Win10 ARM版为什么可以运行x86程序?

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在微软Build 2017开发者大会上，微软宣布ARM版Windows10将会支持x86软件。讨论之前，我们有必要首先回顾下64位Windows如何运行32位应用。

首先聊聊64位CPU，Intel和AMD早期采用了完全不同的策略。Intel为64位设计了全新的IA64架构。由于是原生的64位架构，性能更强，但是对传统X86应用兼容不佳。AMD则选择在原始32位X86指令集的基础上扩展64位X86-64指令集，并且将其命名为AMD64。在兼容原有X86的基础上，同时支持X86-64的扩展64位计算。由于市场对IA64架构反应冷淡，Intel最终按照AMD64的模式推出EM64T技术。类似于AMD64，EM64T包括两种工作模式，传统IA-32模式（传统32位模式）和IA-32e扩展模式（支持扩展64位计算）。最终，IA64逐步退出历史舞台，而采用AMD64/EM64T技术的处理器称为x86-64处理器，简称x64处理器。

对于64位Windows如何运行32位应用，选择有两种。第一，将32位系统库(C :\Windows\System32)移植，并直接在x64处理器（x86-64）上运行32位代码。第二，将32位系统库移植，转换为64位代码，随后在本机运行。WOW64(Windows on Windows64)选择了后者，首先将32位系统库Windows\System32移植至Windows\SysWOW64，随后通过动态二进制编译器，将32位数据类型重新编组为64位，调用约定则自动封装（X86-64对X86指令集的扩展）。最终，无论是32位应用还是64位应用，全部通过调用同样的NTDLL完成与内核的交互，确保了与内核和设备的交互都可以按本地硬件的速度进行。

WOW64系统库（Windows\SysWOW64，移植自32位System32）

Windows ARM运行32位x86应用的方案与64位Windows运行32位x86应用类似。不同是，为了降低二进制翻译器的开销，Windows ARM采用CHPE(Compiled Hybrid Portable Executable)技术，CHPE在X86 DLL中嵌入相同的ARM64代码。唯一的不同是，为了32位x86应用交互，数据类型仍使用32位。64位据类型的封装则在WOW抽象层进行。通过CHPE技术，X86 to ARM64二进制编译器得以高效进行。最终的过程则与64位运行32位应用完全一致，不再赘述。整个开销取决于应用程序代码、系统代码和内核融合的速度。最终，x86应用将获得非常接近于处理器原生性能的运行速度。