В настоящее время принятый ответ, как правило, правильный, но не совсем так. На самом деле не существует ни одной вещи, называемой «32-разрядный ЦП» или «64-разрядный ЦП» - это описание, которое относится только к одной небольшой части архитектуры ЦП. В частности, оно ссылается на число линий выбора адреса между процессором и памятью, то есть так называемое адресное пространство, доступное для операций памяти.
В былые времена, когда процессор, когда люди привыкли сидеть и плести (обматывать) провода между процессором и памятью, вам пришлось бы использовать либо 32, либо (теоретически, потому что его не было в то время) 64 провода между процессором и контроллером памяти, которые будут использоваться для указания того, к какому адресу памяти вы хотите обратиться. Например, скажем, у нас есть 2-битная архитектура памяти: отправка 00 выберет адрес 0, 01 выберет адрес 1, 10 выберет адрес 2, а 11 выберет адрес 3. Этот 2-бит дает нам 2 ^ 2 байта оперативной памяти (4 байта).
Если вы берете 32-разрядный процессор и добавляете еще 32 провода между процессором и контроллером памяти, чтобы волшебным образом поддерживать больше памяти, у вас теперь есть «64-разрядный процессор», который может работать 32-разрядный код или 64-битный код. Что это значит и как это происходит? Что ж, давайте возьмем наш 2-битный ЦП из предыдущей части этого ответа и добавим еще один провод, превратив его в 3-битный ЦП, перенеся нас с 4 байтов на 2 ^ 3 или 8 байтов оперативной памяти.
Будет запущен существующий «2-байтовый» код, который установит значения последних двух проводов, как указано выше (00-11). По умолчанию мы подключим дополнительное соединение к нулю, поэтому фактически, когда запускается 2-байтовый код, когда он выбирает 00, он фактически выбирает 000, а когда он выбирает 11, он фактически выбирает 011. Легко.
Теперь программист хочет написать «родной» 3-байтовый код и пишет свое программное обеспечение, чтобы воспользоваться дополнительным адресным пространством. Она сообщает процессору, что знает, что делает, и что она возьмет на себя ручное управление новыми, дополнительными проводами. Ее программное обеспечение знает о дополнительных проводах и правильно отправляет 000-111, предоставляя ей полный доступ к диапазону памяти, поддерживаемому этой новой архитектурой процессора.
Но так не должно быть. На самом деле, обычно это не так. Когда впервые были представлены 64-битные процессоры (а их было много), все они использовали совершенно новые архитектуры / конструкции. Они не просто подключили дополнительные 32 провода и сказали: «Вот, пожалуйста, это 64-разрядный процессор, который вы можете использовать в 32-разрядном или 64-разрядном режиме», а скорее сказали: «Это наш новый процессор и он берет только программирование на этом совершенно новом машинном языке, ведет себя совершенно по-новому, решает множество других проблем гораздо более элегантно, чем старые 32-битные процессоры x86 / i386, и это родная 64-битная архитектура. «.
Это была история Intel Itanium, теперь известной как «Итаник» из-за того, как сильно она затонула. Он должен был предвещать в новую 64-битную эпоху, и это было что-то, чтобы созерцать. Инструкции с переменной длиной, огромные кеши, 64-битное адресное пространство, тонны регистров, супер захватывающие, супер крутые и супер трудные, чтобы убедить всех перекомпилировать или переписать 20-летний устаревший код. Это было еще тогда, когда AMD и Intel фактически конкурировали, и у AMD была блестящая идея сказать: «Давайте забудем все это, решим все мировые проблемы» и просто добавим еще 32 провода к i386 и сделаем 32-битную совместимую 64-разрядную. bit CPU "и родилась архитектура процессора x86_64.
Фактически, если вы посмотрите на имена и источники ядра для основных операционных систем (Linux, Windows, BSD и т. Д.), Вы обнаружите, что они завалены ссылками на процессоры AMD64 и архитектуру AMD64. AMD разработала выигрышную стратегию, позволяющую всем перейти на 64-битный мир, сохранив совместимость с 32-битными приложениями, таким образом, чтобы 32-битная ОС могла работать на 64-битном оборудовании или даже 32-битных приложениях. может работать на 64-битной ОС на 64-битном оборудовании. Intel последовала за пакетом раньше, чем позже, с архитектурой Intel EM64T (которая была в основном идентична AMD64), и x86_64 победил, в то время как Itanic и другие, такие как MIPS64 и ALPHA64, больше не были замечены на рынке настольных ПК / серверов.
tl; dr amd64 aka x86_64 Процессоры совместимы как с 32-, так и с 64-битным ядром и кодом, но большинство 64-битных процессоров явно не имеют обратной совместимости одинаково. 32-разрядный ЦП может получить доступ максимум к 4 ГБ памяти, а 64-разрядный ЦП может получить доступ к потрясающим 16 EiB (16 × 1024 ^ 6 байт, или в 4 миллиарда раз больше памяти, чем 4 ГБ).