64 位 vs. 32 位 CPU：它们有什么区别

随着 AMD 和 Intel 不断迭代 CPU 产品线，消费者在选购处理器时，需要考虑的因素也越来越多。对游戏玩家来说，一颗高主频、高 TDP 的强大 CPU 往往能带来更流畅的游戏体验；而追求便携性与续航的轻薄本用户，选择一款节能的处理器则更为合适。

回顾过去，在选择 CPU 时，32 位与 64 位的考量也曾是一个重要的决策点。如今，32 位 CPU 已经逐渐淡出主流 PC 市场，但在服务器领域和一些爱好者的特定项目中，x86 架构的芯片仍然扮演着重要角色。

本文将探讨 32 位与 64 位 CPU 之间的主要差异，并分析 64 位处理器在性能上有哪些显著提升。

什么是位宽

在了解 CPU 架构的差异之前，首先得理解「位宽」的概念。位宽是指处理器一次可以处理的数据量，直接影响 CPU 能够寻址的内存空间大小。简单来说：

例如：

• 1 位 CPU 可寻址 2 个内存地址。
• 32 位 CPU 可寻址约 42 亿个内存地址。
• 64 位 CPU 可寻址达到 1844 万亿个内存地址。

位宽决定了 CPU 与内存之间的数据传输效率。位宽越大，数据传输速度越快，CPU 的处理能力也就越强。当然，CPU 的性能还会受到主频、缓存容量等其他因素的影响。

内存限制与寄存器数量

32 位系统的内存限制

早期的 32 位系统主要受限于其内存寻址能力。在不考虑页面文件和分段等复杂操作时，32 位处理器最多只能寻址 4GB 内存。这是因为 x86 CPU 的寄存器最多只能存储 32 位的信息，从而限制了可用的最大内存量为 4GB。

4GB 内存够用吗？

在 2000 年代初，4GB 内存对大多数用户来说已经足够了。但随着时间的推移和技术的发展，4GB 的内存上限显然不够用了，特别是在需要同时运行更多应用程序的情况下。

64 位系统的优势

相比之下，64 位处理器能够寻址高达 18.4 Exabytes（即 1840 万 TB）的内存，这个数字非常庞大。这意味着，理论上，64 位处理器的内存限制远远超出了当前的应用需求。

寄存器数量的差异

基于 x86 架构的 CPU 只有 8 个通用寄存器，而其 64 位处理器则有 16 个，这使得 64 位处理器在数据处理方面更为高效。

操作系统和应用程序

32 位系统的局限性

Windows 11 的发布拉高了对硬件的基本要求，尽管某些要求可以绕过（例如 TPM 和安全启动），但 Windows 11 直接就没有提供 32 位版本，使用 32 位处理器的电脑将无法进行升级。

除此之外，32 位操作系统还存在一些其他限制：

• 内存分配限制：除了 Linux 中的一些特殊处理外，x86 版本的 Windows 无法将全部 4GB 内存完全分配给单一应用程序。由于系统需要为后台进程保留内存，在 32 位系统上运行大型应用程序时，会遇到性能下降。
• 应用程序兼容性：许多应用程序的 64 位版本（需要 64 位 DLL 支持）可能无法在 32 位系统上运行。

64 位的优势

与 32 位系统相比，64 位系统具有以下优势：

• 更大的内存寻址空间：64 位处理器能够寻址高达 1844 万亿个内存空间，是 32 位处理器的 42 亿倍。使得 64 位系统能够支持更大的内存容量，满足未来应用程序和系统的需求。
• 更高的性能：64 位系统能够更有效地利用内存和寄存器，从而提高应用程序的性能。
• 更好的应用程序兼容性：64 位系统可以运行 32 位和 64 位应用程序，提供更好的兼容性。

32 位 CPU 与 64 位 CPU 对比

虽然 64 位 CPU 已成为主流，但 128 位或 256 位处理器还尚未开始普及。目前市面上的系统和应用还达不到需要如此恐怖内存空间的地步。即便是最高端的游戏 PC，也用不到超过 256GB 的内存。因此，在短期内，64 位处理器仍将是主流。