Speicheradressierung von 32/64 Bit Prozessoren

[DMW007]

Habe ich vor einer weile mal geschrieben, vielleicht nützt es dem ein oder anderen etwas.

Was unterscheidet ein 32 Bit System von einem 64 Bit System?

Für den Anwender liegt der Unterschied in der Anzahl der Speicheradressen, die adressiert werden können: Also dem vom Betriebssystem maximal nutzbaren Ram.
Ein 32 Bit Prozessor kann maximal 2^32 Speicheradressen adressieren, ein 64 Bit Prozessor eben 2^64. Was das nun konkret bedeutet, ist nichts weiter als ein bisschen simple Mathematik und etwas vorwissen über Zahlensysteme:
Wir befinden uns hier nicht im gewohnten Dezimalsystem welches die Basis 10 hat, sondern im Binärsystem mit der Basis 2.
2^32 ergibt also 4.294.967.296 Bit, das entspricht 4GiB Arbeitsspeicher, den der Prozessor verwalten kann.
Bei 2^64 kommen die meisten Taschenrechner ins Schwitzen: Das Ergebnis lautet 1.84467441 x 10^19, das ist eine 20-Stellige Zahl.
In eine sinnvolle Einheit umgerechnet entspricht dieser Wert 16 Exbibyte (EiB), eine unvorstellbar große Speichermenge.

Kurz: Ein 32 Bit Prozessor kann maximal 4GiB Arbeitsspeicher verwalten, ein 64 Bit Prozessor für heutige Vorstellungen praktisch unendlich viel.

Welche Vorteile bzw Nachteile bietet ein 64 Bit Prozessor?

Ein 64 Bit Prozessor kann mehr Speicher gleichzeitig verarbeiten als ein 32 Bit Prozessor. Damit können z.B. Berechnungen mit großen Zahlen schneller ausgeführt werden.
Gewisse Programme profitieren davon und werden schneller, wie z.B. Videoschnittprogramme.
Jedoch nicht alle, es gibt auch Programme, die bei gleichbleibender Leistung einfach nur sinnlos mehr Speicher verbrauchen: Ein 16 Bit Wort muss z.B. durch führende Nullen zu einem 64 Bit Wort aufgefüllt werden.
Auf einem 32 Bit System würden hier 16Bit Speicher 'verschwendet' werden. Hingegen auf einem 64 Bit System schon 48, also das 3-Fache.
Sehr problematisch ist diese Entwicklung aber nicht, da die Speicherpreise immer weiter sinken und heutzutage PCs/Notebooks mit mehr als 4GB Ram keine Seltenheit sind.

Kurz: Gewisse Programme wie Videoschnittprogramme werden auf 64 Bit Prozessoren schneller laufen, andere benötigen bei gleicher Leistung mehr Arbeitsspeicher.

Ich habe ein 32 Bit System und kann trotzdem nicht die vollen 4GB Ram nutzen!

Das ist durchaus möglich, es gibt mehrere Gründe, weshalb das so ist.
Zuerst mal kann man unter Windows durch die Speicheradressierung bedingt i.d.R. allerhöchstens 3,75GB nutzen: 4-GB-Grenze
Andere I/O Komponenten wie Grafikkarte, Soundkarte etc müssen ebenfalls adressiert werden, was natürlich auch etwas Ram benötigt.
Dann gibt es natürlich auch noch Grafikkarten, die keinen oder nur sehr wenig eigenen Grafikspeicher besitzen, und daher teile des Arbeitsspeichers mitnutzen. Hier wird meistens ein fester Anteil des Arbeitsspeichers für die Graka reserviert (Häufig zwischen 64 und 512MB, kann normal im Bios eingestellt werden).
Schlussendlich gibt es auch noch diverse Begrenzungen. In Windows 7 Home Basic ist Beispielsweise eine künstliche Begrenzung auf 2GB eingebaut.

Kurz: Volle 4GB lassen sich auf 32 Bit Systemen praktisch nie nutzen. Dafür gibt es verschiedene Ursachen, auf die man nur teilweise Einfluss hat (z.B. den reservierten Ram für die Graka verändern).
Für den durchschnittlichen PC-Anwender spielt es aber meist auch keine Rolle, ob er jetzt ein paar hundert MB Ram mehr oder weniger hat.