一个程序是32位还是64位意味着什么？

Question

这个问题：一个字在32/64位操作系统中分别包含多少位？提到字长是指处理器寄存器的位长-我指的是计算机处理器操作的位数，即处理器操作的最小“不可分割”位数。

那是对的吗？使用Word / Excel / etc等软件，安装程序可以选择32位或64位安装。有什么不同？

由于计算机体系结构是固定的，因此在我看来，“ 32位”软件将被设计为与具有32位体系结构的计算机体系结构保持一致。64位程序将努力使指令集与64位字长对齐。

那是对的吗？

这里提出了一个非常类似的问题：从编程的角度来看，当程序是32位或64位时，这意味着什么？-并且接受的答案提到差异是可以分配给应用程序的内存量。但这太含糊-除非32位/ 64位软件的概念与32位/ 64位字处理器的大小完全无关？

Answer 1

您参考的答案描述了64位优于32位的优点。至于程序本身的实际区别，取决于您的观点。

一般来说，程序源代码不必完全相同。可以编写大多数程序，以便在适当选择编译器和/或编译器选项的控制下，它们可以像32位或64位程序一样完美地编译。但是，通常会对源产生一些影响，因为针对64位的（C）编译器可能会选择不同地定义其类型。特别是，long int在32位平台上普遍为32位宽，但在许多（但不是全部）64位平台上为64位宽。这可能是代码中的错误的来源，这些错误对此类详细信息做出了不必要的假设。

主要区别在于二进制文件。64位程序利用其64位目标CPU的完整指令集，这些指令集总是包含32位对应CPU不包含的指令。他们将使用32位对应CPU没有的寄存器。他们将使用适合其目标CPU的函数调用约定，这通常意味着与32位程序相比，在寄存器中传递更多的参数。使用这些和其他64位CPU设施可提供功能优势，例如使用更多内存的能力和（有时）提高的性能。

Answer 2

字长是主要区别，但不是唯一的。它倾向于定义CPU被“评级”的位数，但是字长和整体功能只是松散相关。整体能力至关重要。

在Intel或AMD CPU上，32位与64位软件实际上是指CPU运行时所处的模式。32位模式具有较少/较小的可用寄存器和指令，但是最重要的限制是可用的内存量。 通常限制32位软件使用2GB到不足4GB的内存。

存储器的每个字节都有一个唯一的地址，这与每个具有唯一的邮政地址的房子没有太大的不同。内存地址只是一个数字，程序将其保存到内存后就可以用来再次查找数据，并且内存的每个字节都必须有一个地址。如果地址是32位，则存在2 ^ 32个可能的地址，这意味着2 ^ 32个可寻址的内存字节。在当今的Intel / AMD CPU上，内存地址的大小与寄存器的大小相同（尽管并非总是如此）。

通过32位地址，程序可以寻址4GB（2 ^ 32字节），但是OS最多保留一半的空间。可用的存储空间必须适合程序代码，数据，通常还可以容纳要访问的文件。在具有许多GB RAM的当今PC中，这无法利用可用内存。这就是6​​4位流行的主要原因。64位CPU可用并被广泛使用（通常在32位模式下）已经有好几年了，直到内存大小超过2GB成为普遍现象，此后64位模式开始提供实际优势，并开始流行。64位的内存地址空间可提供16艾字节的可寻址内存（约18兆字节），这超出了当前任何软件都可以使用的内存，当然，没有PC具有如此大的RAM。

即使在64位模式下，典型应用程序中使用的大多数数据也不需要为64位，因此大多数数据仍以32位（甚至更小的）格式存储。文本的常见ASCII和UTF-8表示形式使用8位数据格式。如果程序需要将一大块文本从一个位置移动到内存中的另一个位置，则可以尝试一次将其移至64位，但是如果需要解释文本，则可能一次将其移至8位。 。类似地，32位是整数的通用大小（最大范围为+/- 2 ^ 31，或大约+/- 21亿）。21亿美元足够用于多种用途。图形数据通常以像素为单位自然地表示，每个像素通常最多包含32位数据。

不必要地使用64位数据有一些缺点。64位数据会占用更多的内存空间，并占用更多的CPU缓存空间（CPU使用的非常快的内存用于短期存储）。内存只能以最大速率传输数据，而64位数据则是其两倍。如果浪费使用，可能会降低性能。并且，如果有必要同时支持32位和64位版本的软件，则在可能的情况下使用32位值可以减少两个版本之间的差异并简化开发过程（尽管并非总是如此）。

在32位之前，地址和字长通常是不同的（例如，具有20位存储器地址但16位寄存器的16位8086/88，或具有16位存储器地址的8位6502，甚至32位早期）位具有26位地址的ARM）。尽管没有程序员会为更好的寄存器而着迷，但内存空间通常是每一代技术发展的真正动力。这是因为大多数程序员很少直接使用寄存器，而是直接使用内存，并且内存限制直接导致程序员不愉快，在32位至64位的情况下，也给用户带来不愉快。

综上所述，尽管各种位大小之间存在着真正重要的技术差异，但32位或64位（或16位或8位）的真正含义实际上只是与之相关的功能的集合。特定技术一代的CPU和/或利用这些功能的软件。字长是其中的一部分，但不是唯一的，也不一定是最重要的部分。

资料来源：在所有这些技术时代都是程序员。

Answer 3

程序运行在由处理器实现的给定体系结构（架构或ISA）之上。通常，架构定义“主要”字长，即大多数寄存器的大小以及这些寄存器上运行的操作（尽管您可以设计工作原理不同的架构）。尽管体系结构可能允许使用不同大小的寄存器进行操作，但这通常被称为“本机”字长。

此外，处理器使用内存，并且需要以某种方式寻址该内存-这意味着要使用这些地址进行操作。因此，这些地址通常可以像其他任何数字一样进行存储和操作，这意味着您具有能够保存它们的寄存器。尽管既不需要这些寄存器匹配字长，也不需要从单个寄存器中计算出地址，但在某些体系结构中就是这种情况。

在整个历史中，有许多不同字长的体系结构，甚至是怪异的。如今，您可以轻松找到周围的处理器，这些处理器不仅是32位和64位的，而且还包括8位和16位的（通常在嵌入式设备中）。在典型的台式计算机中，您使用的x86或x64分别是32位和64位。

因此，当您说程序是32位或64位时，是指特定的体系结构。在流行的桌面方案中，您指的是x86与x64。有很多问题，文章和书籍讨论了两者之间的区别。

现在，最后一点要注意：出于兼容性原因，x64处理器可以在不同的模式下运行，其中一种能够运行x86的32位代码。这意味着，如果您的计算机是x64（可能），并且您的操作系统支持它（也可能是Windows 64位），则它仍可以运行针对x86编译的程序。

Answer 4

使用Word / Excel / etc等软件，安装程序可以选择32位或64位安装。有什么不同？

这取决于使用的CPU：

在SPARC CPU上，“ 32位”程序和“ 64位”程序之间的区别正是您所认为的：

64位程序使用32位SPARC CPU不支持的其他操作。另一方面，Solaris或Linux操作系统将由64位程序访问的数据放置在只能使用64位指令访问的内存区域中。这意味着64位程序甚至必须使用32位CPU不支持的指令。

对于x86 CPU，这是不同的：

现代x86 CPU具有不同的操作模式，并且可以执行不同类型的代码。在不同的模式下，它们可以执行16位，32位或64位代码。

在16位，32位和64位代码中，CPU对字节的解释不同：

字节（十六进制）b8 4e 61 bc 00 c3将被解释为：

mov    eax,0xbc614e
ret

...以32位代码形式：

mov    ax,0x614e
mov    sp,0xc300

...以16位代码表示。

CPU必须对“ 64位安装”和“ 32位安装”的EXE文件中的字节进行不同的解释。

64位程序将努力使指令集与64位字长对齐。

当CPU不是16位CPU时，16位代码（请参见上文）可以访问32位寄存器。

因此，“ 16位程序”可以访问32位或64位x86 CPU上的32位寄存器。