[[350040]]

本文轉(zhuǎn)載自微信公眾號(hào)「程序喵大人」，作者程序喵大人。轉(zhuǎn)載本文請(qǐng)聯(lián)系程序喵大人公眾號(hào)。

想必大家都遇到過(guò)這樣的問(wèn)題：安裝某個(gè)軟件的時(shí)候，出現(xiàn)提示選擇32位版本還是64位版本?我們也可以查看自己的電腦是32位還是64位系統(tǒng)。

Windows

Linux

大家可能知道32位和64位和系統(tǒng)有關(guān)，

但其實(shí) 32 vs 64 可以有多重含義。

一般情況下，有以下幾種可能：

CPU、程序、操作系統(tǒng)。

今天我來(lái)給大家一一介紹下!

→_→CPU

首先，我們要先從什么是位數(shù)講起。

計(jì)算機(jī)中的位數(shù)指的是CPU一次能處理的最大位數(shù)。在Intel由16位的286升級(jí)到386的時(shí)候，為了和16位系統(tǒng)兼容，它先推出的是386SX，這種CPU內(nèi)部預(yù)算為32位，外部數(shù)據(jù)傳輸為16位。直到386DX以后，所有的CPU在內(nèi)部和外部都是32位的了。

有些人往往會(huì)弄不清在計(jì)算機(jī)中出現(xiàn)的“位”和Byte,KB,MB等有何關(guān)系，8位等于一字節(jié)Byte，即8bit=1B。32位處理器每次最多處理4Byte(32bit)，同理，64位處理器每次最多處理 8Byte(64bit) 。

32位架構(gòu)的CPU數(shù)據(jù)總線寬度是32位，每次可以傳輸32位數(shù)據(jù)，可以計(jì)算4個(gè)字節(jié)。64位架構(gòu)的CPU數(shù)據(jù)總線寬度是64位，每次可以傳輸64位數(shù)據(jù)，可以計(jì)算8個(gè)字節(jié)。

數(shù)據(jù)總線

數(shù)據(jù)總線是CPU與內(nèi)存或其它器件之間的數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ǖ溃瑪?shù)據(jù)總線的寬度決定了CPU和外界的數(shù)據(jù)傳輸速度，每根線可以傳輸1位二進(jìn)制數(shù)據(jù)，32根線每次就可以傳輸32位數(shù)據(jù)，64根線每次就可以傳輸64位數(shù)據(jù)。除了數(shù)據(jù)總線外還有地址總線和控制總線。

地址總線

CPU通過(guò)地址總線來(lái)指定存儲(chǔ)單元，地址總線的寬度決定了CPU所能訪問(wèn)的最大內(nèi)存空間大小，1根地址線能訪問(wèn)的內(nèi)存空間是1bit，32根線訪問(wèn)的最大內(nèi)存空間是4G，64根線...太大了。

控制總線

CPU通過(guò)控制總線對(duì)外部器件進(jìn)行控制，主要通過(guò)控制總線來(lái)傳輸控制信號(hào)和時(shí)序信號(hào)，控制總線是各種信號(hào)線的集合，是計(jì)算機(jī)各部件之間傳送數(shù)據(jù)、地址和控制信息的公共通道，控制總線的寬度決定了CPU對(duì)外部器件的控制能力。

總體來(lái)說(shuō)，CPU作為總線的主控，通過(guò)控制總線向各個(gè)外部器件發(fā)送控制信號(hào)，通過(guò)地址總線訪問(wèn)內(nèi)存地址，通過(guò)數(shù)據(jù)總線傳輸數(shù)據(jù)。

CPU的位數(shù)越大，可以計(jì)算的數(shù)值就越大，64位CPU可以執(zhí)行更大數(shù)字的運(yùn)算，但這個(gè)優(yōu)勢(shì)在普通應(yīng)用上不太明顯，普通應(yīng)用也沒(méi)必要進(jìn)行太大數(shù)字的運(yùn)算，但是對(duì)于數(shù)值計(jì)算較多的應(yīng)用就非常明顯。同時(shí)64位CPU有更大的尋址空間。

運(yùn)算速度不同：64位CPU的通用寄存器數(shù)據(jù)寬度是64位，處理器依次可以讀取64位數(shù)據(jù)，比32位多一倍，運(yùn)算速度理論上會(huì)提升一倍。像兩個(gè)不同的打工人一樣，打工人A一次性可以搬32塊磚，打工人B一次性可以搬64塊磚，誰(shuí)搬磚的速度快，自然你更喜歡用誰(shuí)。由于運(yùn)算速度提升，64位CPU可以在多任務(wù)中運(yùn)行順暢，來(lái)回切換也不會(huì)卡頓，王者榮耀都順暢多了。

那么有朋友要問(wèn)了，既然位數(shù)越高處理器運(yùn)算速度越快，為什么不用128位、256位的CPU?因?yàn)槲粩?shù)越高，處理器芯片的設(shè)計(jì)也就越復(fù)雜，當(dāng)前的科技水平還無(wú)法制造這么復(fù)雜的CPU。

→_→程序

指的是32位程序和64位程序。

32位指令的程序一般來(lái)說(shuō)可以在64位機(jī)器上運(yùn)行，可以兼容。64位指令的程序不可以在32位機(jī)器上運(yùn)行，因?yàn)?2位的寄存器存不下64位的指令。注意其實(shí)還有16位的程序，但16位的程序不能運(yùn)行在64位的機(jī)器上，因?yàn)闆](méi)有提供兼容機(jī)制。

→_→操作系統(tǒng)

操作系統(tǒng)其實(shí)也是程序，64位的操作系統(tǒng)使用的是64位的指令，不能安裝在32位機(jī)器上。

設(shè)計(jì)初衷不同

64位操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)初衷是為了滿足需要大量?jī)?nèi)存和復(fù)雜浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算的需求，一般用在科學(xué)計(jì)算、人工智能、平面設(shè)計(jì)、視頻處理、3D動(dòng)畫(huà)和游戲數(shù)據(jù)庫(kù)以及各種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器等領(lǐng)域中。

安裝環(huán)境不同

64位操作系統(tǒng)只能安裝在64位CPU的機(jī)器上，同時(shí)需要配合64位的程序才能發(fā)揮最佳性能，32位操作系統(tǒng)既可以安裝在32位CPU的機(jī)器上，也可以安裝在64位CPU的機(jī)器上，但沒(méi)啥意義，64位的性能會(huì)被大打折扣。

尋址能力不同

32位操作系統(tǒng)最多可以尋址2的32次方即4,294,967,296字節(jié)，約4GB內(nèi)存，4GB的內(nèi)存就現(xiàn)在而言在很多服務(wù)端程序上都是不夠用的，而64位操作系統(tǒng)理論上可以尋址2的64次方即18,446,744,073,709,551,616字節(jié)超過(guò)1億GB內(nèi)存，但這只是理論上，由于不同架構(gòu)的CPU設(shè)計(jì)不同，所以尋址能力也有錯(cuò)差別。

20世紀(jì)和21世紀(jì)早期制造的計(jì)算機(jī)大多都是32位的機(jī)器，現(xiàn)如今大多都是64位的機(jī)器了，但為了兼容32位機(jī)器，一般編程都會(huì)開(kāi)發(fā)出兩個(gè)版本，例如打包一個(gè)Android SDK，SDK內(nèi)部一般都會(huì)包含32位和64位的動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)，iOS的Framework內(nèi)部也會(huì)有32位和64位的靜態(tài)鏈接庫(kù)。

總結(jié)

32位處理器的優(yōu)點(diǎn)唯一值得一提就是它可以與20世紀(jì)末和21世紀(jì)初開(kāi)發(fā)的所有舊程序兼容。64位處理器可以提升程序的性能，更好的利用64位操作系統(tǒng)的特性。64位的處理器有256TB的虛擬內(nèi)存，其中128TB分配給了用戶空間，另外128TB分配給了內(nèi)核空間(不同架構(gòu)的CPU虛擬內(nèi)存的設(shè)計(jì)大小不同，AMD的x86-64架構(gòu)的CPU只有最低48位才會(huì)在地址轉(zhuǎn)換時(shí)被使用，所以總的虛擬地址空間為2的48次方即256TB，這里涉及到多級(jí)頁(yè)表中的四級(jí)頁(yè)表，后續(xù)程序喵會(huì)介紹)。

要實(shí)現(xiàn)真正意義上的64位計(jì)算，光有64位的處理器是不行的，還必須得有64位的操作系統(tǒng)以及64位的應(yīng)用軟件才行，三者缺一不可，缺少其中任何一種要素都是無(wú)法實(shí)現(xiàn)64位計(jì)算的。在64位處理器方面，Intel和AMD兩大處理器廠商都發(fā)布了多個(gè)系列多種規(guī)格的64位處理器;

參考資料

https://blog.51cto.com/zliang90/1282301

https://www.zhihu.com/question/19862280

https://blog.csdn.net/qing101hua/article/details/80763764

https://www.geeksforgeeks.org/difference-32-bit-64-bit-operating-systems/

https://www.guru99.com/32-bit-vs-64-bit-operating-systems.html

https://www.werecoverdata.com/blog/whats-better-64-bit-vs-32-bit/

https://www.educba.com/32-bit-vs-64-bit-operating-system/