1. 序章

歴史的に、コンピュータは、各メモリワードでアクセスしたメモリの量に関していくつかの異なるアーキテクチャで動作していました。 これらの異なる長さのメモリワードは、ソフトウェア開発プロセスからコンピュータの日常的な使用法まで変化する可能性があります。

このチュートリアルでは、さまざまなアーキテクチャがコンピュータのメモリ容量にどのように影響するかを探ります。

まず、コンピュータアーキテクチャの進化の歴史的背景を説明します。 次に、32ビットおよび64ビットアーキテクチャで動作するコンピュータの一般的な特性について説明します。 したがって、32ビットおよび64ビットアーキテクチャでアドレス指定できるメモリの量を確認します。 最後に、体系的な要約により、調査されたアーキテクチャが明示的に比較されます。

2. 歴史的背景の少し

ほとんどの電子コンピューティングマシンは、タスクを実行するためにメモリを必要とします。 歴史的に、メモリの必要性は、計算能力の進化に応じて変化しました。 従来のコンピュータは、たとえば、コンピュータレジスタで一度に8ビットまたは16ビットにアクセスするプロセッサを採用していました。

モダン ただし、コンピュータは通常、プログラムを実行するためにより多くのメモリを必要とします。 それは、90年代と2000年初頭に非常に人気があった32ビットアーキテクチャの台頭につながりました。

テクノロジーの進化に伴い、データと命令の両方を表すためにより多くのメモリが必要になりました。 そのため、64ビットマシンの採用は2000年代後半から現在にまで成長しました。

64ビットコンピューターが32ビットコンピューターに取って代わっていますが、現在でも後者が使用されていることを強調することは重要です。

3. 32ビットおよび64ビットアーキテクチャの一般的な特性

32ビットおよび64ビットのアーキテクチャは、CPUが毎回処理するデータの量として理解できます。 アーキテクチャは、たとえば、レジスタによって一度にサポートされる合計メモリを定義します。 また、通常、プロセッサが使用する命令セットのサイズを決定します。

ただし、レジスタ内の命令とデータを処理するための追加メモリは1ポイントにすぎません。 64ビットアーキテクチャは、ランダムメモリや仮想メモリなど、32ビットアーキテクチャよりも多くのメモリに対応します。 これについての詳細な説明は次のセクションで説明します。

さらに、プログラムにはプロセッサのアーキテクチャに応じたバージョンがあります。 しかし、一般的には、プログラムのソースコードを変更することを意味するものではありません。

このように、あるアーキテクチャから別のアーキテクチャに変更することは、通常、一部のコンパイラの構成フラグを定義することを意味します。 したがって、最も大きな違いはプログラムのバイナリにあります。

最後に、64ビットプロセッサにも互換性の利点があります。 一般に、64ビットプロセッサは、64ビットバージョンと32ビットバージョンの両方のオペレーティングシステムを実行できます。 次に、32ビットプロセッサは64ビットオペレーティングシステムを実行できません。

4. 32ビットおよび64ビットアーキテクチャのメモリ

32ビットアーキテクチャと64ビットアーキテクチャの採用の最も顕著な違いの1つは、アドレス指定されるメモリの量です。 前のセクションで指摘したように、64ビットのアーキテクチャは32ビットのアーキテクチャよりもはるかに多くのメモリに取り組むことができます。

ランダムアクセスメモリに関して、32ビットアーキテクチャは最大4GBのメモリをアドレス指定できます。 同様に、64ビットアーキテクチャには、1600万TBのメモリをアドレス指定するという理論上の制限があります。

このメモリサポートの違いは、1つのメモリワードで表現できるさまざまなアドレスの数に起因します。 コンピュータはそのメモリをバイトごとに完全にマップすることを覚えておく必要があります。

したがって、32ビットアーキテクチャでは、1ワードで可能なアドレスがあります。 これは、4,294,967,296バイト（または単に4GB）のアドレスを提供できることを意味します。

同様に、64ビットアーキテクチャでは、1ワードで使用可能なアドレスがあります。 したがって、18,446,744,073,709,551,616バイト、つまり16,777,216TBに十分なアドレスがあります。

次の画像は、両方のアーキテクチャモデルのメモリワードを示して比較しています。

したがって、32ビットアーキテクチャと64ビットアーキテクチャには、それぞれ4GBと16,777,216TBのメモリに十分なアドレスがあります。 ただし、すべてが実用化されるわけではありません。

一部のアドレスは、メモリマップドハードウェアデバイスなど、特定の目的のために保持されます。 したがって、通常の32ビットマシンは約3.2〜3.4GBのメモリをマップします。

さらに、64ビットアーキテクチャで利用できるすべてのアドレスを使用するのに十分なRAMを備えたコンピュータがありません。 このように、これらのアドレスの多くは現在使用されていません。

4.1. その他のメモリの側面

RAMに加えて、メモリの理論上の制限は、32ビットまたは64ビットアーキテクチャを使用する場合に他のメモリの側面も変更します。 これらの側面の例を次の表に示します。

RAMについて述べたように、理論上のメモリ制限は、実際には同等のメモリ量を意味するものではありません。

5. 体系的な要約

前のセクションでは、32ビットアーキテクチャと64ビットアーキテクチャの両方の基本的な概念を研究し、それらのメモリサポートの制限を詳細に調査しました。

要約すると、最新のコンピューターで64ビットアーキテクチャを採用することにほとんど不利な点はありません。 64ビットで動作するアーキテクチャは、いくつかのメモリの側面の理論上の限界を拡大し、今後のテクノロジに取り組むことができます。

32ビットプロセッサを生産し続ける唯一の説得力のある理由は、90年代後半から2000年初頭までのコンピュータとの互換性を維持することです。 同じ理由が、32ビットソフトウェアバージョンを提供する場合にも機能します。

次の表は、前のステートメントをサポートする調査対象のアーキテクチャのいくつかの特性をまとめたものです。

したがって、64ビットアーキテクチャには、32ビットアーキテクチャと比較して複数の面でメリットがあることがわかります。

特定の利点は、次の年に出現する新しいテクノロジーに対応するためのメモリ制限の拡大です。 もう1つの明らかな利点は、64ビットバージョンでのみリリースされるものがあるため、最新のソフトウェアとの互換性です。

6. 結論

このチュートリアルでは、32ビットおよび64ビットのアーキテクチャについて学習しました。 特に、これらのアーキテクチャのメモリ制限と特性を観察しました。 最初に、検討対象のアーキテクチャの基本概念について概説しました。 したがって、32ビットアーキテクチャと64ビットアーキテクチャの両方のコンテキストで、メモリのいくつかの側面を調査しました。 最後に、体系的な要約でこれらのアーキテクチャの概要と比較を行いました。

最新のコンピューターには、64ビットアーキテクチャを採用する上でいくつかの利点があり、欠点はほとんどないと結論付けることができます。