Наиболее заметный прогресс в развитии возможностей Windows после появления Windows NT и Windows 95 связан с приходом 64-разрядного программирования и расширением Win32 до Win64. На объединенный API обычно ссылаются просто как на Windows API, и именно такой практики мы придерживались на протяжении всей книги. API Win64 обеспечивает возможность выполнения в Windows наиболее крупных и требовательных в отношении ресурсов приложений уровня предприятий и приложений для научных расчетов. 64-разрядные системы позволяют программам использовать гигантские адресные пространства, которые выходят далеко за предел 4 Гбайт, обусловленный 32-битовой адресацией.

В данной главе описано нынешнее состояние Win64 и преимущества этого интерфейса, а также рассмотрена соответствующая модель программирования и обсуждены вопросы переносимости программ между различными операционными системами и аппаратными платформами. Это рассмотрение проводится безотносительно к фактическому типу 64-разрядного процессора или конкретной версии Windows, обеспечивающих поддержку Win64. Процесс переноса одного из предыдущих примеров иллюстрирует программа 16.1.

В данном разделе анализируется состояние поддержки компанией Microsoft интерфейса Win64 на различных системах и процессорах, сложившееся к концу первого полугодия 2004 года. Поскольку ситуация постоянно меняется, приведенную ниже информацию следует рассматривать лишь в качестве "моментального снимка" реального положения дел. Тем не менее, на охватываемых здесь аспектах программирования эволюция поддержки Win64 никак не сказывается.

По-видимому, в будущем мы окажемся свидетелями значительного прогресса и изменений в этой области, хотя внедрение Win64 происходит довольно-таки медленно. Приведенная ниже информация почерпнута, как правило, на Web-сайтах соответствующих поставщиков и из отраслевых изданий, так что для получения впоследствии более свежих данных вы можете воспользоваться этими же источниками.

Win64 поддерживается или, о чем можно говорить почти с полной уверенностью, будет поддерживаться, по крайней мере, на трех различных семействах процессоров:

Семейство процессоров Itanium (Itanium Processor family, IPF) компании Intel, архитектура которых полностью отличается от известной архитектуры Intel x86. IPF предоставляет большие регистровые файлы (включающие 128 регистров общего назначения), каналы многоадресных команд, встроенные трехуровневые кэши, а также множество других средств, обеспечивающих высокую производительность и 64-битовую адресацию. В настоящее время на рынок поставляются процессоры Itanium 2, и хотя их предшественник - процессор Itanium - является теперь уже устаревшим, нам будет удобно ссылаться на все семейство просто как на "процессоры Itanium".

Процессоры Opteron и Athlon 64 (AMD64) компании AMD, предназначенные, соответственно, для серверов и рабочих станций. Архитектуру AMD64 можно рассматривать как расширение архитектуры Intel x86, допускающее 64-битовую виртуальную адресацию и параллельное выполнение 32– и 64-битовых операций.

32/64-разрядные процессоры компании Intel, сравнимые с процессорами AMD64. Во время написания этой книги ожидалось, что технология 64-разрядного расширения будет применена в первую очередь в процессорах Xeon. Как и прогнозировалось, такие процессоры появились на рынке в конце 2004 года.

API Win64 компании Microsoft предназначен для поддержки 64-разрядных архитектур таким способом, при котором в существующие исходные и двоичные коды требуется вносить лишь минимальные изменения. В настоящее время имеется несколько отдельных версий Win64.

Windows XP 64-bit Edition доступна в виде, по крайней мере, двух версий. Бета-версия компании Microsoft поддерживает только процессор AMD Opteron. Компания Hewlett Packard выводит на рынок несколько моделей рабочих станций на базе процессоров Itanium с уже установленной системой Windows XP-Itanium2.

Windows Server 2003 Enterprise Edition for 64-bit Extended Systems в настоящее время также проходит бета-тестирование. Эта версия обеспечивает поддержку процессоров AMD Opteron и Intel Xeon с использованием технологии 64-разрядного расширения.

Windows Server 2003 Enterprise Edition for 64-bit Itanium-based Systems поддерживает, как говорит само ее название, серверы и рабочие станции, использующие один или несколько процессоров Itanium. Существует также версия Datacenter Edition. Например, эта версия устанавливается на системах Integrity компании Hewlett Packard, которые в настоящее время также появляются на рынке.

На платформе Win64 доступны многочисленные базы данных, математические библиотеки, прикладные системы уровня предприятия, системы с открытым исходным кодом, а также целый ряд других систем. Тем не менее, каждый раз, когда планируется перенос программ на эту платформу, доступность необходимых продуктов сторонних компаний должна предварительно проверяться.

С точки зрения программиста основная трудность при переходе от 32-разрядной модели к 64-разрядной заключается в том, что размер указателей и таких системных типов данных, как size_t и time_t, теперь может составлять 64 бита. Поэтому виртуальное адресное пространство процесса уже не ограничивается 4 Гбайт (фактически доступны приложениям только 3 Гбайт). Таким образом, перенос программ из Win32 в Win64 по существу требует лишь "удлинения" указателей, с чем связаны лишь самые минимальные последствия для пользовательских данных в модели Windows.

Возможности доступа к большим адресным пространствам требуются многим приложениям. Можно было бы привести множество примеров, аналогичных тем, которые перечислены ниже.

Приложения для обработки изображений. Системы, использующие адресные пространства размером 4 Гбайт, в состоянии обеспечить лишь 20-секундное воспроизведение телевизионного изображения высокой четкости (High-Definition Television, HDTV) в реалистичных цветах.

Автоматизированное проектирование механических (Mechanical Computer-Aided Design, MCAD) и электронных (Electronic Computer-Aided Design, ECAD) устройств. Для проектирования сложных сборочных узлов требуется наличие более 3 Гбайт памяти, а проектирование микросхем предъявляет к памяти несоизмеримо более высокие требования.

Базы данных и хранилища данных. Использование файлов с размерами в несколько сотен Гбайт не является чем-то необычным, и возможность доступа к виртуальным адресным пространствам сопоставимых размеров значительно упрощает обработку таких файлов.

Теперь поддержка подобных запросов в отношении адресных пространств большого объема стала реальностью. Пройдет совсем немного времени, и 64-разрядные микропроцессоры станут доступными каждому, а большие объемы физической памяти при разумной стоимости будут поддерживаться на многих системах.

Потребность в 64-битовой адресации диктуется теми же факторами, которые делают столь желательными и необходимыми файлы гигантских размеров (свыше 4 Гбайт), и теперь, когда имеются достаточно мощные микропроцессоры Itanium, AMD64, а также процессоры, использующие технологию 64-разрядного расширения, вполне естественно ожидать, что Windows должна будет эволюционировать для удовлетворения этих запросов. Использование 64-разрядных ОС существенно в тех случаях, когда Windows отводится заметная роль в прикладных корпоративных и профессиональных системах.

Тем не менее, многие 32-разрядные приложения смогут работать нормально и на новой платформе, и на первом этапе для их переноса не надо будет ничего предпринимать. Для таких персональных приложений, как Microsoft Office или Adobe PageMaker, в течение некоторого времени переход к 64-битовой адресации, по-видимому, не потребуется. Следовательно, Windows будет поддерживать обратную совместимость.

Как и следовало ожидать, применение существующих 64-разрядных процессоров часто обеспечивает выигрыш в производительности, но этот выигрыш непосредственно никак не сказывается на программировании на уровне исходного кода.

PC-системы всегда отставали от универсальных вычислительных систем (мэйнфреймов) и систем на основе UNIX в том, что касается базовых функциональных возможностей и масштабируемости. То же самое остается справедливым и в случае 64-разрядных архитектур.

Основные поставщики UNIX-систем предоставляют 48– и 64-разрядные микропроцессоры с начала 90-х годов прошлого столетия.

Основные поставщики UNIX-систем поддерживают 64-разрядные API на протяжении примерно того же периода времени.

Сообщество пользователей UNIX остановилось на выборе в качестве стандарта так называемой модели LP64, отличающейся от модели Р64, принятой в Win64, о чем далее еще будет говориться.

Переходы от 32 к 64 битам всегда осуществлялись сравнительно простым, если не сказать - тривиальным образом, и можно ожидать, что то же самое будет наблюдаться и при переходе от Win32 к Win64.

Переход от 16-разрядных версий Windows к 32-разрядным начался в начале 90-х годов прошлого столетия с появлением Windows NT, и набрал ускорение после того, как использование Windows 95 стало обычным делом. Каким бы соблазнительным ни казалось предположение о том, что нас ожидает повторение той же истории, рассматриваемые нами ситуации отличаются в нескольких аспектах.

Windows NT и Windows 95 были первыми из широко используемых "реальных" операционных систем для PC в том смысле, что обе системы поддерживали обмен страницами по запросу, потоки, вытесняющую многозадачность и множество других возможностей, которые были описаны в главе 1.

Хотя API Win32 значительно расширил полезное адресное пространство, что делает и Win64, усовершенствования этим не ограничивались. Неуклюжие и устаревшие, несмотря на свою популярность, модели расширенной памяти были заменены другими. Аналогичная модель расширенной памяти (не описывается в данной книге) была введена и в Windows 2000, однако общие последствия этого шага в данном случае были не столь существенными.

В API Win32 было введено множество новых функциональных возможностей, чего нельзя сказать о Win64.

Что касается мира PC, в котором возникла Windows, то можно утверждать, что первоначальная 16-разрядная модель Intel x86 (фактическое адресное пространство которой является 20-битовым) просуществовала в течение более десяти лет, и столько же времени уже существует и 32-разрядная архитектура. Однако переход к Win64 и 64-разрядному программированию, вообще говоря, происходит медленнее, чем происходил аналогичный переход к 32 битам. Вместе с тем, в обоих случаях переход миникомпьютеров и серверов на следующий уровень осуществлялся, по крайней мере, за 10 лет до того, как это начинало происходить с PC. Тогда вполне естественно задаться вопросом о том, следует ли ожидать перехода серверов или PC к 128 битам в будущем. Берусь утверждать, что любое расширение такого рода произойдет не раньше, чем через 10 лет, исходя из одной лишь величины 64-разрядного адресного пространства.

Предсказания - вещь ненадежная, однако, воспринимая это серьезно лишь наполовину, можно напомнить о часто цитируемом законе Мура, согласно которому отношение "стоимость/производительность" уменьшается вдвое каждые 18 месяцев. В свою очередь, быстродействие и емкость устройств каждые 18 месяцев примерно удваиваются. Применяя эти рассуждения к адресному пространству, можно ожидать, что дополнительный бит адреса нам будет требоваться через каждые 18 месяцев, откуда следует, что 64-разрядная модель будет исправно служить еще целых 48 лет (то есть почти столько же времени, сколько насчитывает вся история современных компьютеров). Оправданы ли такие неформальные выводы, которые встретились мне в одном из официальных источников, покажет время, однако в прошлом запросы к ресурсам PC возрастали гораздо быстрее, чем утверждается в приведенном прогнозе.

В зависимости от выбора способа представления таких стандартных типов данных С, как указатели и целочисленные типы данных (long, int и short), a также от того, вводятся или не вводятся нестандартные типы данных, возможны несколько вариантов модели 64-разрядного программирования. Напомним, что в стандарте ANSI С размеры типов данных не определяются строго, хотя и требуется, чтобы размер данных типа long int был не меньше размера данных типа int, а размер данных типа int был не меньше размера данных типа short int.

Цель состоит в том, чтобы ввести единое определение Windows API (то есть, общее для Win32 и Win64), благодаря чему можно будет использовать единый базовый исходный код. Использование этого единого определения может потребовать внесения некоторые изменений в исходный код, но эти изменения должны быть сведены к минимуму.

Microsoft выбрала модель LLP64 (целые числа типа long и 64-битовые указатели), на которую обычно ссылаются просто как на модель Р64. В частности, существуют следующие определения типов данных, применимые как к данным со знаком, так и к данным без знака:

Char - 8 бит, и wchar - 16 бит.

Short - 16 бит.

Int - 32 бита.

Long int - также 32 бита.

Размер указателя любого типа, например PVOID, составляет 64 бита.

Для тех случаев, когда требуются данные строго определенного размера, предусмотрены дополнительные типы данных. Так, компилятор Microsoft различает следующие типы данных: _int16, _int32 и _int64.

Приведенные в этой главе таблицы взяты непосредственно из оперативной справочной системы и представляют единую модель данных Windows (Windows Uniform Data Model). Определения типов можно найти в заголовочном файле BASETSD.H, входящем в состав интегрированной среды разработки приложений Microsoft Visual Studio .NET (версия 7.0) и версию 6.0 этой системы.

Обозначения типов данных фиксированной точности получаются из обычных обозначений типов данных Win32, таких как DWORD или LONG, добавлением суффикса размера, как показано в табл. 16.1.

Таблица 16.1. Типы данных фиксированной точности

Процитируем выдержку из статьи Microsoft под названием "The New Data Types" (доступна на Web-сайте компании Microsoft): "Точность этих типов данных отражает изменение точности указателей (то есть, они становятся 32-битовыми в коде Win32 и 64-битовыми в коде Win64). Поэтому приведение указателей к одному из этих типов при выполнении арифметических операций с указателями является безопасным; при 64-битовой точности указателей размер данных этого типа будет составлять 64 бита. Также и типы данных, соответствующие счетчикам, отражают максимальный размер данных, на которые может ссылаться указатель." Таким образом, эти типы данных обеспечивают автоматическое изменение размеров целочисленных типов данных в зависимости от изменения размеров указателей, в связи с чем их иногда называют полиморфными (polymorphic data types) или платформо-масштабируемыми (platform scaled data types) типами данных. Типы данных, соответствующие точности указателей, перечислены в табл. 16.2, взятой из той же статьи.

Наиболее важным из них является тип данных SIZE_T, который уже использовался нами при описании размеров блоков памяти в главе 5.

Наконец, заметьте, что в Win64 размер данных типа HANDLE составляет 64 бита.

Таблица 16.2. Типы данных, соответствующие точности указателей

Аргументом потока, передаваемым функции потока при вызове CreateThread и _beginthreadex (см. главу 7), является указатель типа PVOID. Иногда программист может захотеть передать функции потока только целочисленное значение, указывающее, например, номер потока или индекс данных в глобальной таблице. Тогда функцию потока, интерпретирующую параметр как целое без знака, можно было бы написать следующим образом:

DWORD WINAPI MyThreadFunc(PVOID Index_PTR) {

Index = (DWORD_PTR)Index_PTR;

Аналогичным образом, зная, что фактический аргумент является целым числом, вы могли бы записать соответствующий участок кода основного потока следующим образом:

for (Ix = 0; Ix < NumThreads; Ix++) {

hTh = _beginthreadex(NULL, 0, MyThreadFunc, (PVOID)Ix, 0, NULL);

Заметьте, что в уже существующий код вам придется внести необходимые изменения. Об этом говорится далее в разделе "Перенос существующего кода".

Предостережение

Пока, по крайней мере, в случае первоначальных вариантов реализации, не следует рассчитывать на получение доступа ко всему виртуальному адресному пространству. Размер виртуальных адресных пространств может ограничиваться такими, например, значениями, как 512 Гбайт, что соответствует ограничению данных 39 битами. Можно надеяться, что со временем, по мере эволюции процессоров и систем, указанный верхний предел увеличится.

В Windows и UNIX выбраны различные стратегии. Большинство поставщиков UNIX-систем реализуют модель LP64, в которой размер как длинного целочисленного, так и указательного типов данных составляет 64 бита. Такую модель иногда называют моделью "I32, LP64", чтобы подчеркнуть тот факт, что размер данных типа int по-прежнему составляет 32 бита. Таким образом, различие между обеими системами в рассматриваемом нами смысле сводится к различию в размерах целых чисел типа long. К тому же, типы данных, перечисленные в таблицах 16.1 и 16.2, приняты только в Windows.

Для каждой из двух моделей имеются разумные обоснования, и в белых страницах "Aspen", фигурирующих в списке дополнительной литературы к этой главе, приводятся аргументы, объясняющие выбор, сделанный в UNIX. И все же, было бы гораздо удобнее, если бы в обеих ОС действовали одни и те же соглашения.

Единая модель данных Windows призвана минимизировать объем возможных изменений исходного кода, но полностью избежать необходимости внесения изменений невозможно. Например, такие функции, как HeapCreate и HeapAlloc (глава 5), которые имеют дело непосредственно с распределением памяти и размерами блоков памяти, должны использовать либо 32-битовое, либо 64-битовое поле, в зависимости от модели. Точно так же, следует всегда тщательно проверять код, чтобы выяснить, не используются ли в нем скрытые допущения относительно размеров полей и указателей.

Сначала будут описаны изменения, связанные с использованием API, которые, главным образом, касаются функций управления памятью.

Наиболее заметные изменения, связанные с использованием API, затрагивают функции управления памятью, введенные в главе 5. В новых определениях в полях счетчиков используется тип данных SIZE_T (см. табл. 16.2). Например, теперь прототип функции HeapAlloc будет иметь следующий вид:

LPVOID HeapAlloc(HANDLE hHeap, DWORD dwFlags, SIZE_T dwBytes);

Количество запрошенных байтов, указываемое в третьем поле, выражается данными типа SIZE_T и поэтому является 32– или 64-битовым целым без знака. Ранее данные в этом поле имели тип DWORD (всегда 32 бита).

Данные типа SIZE_T используются в соответствии с необходимостью в главе 5.

Источником многих проблем могут служить различного рода допущения относительно размеров данных. Несколько возможных примеров этого приводятся ниже.

Тип DWORD больше нельзя использовать при указании размера блоков памяти. Вместо него следует применять типы данных SIZE_T или DWORD64.

Необходимо тщательно проверять размеры полей, используемых взаимодействующими процессами, независимо от того, выполняются ли они на одной и той же или на разных системах. Так, в главе 12 для того, чтобы перенос программы на системы UNIX или Win64 не приводил к возникновению 64-битовых полей, поля размера в сообщениях сокетов определялись с использованием типа данных LONG32. При организации связи между процессами Windows, использующими разные модели, размеры блоков памяти не должны превышать 2 Гбайт.

Для вычисления размера структур или типов данных следует использовать функцию sizeof; эти размеры будут разными для Win32 и Win64, если в структуру данных входят указатели или элементы данных SIZE_T. Литеральные константы размеров должны быть исключены (разумеется, этому совету было бы неплохо следовать при любых обстоятельствах).

Необходимо проверять, не содержаться ли в объединениях, в которых указатели используются совместно с арифметическими типами данными, неявные предположения относительно размеров типов данных.

Любое приведение типов или иное преобразование, в котором участвуют указатели и данные арифметического типа должно тщательно проверяться. Обратитесь, например, к фрагментам кода, приведенным в разделе "Пример: использование указательных типов данных".

В частности, остерегайтесь неявного приведения 32-битовых целых к 64-битовым в вызовах функций. Нет никакой гарантии, что старшие 32 бита будут очищены, в результате чего функция может получить в качестве аргумента очень большое 64-битовое целое значение.

Указатели выравниваются по 8-байтовым границам, в результате чего дополнение структур, обусловленное выравниванием, может увеличить размер структуры данных сверх необходимого и даже отрицательно повлиять на производительность. Перемещение указателей в начало структуры минимизирует последствия ее "разбухания".

При выводе на печать указателей вместо спецификатора формата %x используйте спецификатор %p, а при выводе платформо-масштабируемых данных, например типа SIZE_T, - спецификатор %ld.

Функции setjmp и longjmp должны использовать заголовочный файл , а не какие-либо допущения относительно возможного размера переменной jmp_buf, в которой должен храниться указатель.

В программе sortMM (программа 5.5) интенсивно используются указатели, и в частности, арифметика указателей. Подготовка этой программы к переносу, в результате чего ее можно будет компоновать и выполнять под управлением как Win32, так и Win64, иллюстрирует обычно используемые методики, а также демонстрирует, как легко невольно сделать допущения относительно размера указателя.

Какое бы большое значение визуальная проверка кода ни играла для обнаружения и устранении любых проблем, связанных с переходом к Win64, всегда целесообразно использовать компилятор или какое-либо иное средство, обеспечивающее просмотр кода и выдачу соответствующих предупреждающих сообщений.

Входящий в состав Microsoft Visual Studio 7.0 (.NET) компилятор C++ компании Microsoft может конфигурироваться для выдачи таких сообщений. Для этого достаточно задать в командной строке компилятора опции –Wp64 и –W3. В Visual Studio для установки этих опций потребуется выполнить следующие действия:

Выберите страницу Project Properties (Свойства проекта).

Откройте папку C++.

Щелкните на кнопке General (Общие).

Выберите вкладку Detect 64-bit Portability Issues (Определять элементы переноса в 64 разряда) и выберите вариант Yes (/Wp64) (Да (/Wp64)). Оставьте для уровня диагностики (warning level) значение 3.

После этого, в процессе сборки проекта в окне вывода будут отображаться соответствующие предупреждающие сообщения. При построении в Microsoft Visual Studio 7.0 проектов, которые находятся на Web-сайте книги, вывод предупреждающих сообщений конфигурировался именно так, как описано выше.

Большая часть программного кода sortMM.с не приводит к выдаче предупреждающих сообщений, но один участок кода на шаге 6 (см. программу 5.5) вызывает их генерацию. Соответствующий фрагмент кода вместе с номерами строк представлен в программе 16.1. Имейте в виду, что в последующих версиях этой программы номера строк могут поменяться.

55 TCHAR _based (pInFile) *pIn;

132 for (iKey = 0; iKey < FsX / RSize; iKey++) {

133 WriteFile(hStdOut, &ChNewLine, TSIZE, &nWrite, NULL);

135 /* Приведение типа рХ играет весьма важную роль, поскольку это

136 указатель на байт, а нам нужны четыре байта указателя типа _based. */

137 pIn = (TCHAR _based(pInFile)*)*(LPDWORD)pX;

139 while ((*pIn != CR || *(pIn + 1) != LF) && (DWORD)pIn < FsIn) {

140 WriteFile(hStdOut, pIn, TSIZE, &nWrite, NULL);

Сообщения компилятора далее приводятся, но прежде чем ознакомиться с ними, вы, возможно, захотите просмотреть код, чтобы определить возможные причины выдачи будущих предупреждающих сообщений. Не забывайте о том, что нашей целью является придание программе такого вида, который обеспечивает ее сборку и корректное выполнение как в режиме Win32, так и в режиме Win64.

Предупреждающие сообщения компилятора для этого фрагмента кода отчетливо демонстрируют неявное предположение о том, что размер указателя составляет 4 байта.

SORTMM.C(137) : warning C4312: "type cast" : conversion from "DWORD" to "TCHAR __based(pInFile) *" of greater size

SORTMM.C(139) : warning C4311: "type cast" : pointer truncation from "TCHAR __based(pInFile) *" to "DWORD"

Первое предупреждение (строка 137) является существенным. Разыменование рХ после его приведения (type cast) к типу LPDWORD приводит к 32-битовому значению, которое затем назначается указателю pIn. Почти с полной уверенностью можно утверждать, что разыменование pIn вызовет исключение или приведет к возникновению иной серьезной ошибки. Правильным решением для строки 137 будет замена приведения к типу LPDWORD приведением к типу указателя LPTSTR следующим образом:

pIn = (TCHAR _based(pInFile)*)*(DWORD_PTR)pX;

Сообщение для строки 139 довольно интересно, поскольку мы сравниваем базовый указатель с размером файла. Если предположить, что файл не является гигантским, то на это предупреждение можно не обращать внимания. При этих условиях можно было бы проигнорировать и сообщение для строки 137. Однако мы учтем перспективу и приготовимся к работе с гигантскими файлами, пусть даже типом FsSize пока и является DWORD. Допуская полный диапазон значений указателя, мы должны преобразовать строку 139 следующим образом:

while ((*pIn != CR || *(pIn + 1) != LF) && (SIZE_T)pIn < (SIZE_T)FsIn) {

Второй сегмент, относящийся к шагу 2b, порождает дополнительные предупреждающие сообщения, связанным с усечением типов (pointer truncation). Соответствующий фрагмент кода представлен в программе 16.2.

174 /* Шаг 2b: Получить первый ключ; определить размер и начальный адрес ключа. */

177 /* Вычисляем адрес начала поля ключа. */

178 while (*pInScan !=""&& *pInScan != "\t") pInScan++;

179 /* Вычисленный конец поля ключа. */

181 KSize = ((DWORD)pInScan – KStart) / TSIZE;

Компилятор выводит следующие предупреждающие сообщения:

SORTMM.C(176) : warning C4311: "type cast" : pointer truncation from "TCHAR __based(pInFile) *" to "DWORD"

SORTMM.C(181) : warning C4311: "type cast" : pointer truncation from "TCHAR __based(pInFile) *" to "DWORD"

Исправления сводятся к использованию DWORD_PTR в качестве типа данных в строке 40 и при приведении типов в строках 176 и 181.

Дополнительные сообщения такого же характера появляются на шаге 2с в конце функции CreateIndexFile. На Web-сайте книги находится видоизмененный файл sortMM64.с, который пригоден как для Win32, так и для Win64, и использование которого позволяет избавиться от появления предупреждающих сообщений.

Во всех примерах проектов программ, размещенных на Web-сайте книги, опции установлены таким образом, чтобы в необходимых случаях компилятор выводил предупреждающие сообщения, касающиеся 64-битовых типов данных. Большинство программ компилировались без выдачи предупреждающих сообщений, так что никакие изменения для них не потребовались.

В то же время, программа atouEX (программа 14.2) потребовала нескольких изменений, вызванных необходимостью использования типа данных DWORD_PTR для целочисленной переменной, хранящейся в поле hEvent структуры OVERLAPPED. Это обусловлено тем, что в Win64 размер данных типа HANDLE составляет 64 бита. Необходимые изменения отмечены в листинге программы, находящемся на Web-сайте.

Некоторые предупреждения могут быть проигнорированы. Например, такие функции, как strlen(), возвращают значения типа size_t. Длина строки будет часто назначаться переменным типа DWORD, вызывая появление предупреждающих сообщений относительно "потери точности" ("loss of precision"). Во всех практических ситуациях на предупреждения такого рода можно не обращать внимания.

64-разрядный Windows API обеспечивает возможность выполнения на Windows-платформах, использующих 64-разрядные процессоры следующего поколения, большинства корпоративных, научных и инженерных приложений с высокими запросами к ресурсам. Предприняв всего лишь нескольких мер предосторожности, можно гарантировать выполнение программ как на платформе Win32, так и на платформе Win64.

Наилучшими информационными источниками являются библиотеки MSDN и информация, размещенные на Web-сайте компании Microsoft. Ниже приведены некоторые рекомендованные ссылки, почерпнутые на Web-сайте компании Microsoft и из других источников.

Подготовленная специалистами компании Microsoft статья "New Data Types" доступна по адресу http://msdn.microsoft.com/library/default.asp?url=/library/en-us/win64/win64/the_new_data_types.asp. Таблицы 16.1 и 16.2 взяты именно из этой статьи.

"Introduction to Developing Applications for the 64-bit Version of Windows" - неплохое краткое введение в различные модели программирования. Эта статья доступна по адресу http://msdn.microsoft.com/library/default.asp?url=/library/en-us/dnnetserv/html/ws03-64-bitwindevover.asp. Статья содержит также краткий обзор архитектуры процессоров Itanium, хотя Itanium - не единственные процессоры, на которых может выполняться Win64.

Описание схемы UNIX "Aspen", подводящей прочный фундамент под модель LP64, доступно по адресу http://www.opengroup.org/public/tech/aspen/lp64_wp.htm.

В статье "Migration Tips", доступной по адресу http://msdn.microsoft.com/library/default.asp?url=/library/en-us/win64/win64/migration_tips.asp, вы найдете хорошие советы по переносу программ с 32-разрядных на 64-разрядные платформы, а также ряд полезных ссылок. Произведя поиск в Web, вы сможете найти дополнительную информацию и рекомендации.

Если вас интересуют общие вопросы архитектуры компьютеров, обратитесь к книге , являющейся стандартом в этой области. Информация, касающаяся процессоров Itanium, приводится в .

Обширная информация, касающаяся архитектур, основанных на 64-разрядном расширении, представлена на Web-сайтах компаний Intel и AMD:

http://www.intel.com и http://www.amd.com/us-en

16.1. Предположим, что p1 и р2 - указатели, связанные соотношением p1 > р2, и вы хотите получить расстояние между двумя элементами, вычитая один указатель из другого. При каких условиях будет действительным выражение: (DWORD)p1 – (DWORD)р2? Следует ли заменить это выражение на (DWORD)(p1 – р2), если расстояние между элементами невелико? Подсказка. Примите во внимание свойства обеих комплементарных арифметик.

16.2. Избавьтесь от выдачи компилятором предупреждающих сообщений относительно 64-битовых переменных, если таковые выводятся, в других программах, например, sortBT (программа 5.1) и ThreeStage (программа 10.5), в которых интенсивно используются указатели.

16.3. Если у вас имеется доступ к системе Win64, протестируйте 64-разрядные программы. Убедитесь также, что компоновка программ в 32-разрядном режиме по-прежнему осуществляется корректно.

В настоящее время подавляющее большинство продаваемых современных компьютеров и мобильных ПК имеют предустановленную Windows 7 64 bit. Это обусловлено тем, что они комплектуются достаточным количеством оперативной памяти – от 4 Гб и выше. Тем же пользователям, которые только собираются перейти на Windows 7 (как бы удивительно это не звучало в преддверии выхода Windows 8) и приобрести коробочную версию (BOX) определиться с выбором разрядности поможет эта статья, которая составлена в виде вопросов и ответов.

Преимущества 64-битной ОС.

Разрядность может быть 32 или 64 бита, но на экране обе версии Windows 7 выглядят одинаково. Возможности систем также идентичны: в комплекте те же дополнительные программы, например Windows Media Player или Paint. Однако «под капотом» все же есть существенные различия.

Увеличенная рабочая скорость. С 64-битной версией Windows компьютер может обрабатывать за единицу времени в два раза больше данных, чем с 32-битной. При этом он использует расширенные возможности 64-разрядных процессоров, которые за один такт способны обрабатывать 64 бита данных (8 байт). Поэтому программы, оптимизированные для 64-битных ОС, умеют работать быстрее, чем их аналоги для процессоров, обрабатывающих всего 32 бита (4 байта) за один такт.

Больше оперативной памяти. 32-битные версии Windows могут использовать максимум 4 Гб памяти, причем не вся она доступна программам. Например, 1 Гб занимает сама операционная система, к тому же до 1 Гб (в зависимости от ПК) резервируется для видеопамяти. Так что для самих программ остается не более 2 Гб. Если они «прожорливы», памяти может не хватить.

Для 64-битных версий Windows подобного ограничения нет. Максимальная рабочая память в Windows 7 Home Premium выросла до 16 Гб; версии Professional, Ultimate и Enterprise могут работать даже со 192 Гб. Благодаря большей доступной памяти Windows реже приходится выгружать разделы программ на сравнительно медленный жесткий диск (в файл подкачки), поэтому и компьютер работает быстрее.

Недостатки 64-битной ОС.

Нужны новые драйверы. Все устройства требуют для 64-битной Windows 7 соответствующих драйверов (аналоги для 32-битной ОС работать не будут). Для современных устройств это обычно не проблема, но для устаревших моделей многие производители не разрабатывают 64-битные версии драйверов. Поэтому прежде чем переходить на 64-битную Windows, зайдите на веб-страницу производителя устройства и убедитесь, что для вашего оборудования доступна 64-битная версия драйвера.

Требуется больше памяти. Многие структуры данных в 64-битных программах имеют размер 8 байт (64 бит). Поэтому программы занимают на 10–20% больше места на жестких дисках, чем соответствующие 32-битные версии с 4-байтными структурами. Потребность в оперативной памяти для 64-битного ПО также повышается – примерно на 15 процентов.

Поддерживает ли мой компьютер 64-разрядную версию Windows 7?

Большинство компьютеров, выпущенных за последние три года (то есть, после релиза Windows Vista) совместимы с 64-битной версией Windows 7. Исключение - системы с дешевыми процессорами, не поддерживающими 64-разрядные расширения AMD и Intel. В их числе - линейка процессоров Intel Atom с низким энергопотреблением и ранние модели Intel Core, в частности, Core Duo (не путать с Core 2 Duo). Если вы не знаете, какой процессор установлен на вашем компьютере и поддерживает ли он 64-разрядные операционные системы, воспользуйтесь бесплатной утилитой Intel Processor Identification Utility .

Периферийные устройства

Как и в случае с компьютерами, большинство периферийных устройств, выпущенных с момента релиза Windows Vista, совместимо с 64-разрядной версией Windows 7. А вот с устаревшей техникой это лотерея. Некоторые производители - в особенности поставщики сетевых карт и дисковых контроллеров - уже давно обеспечивают совместимость своих продуктов с 64-разрядными системами, поскольку им приходилось работать еще с 64-битными версиями Windows Server 2002-2003 годов выпуска. Старые устройства, не имеющие непосредственного отношения к дата-центрам (например, нестандартные устройства ввода, мультимедийную аппаратуру, некоторые принтеры), будет сложнее интегрировать, поскольку они разрабатывались в то время, когда 64-разрядные операционные системы для настольных компьютеров были редкостью. Лучше всего заранее проверить, выпустил ли производитель драйвер для 64-битной версии Windows 7, а если нет, существуют ли другие способы решения проблемы.

Можно ли использовать 32-битные драйверы в 64-разрядной версии Windows 7?

Нет. Драйвер устройства - это привилегированный код, который выполняется в том же адресном пространстве, что и ядро Windows, поэтому он должен соответствовать архитектуре ядра. Некоторые производители объединяют 32- и 64-битные драйверы в едином установщике, поэтому неопытному пользователю может показаться, что 32-разрядный драйвер работает под 64-битной версией Windows. Однако, несмотря на то, что 32-разрядные драйверы не поддерживаются непосредственно операционной системой, их все равно можно установить в Режиме Windows XP и использовать USB-принтеры и другие устаревшие устройства с интерфейсом USB в виртуальной машине Windows XP.

Доступен ли Режим Windows XP в 64-разрядной версии Windows 7?

Да, Режим Windows XP полностью поддерживается 64-битной версией Windows 7. Более того, применение монитора виртуальных машин (Virtual Machine Monitor, VMM) - в частности, такого продукта, как Windows Virtual PC 7, который лежит в основе Windows XP Mode - это один из немногих способов использования 32-разрядных драйверов устройств в 64-битной версии Windows. Единственная сложность заключается в том, что устройство должно обладать интерфейсом USB. Устаревшие приборы, требующие нестандартных карт расширения или ключей, скорее всего, не будут работать в Режиме Windows XP.

Что такое Режим Windows XP и как его запустить?

Проще всего сказать, что Режим Windows XP - это виртуальная машина под управлением Windows XP SP3, запущенная в Windows Virtual PC 7. Пользователи Windows 7 Professional (Профессиональная), Ultimate (Максимальная) и Enterprise (Корпоративная) могут загрузить ее бесплатно.

Если выразиться точнее, Режим Windows XP - это нативное 64-битное приложение (вернее, набор 64-разрядных служб и драйверов), которое создает отдельный нативный 64-битный процесс, эмулирующий среду 32-разрядной операционной системы.

Важно отметить, что Режим Windows XP позволяет создавать только 32-разрядную виртуальную среду, несмотря на то, что Windows Virtual PC само по себе - 64-битное приложение, запущенное в 64-разрядной версии Windows 7. В среде Windows Virtual PC (которая, по сути, является универсальным инструментом виртуализации с дополнительными функциями для поддержки Режима Windows XP) можно устанавливать 32-разрядные версии Windows XP, Vista или даже Windows 7, но невозможно использовать 64-битные версии ни одной из этих систем.

Можно ли запускать 32-битные приложения в 64-разрядной версии Windows 7?

Да, практически любое 32-битное приложение, поддерживаемое в Windows XP, можно без дополнительных модификаций запустить в 64-разрядной версии Windows 7. Для этого используется технология под неофициальным названием «Win32 on Win64» (коротко WOW), которая преобразует обращения к 32-битному API от исполняемых файлов устаревших программ в обращения к 64-битному API для обработки нативными подсистемами 64-разрядной операционной системы. В результате 32-битные приложения без проблем работают в 64-разрядной версии Windows 7, а благодаря оптимизации нынешнего поколения процессоров Intel и AMD - еще и на полной или почти полной скорости. Редкое исключение из этого правила составляют приложения, использующие один или несколько 32-разрядных проприетарных драйверов устаревших устройств, не имеющие 64-битных эквивалентов.

Стоит отметить, что WOW - не новая концепция. Похожая технология применялась в самых первых версиях Windows NT для поддержки устаревших 16-битных приложений Windows 3.xx.

Почему при установке 32-битных приложений в 64-разрядной версии Windows 7 не появляются новые записи в реестре?

В 64-битных версиях Windows Vista и Windows 7 для запуска 32-разрядных приложений используется технология WOW (см. выше). Она не только преобразует обращения к API, но и изолирует изменения, вносимые 32-битными приложениями, в специальном подразделе реестра на соответствующем уровне.

К примеру, если 32-битное приложение создает подраздел в папке

«HKEY_LOCAL_MACHINESoftware»

этот подраздел автоматически переносится в папку «Wow6432Node» в основном разделе «Software». В этой папке можно найти все подразделы и параметры приложения, автоматически перенаправленные сюда средствами WOW.

Обеспечивает ли 64-разрядная версия Windows 7 выигрыш в производительности?

Все зависит от того, как используется система. Если вы работаете с большими файлами или приложениями, потребляющими много оперативной памяти, 64-разрядная версия Windows, как правило, обеспечивает небольшой прирост производительности по сравнению с 32-разрядной версией на идентичном оборудовании, причем даже при использовании 32-битных приложений. Это связано с тем, что операционная система и драйверы устройств получают доступ к 64-битным расширенным реестрам процессора Intel или AMD, работающего в 64-разрядном расширенном режиме. Кроме того, 64-битная версия Windows 7 поддерживает установку большего объема оперативной памяти, чем 32-битная: 192 Гбайт во всех вариантах, кроме Home, по сравнению с 4 Гбайт во всех изданиях 32-битной Windows 7. Это позволяет значительно расширить возможности компьютера.

Почему 64-разрядная версия Windows использует больше оперативной памяти, чем 32-разрядная?

Любая 64-разрядная операционная система потребляет больше памяти, чем ее 32-разрядный аналог. Это связано с природой 64-битного кода: он использует более крупные внутренние структуры, которые, естественно, занимают больше места и в памяти, и на жестком диске. Поэтому неудивительно, что ISO-образы 64-битных версий Windows Vista и Windows 7 на 50-70% больше, чем образы 32-разрядных версий, а потребление физической памяти после загрузки у них составляет на 20-30% больше.

Имеет ли 64-разрядная версия Windows преимущество перед 32-разрядной с точки зрения безопасности?

Да. Большинство широко рекламируемых инициатив Microsoft по «укреплению» ядра, реализованных в Windows Vista, - например, PatchGuard или аппаратный запрет на выполнение кода (Data Execution Prevention) - актуально только для 64-разрядной версии системы. Кроме того, 64-битные версии Windows Vista и Windows 7 используют только драйверы с цифровыми подписями, что затрудняет для злоумышленников маскировку руткитов и эксплойтов под драйверы уровня ядра.

Можно ли обновить 32-разрядную версию Windows до 64-разрядной Windows 7?

Нет. На данный момент процедура обновления Microsoft не поддерживает смену процессорной архитектуры. Чтобы обновиться с 32-разрядной версии Windows, необходимо ее удалить, установить 64-битную Windows 7 на чистый диск, а затем перенести в новую операционную систему все свои данные и приложения.

Наверняка, многие пользователи слышали о том, что существует два вида разрядности операционной системы: х32 и х64. Рано или поздно возникает вопрос о выборе того или иного варианта. Для того чтобы знать, версию какой битности стоит установить на свой компьютер, нужно иметь некоторые представления о работе этих типов ОС, их преимуществах, недостатках, требованиях к «железу» и «софту» и некоторых «подводных камнях», возникающих при переходе от 32-разрядной к 64-разрядной операционной системе.

Данная статья в популярной форме дает ответы на некоторые вопросы по этой теме и поможет выбрать верное решение в пользу одной из версий разрядности Windows, чтобы сделать работу компьютерного устройства наиболее эффективной.

Что такое битность операционной системы и как ее определить

Битность или разрядность Windows означает версию операционной системы (сравнение всех версий Виндовс), подходящую для работы с 32 или 64-разрядной архитектурой установленного на компьютере процессора.

Центральный процессор и его разрядность

Центральный процессор – это главный элемент аппаратной части любого компьютерного устройства, представляющий собой интегральную микросхему. Его функцией является выполнение определенных машинных инструкций – программных кодов. Одной из главных характеристик процессора является его архитектура – внутренняя конструкция процессов и совместимость с определенным набором команд.

Разрядность процессора – это длина машинного слова внутри микропроцессора и означает его способность одновременно работать с некоторым количеством единиц данных, т.е. бит. Это количество бит определяется вместимостью регистра процессора, по сути представляющего собой некое хранилище данных, к которому для оптимальной производительности нужно иметь быстрый доступ. Чем шире шина, т.е. выше разрядность регистров, тем быстрее работает компьютер.

32-разрядная архитектура – история появления

Предыстория появления понятия 32-разрядной версии основана на архитектуре х86, которая впервые была реализована в ранних моделях процессоров компании Intel, устанавливаемых на первых компьютерах IBM PC. Их названия оканчивались на эти две цифры, например, процессоры 8086, 80186, 80286 и т.д. В дальнейшем данная 32-разрядная архитектура была осуществлена в процессорах других производителей и получила общее название Intel Architecture IA-32, т.е. 32-битная версия процессора.

64-разрядная версия – новое расширение 32-битной архитектуры

В 2002 году компанией AMD было разработано 64-битное расширение архитектуры х86 в процессорах семейства К8, которое называлось х86-64 или AMD64 и позволяло выполнять программы в 64-разрядном режиме. Компания Intel также предложила свое название 64-разрядной версии расширения - EM64T. В любом случае данная разработка удваивала разрядность основных внутренних регистров и увеличивала объем адресуемой процессором памяти. Таким образом, 64-разрядная архитектура имеет новые наборы программных кодов, может работать с большим объемом оперативной памяти, что дает значительный прирост производительности, а это, несомненно, прогресс.

Как определить разрядность установленной на компьютере операционной системы

Знания о разрядности операционной системы имеют практическое применение, так как позволяют улучшить эффективность работы вашего компьютера.

Чтобы узнать, ОС какой битности установлена на устройстве, нужно выполнить следующую последовательность команд:

• зайти на иконку «Мой компьютер»;
• правой кнопкой «мыши» выбрать из выпадающего меню вкладку «Свойства».

В появившемся окне будет отображены основные сведения о компьютере, в том числе и информация о типе разрядности установленной операционной системы.

Другой вариант получения этих данных:

• через кнопку «Пуск» зайти в «Панель управления»;
• выбрать «Все элементы Панели управления»;
• кликнуть на вкладке «Система»;
• получить необходимые сведения.

Здесь же будет отображена информация об объеме оперативной памяти, которая также является определяющей при выборе разрядности ОС.

Разница в работе 32-разрядной и 64-разрядной ОС: преимущества и недостатки

Внешне работа 32-разрядной и 64-разрядной операционных систем никак не отличается, однако вследствие того, что 64-битный регистр может хранить большее количество данных, то ОС такой архитектуры CPU позволит приложениям использовать больший объем оперативной памяти. Для современных операционных систем 64-битная версия предпочтительна в любом случае. Исключение составляет XP (почти наверняка будут проблемы с драйверами).

64-битные вычисления выполняются намного быстрее, и компьютерное устройство под управлением этой версии операционной системы работает с высокой производительностью, что и является главным преимуществом 64-разрядной ОС перед 32-разрядной.

Кроме того, 64-разрядная система имеет дополнительную защиту «DEP», реализованную на уровне жесткого диска, а не программного обеспечения как у обычных 32-битных. Это дает дополнительный уровень безопасности, но хорошее антивирусное ПО (какое бывает) никогда не помешает.

Максимальным образом потенциал 64-разрядной ОС будет использован в будущем, при широкой доступности периферийных устройств и софта, созданных под эту архитектуру. Однако уже сегодня многие игры и программы, требующие большого объема оперативной памяти, могут эффективно функционировать только в 64-битной Windows. Например, некоторые научные программы, работающие в операциях с плавающей запятой, не дают точных результатов, если не получают достаточное количество битов, поэтому они реализованы в виде 64-битных приложений и могут работать исключительно в 64-разрядной ОС.

Недостатком расширенного типа разрядности операционной системы может быть проблема совместимости драйверов, хотя этот пробел успешно устраняется разработчиками. Исключение составляют некоторые старые устройства: принтеры, сканеры, драйвера, которых созданы под 32-разрядную ОС и не переиздавались под 64-разрядную. Такая же ситуация сложилась с плагинами части популярных программ, например, таких как Photoshop или Firefox (небольшой обзор), а также дефрагментаторы , антивирусные сканеры и другое важное ПО. Их новые версии доступны уже в 64-разрядности, а старые (иногда важные) плагины могут работать только с предыдущей 32-разрядной ОС.

Операционную систему какой битности стоит установить на свой компьютер и почему

В розничной продаже сегодня можно найти версии операционной системы обеих типов разрядности. Выбор того или иного вида зависит от аппаратной комплектации компьютерного устройства: архитектуры процессора и объема оперативной памяти. Если на компьютере установлен процессор типа х86-64, а ОЗУ превышает 4 Гб, имеет смысл установить 64-битную ОС, что значительно повысит производительность работы: 64-битное программное обеспечение под управлением 64-разрядной ОС работает значительно быстрее. Это связано с тем, что 32-битная версия может обработать не более 3,2 Гб оперативной памяти, а 64-разрядная теоретически способна переадресовать объем до 4 ТБ. Такая система имеет больше «жизненного пространства» и позволяет управлять большим объемом данных, легко справляется с одновременно работающими программами и быстрее переключается между ними.

Если установить на устройстве с 64-разрядным CPU и объемной оперативкой 32-битную Windows, вы не сможете использовать имеющееся аппаратное преимущество, так как она сможет адресовать не более 4 ГБ оперативной памяти, и процессор постоянно будет работать в наследственном режиме, т.е. не эффективно.

Инсталлировать 32-битную систему даже при имеющейся оперативке свыше 4 Гб стоит в том случае, если процессор имеет частоту от 1 до 2,4 ГГц: на 64-разрядной ОС он будет работать медленнее.

Определяясь с установкой операционной системы, нужно иметь в виду, что программы и драйверы, разработанные для 64-разрядной версии, не будут работать в 32-разрядной. При этом 32-битный софт в ОС типа х64 функционирует в «режиме совместимости» с прежним уровнем производительности, исключение составляют драйверы и некоторые антивирусные программы, которые под управлением 64-битной системы могут работать некорректно или вообще не инсталлируются.

Однако, с учетом того, что в будущем все программное обеспечение, несомненно, будет разрабатываться под более прогрессивную расширенную версию операционной системы, есть смысл сделать апгрейд компьютера, добавив оперативную память, чтобы использовать все преимущества 64-битной ОС.

И еще один важный момент. Сменить разрядность операционной системы без ее полной переустановки невозможно (потребуется форматирование, вся информация с диска будет удалена). Но в некоторых случаях даже после такой процедуры часть данных с HDD можно восстановить . Если «железо» вашего компьютер позволяет использовать 64-разрядную ОС, и вы решились на ее установку, необходимо заранее позаботиться о драйверах, сделать копии нужных файлов, после чего загрузить расширенную 64-битную версию, а затем заново инсталлировать программы и восстановить файлы. Иногда самостоятельно сделать это сложно, и лучше обратиться к

Перед тем, как сравнивать 32-битную и 64-битную редакции Windows следует понять, что представляют из себя эти редакции, и какого их значение. Сначала расскажем о процессорах. Многие, возможно слышали о существовании 32-битных и 64-битных процессоров. Рассмотрим, что же означают эти биты.

Наверное не стоит говорить о том, что процессор – это достаточно сложное устройство. Он состоит из множества разных блоков, среди которых и кэш-память, и разные уровни, и блоки выбора и декодирования команд, блоки предсказывающие переходы, разные типы вычислительных блоков. В некоторых современных процессорах также имеются контроллеры памяти, контроллер шины PCI-Express и графическое ядро. В этой статье для нас важны вычислительные блоки.

Процессор может иметь разные типы таких блоков. Одни производят вычисления с целыми числами, другие — операции с вещественными числами или числами с плавающей запятой. Кроме того существуют блоки для т.н. сложных инструкций. В качестве примера рассмотрим блоки выполняющие вычисления с целыми числами или ALU. Во время работы эти блоки где-то должны хранить промежуточные данные. Для этих временных хранилищ были созданы регистры. От обычной памяти и кеш памяти их отличают прежде всего минимальные задержки и очень высокая скорость работы. Так вот эти самые регистры и скрывают главное отличие т.н. 32-битных и 64-битных процессоров. Рассмотрим это более подробно.

Так называемые 32-битные процессоры имеют 8 регистров общего назначения, объем которых составляет 32 бита. А 64-битные процессоры имеют в двое больше таких регистров, а объем их составляет 64 бита. Вот это и есть основное различие между 32-битными и 64-битными процессорами. Стоит сказать о том, что почти все современные процессоры являются 64-битными.

А теперь расскажем о том, для чего на практике нужны эти регистры. Если сказать обобщенно, то процессор на 64-бит в нормальном 64-битном режиме сможет работать с 64-битными числами не используя какие-либо ухищрения, как например, разбивку одной сложной операции на две. Кроме того таким образом могут быть объединены 2 простые операции над 32-битными числами в 1 сложную. Тем не менее не каждую операцию можно объединить с другой, но и это не мало.

Важно: производительность можно увеличить лишь работая с 64-битным наборам инструкций х86-64. Также следует сказать о том, что помимо блока вычислений с целыми числами ALU, процессор также имеет блок вычислений чисел с плавающей точкой или FPU. В нем содержатся более объемные 80-битные регистры и используются инструкции х87. Помимо этого процессор имеет другие блоки и регистры. Например, SSE-регистры. Их длина составляет 128 бит.

Мы помним о том, что есть 64-битный режим работы. Но есть и другие. 64-битный процессор имеет поддержку и так называемого режима совместимости, в котором дополнительные восемь регистров выключаются и поведение 64-хбитного процессора становится таким же как 32-битного. Это требуется прежде всего для того, чтобы обеспечить совместимость системного ПО и программ, не умеющих работать с 64-битным процессором. Почему он собственно и назван режимом совместимости.

Для того, чтобы процессор мог нормально работать в 64-битном режиме, потребуется 64-битная ОС и соответствующие драйвера. Если установлена 32-битная ОС, то процессор будет работать в режиме совместимости и вести себя как 32-битный процессор.

Важно: некоторые читатели могут вполне справедливо спросить о том, как 32-битные программы смогут работать в 64-битной ОС. Эту проблему удалось решить вполне логично: система имеет 2 набора системных библиотек для 64-битных и 32-битных приложений.

Но у разрядности регистров есть и более актуальная проблема. Дело в том, что ограничено адресное пространство для памяти. А попросту говоря, процессор способен адресовать лишь 4 Гб адресного пространства. Так ведь ноутбук и имеет 4Гб оперативной памяти, и системе должно быть видно все эти 4Гб. Но помимо оперативной памяти, есть и память видеокарты, буферы разных устройств и BIOS может для этого же видеоядра выделить еще какую-то память. В результате память, которая была доступна пользователю уменьшится 2.5 — 3.5 Гб. И это ограничение не зависит от операционной системы. Перейдем к более детальному рассмотрению этой проблемы.

Тут нет ничего сложного. Регистры хранят как данные, так и указатели адресов. В 32-битном процессоре объем этого регистра составляет 32 бита. Вот откуда появилось это ограничение в 4 Гб или 232 байт.

Подводя итог всего изложенного выше, стоит сказать, что любая 32-битная ОС не может работать используя все 4 Гб ОЗУ по той причине, что большинству системных устройств для работы требуется часть адресного пространства, а оно ограничено 4Гб. Поэтому системе приходится отбирать его у оперативной памяти. Неиспользованная оперативная память может быть использована в качестве временного диска, для этого потребуется утилита RAM Disk.

Важно: для 32-битных ОС создан механизм, позволяющий использовать адресное пространство более 4Гб. Это т.н. PAE (Physical Address Extension), в этом случае ОС может адресовать до 64 Гб памяти. Эту технологию с самого начала разрабатывали для серверных систем. Для того, чтобы она могла нормально работать требуются соответствующие исправленные драйвера. Так как таких рабочих драйверов почти нет, то эта технология даже на серверных ОС по умолчанию отключена. В обычных редакциях ОС Windows она также была отключена по умолчанию. И по той же причине. Сегодня есть специалисты, которые научились ее включать, система может видеть всю оперативную память, которая доступна ей, но происходят ошибки в самых разных местах. А их диагностика не так проста. Поэтому если вы хотите использовать более 3 — 4 Гб ОЗУ, то вам нужно установить 64-битную ОС.

Как можно видеть, в 64-битном режиме работы имеются следующие преимущества и недостатки:

• 64-битная ОС работает со всем объемом ОЗУ;
• Некоторые из операций на 64-битном процессоре могут быть выполнены намного быстрее;
• Для 64-битных указателей требуется больше памяти, что делает объем занимаемой приложениями ОЗУ больше.

Как видите, не все так однозначно. Рассмотрим теперь как же это проявляется на практике.

Сравнение производительности 32-bit и 64-bit версий Windows

Сначала расскажем о том какая методика тестирования использовалась.

Измерения были проведены на ноутбуке Asus N61Vn имеющим четырехьядерный процессор Intel Core 2 Quad Q9000, использовалась видеокарта nVidia GeForce GT 240M с 1 Гб выделенной памяти. Важно заметить, что ноутбук имел 4 Гб ОЗУ DDR3-1066. При сравнении были использованы 32- и 64-битные версии Windows Vista SP2 с установленными последними обновлениями. Драйвера имели одинаковые версии, что позволило нивелировать разницу в производительности между различными версиями. По указанным выше причинам 32-битная версия Windows имела приблизительно 3Гб доступной оперативной памяти, а 64-битная редакция — примерно 4 Гб.

Важно также заметить то, что этот тест был проведен на Windows XP и Windows 7 на ноутбуке Acer Timeline 3810T с одноядерным процессором Intel Core 2 Duo SU3500 и 4Гб оперативной памяти, у которого были более ограниченные возможности. Результаты и в этих случаях не изменились и были приблизительно такие же.

Сравнение производительности для удобства мы разделили на 2 части:

• 1. Сначала мы исследовали производительность обычных 32-битных программ на 32-битной и 64-битной версиях систем;
• 2. Затем мы измеряли скорости работы 32-битной и 64-битной версий программ на соответствующих редакциях Windows.

Тестирование производительности прикладных 32-битных программ

Цель этого тестирования — определить увеличение производительности при переходе с 32-битной на 64-битную версию системы Windows. Данное исследование является актуальным, так как сегодня у многих игр и программ отсутствуют специальные оптимизированные 64-битные версии. Важно отметить и то, что 32-битная система может работать с 3 Гб памяти, а 64-битная версия — с 4 Гб.

Сравнить производительность помогли следующие приложения:

• 3DMark03 3.6;
• 3DMark05 1.3;
• 3DMark06 1.1;
• PCMark05 1.2.

Эти приложения были выбраны, так как они достаточно точно отражают реальную производительность большей части программ и игр. Если бы в данном исследовании были использованы различные прикладные программы, то методика исследования стала бы намного сложней. А процент погрешности измерений был бы увеличен из-за худшего повторения того или иного теста и ограничения точности в средствах измерения.

Приложения были настроены по умолчанию. Разрешение экрана 1024 х768:

Приложения были настроены по умолчанию. Разрешение экрана 1280 х720:

4. Результаты сравнения производительности в PCMark05

В этом тесте были проведены отдельные дополнительные тесты. Ниже представлены результаты каждого.

Виден результат полученный благодаря дополнительному гигабайту ОЗУ у 64-битной системы.

Итоги сравнения производительности обычных приложений

Результаты полученные после проведения данного исследования оказались весьма ожидаемыми. Из-за того, что был использован режим совместимости у 64-битной ОС при работе с обычными 32-битным приложениями производительность оказалась меньше.

В результате этого сравнения производительности также было выявлено, что реальную пользу 4 гигабайта ОЗУ в этом наборе приложений не приносят. Здесь необходимо подчеркнуть, что в действительности для тяжелых приложений, к которым относятся графические редакторы, системы автоматизированного проектирования (CAD) и другие, объем ОЗУ очень важен. В них дополнительные гигабайты ОЗУ действительно полезны.

Сравнение производительности 32- и 64-битных программ

Цель данного исследования — измерить увеличение производительности во время использования оптимизированных 64-битных приложений на 64-битной ОС.

Для сравнения производительности были также использованы программы:

• Архиватор 7-Zip версии 4.65;
• Тестовый пакет PCMark Vantage.

Здесь он используется как тестовое приложение, так как он имеется и в 32-битной и в 64-битной версиях, он может работать с многоядерными процессорами, он способен достаточно сильно нагружать процессор, в нем имеется набор встроенных средств позволяющих тестировать производительность. Во время тестирования размер словаря насчитывал 32 Мб.

А теперь посмотрим на результаты:

Как можно видеть показатели архиватора 64-битной оптимизированной версии на 64-битной ОС были лучше в сравнении с аналогичной 32-битной версией на 32-битной системе. Этого и следовало ожидать. Оптимизации смогли себя показать.

2. Тестирование при помощи тестового пакета PCMark Vantage

Существует как 32-битная, так и 64-битная версии тестового пакета PCMark Vantage. В этом тестовом пакете имеются разные тесты. Рассмотрим каждый из них.

Как и 7-Zip, в целом 64-битный тестовый пакет PCMark Vantage показал большую производительность чем 32-битный на 32-битной ОС. Здесь важным моментом оказались оптимизации под 64-битные процессоры, и больше объема доступной памяти: 4 Гб у 64-битной системы и 3 у ее 32-битной версии.

Итог сравнения производительности 32-битной версии Windows с 64-битной

Пришло время подвести итог данного теста:

• Наибольшее увеличение производительности в 64-битных версиях Windows XP, Vista, 7 наблюдалось в случае, когда были использованы оптимизированные 64-битные версии приложений и игр. Во время работы с обычными приложениями, без оптимизации под 64-битную версию производительность не увеличивается;
• Многие программы и игры не смогли показать заметного роста производительности когда был увеличен объем доступной ОЗУ больше 3 Гб. Исключением можно назвать сложные программы, которые позволяют работать с видео, изображениями, системы проектирования и прочие. В дальнейшем этих приложений будет больше. Для таких программ использовать 64-битную систему будет весьма обоснованно.
• Некоторые из приложений на 64-битной ОС показали нестабильную работу по разным причинам. Но этих приложений не так много.

В конце хочется отметить то, что вы сами выбираете версию Windows для своих нужд. И если это исследование смогло вам помочь, то мы будем только рады.

Мы покажем, каким образом можно сделать работу компьютера более быстрой, перейдя на 64-битную версию Windows 7.

Без проблем превратить современный ПК в настоящий «болид» может практически каждый пользователь. После установки операционной системы Windows 7 в 64-битной версии компьютер начинает работать быстрее, стабильнее и безопаснее.

Сегодня практически половина всех ПК, продаваемых с предустановленной «семеркой», оснащается 64-разрядным вариантом этой ОС. Но и для всех остальных пользователей, работающих с 32-битными операционными системами от Microsoft, переход на вариант с удвоенной разрядностью является оправданным. Мы расскажем, какие преимущества у вас после этого появятся, как подготовиться к модернизации, какие проблемы могут возникнуть и как их решать. При этом вам пригодится пакет 64-битных программ, размещенный на нашем DVD. В нем представлены многочисленные драйверы для принтеров, сканеров, видеокарт и прочие полезные утилиты. Также мы продемонстрируем, каким образом привязать к новой операционной системе старое «железо», для которого уже не выпускается новых драйверов. Кроме того, вы узнаете, как инсталлировать ПО, несовместимое с 64-битной Windows.

Переход: ощутимые преимущества

Самое главное достоинство 64-разрядных систем состоит в возможности использовать большой объем оперативной памяти. В зависимости от варианта ОС пользователю будут доступны до 192 Гбайт вместо 3, поддерживаемых в 32-битном варианте. Даниэль Меланхтон, технический советник при Microsoft, однозначно рекомендует: «Если у вас больше 2 Гбайт оперативной памяти, переходите на 64-битную версию ОС и ни о чем не думайте».

Мы проверили, какие преимущества на самом деле дает более быстрая архитектура операционной системы. Для этого на два ПК с процессорами Intel Core 2 Duo E6600 были установлены 32- и 64-разрядная Windows 7, а затем инсталлированы ресурсоемкие программы: графический редактор Photoshop CS5, архиватор 7-Zip и универсальный конвертер Mediacoder. Эти приложения загружали работой компьютеры, а мы контролировали демонстрируемую последними скорость.

Кроме того, в 64-разрядной ОС мы запускали как 32-, так и 64-битный вариант каждой программы. Таким образом были получены три результата, которые однозначно демонстрируют, что в Windows с архитектурой 64 бита соответствующие редакции ПО работают быстрее, чем 32-разрядные. Прирост скорости составляет до 15% (более точные данные вы найдете во врезке справа).

При этом преимущества 64битной ОС связаны не только с увеличением вычислительной мощности ПК, но и минимизацией рисков для его безопасности. Дело в том, что компьютер с более производительной операционной системой не подвержен атакам типа SSDT-Hooks нового поколения вирусов. Эти вредоносные программы выбирают точный момент между этапами проверки исполняемого кода, осуществляемой антивирусом, и размещают зловредный код на компьютере-жертве.

Программы: возможные проблемы

Программа Windows 7 Upgrade Advisor покажет, может ли ваш компьютер работать с более производительной архитектурой новой операционной системы Не всякий ПК подходит для установки ОС с 64-битной архитектурой, но, как правило, с ней способен работать любой компьютер моложе трех лет. Тем не менее перед началом инсталляции следует запустить бесплатную утилиту Microsoft Windows 7 Upgrade Advisor для проверки совместимости. Она наглядно продемонстрирует, годится ли «железо» вашего ПК для перехода на 64-битную ОС. Напоминаем, что апгрейд оправдывает себя, если на компьютере есть более 2 Гбайт оперативной памяти.

Если же объем RAM превышает 4 Гбайт, то переход на более производительную версию ОС просто обязателен - это позволит задействовать весь потенциал компьютера.

Онлайновая база данных PCIDatabase.com позволит определить производителя того или иного продукта либо найти всю информацию о периферийных устройствах, а также драйверы для них Если ПК активно используется вами в профессиональной деятельности, следует обязательно убедиться в наличии 64-битных версий программ, которые понадобятся вам в повседневной работе, или хотя бы в том, что имеющиеся 32-разрядные приложения совместимы с новой архитектурой операционной системы.

Большинство 32-битных утилит нормально функционируют в этой среде, но при этом могут возникать проблемы со скоростью их работы. Наш тест показал, что 32-разрядный вариант Photoshop CS5 обрабатывает фотографии в 32-битной ОС значительно быстрее, чем в 64-битной. Зато в последней максимальную скорость работы демонстрирует 64-разрядный Photoshop. На сегодняшний день инсталлятор этой программы предлагает оба варианта установки, так как не все дополнения совместимы с 64-битной версией - многие фильтры и плагины пока еще не функционируют в ней. Даже Internet Explorer работает в 64-разрядной ОС неидеально: доступны не все дополнения. Например, Adobe все еще не опубликовала финальную версию Flash-плагина для 64-битного браузера, как и Apple - для QuickTime. В связи с этим даже после перехода на ОС с новой архитектурой лучше оставить старую версию браузера.

Сама корпорация Microsoft вынуждена бороться с проблемами совместимости пакета Office. Дело дошло до того, что софтверный гигант не рекомендует использовать 64-битную редакцию этого продукта. Лучше всего инсталлировать 32-разрядный вариант в системе с архитектурой 64 бита. Специалисты Microsoft обосновывают это так: многие дополнения ориентированы на 32-битную редакцию программы, и это может вызвать проблемы при синхронизации смартфонов с Outlook. Кроме того, дополнительные хлопоты доставят пользователю 32-разрядные элементы управления Office, а также плагины и VBA. Если же использовать этот пакет только в связке с совместимыми 64-битными приложениями, то все работает стабильно. Но в любом случае использование 64-разрядного офисного пакета в соответствующей среде не дает существенных преимуществ - разве что большие таблицы в Excel будут рассчитываться немного быстрее. А вот Word и все остальные приложения потребляют так мало ресурсов, что в случае с ними вы вряд ли заметите, что объем оперативной памяти увеличился. Более подробную информацию о последней версии пакета Microsoft Office вы найдете в статье «Примеряем новый Office 2010» в CHIP №9 2010 на стр. 120.

Если же вы имеете дело с программой, которая категорически отказывается работать в 64-битной среде, выход есть: с помощью средств виртуализации инсталлируйте в Windows 7 версию XP (подробнее в конце статьи).

Аппаратные средства: в чем может быть подвох?

Информация о неустановленных драйверах и ID оборудования доступна в Диспетчере устройств Windows В принципе, если ваше «железо» не старше трех лет, трудностей с его использованием возникнуть не должно. Для большинства принтеров, фотоаппаратов и других периферийных устройств сегодня существуют 64-битные драйверы, которые обеспечивают безупречную работу в высокопроизводительной операционной системе.

Однако при использовании старых сканеров, звуковых карт и других продуктов, даже работавших под управлением Windows XP, могут возникнуть проблемы. Дело в том, что обновленных 64-битных драйверов для таких устройств нет, так как производители прекратили их поддержку. Тем не менее есть способы оживить такой «антиквариат», чтобы не пришлось торопиться с покупкой более современных моделей.

Если нет возможности найти драйвер для Windows 7, зачастую может подойти вариант, созданный для предыдущей версии ОС - например, Windows Server 2003. Но при этом он обязательно должен быть написан именно для 64-битного варианта системы.

Иногда даже при совместимости драйверов с ОС стандартная установка бывает проблематична: в некоторых случаях Windows проверяет инсталляционный файл и отклоняет его как не совпадающий с текущим вариантом системы. Можно обойти это ограничение, запустив установку в режиме совместимости с прежней версией Windows.

Другой способ выйти из затруднения - найти драйвер для устройства такого же типа, что и ваше.

Например, если ваш принтер совместим с языками PCL или PostScript, попробуйте воспользоваться драйвером от HP. Точную информацию о производителе комплектующих можно отыскать следующим образом. В меню «Пуск» кликните правой кнопкой по пункту «Компьютер» и в контекстном меню выберите «Свойства». В открывшемся окне слева найдите Диспетчер устройств и запустите его.

Подтвердите запрос прав администратора. В каталоге устройств отыщите те, которые отмечены желтым треугольником с восклицательным знаком (это означает, что драйверы для них не установлены). В контекстном меню «Свойства» на вкладке «Сведения» выберите из выпадающего списка «ID оборудования». Здесь вы увидите четырехзначное обозначение производителя (Vendor-ID) и номер устройства (Device-ID). По этой информации на ресурсе www.pcidatabase.com можно определить разработчика того или иного продукта. Как правило, на своих сайтах производители выкладывают подходящие драйверы.

Трудности могут возникнуть, если сетевой принтер подсоединен к компьютеру с 64-битной Windows 7. В этом случае 32-разрядный ПК, включенный в эту сеть, не сможет выбрать данное печатающее устройство. Выходом может стать установка на 64-битной операционной системе 32-разрядного драйвера принтера. Но это возможно не всегда и срабатывает лишь в том случае, если есть возможность распаковать инсталляционный пакет и установить драйвер через INF-файл. Владельцы серверов NAS или маршрутизаторов с USB-портом могут решить проблему быстрее, подключив принтер или сканер к этим устройствам.

Виртуальная Windows XP: как запустить любую программу в 64-битной среде

Некоторые приложения и устройства отказываются работать в 64-разрядных операционных системах.

Мы продемонстрируем, каким образом активировать старые аппаратные средства без актуальных драйверов или пользоваться программами, изначально несовместимыми с «семеркой».

Использование XP в среде Windows 7 . Владельцы Windows 7 версий «Профессиональная», «Корпоративная» и «Максимальная» после инсталляции ОС имеют возможность просто активировать интегрированный в нее режим XP.

Если же у вас установлена «Начальная» или «Домашняя», на помощь придет дополнительное ПО. Бесплатная программа VMLite XP Mode, имеющаяся на нашем DVD, позволяет без проблем запускать в «семерке» приложения для Windows XP.

Вы даже не заметите, что в фоновом режиме у вас работает XP-машина.

Бесплатная утилита VMLite XP Mode позволяет легко интегрировать приложения для XP и устаревшее «железо» в среду Windows 7 Порядок установки . Вам потребуется утилита VMLite XP Mode, а также лицензионная Windows XP. Программа, конечно, позволяет скачать полноценную версию этой ОС с сайта Microsoft, но владельцам «Начальной» и «Домашней» редакций лучше этого не делать, чтобы не нарушать лицензионное соглашение. Дело в том, что загружать прежнюю версию операционной системы имеют право только пользователи, купившие «Максимальную» или «Профессиональную».

После инсталляции вы получите полноценную Windows XP, в которой можно в обычном режиме устанавливать любые программы и драйверы. Утилита VMLite XP Mode запускается привычным способом - посредством кнопки «Пуск» и пункта «Все программы». Обмен файлами между двумя операционными системами производится через сетевой диск, при клике по которому отобразится структура папок вашего хост-компьютера.