隨著 AMD 和 Intel 不斷迭代 CPU 產(chǎn)品線，消費(fèi)者在選購處理器時(shí)，需要考慮的因素也越來越多。對游戲玩家來說，一顆高主頻、高 TDP 的強(qiáng)大 CPU 往往能帶來更流暢的游戲體驗(yàn)；而追求便攜性與續(xù)航的輕薄本用戶，選擇一款節(jié)能的處理器則更為合適。

回顧過去，在選擇 CPU 時(shí)，32 位與 64 位的考量也曾是一個(gè)重要的決策點(diǎn)。如今，32 位 CPU 已經(jīng)逐漸淡出主流 PC 市場，但在服務(wù)器領(lǐng)域和一些愛好者的特定項(xiàng)目中，x86 架構(gòu)的芯片仍然扮演著重要角色。

本文將探討 32 位與 64 位 CPU 之間的主要差異，并分析 64 位處理器在性能上有哪些顯著提升。

計(jì)算機(jī)架構(gòu)的基本概念

計(jì)算機(jī)的位數(shù)，通常指的是處理器（CPU）內(nèi)部處理數(shù)據(jù)的能力。具體來說，32位和64位代表了CPU能同時(shí)處理的數(shù)據(jù)位寬。32位CPU一次最多可以處理32位（二進(jìn)制）數(shù)據(jù)，而64位CPU則能同時(shí)處理64位數(shù)據(jù)。因此，64位處理器在數(shù)據(jù)計(jì)算能力上比32位更強(qiáng)。

除此之外，計(jì)算機(jī)的位數(shù)也影響到寄存器的大小和內(nèi)存尋址能力。32位的CPU最多可以尋址4GB的內(nèi)存，而64位CPU的尋址能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了這個(gè)限制，可以支持上百GB甚至更大的內(nèi)存空間。

什么是位寬

在了解 CPU 架構(gòu)的差異之前，首先得理解「位寬」的概念。位寬是指處理器一次可以處理的數(shù)據(jù)量，直接影響 CPU 能夠?qū)ぶ返膬?nèi)存空間大小。簡單來說：

可尋址的內(nèi)存量等于 2n ，其中 n 表示處理器的位寬。

例如：

• 1 位 CPU 可尋址 2 個(gè)內(nèi)存地址。
• 32 位 CPU 可尋址約 42 億個(gè)內(nèi)存地址。
• 64 位 CPU 可尋址達(dá)到 1844 萬億個(gè)內(nèi)存地址。

位寬決定了 CPU 與內(nèi)存之間的數(shù)據(jù)傳輸效率。位寬越大，數(shù)據(jù)傳輸速度越快，CPU 的處理能力也就越強(qiáng)。當(dāng)然，CPU 的性能還會受到主頻、緩存容量等其他因素的影響。

內(nèi)存限制與寄存器數(shù)量

• 32 位系統(tǒng)的內(nèi)存限制

早期的 32 位系統(tǒng)主要受限于其內(nèi)存尋址能力。在不考慮頁面文件和分段等復(fù)雜操作時(shí)，32 位處理器最多只能尋址 4GB 內(nèi)存。這是因?yàn)?x86 CPU 的寄存器最多只能存儲 32 位的信息，從而限制了可用的最大內(nèi)存量為 4GB。

• 4GB 內(nèi)存夠用嗎？

在 2000 年代初，4GB 內(nèi)存對大多數(shù)用戶來說已經(jīng)足夠了。但隨著時(shí)間的推移和技術(shù)的發(fā)展，4GB 的內(nèi)存上限顯然不夠用了，特別是在需要同時(shí)運(yùn)行更多應(yīng)用程序的情況下。

• 64 位系統(tǒng)的優(yōu)勢

相比之下，64 位處理器能夠?qū)ぶ犯哌_(dá) 18.4 Exabytes（即 1840 萬 TB）的內(nèi)存，這個(gè)數(shù)字非常龐大。這意味著，理論上，64 位處理器的內(nèi)存限制遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了當(dāng)前的應(yīng)用需求。

• 寄存器數(shù)量的差異

基于 x86 架構(gòu)的 CPU 只有 8 個(gè)通用寄存器，而其 64 位處理器則有 16 個(gè)，這使得 64 位處理器在數(shù)據(jù)處理方面更為高效。

操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序

32 位系統(tǒng)的局限性

Windows 11 的發(fā)布拉高了對硬件的基本要求，盡管某些要求可以繞過（例如 TPM 和安全啟動(dòng)），但 Windows 11 直接就沒有提供 32 位版本，使用 32 位處理器的電腦將無法進(jìn)行升級。

除此之外，32 位操作系統(tǒng)還存在一些其他限制：

• 內(nèi)存分配限制：除了 Linux 中的一些特殊處理外，x86 版本的 Windows 無法將全部 4GB 內(nèi)存完全分配給單一應(yīng)用程序。由于系統(tǒng)需要為后臺進(jìn)程保留內(nèi)存，在 32 位系統(tǒng)上運(yùn)行大型應(yīng)用程序時(shí)，會遇到性能下降。
• 應(yīng)用程序兼容性：許多應(yīng)用程序的 64 位版本（需要 64 位 DLL 支持）可能無法在 32 位系統(tǒng)上運(yùn)行。

64 位的優(yōu)勢

與 32 位系統(tǒng)相比，64 位系統(tǒng)具有以下優(yōu)勢：

• 更大的內(nèi)存尋址空間：64 位處理器能夠?qū)ぶ犯哌_(dá) 1844 萬億個(gè)內(nèi)存空間，是 32 位處理器的 42 億倍。使得 64 位系統(tǒng)能夠支持更大的內(nèi)存容量，滿足未來應(yīng)用程序和系統(tǒng)的需求。
• 更高的性能：64 位系統(tǒng)能夠更有效地利用內(nèi)存和寄存器，從而提高應(yīng)用程序的性能。
• 更好的應(yīng)用程序兼容性：64 位系統(tǒng)可以運(yùn)行 32 位和 64 位應(yīng)用程序，提供更好的兼容性。

32 位 CPU 與 64 位 CPU 對比

信息基于通用情況，具體的 CPU 架構(gòu)和實(shí)現(xiàn)可能會有一些差異。

雖然 64 位 CPU 已成為主流，但 128 位或 256 位處理器還尚未開始普及。目前市面上的系統(tǒng)和應(yīng)用還達(dá)不到需要如此恐怖內(nèi)存空間的地步。即便是最高端的游戲 PC，也用不到超過 256GB 的內(nèi)存。因此，在短期內(nèi)，64 位處理器仍將是主流。

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