在通用PC領域，不論是windows還是linux界，我們都會經常聽到”32位”與”64位”的說法，類似的還有”x86″與”x86_64″，”i386″與”amd64″，這兩組概念之間有著怎樣的聯系和區別呢？

實際上這兩組概念涉及了三個層次：硬件，系統和軟件。

1、硬件

早期的intel處理器，如i386,486,586,奔騰系列的CPU架構，都是32位的(32位的寄存器，32位的虛擬地址空間)，統稱為x86架構。

隨著技術的發展，32位CPU已經無法滿足需求，intel與AMD采用不同的方法開發64位架構的CPU，intel使用與x86完全不同的IA64架構，由于與原來的X86完全不兼容，因此在PC領域沒有得到應用，只在服務器領域有一些使用。

而AMD開發的架構稱為amd64(將寄存器擴充為64位，支持64位虛擬地址)，能夠完全兼容x86指令集，不用任何修改就能運行老的操作系統和應用軟件，在PC界得到廣泛的應用，現在市場上幾乎所有的PC用途的CPU都是支持amd64指令集的了。

當然intel也很快開發出支持該指令集的CPU，不過intel將其稱為x64架構，而不是用amd64這個名字。而在linux中則稱為x86_64，即x86架構的64位擴展。

有關x86_64的詳細描述可翻閱《深入理解計算機系統》一書。

在linux中查看CPU是否64位的方法：如果/proc/cpuinfo內的flags字段中含有”lm”，則表示使用的是64位CPU(運行“grep ‘lm’ /proc/cpuinfo”命令，輸出不為空）。

2、系統

系統同樣可分為32位與64位。在x86_64架構的CPU出現之前，PC的操作系統都是用32位，例如windows 2000，xp，當時的unix，linux等。

在x86_64架構出現后，系統也就有了兩個版本:32位和64位，兩者的主要區別在于與硬件體系結構相關的操作中。

由于x86_64架構完全兼容x86架構，因此，32位的系統完全可以在x86_64位上運行，只不過它只使用了x86部分，沒有完全發揮硬件的功能而已。

而64位系統專門針對64位的擴展功能而開發的，就是為了最大限度地發揮硬件的能力，它無法在x86架構的cpu上運行。

另外，不論是windows還是linux，驅動程序都需要加載到內核空間中，因此它的類型(32位或64位）需要跟系統完全相同。

系統與CPU的關系如下圖所示：

查看linux系統是32位還是64位的方法：執行shell命令“arch”，顯示為x86_64表示當前系統為64位，顯示為i386,i486等表示系統是32位的。

3、軟件

在系統上運行的應用軟件同樣有32位和64位之分，老的應用軟件運行在32位CPU及32位系統中，屬于32位軟件。

出現了64位系統之后，也出現了專門運行在64位系統，能夠最大限度使用64位系統的擴展功能的原生64位程序。

對于C程序來說，64位程序相比32位程序最大的區別就是int，long以及指針數據類型的長度都是64位的，可以使用64位的虛擬地址空間。

實際遠不止這些，編繹器在將64位C程序翻譯成匯編語言或者機器語言時，會盡量使用64位處理器的寄存器，盡量避免訪問內存，例如把函數的參數，及局部變量優先放在寄存器，而不是在用戶棧中。

另外在64位系統中，為了兼容數量眾多的老的應用程序，系統都會增加一個虛擬層，用來翻譯x86指令，這樣32位程序也可以在64位系統中運行(windows和linux都支持)。

同樣在64位系統中，使用64位編繹器一般也可以選擇編譯成32位程序(gcc使用-m32編譯成32位可執行文件)。

另外在PC上，軟件能否運行，只需看系統是否支持即可，可以不用理會CPU的架構。軟件與系統的關系如下圖所示：

linux中查看可執行文件是32位還是64位的方法：執行shell命令“file /usr/bin/xxx”, 如果是32位程序，顯示為”ELF 32-bit …”；如果是64位，則顯示為：”ELF 64-bit…”。

4、linux發行版與內核

在linux發行版中，一般會針對不同的架構發布不同的安裝光盤，以debian為例，可用于PC的就有i386和amd64這兩個版本。

根據上面的描述，這兩個版本的系統都可以安裝在使用64位的CPU的機器上，而使用32位CPU的機器上則只能安裝i386版本的系統。

在debian amd64光盤中帶的內核及軟件包全都是64位版本的，而debian i386光盤中則有32位和64位的內核，以及32位的軟件，可能是考慮到有些用戶想用64位內核來運行32位程序吧。

內核源代碼是沒有32位，64位之分的，在編譯內核時可以用ARCH參數手工指定編譯成哪一個架構。例如：”make ARCH=i386 menuconfig”，”make ARCH=i386″用于配置，編譯32位內核；

而”make ARCH=x86_64 menuconfig”，”make ARCH=x86_64″則用于配置，編譯64位內核。

但是，在debian amd64光盤安裝的系統里編譯的32位內核是無法引導的，因為系統安裝的所有軟件包都是原生64位程序，無法在32位內核上運行，典型的錯誤是提示引導時找不到能運行的init程序；

而使用debian i386光盤安裝的系統中編譯的64位內核卻可以使用，只是需要在配置內核時加上IA32 Emulation支持(menuconfig的：”Executable file formats/Emulations”–>”IA32 Emulation”)。

基于這樣的原因，我原來用搭建的debian amd64光盤安裝的系統，現在也改成用debian i386光盤來安裝了，這樣就能同時編譯新的32位和64位官方內核進行對比測試。