32ビットCPUと64ビットCPU

2005年以来、MicrosoftはWindowsオペレーティングシステムの32ビットバージョンと64ビットバージョンの両方を提供してきました。違いが何であるか、そしてなぜそれらが重要であるかを判断するのは難しい場合があります。最終的には64ビットが優れていますが、すべてのコンピューターに適しているわけではありません。

「ビット」とは何ですか？

コンピューティングでは、ビットは1つの2進数であり、1と0の2つの可能な値があります。追加するビットごとに、可能な値の数が2倍になるため、2ビットの場合は2つの2進数と4つの可能な値があります。3ビットの場合、3つの2進数と8つの可能な値などがあります。32ビットでは、232の可能な組み合わせまたは4,294,967,296の可能な値があります。64ビットの場合、合計で18,446,744,073,709,551,616の可能な値があります。

32ビットの制限

これらの数字はどちらも印象的ですが、実際には何の意味もありません。32ビットCPUは、32ビットレジスタを使用してデータを格納し、32ビット値を処理することしかできません。

ヒント：レジスタは、CPUがアクティブに処理しているデータを格納する非常に高速なメモリです。

32ビットCPUの主な制限は、サポートできるRAMの量です。32ビットCPUは最大4GiBのRAMしかアドレス指定できません。32ビットCPUは、この量を超えるRAMのアドレスを物理的に呼び出すことはできません。実世界の直喩の場合、住所をオンラインフォームに入力することを想像してみてください。ただし、家番号を入力する必要がある場合は2桁しか入力できません。家番号100に住んでいる場合は、運が悪いだけです。

ヒント：GiBはギビバイトを意味します。Gibiは、コンピューターなどの2進法用に設計された接頭辞であり、ギガの標準接頭辞（1,000,000,000）が2進法の整数ではないという事実を考慮して設計されています。このプレフィックス表記では、プレフィックスの各ステージは、1000倍ではなく、前のステージの1024倍になります。たとえば、1キログラムは1000グラムで、1キビバイトは1024バイトです。4ギビバイトは4x 1024 x 1024 x 1024バイト、つまり4,294,967,296バイトです。

64ビットCPUが必要な理由

現実的には、最近のコンピューターは、オペレーティングシステムとソフトウェアを適切に実行するために、4GiBを超えるRAMを必要とします。Windows 10は、RAMの最小必要量は32ビットCPUでは1GB、64ビットCPUでは2GBであると主張しています。ただし、その小さなRAMでコンピューターを実行しようとすると、非常に悪い経験になります。システムに4GBのRAMがある場合でも、RAMの容量が不足し、RAMからデータをはるかに低速のハードドライブに戻さなければならないという問題が常に発生します。

多くの最新のビデオゲーム、編集ソフトウェアなどのツール、そしてかなりの数のタブが開いているChromeでさえ、すべて4GBを超えるRAMを単独で使用できます。オペレーティングシステム、バックグラウンドアプリ、ゲームの要件を考慮すると、携帯電話でも4GBのRAMの制限を超える可能性があります。テクノロジーが進歩するにつれて、システム要件は増え続けます。64ビットプラットフォームへの移行は、問題が大きくなりすぎる前に、この問題を解決するために設計されました。

64ビットCPUは、理論的には16エクスビバイトのRAM全体をアドレス指定できますが、パフォーマンスと互換性の理由から、現在の標準では4ペビバイトのRAMのみをサポートしています。

ヒント：ペビバイトとエクスビバイトは、それぞれ（およそ）100万ギビバイトと10億ギビバイトです。これらはバイナリの増加であるため、実際には1000ではなく1024の倍数になります。したがって、正確な数はそれぞれ1,048,576ギビバイトと1,073,741,824ギビバイトになります。

64ビットCPUを使用すると、より多くのRAMをアドレス指定できますが、CPUが処理する各アドレス、レジスタ値、および番号が大きくなることも意味します。これはパフォーマンスに目立った影響はありませんが、レジスタ値などのためにより多くのストレージが必要であることを意味します。

追加のRAMを利用するには、64ビットオペレーティングシステムも使用する必要があります。これがないと、64ビットCPUはオペレーティングシステムの32ビット制限によって妨げられます。すべての消費者向け64ビットCPUおよびオペレーティングシステムは、変更を必要とせずに32ビットアプリケーションの実行をサポートします。したがって、ほとんどの場合、ソフトウェアの互換性について心配する必要はありません。

現実の世界では、64ビットCPUは、ほとんどのユーザーにとって32ビットCPUよりも高速ではありません。スーパーコンピューターなどの一部の高性能コンピューティングアプリケーションでは、アーキテクチャの変更が影響を与える可能性がありますが、ほとんどの人は違いに気付かないでしょう。