32、64、x86、x64有啥区别,x86架构的历史背景

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导读

一段关于架构和位宽的基本知识是理解这一切的基础。想象一下，计算机的“大脑”（CPU，中央处理器）就像是一个工厂，它一次能处理的数据就好像是一节火车的车厢大小。这个“车厢”越宽（位数越高），它一次运送的货物就越多，处理速度自然就越快。

首先，我们来谈“位宽”这个概念。它指的是CPU处理器能够一次处理的二进制位数。最老的英特尔奔腾处理器采用的是32位架构。一个32位的处理器就像是一个只能搬运4车厢货物的工人。它能处理的数据量、地址空间以及内存容量（通常受限于4GB）都受到这个限制。那时候，我们常说的“奔腾32位处理器”就是指的这个。

后来，为了满足不断增长的计算需求，技术又向前发展了。人们意识到，如果能有一个“车厢”更宽广的处理器，比如64位，那会怎么样。一个64位的处理器，例如现代的Intel Core i7或AMD Ryzen CPU，就像是一个能并排放下好几列火车，一次能处理的数据量极大，可以轻松访问远超16TB（甚至更多）的内存。这使得运行大型数据库、进行复杂的科学计算、编辑高清视频或者畅玩大型3D游戏都变得轻而易举。所以，“64位处理器”代表了一种能够处理更大计算任务的新一代硬件能力。

接下来，我们需要区分“x86”和“x64”。很多人会混淆这两个词。实际上，“x86”是一个我们可能很熟悉的名称，它指的是英特尔(Intel)和AMD早期广泛使用的一种32位CPU指令集架构的标准，通常是32位处理器的代称（尽管后来的Intel 8086等早期CPU位数更低，但架构名称沿用下来成为种约定）。你可以把它理解为那个历史悠久的“32位工作台”。

而“x64”就不是一个“位宽”的称呼了。如果你把“x86”想象成是最初那个狭小的工厂，那么“x64”就像是一个建立在“x86”基础上，但被重新扩建，以支持64位运算的新型工厂。这个“工厂”是如何建立的呢？

这里就引出了两种技术：AMD64（也常被称为x86-64）和Intel的EM64T/64（后整合进主架构）。这是两家公司在上世纪90年代末到本世纪初提出的，旨在为兼容现有32位软件的前提下扩展到64位计算能力的方案。后来Intel也把“Amd64”这个核心架构命名沿用为自己CPU的型号（如Core i系列加入了64位模式），AMD则一直主推自己的“AMD64”。所以，当我们说一台电脑是“64位系统”的时候，它通常运行在“x64”架构上，即使原来的硬件基础是基于32位的“x86”。

这里非常重要一点：x64架构是处理 64位 指令的，它是 64位 架构的代表。而 x86 是处理 32位 指令的（通常是）。

它们的区别和联系可以总结如下：

1. 从“位宽”角度：

   • 32位： 代表一次处理32位数据的架构和指令系统，如旧的x86处理器和操作系统。
   • 64位： 代表一次处理64位数据的架构和指令系统，运行在x64处理器和操作系统上。

2. 从“指令集架构”角度：

   • x86： 是一种特定的 32位 指令集架构的名称，广泛用于桌面和服务器领域（主流的32位架构）。
   • x64： 这通常指的是一种 64位 指令集架构的实现（如AMD64、Intel64），它可以处理64位数据和地址，而且通常保持着对旧的x86（32位）指令的兼容性。所以，x64是64位架构的一种，而x86是32位架构的一种。

3. 操作系统视角：

   • 名称带有 “32位” 或 “x86”，例如 “Windows XP SP3 (x86)”， “Windows 7 (32-bit)”： 这些是 32位 操作系统。
   • 名称带有 “64位” 或 “x64”，例如 “Windows 10 Pro (x64)”， “Windows Server 2019 (x64)”： 这些是 64位 操作系统。它们需要并且能够直接利用64位处理器（x64硬件）的能力。

4. 硬件支撑：

   • 要运行 64位 操作系统和软件，你的电脑必须配备一个支持 x64 架构的 64位 处理器（CPU）。这种CPU上通常贴有 “AMD64” 或 “Intel 64” 的标识。
   • 很多旧的CPU是 开放 “x86” 架构的，它们可能有 32位 端口，甚至有些简易版的是 16位 架构，但原始32位的起点就是 “x86”。

5. 位数与性能关系：

   • 现代操作系统通常是 64位 （x64）的，因为它能更好地利用大容量内存，支持更多更快的处理器寄存器，并且能处理更大的数字，这对于科学计算、数据处理、视频编辑和高端游戏至关重要。
   • 32位系统虽然仍然能够运行，但对于内存容量（最大大约4GB物理内存，但实际可用可能更少）和复杂任务的支持有限，性能上也落于64位系统之后。为此，制造商现在购买时出厂的基本都是采用 x64 架构的处理器和操作系统。

6. 检查系统位数：

   • 很多用户关心自己的电脑是32位还是64位。这很容易检查：打开任务管理器（快捷键Ctrl+Shift+Esc），切换到“性能”标签页，在左侧区域通常会明确显示系统类型，如 “ OS: Windows 11 x64 Ultimate”。你也可以通过“系统”控制面板或者“设置”应用中的“关于”部分来查找。

总而言之，理解处理器和操作系统是 32位 还是 64位 对于你来说意义重大，它不仅关乎你的电脑历史和性能表现，未来也可能影响软件的运行效率。现在，当新电脑发货，吸引你的大概率是那个能够轻松处理庞大数据和任务，利用了x64架构能力的新引擎。