La risposta attualmente accettata è generalmente corretta, ma non specificamente. In realtà non esiste una sola cosa chiamata "CPU a 32 bit" o "" CPU a 64 bit ", ovvero una descrizione che si riferisce solo a una piccola parte dell'architettura della CPU. In particolare, fa riferimento al numero delle linee di selezione dell'indirizzo tra la CPU e la memoria, ovvero il cosiddetto spazio degli indirizzi disponibile per le operazioni di memoria.
Ai tempi in cui la CPU, quando le persone erano solite sedersi e tessere (avvolgere) i fili tra un processore e la memoria, avresti dovuto usare 32 o (teoricamente, perché non esisteva al momento) 64 fili tra la CPU e il controller di memoria che verrebbero utilizzati per specificare a quale indirizzo di memoria si desidera accedere. Ad esempio, supponiamo di avere un'architettura di memoria a 2 bit: l'invio di 00 selezionerebbe l'indirizzo 0, 01 selezionerebbe l'indirizzo 1, 10 selezionerebbe l'indirizzo 2 e 11 selezionerebbe l'indirizzo 3. Questo 2 bit ci dà 2 ^ 2 byte di RAM (4 byte).
Se prendi una CPU a 32 bit e aggiungi altri 32 fili tra la CPU e il controller di memoria in modo da poter magicamente supportare più memoria, ora hai una "CPU a 64 bit" che può eseguire a 32 bit codice o codice a 64 bit. Cosa significa e come succede? Bene, prendiamo la nostra CPU a 2 bit dalla parte precedente di questa risposta e aggiungiamo un altro filo, trasformandolo in una CPU a 3 bit, portandoci da 4 byte a 2 ^ 3 o 8 byte di RAM.
Verrà eseguito il codice "2 byte" esistente, impostando i valori degli ultimi 2 fili come indicato sopra (00-11). Per impostazione predefinita, la connessione extra verrà impostata su zero, quindi in realtà quando viene eseguito il codice a 2 byte, quando seleziona 00, seleziona effettivamente 000 e quando seleziona 11 seleziona effettivamente 011. Facile.
Ora un programmatore vuole scrivere un codice "nativo" a 3 byte e scrive il suo software per sfruttare lo spazio di indirizzi aggiuntivo. Dice alla CPU che sa cosa sta facendo e che prenderà il controllo manuale dei nuovi fili extra. Il suo software conosce i fili aggiuntivi e invia correttamente 000-111, dandole pieno accesso alla gamma di memoria supportata da questa nuova architettura CPU.
Ma non è così che deve succedere. In realtà, di solito non è così che succedono le cose. Quando furono introdotte per la prima volta le CPU a 64 bit (e ce ne furono molte), andarono tutte con architetture / progetti completamente nuovi. Non hanno solo puntato su altri 32 fili e hanno detto "ecco qua, questa è una CPU a 64 bit che puoi usare in modalità a 32 o 64 bit", ma piuttosto hanno detto "Questa è la nostra nuova CPU e ci vuole solo programmazione in questo linguaggio macchina completamente nuovo, si comporta in questo modo completamente nuovo, risolve moltissimi problemi in modo molto più elegante di quanto non abbiano mai fatto le vecchie CPU a 32 bit x86 / i386 ed è un'architettura nativa a 64 bit. ".
Questa era la storia di Intel Itanium, ora noto come "Itanic" per via della sua massiccia affondamento. Doveva annunciare la nuova era di 64 bit, ed era qualcosa da vedere. Istruzioni di lunghezza variabile, enormi cache, spazio degli indirizzi a 64 bit, tonnellate di registri, super eccitanti, super cool e super difficili per convincere tutti a ricompilare o riscrivere 20 anni di codice legacy. Questo era quando AMD e Intel erano effettivamente in competizione, e AMD aveva la brillante idea di dire "dimentichiamoci di tutto questo business 'risolvi tutti i problemi del mondo' e basta aggiungere altri 32 fili all'i386 e rendere un 64- compatibile a 32 bit bit CPU "e nacque l'architettura CPU x86_64.
Infatti, se si guardano i nomi e le fonti del kernel per i principali sistemi operativi (Linux, Windows, BSD, ecc.) Li troverete pieni di riferimenti alle CPU AMD64 e all'architettura AMD64. AMD ha escogitato una strategia vincente per convincere tutti a passare al mondo a 64 bit preservando la compatibilità con le applicazioni a 32 bit, in modo tale che un sistema operativo a 32 bit potesse funzionare su hardware a 64 bit o anche su applicazioni a 32 bit potrebbe essere eseguito su un sistema operativo a 64 bit su hardware a 64 bit. Intel ha seguito la suite prima piuttosto che poi con la loro architettura "Intel EM64T" (che era sostanzialmente identica a AMD64) e x86_64 ha vinto mentre l'Itanic e altri come MIPS64 e ALPHA64 non sono stati visti più nel mercato desktop / server.
tl; dr amd64 aka x86_64 Le CPU sono progettate per essere compatibili con kernel e codice sia a 32 che a 64 bit, ma la maggior parte delle CPU a 64 bit non sono decisamente compatibili con le versioni precedenti allo stesso modo. Una CPU a 32 bit può accedere a un massimo di 4GiB di memoria, mentre una CPU a 64 bit può accedere a 16 EiB (16 × 1024 ^ 6 byte o 4 miliardi di volte più memoria di 4GiB).