应用软件开发的64位WINDOWS系统环境兼容性
1. 64位CPU硬件
目前的64位CPU分为两类：x64和IA64。x64的全称是x86-64，从名字上也可以看出来它和x86是兼容的，原先的32位程序可以在x64上运行得很好，这也就是为什么在x64的CPU上能够成功安装32位的Windows操作系统。现在市场上卖的家用电脑的CPU通常都是x64。两家顶级CPU公司Intel和AMD分别推出了EM64T(Extended Memory 64 Technology)和AMD64(Advanced Micro Devices 64)。这两款x64 CPU的指令集有很多相似之处，Intel追加的大多数64位指令也与AMD64指令集相兼容，因此Microsoft就不用为两家公司的64位处理器开发各自的64位操作系统。比如Vista x64和SQL2005 x64即可以在EM64T上运行，也可以在AMD64上运行。
IA64是真正的64位CPU，指令集较x86有很大变化，它不兼容32位的程序。微软的很多产品都不支持IA64 ，特别是面向个人用户的一系列产品。但是面向服务器的一些产品还是有IA64版本的，比如Windows 2003，SQL server 2005等等。由于IA64没有x64这么普及，所以本文中讨论的64位CPU如果不加特别说明，指的是x64。
CPU从32位发展到64位的最大的驱动力就是为了让内存突破4GB的限制。目前的操作系统和应用软件都越做越大，4GB的限制成了软件发展的瓶颈。然而64位的到来一下子解决了这个问题，让软件发展的前途一片光明。64位CPU使用64位来表示地址空间，也就是2的64次方，是一个天文数字：16EB ！这个范围就目前来看太大了，当前任何软件都用不了这么多空间，所以AMD64 CPU目前的实现只用了64位中的48位来表示地址空间。它们分为两块，一块是从00000000 00000000到00007FFF FFFFFFFF，还有一块是从FFFF8000 00000000到FFFFFFFF FFFFFFFF，一共是256TB（如下图的左边），在Windows下，低位的128T是给应用程序使用(User Mode)，高位128TB是给系统使用(Kernel Mode)。
如果将来有需要的话，可以扩展成56位（如上图的中间），最终还可以使用全部的64位(Full 64bit implementation)，这样的话，虚拟内存空间将是2的64次方，共16 EB。将来可以把大文件整个的映射到内存里，通常来说，这样会使文件的读写速度会比现在快很多。
上面所说的是虚拟内存，在物理内存方面，AMD64目前的实现支持40位的物理内存，共1 TB，这个系统架构以后可以扩展成52位，共4PB。
内存地址空间变成了64位，那也就是意味着寄存器也是64位。先来看看最具有代表性的RAX寄存器。从16位时代的AXjava64位，到32位时代被扩展成EAX，现在扩展成64位的RAX，它们之间的关系如图
RAX, RBX, RCX, RDX, RBP, RSI, RDI, RSP和RIP都从原来的32位(EAX, EBX, ECX等等)变成了64位，并且还新增加了许多新的64位寄存器和128位寄存器。
2. 64位Windows系统的32位代码兼容性设计
WOW系统
能安装64位操作系统的机器，其CPU必然是64位的。根据IA64和X64架构的区别，MS分别推出了支持IA64以及X64的WINDOWS操作系统，包括XP，VISTA，2003SERVER，2008SERVER等。之前的32位程序要在64位系统上运行，除了CPU要兼容32位代码（IA64采用软件模拟方式兼容IA32和X86指令，效率不高），在操作系统层面必然也要有一定的措施进行兼容。由于IA64的系统并不常见，因此我们的讨论针对X64架构的硬件和软件系统。
64位Windows为了兼容32位应用程序，微软采用了WOW64技术。WOW的全称是Windows On Windows，前一个Windows指32位，后一个是64位，意思就是说在64位Windows上的32位Windows。WOW技术的目的是兼容以前的32位应用程序，使得它们在64位 Windows上运行结果和在32位Windows上运行结果一样。
在64位环境下，System32目录下存放的是64位DLL。为了能兼容32位应用程序，64位Windows也提供了一整套32位的系统DLL。他们存放在Syswow64目录下。从名字上看有点混淆：System32是放64位DLL的，Syswow64是放32位DLL的。在Windows x64环境中，用32位的Task Explorer查看32位应用程序的进程，可以发现，相关联接的系统DLL基本上都是在Syswow64目录下的。
如果使用64位的Task Explorer查看32位的程序，会发现多出了3个特殊的DLL：wow64，wow64win和wow64cpu和一个64位的ntdll.dll。
其中64位的ntdll.dll是64位系统下WINDOWS进程都加载的系统DLL，主要提供相关的系统调用的接口。另外三个DLL就是用来创建64位系统下的模拟32位系统环境。Wow64.dll管理进程和线程的创建，截获异常分发处理(Exception Dispatching)和系统调用(所暴露出来的系统调用)，这个DLL还实现了文件系统重定向(File System Redirection)，注册表重定向(Registry Redirection)，和注册表反射(Registry Reflection)。这三种技术会在后面详细介绍。 Wow64cpu.dll管理wow里每个正在运行的线程的32位CPU上下文，并且控制CPU在 32位模式和64位模式之间的切换。 Wow64win.dll截获GUI系统调用，这些调用是Win32k.sys暴
露出来的。 由此可以看出，在64位系统下得32位程序，用到的系统内核是64位而不是32位的。
上面所说的三个DLL共同实现了在64位Windows上WOW技术。如下图。
在32位系统中，默认情况下，应用程序可以使用2G内存，另外2G是系统使用的；通过修改配置，应用程序能使用3G内存，这时系统使用1G内存。在WOW64环境下，一个32位应用程序能使用最多全部的32位地址空间：4G ！只需要在编译程序的时候，设置IMAGE_FILE_LARGE_ADDRESS_AWARE标志(/LARGEADDRESSAWARE开关)，如果不打开这个开关，就和原来一样，只能使用2G内存。
文件系统重定向器(File System Redirector)
在32位Windows上的程序访问system32目录里的DLL，这些DLL是32位的。在64位windows中System32目录里是64位的DLL，所以32位程序在64位环境下需要另外一个目录作为它system32目录，这个目录就是syswow64，WOW64提供了文件系统重定向器(File System Redirector)。在WOW64环境下，32位程序访问system32目录里的文件，都会被重定向到syswow64目录。比如在32位程序中想访问%windir%\system32\user32.dll，那它实际上访问的是%windir%\syswow64\user32.dll。
重定向也有一些例外，下面这些目录是不需要被重定向的:
%windir%\system32\catroot
%windir%\system32\catroot2
%windir%\system32\drivers\etc
%windir%\system32\logfiles
%windir%\system32\spool
使用如下的一个小程序。先输出system32下的文件大小，再输出system32\drivers\etc\hosts的文件大小。然后调用WOW API：Wow64DisableWow64FsRedirection把文件系统重定向器禁止掉，然后再次输出两个文件的大小。
void PrintFileSize(PCWSTR wszFileName)
{
wprintf(L"%ls ", wszFileName);
HANDLE hFile = CreateFile(wszFileName, GENERIC_READ, FILE_SHARE_READ,
NULL, OPEN_EXISTING, 0, NULL);
// Check hFile value. If opening file succeeded, print file size
wprintf(L"File Size: %d Bytes\r\n", GetFileSize(hFile, NULL));
CloseHandle(hFile);
}
void wmain(int, WCHAR*)
{
PrintFileSize(L"c:\\windows\\system32\\");
PrintFileSize(L"c:\\windows\\system32\\drivers\\etc\\hosts");
PVOID pOldValue;
Wow64DisableWow64FsRedirection(&pOldValue); // disable redirection
PrintFileSize(L"c:\\windows\\system32\\");
PrintFileSize(L"c:\\windows\\system32\\drivers\\etc\\hosts");
Wow64RevertWow64FsRedirection(pOldValue); // restore redirection
}
程序编译成32位后，在64位Windows上运行的结果是：
可以看到在没有禁用文件系统重定向器之前，的大小是151040字节，禁用后是169472字节，打开“我的电脑”到Syswow64目录下到，它的大小是151040，而system32下则是169472，虽然在程序中写的都是system32下的，实际上访问的却是两个不同的文件。再看一下hosts文件，它在禁用前后的大小是一模一样的761字节，说明它没有被重定向过，可以打开%windir%\system32\drivers\etc目录看一下，hosts文件就是761字节。
注册表重定向器(Registry Redirector)
和目录重定向类似，注册表的一些键也需要重定向，它们是：
HKEY_LOCAL_MACHINE\Software
HKEY_USERS\*\Software\Classes
HKEY_USERS\*_Classes
上面的星号(*)表示用户的SID(Security ID)。也就是说32位程序访问HKEY_LOCAL_MACHINE\Software\XXX和64位程序访问HKEY_LOCAL_MACHINE\Software\XXX是完全独立，不相关的。比如在32位程序在HKEY_LOCAL_MACHINE\Software\下新建了一个值ABC，64位程序在访问HKEY_LOCAL_MACHINE\Software\的时候会看不到这个ABC值。
再来做一个试验：64位Windows提供了两个版本的注册表编辑器()，一个版本是32位的：%windir%\，另一个是64位的：%windir%\。现在，先打开64位的注册表编辑器，在HKEY_LOCAL_MACHINE\Software\下面新建一个键aaa。
然后关掉64位的注册表编辑器(注意：必须关掉，不然32位的注册表编辑器无法打开)，打开32位的版本。发现HKEY_LOCAL_MACHINE\Software\和64位的时候很不一样，而且看不到aaa键。现在，再新建一个aaa2。