Поява 64-розрядних Windows викликала чимало запитань. Підтримка 32-бітових програм, драйверів і всього того, що розраховано на архітектуру x86. Встановлення та особливості використання програм. Введені обмеження для 32-розрядних програм. Підтримка старих режимів та багато іншого. Все це ніяк не могло залишитися осторонь. Адже пласт 32-розрядної спадщини занадто великий, і в 64-бітовому середовищі його мало чим можна замінити, навіть зараз.

У цій статті наводиться огляд підсистеми Windows на Windows 64 (WOW64) та її методів, які дозволяють Windows підтримувати 32-бітові програми на 64-бітній системі.

Примітка: Перша спроба впровадити 64-розрядні системи була досить провальною Жорсткі обмеження та відсутність реальних переваг давалася взнаки. На той момент навіть драйвера під 64-розрядні системи було досить складно знайти. Не кажучи вже про програми, на яких хоч якось була б помітна різниця. Зняття обмеження на 3Гб оперативної пам'яті, безумовно, сьогодні є сильною перевагою, але на той момент це більше нагадувало гарний слоган.

Пристрій підтримки 32-бітових програм у 64-розрядній Windows

Windows 32 на Windows 64 (WOW64)

WOW64 емулює 32-бітну Windows

У Windows 64 32-бітові програми виконуються в емульованій 32-розрядній операційній системі, яка називається Windows 32 на Windows 64, або WOW64 для стислості. Основним завданням WOW64 є перехоплення та обробка всіх системних викликів від 32-розрядних програм.

Для кожного перехопленого системного виклику, WOW64 створює 64-розрядний системний виклик, перетворюючи 32-бітові структури даних на відповідні 64-бітові. Надалі 64-бітовий системний виклик передається ядру операційної системи для обробки. Усі отримані вихідні дані 64-бітового виклику будуть перетворені та передані у тому форматі, на який програма розраховувала. Іншими словами, реальні запити до ядра системи завжди 64-бітові. Підсистема WOW64 лише виступає як посередник, притворюючи дані у відповідні формати.

Як і 32-бітові програми, WOW64 виконується від імені користувача, тому помилки, які можуть відбуватися під час перетворення системних викликів, будуть відбуватися на рівні користувача. І ніяк не торкнуться 64-бітного ядра операційної системи.

Той факт, що WOW64, як і 32-бітна програма, виконується в режимі користувача, пояснює причину відсутності підтримки 32-бітових драйверів. Якщо говорити іншими словами, то для коректного запуску драйверам потрібен режим ядра, який не може забезпечити WOW64. Тому, якщо у вас 64-розрядна Windows, всі драйвера повинні бути 64-бітними.

Емулятор WOW64 складається з наступних 64-розрядних бібліотек:

Примітка: Це єдині 64-розрядні бібліотеки, які завантажуються в 32-розрядний процес

• Wow64.dll – ядро ​​інфраструктури системи емуляції. Лінкує дзвінки в точки входу Ntoskrnl.exe
• Wow64Win.dll - лінкує виклики в точки входу Win32k.sys
• Wow64Cpu.dll - перемикає процесор між 32-бітним та 64-бітним режимом
• Ntdll.dll – 64-бітна версія Wow64.

Wow64.dll завантажує 32-бітну версію (x86) Ntdll.dll і всі необхідні 32-бітові бібліотеки, які в основному залишилися без змін. Однак, деякі з цих 32-розрядних бібліотек все ж таки були змінені, щоб коректно виконуватися в WOW64. Як правило, такі зміни були зроблені через те, що вони використовують оперативну пам'ять разом із 64-розрядними компонентами системи.

Керування файлами та налаштуваннями реєстру в WOW64

На додаток до функцій перехоплення та обробки системних викликів, інтерфейс WOW64 також повинен гарантувати, що файли та параметри реєстру 32-бітових програм зберігатимуться окремо від файлів і ключів реєстру 64-розрядних програм. Для досягнення цієї мети WOW64 використовує два механізми. Перенаправлення файлів і реєстру, а також дублювання ключів реєстру. Перенаправлення підтримує логічне представлення даних і відображає їх так, якби програма запускалася в 32-розрядній Windows. Дублювання ключів реєстру гарантує, що зміна ряду параметрів, які не залежать від розрядності, будуть доступні як 32-розрядним, так і 64-розрядним додаткам.

Перенаправлення файлів

Перенаправлення файлів дозволяє гарантувати, що файли та каталоги 32- та 64-бітових програм зберігатимуться окремо і не заважатимуть один одному.

Файли 32-розрядних програм за замовчуванням встановлюються в:

• C:\Program Files(x86)

32-розрядні системні файли встановлюються в:

• C:\WINDOWS\SysWOW64

Для 64-розрядних програм, файли встановлюються в:

• C:\Program Files
• C:WINDOWSSYSTEM32

Механізм перенаправлення WOW64 гарантує, що запити від 32-розрядних додатків до каталогів "C:Program Files" і "C:WINDOWS\SYSTEM32" будуть перенаправлені на відповідні каталоги для 32-бітних версій.

Однак існує одна проблема з перенаправленням файлів. Користувачі та розробники повинні бути в курсі цієї особливості.

Багато 64-розрядних програм все ще використовують 32-бітовий режим і процедури. І не враховують це при створенні інсталятора. Для того, щоб програма була встановлена ​​правильно. тобто. в "C: Program Files", програма установки повинна зробити системний виклик до операційної системи, щоб система призупинила механізм перенаправлення файлів Wow64. А після встановлення зробити інший системний виклик, щоб знову увімкнути перенаправлення. Якщо виконувати установку без зупинки перенаправлення, програма буде встановлена ​​в "C:\Program Files (x86)". Класичним прикладом даної помилки є 64-розрядна версія FireFox 3.5 під кодовою назвою "Shiretoko", яка встановлюється в "C: Program Files (x86) Shiretoko". Звичайно, Firefox, як і раніше, буде нормально функціонувати. Єдине, що ви не зможете зробити, так це змінити значок програми .

Примітка: Можливо, зараз цю помилку в Shiretoko вже виправили Проте у ранніх версіях було саме так.

Перенаправлення реєстру

Ключі реєстру, специфічні для 32-розрядних додатків, будуть перенаправлені з гілки:

• HKEY_LOCAL_MACHINE\Software

• HKEY_LOCAL_MACHINE\Software\WOW6432Node

Так само іноді можна зустріти записи реєстру в іншій гілці (хоча це незвичайно):

• HKEY_CURRENT_USER\Software\WOW6432Node

Такий підхід дозволяє 32- та 64-бітним додаткам нормально співіснувати, без проблем із перезаписом налаштувань один одного.

Дублювання реєстру

Деякі перенаправлені ключі та значення реєстру необхідно дублювати. Це означає, що якщо 32-розрядна програма вносить зміни в перенаправленому розділі реєстру, то ці зміни необхідно також застосовувати і для гілок 64-розрядних додатків. В даному випадку діє принцип "хто останній, той і правий". Наприклад, якщо ви встановите три додатки, що прив'язують себе до того самого розширення файлу, то асоціація з розширенням файлу повинні бути з останнім додатком.

1. Встановіть 32-бітну програму, яка асоціює себе з розширенням XYZ
2. Встановіть 64-розрядну версію програми, яка пов'язує себе з розширенням файлу XYZ
3. Встановіть іншу 32-бітну програму, яка асоціює розширення XYZ із собою

В результаті цих дій, по подвійному клацанню на файлі з розширення XYZ у провіднику Windows має відкритися програма, яка була встановлена ​​на 3-му кроці. Адже саме воно останнім асоціювало себе з розширенням.

Все це відбувається прозоро для 32-бітових додатків у Wow64, яка самостійно перехоплює звернення та дублює необхідні параметри та ключі реєстру. Іншими словами, 32-розрядні програми можуть виконуватися стандартним чином, необхідні зміни за них внесе Wow64.

Існує низка обмежень підсистеми WOW64

Деякі, але не всі, 64-бітові функції доступні 32-розрядним програмам

Wow64 дозволяє 32-розрядним додаткам використовувати деякі функції та можливості 64-бітних систем. Наприклад, при правильному налаштуванні такі програми зможуть використовувати до 4Гб оперативної пам'яті. Доступ до інших функцій обмежений через особливості пристрою 64-бітових систем. Наприклад, 64-бітна Windows підтримує 64-бітові логічні операції. Тим не менш, 32-бітові програми не матимуть доступу до них, вони зможуть використовувати лише 32-бітові логічні операції.

Примітка: Основною причиною обмежень служить різниця в поданні даних 32- та 64-бітних додатків. 32-розрядний додаток просто не розрахований на 64-розрядні типи даних.

Не можна змішувати між собою код (Code Injection) 32-бітних та 64-бітних додатків

У 64-бітній ОС Windows не можна запускати 32-бітний код у 64-розрядному процесі, як і не можна запускати 64-бітний код у 32-розрядному процесі. Програми, що використовують ін'єкції коду (Code Injection) для додавання функціональності до існуючих програм, як правило, будуть видавати помилки.

Цей факт пояснює, чому більшість 32-бітових розширень оболонки Windows не запускаються під 64-розрядною Windows. Більшість таких розширень використовують ін'єкцію коду (Code Injection) для вбудовування у провідник Windows

WOW64 не підтримує 16-розрядні інсталятори

WOW64 забезпечує підтримку 16-бітних інсталяторів Microsoft шляхом заміни інсталятора на сумісну 32-бітну версію. Проте ця підтримка не поширюється на інші продукти. Так що якщо вам потрібно використовувати стару програму, то, швидше за все, доведеться шукати емулятор або портативну версію.

Додаткові можливості для запуску 32-бітових програм у Windows 64

Windows Virtual PC

Windows Virtual PC - це безкоштовне програмне забезпечення, яке дозволяє запускати кілька операційних систем на одному комп'ютері. Virtual PC забезпечує спеціальне середовище виконання, яке підтримує застаріле обладнання та програмне забезпечення, яке не визначатиметься і не запускатиметься у Windows 7. Усі запущені операційні системи під Virtual PC виконуватимуться у віртуальній машині. Це означає, що запущені операційні системи не знатимуть про те, що вони запущені в іншій системі.

Системні вимоги та набір функціональності суттєво різняться між версіями Virtual PC та версіями Windows. Так що, перш ніж намагатися використовувати Virtual PC, необхідно перевірити, що програма підтримує як вашу операційну систему, так і ОС, які будуть на ній запущені. Наприклад, одна з останніх версій вже не підтримує версії Windows нижче Windows XP SP3.

Режим Windows XP (XPM)

Режим Windows XP – це конкретна та урізана реалізація Windows Virtual PC, яка постачається з попередньо інстальованою копією Windows XP Professional SP3. Цей режим доступний лише у версіях Enterprise, Ultimate та Professional Windows 7 64-біт.

Незважаючи на те, які можливості повинен був би представляти цей режим, багато хто використовував XPM, настійно радять використовувати цей режим тільки як останній засіб. У порівнянні з іншими продуктами віртуалізації, продуктивність розчаровує, а стандартна конфігурація викликає ряд питань безпеки.

Примітка: До деяких більш давніх налаштувань режиму сумісності можна звернутися. Більш детальну інформацію можна знайти в огляді Як запустити старі програми на Windows 7 / Vista? (Див. Microsoft Application Compatibility Toolkit).

Мультизавантаження Windows

Ви можете інсталювати більше однієї версії Windows на одному комп'ютері за допомогою мультизавантажувача. Наприклад, встановити 32-розрядну та 64-розрядну версії Windows поруч один з одним. Кожна операційна система встановлюється на окремий розділ диска, а менеджер завантаження встановлюється на стандартному розділі. Менеджер завантаження дозволяє вибрати та запустити операційну систему, яку ви хочете використовувати зараз.

Хоча ви і не можете одночасно використовувати більше однієї операційної системи, ця функціональність є досить корисною. У порівнянні з віртуальними машинами, такий спосіб не має жодних проблем із сумісністю і такі системи набагато легше налаштовувати та обслуговувати. Крім того, встановивши 32-розрядну версію поряд з 64-бітною, ви збережете можливість запускати 16-бітові програми.

Підсумовуючи сказане про підтримку 32-біт у 64-розрядній Windows

Більшість 32-розрядних програм будуть цілком щасливо почуватися в Windows 64. Основними винятками будуть:

1. 32-розрядні драйвери пристроїв
2. Програми, які не можуть функціонувати без 32-розрядних драйверів пристроїв, які вони використовують. Яскравими прикладами є антивіруси та інші програми безпеки.
3. Розширення, які використовують ін'єкцію коду (Code injection). Наприклад, оболонки для провідника Windows

Деякі програми можуть запускатися з обмеженнями. Це також стосується деінсталяторів, програм для очищення реєстру та програм для тюнінгу, оскільки вони мають доступ тільки до тієї частини реєстру, яку їм показує Wow64.

Якщо ви не можете запустити 32-бітну програму, то розгляньте варіант з віртуалізацією або мультизавантаженням декількох операційних систем.

Які програми швидше за 32-бітові або 64-бітові?

Це питання звучить досить часто. Але, немає жодного загального правила чи коефіцієнта множення, оскільки залежить від завдань і використовуваних функцій процесора.

Якщо порівнювати 32- і 64-розрядні програми у своїх рідних середовищах, то 32-бітний додаток, як правило, використовує менше пам'яті, ніж еквівалентний 64-розрядний додаток. Це тому, що 64-бітові версії використовують 64-бітові структури даних, які займають удвічі більше місця. Додатковий розмір безпосередньо впливає на час запуску та закриття програми, а також на інші види операцій, пов'язаних з доступом до дискових накопичувачів. Зазвичай це означає, що 32-розрядні програми будуть виконуватися швидше. Тим не менш, використання 64-бітними програмами особливостей 64-розрядного процесора потенційно дозволяє програмі виконуватися на 25% швидше, порівняно з 32-бітними програмами.

Крім того, необхідно пам'ятати, що запуск 32-бітної програми на 64-розрядній Windows означає запуск Wow64, тому аналіз продуктивності на 32-бітному процесорі можна відкласти убік. Запуск Wow64 означає не тільки витрати на перетворення викликів, а й облік механізмів перенаправлення та дублювання, яким потрібні не лише процесорний час, а й оперативна пам'ять. Тому, можливо, 32-розрядний додаток буде виконуватися швидше за 64-бітного, але він однозначно буде виконуватися повільніше, ніж при еквівалентному запуску на 32-бітному процесорі.

Сучасні комп'ютери здебільшого поставляються із встановленою операційною системою Windows 10 64 bit. Навіть бюджетні моделі мають 3 і більше Гбайт оперативної пам'яті, що дозволяє задіяти системі всю потужність 64-бітної розрядності обробки даних.

Докладніше про переваги 64 bit над 32 bit Windows ви можете прочитати у нашій статті « ».

Але, як би не була приваблива 64-розрядна система, часто користувач просто не має у своєму розпорядженні 64-бітної програми, з якою він давно працює і яка його повністю влаштовує, т.к. виробник її просто не випустив. Як правило, такі програми встановлюються в Windows в окрему папку \Program Files (x86) та їх запуск здійснюється у 32-розрядному режимі.

Якщо в процесі запуску програма видає помилку або взагалі не запускається, а у Windows 32 bit вона працювала без проблем, є шанс запустити її у спеціальному режимі, який розробники назвали "Режим сумісності".

Для цього у Windows 7 клацніть правою кнопкою миші на ярлику потрібної програми, а потім виберіть у контекстному меню «Властивості». У вікні, перейдіть на вкладку «Сумісність» і встановіть прапорець «Запустити програму в режимі сумісності з …» і в списку вкажіть варіант системи для запуску.
Натисніть кнопку "OK". Після цього спробуйте запустити програму.

Крім того, в контекстному меню Провідника також є сенс спробувати автоматично вирішити завдання, клацнувши по рядку «Виправлення неполадок сумісності» - Windows 7.

У Windows 10 при налаштуванні запуску в сумісному режимі на вкладці "Сумісність" є окрема кнопка "Запустити засіб усунення проблем із сумісністю". Після цього вам запропонують або використати рекомендовані параметри, або провести діагностику програми.

Якщо і після цього програма не запустилася, то варто підійти до проблеми ґрунтовніше і спробувати варіанти, вказані на офіційному сайті Microsoft.

Більш радикальним методом запуску програми є її встановлення та використання у віртуальній машині із встановленою Windows 7 32 bit. Докладніше, як встановити та налаштувати віртуальну машину, ви можете почитати в нашій статті « ».

Невдовзі після випуску Windows XP Professional x64 Edition компанія Microsoft спробувала залучити споживачів до нової версії, пропонуючи безкоштовну програму заміни Windows. Власники Windows XP Professional можуть перейти на версію x64 абсолютно безкоштовно – лише ліцензія на 32-бітну версію вже буде недійсною.

Але купувати кота в мішку не надто зручно, оскільки 64-бітові драйвери для низки старих пристроїв та периферії так і не вийшли. Після переходу на x64 сканери та мультимедійні пристрої на зразок web-камер можуть просто не заробити, оскільки дрібні виробники і так звані "no-name" компанії часто не поспішають перекладати драйвери під Windows XP x64. Одна з причин – обмежені ресурси. Інша - спонукати споживача купити новий продукт із драйвером x64, якщо він цього бажає.

Вирішивши багато проблем із запуском, Windows XP Professional x64 Edition підтримує 64-бітові процесори. Система дозволяє адресувати більше 4 Гбайт системної пам'яті, а збільшена розрядність даних дозволяє збільшити продуктивність програм, перенесених або написаних для 64-бітної Windows.

Однак перевага пам'яті може легко стати недоліком, якщо її мало. Оскільки кожен елемент даних має довжину 64 біта, 32-бітові елементи для спадкових 32-бітових додатків займатимуть у два рази більше пам'яті порівняно з 32-бітною ОС. З цієї точки зору навряд чи є сенс переходити на Windows XP x64 з невеликим об'ємом пам'яті. Якщо ж ви хочете перейти на x64, ми рекомендуємо встановити не менше гігабайта ОЗУ.

Для нашого проекту ми взяли більшу частину нашого стандартного тестового пакета (тільки 32-бітові програми) і порівняли продуктивність 32-бітної Windows XP з Windows XP x64 Edition. Тестова система Athlon 64 була оснащена двома 512-Мбайт DIMM DDR400. Ми провели тести як на швидкому одноядерному процесорі Athlon 64 FX-57, так і на його двоядерному супернику Athlon 64 X2 4800+.

Визначити, чи готова система для запуску 64-бітної Windows, можна за процесором. Що стосується AMD, то тут потрібний процесор з підтримкою AMD64 - на зразок лінійки Athlon 64 або нових Sempron. У випадку Intel слід шукати чіп з увімкненими розширеннями EM64T (раніше відомими як Yamhill або Clackamas) на кшталт лінійки Pentium 4 600, Pentium D, Pentium Extreme Edition або Celeron D, якщо номер 300 моделі закінчується на 1 або 6.

З точки зору набору можливостей жодних причин переходити на Windows XP Professional x64 Edition немає. Система по відчуттям і роботі така сама, як і 32-бітна Windows. Крім того, x64 Edition сьогодні продається, здебільшого, у вигляді OEM-версії разом з новими комп'ютерами, тому купити її в роздріб досить проблематично.

Найголовнішою проблемою нової ОС є підтримка драйверів для пристроїв та периферії. Тому перед переходом на x64 слід ретельно зважити. Якщо у вас є пристрій, який ви не можете або не хочете замінити, і для якого немає 64-розрядних драйверів, то краще залишитися на 32-розрядній Windows. Особливо це стосується периферії: принтерів, сканерів, мультимедійних пристроїв тощо.

Версія x64 може працювати з пам'яттю до 32 Гбайт і запускати одночасно і 64-бітові, і 32-бітові програми. Windows x64 використовує рівень трансляції під назвою WOW64 (Windows on Windows 64), який перетворює 32-бітові команди, параметри та дані для 64-бітового ядра. Хоча традиційна Windows XP здатна адресувати до 4 Гбайт пам'яті (2 32), додатків доступно лише 2 Гбайт. У версії x64 Edition ситуація інша: для 32-бітових програм доступні всі 4 Гбайт пам'яті. Ще більша перевага досягається при використанні 64-бітних додатків, оскільки обсяг пам'яті, що адресується, тут обмежується тільки обсягом встановленої ОЗУ.

Оскільки за один такт тепер можна обробляти більше даних, то 64-бітові програми під Windows XP можуть дати суттєвий приріст продуктивності. Однак до того, поки більшість програм буде переведена на 64-бітну платформу, пройде ще чимало часу. Якщо ви використовуєте, в основному, 32-бітові програми, слід враховувати згадані проблеми.

Сьогодні AMD та Intel випускають процесори з підтримкою 64-бітових обчислень. Однак роль піонера у цьому переході належить AMD, оскільки лінійка Athlon 64 вийшла майже два роки тому. Intel, навпаки, не бачила жодних переваг для 64-бітових обчислень на масових настільних ПК до початку цього року.

На даний момент усі процесори AMD Athlon 64 та ряд настільних чіпів Intel для Socket 775 підтримують 64-бітові обчислення. Вони включають:

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

Якщо тільки Mobile Sempron не підтримує 64-бітові обчислення, то Intel не планує переводити мобільні процесори на 64 біти найближчим часом – просто їхня архітектура ще не готова. Як ми очікуємо, процесор Yonah - як одноядерна лінійка 7x6, так і двоядерні процесори, швидше за все, з лінійки 800 - вийде на ринок на початку першого кварталу 2006 року, після чого має бути версія Merom з підтримкою 64-бітових обчислень.

Режими 64-бітного процесора

AMD Athlon 64 працює з 32-бітною Windows у спадковому режимі, при цьому розширення x86 64 не використовуються. Якщо запустити 64-бітну ОС, процесор AMD64 буде працювати в 64-бітному Long Mode, а чіпи Intel включать режим IA32e. Обидва режими, звичайно ж, однакові, оскільки Intel використовує технологію AMD64 завдяки ліцензійній угоді з AMD.

У режимі Long Mode процесор здатний виконувати 64-бітові "рідні" інструкції, при цьому доступні підрежими сумісності, в яких процесор стає сумісним за двійковим кодом з 16-бітними та 32-бітовими програмами. Хоча сьогодні різниця і не відчутна, але фізичний адресний простір обмежений у AMD 52 бітами, а у Intel – 40 бітами. Втім, навряд це проявить себе у найближчому майбутньому, оскільки 40 біт вистачає для адресації 1 Тбайт (терабайта) чи 1024 Гбайт пам'яті.

Додаткову інформацію про 64-бітову підтримку можна знайти на таких ресурсах.

Тестова конфігурація

Тести та налаштування

Враховуючи відсутність різниці у продуктивності 32-бітових програм, навряд чи є сенс переходити на Windows XP Professional x64 Edition, якщо ви, здебільшого, працюєте саме з ними. Звичайно, якщо ви не бажаєте відчути себе першопрохідником. В принципі, рівень Microsoft WOW64 (Windows on Windows 64) працює добре і дозволяє виконувати 32-бітові програми під Windows x64 без помітного падіння продуктивності. Власне ситуація нагадує нам перехід від Windows for Workgroups 3.11 до Windows 95: якщо в комп'ютері встановлено достатньо пам'яті, то продуктивність проблемою не є.

У найближчі місяці ми плануємо ретельно протестувати продуктивність 64-бітових додатків, у міру того, як вони з'являтимуться на ринку.