Системное программирование в среде Windows

• 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.

Поддержка Windows

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.

Поддержка сторонних компаний

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.

Обзор 64-разрядной архитектуры

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.

Необходимость в 64-битовой адресации

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.