32/64位处理器、操作系统、应用程序和库之间有什么关系？
先說(shuō)結(jié)論：
32位程序和64位程序本質(zhì)上的區(qū)別，是兩者在CPU上運(yùn)行的指令不同。
文章目錄
- 32位CPU處理器與64位CPU處理器的不同？
- 什么是64位系統(tǒng)？什么是32位系統(tǒng)？
- 32位系統(tǒng)與64位系統(tǒng)的不同？
- 什么是64位應(yīng)用程序？什么是32位應(yīng)用程序？
- 32位應(yīng)用程序與64位應(yīng)用程序的不同？
- 什么是64位庫(kù)？什么是32位庫(kù)？
- 32位庫(kù)與64位庫(kù)的不同？
- 64位系統(tǒng)能運(yùn)行32位庫(kù)嗎？32位系統(tǒng)能運(yùn)行64位庫(kù)嗎？
- 64位庫(kù)兼容32位系統(tǒng)，32位庫(kù)兼容64位系統(tǒng)。
由于是和CPU處理器相關(guān)，因此我們從CPU開(kāi)始說(shuō)起。
什么是64位？什么是32位？ #### 什么是64位CPU處理器？什么是32位CPU處理器？
32位處理器是指cpu處理器一次能處理32個(gè)0和1 64位處理器是指cpu處理器一次能處理64個(gè)0和1 通俗一點(diǎn)說(shuō)：
32位，就相當(dāng)于你擁有32個(gè)工人，每次能完成32個(gè)工人的工作量 64位，就相當(dāng)于你擁有64個(gè)工人，每次能完成64個(gè)工人的工作量 總結(jié)：
由32位系統(tǒng)過(guò)渡到64位系統(tǒng)，CPU處理數(shù)據(jù)能力提升了一倍。
之所以叫做“64位處理器”，是因?yàn)殡娔X內(nèi)部都是實(shí)行2進(jìn)制運(yùn)算，處理器（CPU）一次處理數(shù)據(jù)的能力也是2的倍數(shù)。8位處理器、16位處理器、32位處理器和64位處理器，其計(jì)數(shù)都是2的倍數(shù)。一次處理的數(shù)據(jù)越大，該電腦處理信息的能力越來(lái)越大；因此64位處理在先天就比32位處理器具有快速的能力。那為什么不用更高級(jí)的128位處理器呢？因?yàn)槲粩?shù)越高，處理器芯片的設(shè)計(jì)也就越復(fù)雜，目前的技術(shù)水平暫時(shí)無(wú)法制造這么復(fù)雜的芯片。
思考： 32位處理器能裝64位系統(tǒng)嗎（裝上64位系統(tǒng)是否一定可以運(yùn)行64位軟件）？
現(xiàn)在對(duì)于主流的處理器，64位的CPU是能夠兼容32位指令架構(gòu)的。雖然理論上可以（只要重寫(xiě)32位處理器對(duì)應(yīng)的編譯器，使之支持64位系統(tǒng)），但是軟件基本上是不會(huì)向下兼容，因此現(xiàn)實(shí)是不會(huì)實(shí)現(xiàn)。
32位CPU處理器與64位CPU處理器的不同？
這兩者的指令集合、操作數(shù)位數(shù)、寄存器名稱(chēng)和個(gè)數(shù)等等都不相同。
1.從指令集合上：
比如一條mov eax，1指令，可能在32bCPU上對(duì)應(yīng)的機(jī)器指令是0x1201；在64位機(jī)器上就是0x123401。
2.從處理速度上：
64位CPU的數(shù)據(jù)寬度為64位，64位指令集可以運(yùn)行64位數(shù)據(jù)指令，也就是說(shuō)處理器一次可提取64位數(shù)據(jù)(只要兩個(gè)指令，一次提取8個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù))，比32位(需要四個(gè)指令,一次提取4個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù))提高了一倍，理論上性能會(huì)相應(yīng)提升1倍。
3.從寄存器數(shù)量上：
64位CPU里的寄存器數(shù)量也多于32位CPU。32位系統(tǒng)里寄存器個(gè)數(shù)為8個(gè)，函數(shù)的形參都是存儲(chǔ)在棧里面（內(nèi)存），且函數(shù)內(nèi)的局部變量如果太多的話也會(huì)存入棧中。而64位系統(tǒng)含有16個(gè)寄存器，比32位系統(tǒng)多了8個(gè)，它的函數(shù)形參是放在寄存器中，形參個(gè)數(shù)超過(guò)6個(gè)則放在棧中，而寄存器的訪問(wèn)速度比內(nèi)存要快，所以從函數(shù)形參的存儲(chǔ)可以的知64位要比32位要快。
4.從操作位數(shù)上：
32位CPU的地址總線不一定是32位的，還有可能是48位的，同樣64位的CPU地址總線也不一定是64位，往往都是48位。
5.從尋址能力上：
內(nèi)存中一個(gè)地址占用8bit，即一個(gè)字節(jié)，32位cpu含有32根地址線，尋址能力為2的32次方個(gè)字節(jié)，相當(dāng)于4G內(nèi)存（所以，如果我們裝32位系統(tǒng)，安裝8G內(nèi)存實(shí)際上是沒(méi)有用的）。而64位cpu理論上尋址能力為2的64次方個(gè)字節(jié)，但目前硬件還達(dá)不到這個(gè)水準(zhǔn)，當(dāng)然也用不了這么大的內(nèi)存。
64位CPU有更大的尋址能力。
什么是64位系統(tǒng)？什么是32位系統(tǒng)？
32位系統(tǒng)與64位系統(tǒng)的不同？
32位的操作系統(tǒng)是專(zhuān)門(mén)為32位CPU設(shè)計(jì)的，同樣64位的操作系統(tǒng)是為64位的CPU設(shè)計(jì)的。
前面也說(shuō)了，64位的CPU能夠兼容32位指令架構(gòu)，因此在64位CPU上也可以安裝32位操作系統(tǒng)。
32位系統(tǒng)理論上最大只能使用4G的物理內(nèi)存（受地址總線影響，對(duì)應(yīng)2^32 ）64位的win系統(tǒng)，理論上尋址范圍能夠達(dá)到2^64，因此64位的系統(tǒng)擁有更高的性能，能夠使用更大的內(nèi)存，能夠更快的處理數(shù)據(jù)。
什么是64位應(yīng)用程序？什么是32位應(yīng)用程序？
32位應(yīng)用程序與64位應(yīng)用程序的不同？
32位的程序就是將源碼用32位的編譯器編譯的，64位的程序就是將源碼用64位的編譯器編譯的。
應(yīng)用程序只接觸邏輯地址，并不接觸真實(shí)的物理地址。
32位的程序理論上可以申請(qǐng)利用4GB的地址空間，64位的程序則可以申請(qǐng)利用大于4GB 的地址空間，這也是64位程序的一個(gè)巨大優(yōu)勢(shì)。
什么是64位庫(kù)？什么是32位庫(kù)？
32位庫(kù)與64位庫(kù)的不同？
我們知道應(yīng)用程序的運(yùn)行是需要操作系統(tǒng)作為支撐的，這些程序在運(yùn)行時(shí)常常需要進(jìn)行一些系統(tǒng)調(diào)用，還有各種庫(kù)函數(shù)等。
這些可執(zhí)行文件能否順利運(yùn)行有著兩個(gè)最重要的地方。 1）動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)。 2）系統(tǒng)API。
64位的系統(tǒng)往往具有32位系統(tǒng)的庫(kù)，因此在64位系統(tǒng)上能夠運(yùn)行32位的程序，但是反過(guò)來(lái)就不行了，因?yàn)?2位系統(tǒng)一般沒(méi)有64位系統(tǒng)的庫(kù)。
64位系統(tǒng)能運(yùn)行32位庫(kù)嗎？32位系統(tǒng)能運(yùn)行64位庫(kù)嗎？
64位庫(kù)兼容32位系統(tǒng)，32位庫(kù)兼容64位系統(tǒng)。
首先，操作系統(tǒng)內(nèi)核肯定是分體系結(jié)構(gòu)的，如x86_64、ppc64、aarch64等，不同的體系結(jié)構(gòu)肯定是要編譯出針對(duì)性的內(nèi)核來(lái)運(yùn)行（兼容的除外）。上層軟件分為體系結(jié)構(gòu)相關(guān)和體系結(jié)構(gòu)不相關(guān)，如果是體系結(jié)構(gòu)相關(guān)的也要分不同的體系結(jié)構(gòu)分開(kāi)編譯，如果是體系結(jié)構(gòu)不相關(guān)的則可以一次編譯處處運(yùn)行。
不同的程序運(yùn)行平臺(tái)上對(duì)不同數(shù)據(jù)類(lèi)型分配的字節(jié)數(shù)是不同的。 個(gè)人對(duì)平臺(tái)的理解是CPU+OS+Compiler。
64位系統(tǒng)兼容32位庫(kù)（向下兼容），32位的系統(tǒng)理論上可以兼容64位庫(kù)（前提是對(duì)老的編譯器進(jìn)行優(yōu)化，一般軟硬件的設(shè)計(jì)思想都是向后兼容，即新產(chǎn)品兼容老產(chǎn)品，但是基本沒(méi)有讓老產(chǎn)品兼容以后的新產(chǎn)品這樣的做法）
CPU（32/64位處理器）屬于硬件上的概念，它具體一次性處理多少位的數(shù)據(jù)是由編譯器決定的。
總結(jié)： 32位處理器不能裝64位系統(tǒng)，64位處理器可以運(yùn)行32位系統(tǒng)。
64位系統(tǒng)可以兼容32位軟件，32位系統(tǒng)基本不能使用64位軟件。（體系結(jié)構(gòu)不相關(guān)除外）
總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的32/64位处理器、操作系统、应用程序和库之间有什么关系？的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。
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