32位、64位操作系統(tǒng)系統(tǒng)差異對(duì)比
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想必大家都遇到過這樣的問題：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。
今天我來給大家一一介紹下：
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通過地址總線來指定存儲(chǔ)單元，地址總線的寬度決定了CPU所能訪問的最大內(nèi)存空間大小，1根地址線能訪問的內(nèi)存空間是1bit，32根線訪問的最大內(nèi)存空間是4G，64根線...太大了。
控制總線
CPU通過控制總線對(duì)外部器件進(jìn)行控制，主要通過控制總線來傳輸控制信號(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。
總體來說 ，CPU作為總線的主控，通過控制總線向各個(gè)外部器件發(fā)送控制信號(hào)，通過地址總線訪問內(nèi)存地址，通過數(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，誰搬磚的速度快，自然你更喜歡用誰。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，來回切換也不會(huì)卡頓，王者榮耀都順暢多了。
程序
指的是32位程序和64位程序。
32位指令的程序一般來說可以在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]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)畫和游戲數(shù)據(jù)庫以及各種網(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。
32位操作系統(tǒng)和64位操作系統(tǒng)下數(shù)據(jù)類型對(duì)應(yīng)的字節(jié)大小也是不同的，正常數(shù)據(jù)類型對(duì)應(yīng)的字節(jié)數(shù)應(yīng)該是CPU位數(shù)決定的，但實(shí)際上貌似是由編譯器決定的，看下表：
|
|
32位操作系統(tǒng) | 64位操作系統(tǒng) |
| char | 1個(gè)字節(jié) | 1個(gè)字節(jié) |
| short int | 2個(gè)字節(jié) | 2個(gè)字節(jié) |
| int | 4個(gè)字節(jié) | 4個(gè)字節(jié) |
| unsigned int | 4個(gè)字節(jié) | 4個(gè)字節(jié) |
| float | 4個(gè)字節(jié) | 4個(gè)字節(jié) |
| double | 8個(gè)字節(jié) | 8個(gè)字節(jié) |
| long（指針大小） | 4個(gè)字節(jié) | 8個(gè)字節(jié) |
| long long | 8個(gè)字節(jié) | 8個(gè)字節(jié) |
| unsigned long | 4個(gè)字節(jié) | 8個(gè)字節(jié) |
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)頁表中的四級(jí)頁表，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.guru99.com/32-bit-vs-64-bit-operating-systems.html
https://www.educba.com/32-bit-vs-64-bit-operating-system/ https://www.werecoverdata.com/blog/whats-better-64-bit-vs-32-bit/ https://www.geeksforgeeks.org/difference-32-bit-64-bit-operating-systems/
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