64位/32位的低级优缺点是什么？答案

【问题标题】：What are the lower level advantages and disadvantages of 64-bit/32-bit?64位/32位的低级优缺点是什么？
【发布时间】：2010-11-19 21:54:18
【问题描述】：

我相信我们都听说过 64 位和 32 位这两个术语，但它们的真正含义是什么？

我很确定它们与内存地址的大小有关。在 64 位机器上，对对象的引用是 64 位的。但我想再深入一点......

人们经常听到“64 位机器”这个短语。计算机的哪一部分实际上是针对位数的？处理器？操作系统？
拥有更大的内存地址有什么好处？

我可以添加更多问题，但我认为简短更好。

谢谢大家：D

【问题讨论】：

同stackoverflow.com/questions/132930/…
尽管，您已经在问题中陈述了“深入挖掘”的记忆，但无论如何，每个人仍然回答“这是记忆”......

标签： 64-bit 32-bit 32bit-64bit

【解决方案1】：

CPU 寄存器和内存寻址。
系统可以引用（查看）更多内存。

【讨论】：

【解决方案2】：

64 位系统可以直接寻址更多的内存
64 位系统可以处理两倍于 32 位的数据块，这有助于加快某些操作的速度

对于某些程序，例如办公自动化套件，32 位与 64 位几乎没有明显区别。

但对于其他应用程序（例如数据库、图形/视频处理或托管虚拟机）而言，能够一次访问更多物理内存并能够通过每条指令处理更多信息，可以对性能产生巨大影响。

请注意，如今，许多 32 位芯片都具有 64 位扩展功能，因为许多 FPU（数学）或 SSMD（向量）运算已经在 64 位模式下完成。

更多信息请参见32-bit Vs. 64-bit Systems: What's The Difference?。

【讨论】：

32 位机器的硬件可以访问超过 4GB 的内存；任何特定进程都将被限制为“直接”访问小于 4GB 的数据，但在 32 位窗口中不支持超过 4GB 的决定与技术决定一样是营销决定。
当你说“64 位系统可以更快地处理数据”时，我不明白。据我了解，如果您在 32 位系统中，处理器仍会以其数据总线的全宽加载内存页面（进入缓存）。所以本质上，它应该在每次操作中加载 2 倍以上的数据。而且由于操作码和数据更小，相同空间中的容量增加了 2 倍。考虑到内存 I/O 会降低应用程序的速度，32 位系统不是会快一点吗？

【解决方案3】：

64 位是指寄存器的宽度、内存寻址空间等。一个好处是能够寻址超过 4GB 的内存。

维基百科有an article on 64-bit computing 提供更多详细信息。

编辑：更多内存的优点是操作系统和程序有更多的虚拟寻址空间——16 艾字节（172 亿 GB）——更重要的是，更多的物理内存可以被添加到系统中并被寻址，从而减少了虚拟内存与磁盘的交换。

更宽的寄存器和数据总线的优点是移动相同数量的数据更容易、更快捷。需要两个或更多寄存器的操作现在可以用一个来完成。

因此，将软件重新编译为 64 位时，性能通常会提高。

缺点是更广泛的数据可能意味着相同数据占用更多空间。例如存储数字 300 需要九位。如果它存储在 32 位整数中，则浪费了 23 位。在 64 位中，这种浪费变成了 55 位。因此，无需重新工具，简单地重新编译为 64 位可以产生更快但稍微臃肿的软件。

编辑：这里还有64位技术页面：

Intel® 64 Architecture
AMD64 Solutions
IBM：From the stacks: Making the transition to 64 bits
IBM：Porting Linux applications to 64-bit systems
IBM：64-Bit Computing Decision-Maker’s Guide
CodingHorror：Is it time for 64 bit on the desktop?
经典Ars：An Introduction to 64-bit Computing and x86-64

【讨论】：

【解决方案4】：

差别正好是 32 位 ;-)

您需要 64 位硬件（处理器）才能运行 64 位操作系统。您需要 64 位操作系统才能运行 64 位软件。这是依赖项。

在 32 位系统中，您只能寻址 4 GiByte (2^32) 内存，在 64 位系统中，理论上限制为 2^64 字节。
64位软件需要稍微多一点的内存，主要是指针是8个字节而不是4个
在 x86_64 上，64 位可执行文件需要更多内存，因为许多指令需要额外的操作码，因此运行速度可能会更慢
在 x86_64 上，64 位软件可以使用更多的寄存器并且有可能运行得更快

【讨论】：

您的意思是“...在 64 位中存在...”在第一个要点中。
您的回答当然是正确的，但只是一个小评论。英特尔拥有物理地址扩展 (PAE)，它具有允许 36 位地址的附加地址线，通过重新安排页表层次结构，可为您提供 64 GB 的虚拟内存空间。这就是为什么您可以在大多数 32 位 Intel 处理器（Pentium Pro 之后）上处理超过 4 GB 的 RAM。
当你说“64 位系统可以更快地处理数据”时，我不明白。据我了解，如果您在 32 位系统中，处理器仍会以其数据总线的全宽加载内存页面（进入缓存）。所以本质上，它应该在每次操作中加载 2 倍以上的数据。而且由于操作码和数据更小，相同空间中的容量增加了 2 倍。考虑到内存 I/O 会降低应用程序的速度，32 位系统不是会快一点吗？
@Jeach。我没那么说过。您的意思是对另一个答案发表评论吗？
@hirschhornsalz：是的，我在两个答案上粘贴了我的评论......对不起！

【解决方案5】：

确切地说，64 位或 32 位仅引用主总线的宽度。

【讨论】：

没有。废话。有许多情况并非如此。 68008 或 8088，它有一个 8 位总线和 32 位或 16 位拱门，或者老式的 pentium/II/III，或 Athlon/XP，它们都具有 64 位主总线，同时是 32 位架构。

【解决方案6】：

让我们回到基础。

如今，99% 的计算机都基于所谓的Von Neumann architecture。本质上，计算机处于以下循环中：

从 RAM 中获取命令
在 CPU 上执行命令

_{（来源：wikimedia.org）}

当提到 32/64 位系统（或任何其他位大小）时，本质上您是在谈论计算机的架构和实现：

内存空间 (RAM) 的大小
CPU 寄存器大小
总线大小（即 CPU、RAM、I/O 等...）

如果你有一个 64 位系统，你有一个地址空间2^64。这就是为什么 32 位系统的 RAM 不能超过 4GB。如何处理大于2^32 的内存空间？

关于性能差异，没有明确的答案（就像 CISC 或 RISC 架构更好没有明确的答案一样）。这在很大程度上取决于您使用的应用程序。

总而言之：64 位架构只是构建计算机的一种不同方式。这并不意味着它更好或更糟，或者做不同的事情（在低级别上，每台计算机都在执行 fetch-execute）。这只是实现计算机的不同方式。

【讨论】：

【解决方案7】：

我认为最好的答案是在 x86 位 x64 汇编器中进行比较

当你的 x32 位程序注册一个变量时，例如一个整数 (5)，代码等价于：

push 5

为了更好地理解事物，'push X' 是一个捷径：

sub esp,4 //substracts esp with 4(4*8=32 bits.That's the size of a pointer in x32 executables) in order to make space for our variable
mov [esp],X //moves variable in @esp

这些寄存器是 32 位的（4 字节长），这是任何 32 位编程语言中指针的大小。

在 64 位代码中，但大小是两倍大，寄存器也是如此。我们的寄存器 ESP 存在于 x64 可执行文件中，但它不像 x32 可执行文件那样广泛使用。

所有寄存器的名称前都有一个“R”（EAX 变为 RAX，ESP 变为 RSP，EDX 变为 RDX，依此类推）。

所以我们在 x64 可执行文件中的代码不会有任何不同，除了 'push X' 的快捷方式将是

sub esp,8
mov [rsp],X

RSP 的大小是 ESP 的两倍 - 64 位，8 字节。

底线是 x64 位可执行文件比 x32 位可执行文件使用更多内存。

【讨论】：