельная кнопка «Запустить средство устранения проблем с совместимостью». После чего вам предложат либо использовать рекомендованные параметры, либо провести диагностику программы.

Если и после этого программа не запустилась, то стоит подойти к проблеме более основательно и попробовать варианты, указанные на официальном сайте Microsoft .

Более радикальным методом запуска программы является ее установка и использование в виртуальной машине с установленной Windows 7 32 bit. Подробнее, как установить и настроить виртуальную машину вы можете почитать в нашей статье « ».

Вскоре после выпуска Windows XP Professional x64 Edition компания Microsoft попыталась привлечь потребителей к новой версии, предлагая бесплатную программу замены Windows. Владельцы Windows XP Professional могут перейти на версию x64 совершенно бесплатно - только лицензия на 32-битную версию уже будет недействительна.

Но покупать кота в мешке не слишком удобно, поскольку 64-битные драйверы для ряда старых устройств и периферии так и не вышли. После перехода на x64 сканеры и мультимедийные устройства вроде web-камер могут просто не заработать, поскольку мелкие производители и так называемые "no-name" компании часто не торопятся переводить драйверы под Windows XP x64. Одна из причин - ограниченные ресурсы. Другая - побудить потребителя купить новый продукт с драйвером x64, если он этого желает.

Решив многие проблемы с запуском, Windows XP Professional x64 Edition поддерживает 64-битные процессоры. Система позволяет адресовать больше 4 Гбайт системной памяти, а увеличенная разрядность данных позволяет увеличить производительность приложений, перенесённых или написанных для 64-битной Windows.

Однако преимущество памяти может легко стать недостатком, если её у вас мало. Поскольку каждый элемент данных имеет длину 64 бита, 32-битные элементы для наследственных 32-битных приложений будут занимать в два раза больше памяти по сравнению с 32-битной ОС. С этой точки зрения, вряд ли имеет смысл переходить на Windows XP x64 с небольшим объёмом памяти. Если же вы хотите перейти на x64, то мы рекомендуем установить не меньше гигабайта ОЗУ.

Для нашего проекта мы взяли большую часть нашего стандартного тестового пакета (только 32-битные приложения) и сравнили производительность 32-битной Windows XP с Windows XP x64 Edition. Тестовая система Athlon 64 была оснащена двумя 512-Мбайт DIMM DDR400. Мы провели тесты как на самом быстром одноядерном процессоре Athlon 64 FX-57, так и на его двуядерном сопернике Athlon 64 X2 4800+.

Определить, готова ли ваша система для запуска 64-битной Windows, можно по процессору. Что касается AMD, то здесь необходим процессор с поддержкой AMD64 - вроде линейки Athlon 64 или новых Sempron. В случае Intel следует искать чип с включёнными расширениями EM64T (ранее известными как Yamhill или Clackamas) вроде линейки Pentium 4 600, Pentium D, Pentium Extreme Edition или Celeron D, если номер 300-й модели заканчивается на 1 или 6.

С точки зрения набора возможностей, никаких причин переходить на Windows XP Professional x64 Edition нет. Система по ощущениям и работе точно такая же, как и 32-битная Windows. Кроме того, x64 Edition сегодня продаётся, по большей части, в виде OEM-версии вместе с новыми компьютерами, так что купить её в рознице довольно проблематично.

Самой главной проблемой новой ОС является поддержка драйверов для устройств и периферии. Поэтому перед переходом на x64 следует всё тщательно взвесить. Если у вас есть устройство, которое вы не можете или не хотите заменить, и для которого нет 64-битных драйверов, то лучше остаться на 32-битной Windows. Особенно это касается периферии: принтеров, сканеров, мультимедийных устройств и т.д.

Версия x64 может работать с памятью вплоть до 32 Гбайт и запускать одновременно и 64-битные, и 32-битные приложения. Windows x64 использует уровень трансляции под названием WOW64 (Windows on Windows 64), который преобразует 32-битные команды, параметры и данные для 64-битного ядра. Хотя традиционная Windows XP способна адресовать до 4 Гбайт памяти (2 32), для приложений доступно только 2 Гбайт. У версии x64 Edition ситуация иная: для 32-битных приложений доступны все 4 Гбайт памяти. Ещё большее преимущество достигается при использовании 64-битных приложений, поскольку объём адресуемой памяти здесь ограничивается только объёмом установленной ОЗУ.

Поскольку за один такт теперь можно обрабатывать больше данных, то 64-битные приложения под Windows XP могут дать существенный прирост производительности. Однако до того, пока большая часть приложений будет переведена на 64-битную платформу, пройдёт ещё немало времени. Если вы используете, в основном, 32-битные приложения, то следует учитывать упомянутые проблемы.

Сегодня AMD и Intel выпускают процессоры с поддержкой 64-битных вычислений. Однако роль пионера в этом переходе принадлежит AMD, поскольку линейка Athlon 64 вышла почти два года назад. Intel, напротив же, не видела каких-либо преимуществ для 64-битных вычислений на массовых настольных ПК до начала этого года.

На данный момент все процессоры AMD Athlon 64 и ряд настольных чипов Intel для Socket 775 поддерживают 64-битные вычисления. Они включают:

• Pentium 4 от 630 до 670;
• Pentium D 820, 830, 840;
• Pentium Extreme Edition (двуядерный);
• Celeron D 326, 331, 336, 341, 346, 351, 355.

Если только Mobile Sempron не поддерживает 64-битные вычисления, то Intel не планирует переводить мобильные процессоры на 64 бита в ближайшее время - попросту их архитектура ещё не готова. Как мы ожидаем, процессор Yonah - как одноядерная линейка 7x6, так и двуядерные процессоры, скорее всего, из линейки 800 - выйдет на рынок в начале первого квартала 2006, после чего должна последовать версия Merom с поддержкой 64-битных вычислений.

Режимы 64-битного процессора

AMD Athlon 64 работает с 32-битной Windows в наследственном режиме, при этом расширения x86 64 не используются. Если запустить 64-битную ОС, то процессор AMD64 будет работать в 64-битном Long Mode, а чипы Intel включат режим IA32e. Оба режима, конечно же, одинаковы, поскольку Intel использует технологию AMD64, благодаря лицензионному соглашению с AMD.

В режиме Long Mode процессор способен выполнять 64-битные "родные" инструкции, при этом доступны подрежимы совместимости, в которых процессор становится совместим по двоичному коду с 16-битными и 32-битными приложениями. Хотя сегодня разница и не ощутима, но физическое адресное пространство ограничено у AMD 52 битами, а у Intel - 40 битами. Впрочем, вряд ли это проявит себя в ближайшем будущем, поскольку 40 бит хватает для адресации 1 Тбайт (терабайта) или 1024 Гбайт памяти.

Дополнительную информацию о 64-битной поддержке можно найти на следующих ресурсах.

Тестовая конфигурация

Тесты и настройки

Учитывая отсутствие разницы в производительности 32-битных приложений, вряд ли имеет смысл переходить на Windows XP Professional x64 Edition, если вы, по большей части, работаете именно с ними. Конечно, если вы не желаете почувствовать себя первопроходцем. В принципе, уровень Microsoft WOW64 (Windows on Windows 64) работает хорошо и позволяет выполнять 32-битные приложения под Windows x64 без заметного падения производительности. Собственно, ситуация напоминает нам переход от Windows for Workgroups 3.11 к Windows 95: если в компьютере установлено достаточно памяти, то производительность проблемой не является.

В ближайшие месяцы мы планируем тщательно протестировать производительность 64-битных приложений, по мере того, как они будут появляться на рынке..