Windows 中的 32 位和 64 位程序有什么区别

Question

为什么 64 位程序不能在 32 位 Windows 副本上运行？我的 PC 如何知道我正在运行 64 位程序？该程序是否有一段代码告诉 Windows 它是一个 64 位程序，还是 Windows 根本无法执行它？

我看到同一个程序的两个版本的文件大小有显着差异，所以我认为是代码不同。是否可以修改代码并使程序运行？

Answer 1

免责声明：我一生中从未编写过操作系统。最好等待更有能力的人来回答，同时阅读一些 OSDev 文章。

该程序是否有一段代码告诉 Windows 它是一个 64 位程序，还是 Windows 根本无法执行它？

两者都是。

• 所有 Windows 可执行文件（.exe、.dll、……——通常是 PE 可执行文件）都有一个标头，告诉操作系统它们是为什么架构编译的。它可以是 Intel x86（16 位或 32 位）或 x86_64 或 Itanium 或 Alpha AXP……

  如果操作系统在标头中看到不兼容的架构，它将完全拒绝运行该程序。在其他情况下——例如，如果您尝试在 x86_64 上运行 x86 程序，它将知道该程序需要以与其他模式不同的模式运行。

• 另一方面，程序内部的实际机器代码指令是不同的。（顺便说一下，这就是拥有不同体系结构的全部意义。）64 位 x86_64 体系结构比 32 位 x86 具有更多指令，而 32 位 x86 比 16 位具有更多指令。（Alpha 或 ARM 或 Itanium 之类的东西是如此不同，以至于几乎无法进行比较。）

  （即使不同的 x86 CPU 也有不同的指令集——随着时间的推移，它们在基本指令集之上积累了几十个扩展，例如“SSE”或“MMX”或“AES-NI”指令集，因此程序可能如果允许编译器针对最新的 CPU 对其进行优化，则它不会在像 Pentium 这样的旧 CPU 上运行。）

  并且即使对于跨两种架构相同的基本指令，数据大小也可以更大，最重要的是，内存地址更大——64 位架构通常被称为“64 位”，因为它们使用 64 位来表示位置内存等等。

  因此，即使您手动编辑标题以告诉操作系统不同的体系结构，您最终也只会得到一个每次都崩溃的程序。

• 另一方面，x86_64 仍然具有与 x86 相同的指令（只是增加了更多的指令），因此操作系统在 64 位模式下运行 32 位程序相对容易；在处理该程序时，它主要只是注意仅使用 x86 功能。然而，这不适用于另一个方向——即使已经编写了 32 位操作系统来将 CPU 切换到 64 位模式以供您的程序使用，然后返回，程序仍然很容易发生某些事情操作系统无法应对。

如果你有源代码，你可以很容易地为不同的架构编译它（假设它是正确编写的——一些程序仍然假设内存指针总是 32 位宽……）但是如果你只有一个编译好的二进制文件，你就出局了运气。