Diferencias entre arquitectura 32 bits y 64 bits

De Departamento de Informatica
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La arquitectura de los computadores está compuesta por la arquitectura de su conjunto de instrucciones y su microarquitectura. A partir de esto, también tenemos diferencias más marcadas, como son las arquitecturas de 32 bits y 64 bits.

Contenido

Arquitectura

La arquitectura es una imagen abstracta de un sistema de computación, ésta posee un conjunto de instrucciones, direccionamiento, formatos de direcciones y datos soportados por la CPU.

Los procesadores están definidos previamente por la arquitectura del conjunto de instrucciones que poseen, de esta manera encontramos distintos tipos de instrucciones.

  • CISC (Complex Instruction Set Computer).
  • RISC (Reduced Instruction Set Computer).
  • SISC (Specific Instruction Set Computer).

Se entiende como arquitectura de computadoras, 16, 32 o 64 bits, como los enteros, direcciones de memoria, unidades de datos, entre otras, que tienen hasta 16, 32 o 64 bits de largo.

Además de lo anterior las arquitecturas de 32 o 64 bits pueden verse reflejadas en cuanto a Software, Sistemas Operativos y Procesadores.

Diagrama de bloques de una Microarquitectura

Microarquitectura

Está a un nivel mucho más específico que la arquitectura, nos muestra las partes que constituyen y forman el sistema, además de como se relacionan para implementar la arquitectura. La microarquitectura se presenta a través de diagramas de bloques que describen lo anteriormente dicho.

Distintos computadores podrían poseer una misma arquitectura, y de esta forma poseer las mismas aplicaciones, pero podrían tener una distinta microarquitectura. Estas son las que hacen posibles los grandes avance de la tecnología, y que nos permiten tener un mayor rendimiento en comparación a años anteriores.

Sistemas Operativos

Límite de memoria que es capaz de administrar Windows 8.

En el caso de los sistemas operativos existen aquellos diseñados para arquitectura de 32 bits (x86) y 64 bits (x64) de un procesador. Estos sistemas presentan varias diferencias entre sí, de las cuales podemos nombrar:

  • Para un mismo Sistema Operativo uno de 64 bits tiene un costo monetario mayor que uno de 32 bits.
  • La cantidad máxima de memoria que un sistema de 32 bits puede direccionar (en la práctica podemos llamarle reconocer) es 4 GB, a diferencia del caso de los S.O x64 los cuales reconocen una cantidad de memoria que supera con creces los 128 GB (En el caso de Windows 7 Ultimate se alcanzan los 192 GB de RAM).

Una de las principales ventajas de tener este tipo de sistemas, es que al ser capaces de administrar mas memoria mejoran significativamente el multitasking y la velocidad de procesamiento pues nos permite tener más programas cargados en memoria al mismo tiempo. Por otro lado los mismos datos ocupan ligeramente mas memoria a causa del crecimiento de los punteros y posiblemente de otros tipos.

En cuanto a la compatibilidad un procesador con arquitectura de 32 bits solo soporta Sistema operativos (x86), por el contrario, en el caso de los procesadores de 64 bits estos son compatibles con Sistemas (x86) ó (x64) sin problemas. Cabe destacar que si tenemos un procesador x64 y una cantidad de memoria RAM mayor a los 4GB no es recomendable aplicar un Sistema operativo x86 pues como se dijo anteriormente solo obtendremos provecho de 4 o menos Gigabytes de RAM.

Límite de memoria que es capaz de administrar Windows 8.


Controladores de Dispositivos

Los Sistemas operativos requieren de los controladores de dispositivos para el correcto funcionamiento y detección de dichos componentes. Estos controladores son excluyentes al momento de ser instalados en un sistema de una arquitectura determinada, es decir, un controlador que fue diseñado para Sistemas de 32 bits solo funcionará en dichos sistemas, paralelamente un controlador diseñado para un Sistema de 64 bits solo será funcional en ese mismo entorno.

Esta fue la mayor barrera para el uso de sistemas operativos de 64 bits, ya que si bien los procesadores y por ende sistemas operativos de arquitectura x64 se hicieron populares desde el 2003, no fue hasta el 2007 en que aparecieron los drivers necesarios. Este no fue el problema para el software libre, ya que comunmente bastaba con recompilar para la nueva arquitectura, sin embargo la baja cantidad de usuarios de 64 bits provocó una falta de interés por actualizar los drivers.

Software

Con la inminente aparición de los Procesadores de 64 bits y por ende el lanzamiento al mercado de los Sistemas Operativos x64, las empresas dedicadas al desarrollo de software comenzaron a crear las versiones de sus productos en 32 y 64 bits.

Si hablamos de compatibilidad similar al caso de los sistemas operativos, la mayoría del Software x86 es compatible sobre plataformas de x64, no así el Software diseñado específicamente en arquitectura x64, el cual no es compatible sobre plataformas de 32 bits.

Procesadores

La diferencia en los procesadores, radica principalmente en la cantidad de datos que se pueden procesar al mismo tiempo. Claramente para el caso de una arquitectura de 32 bits, esta cantidad de datos procesados será menor en comparación a la de 64 bits. En palabras más técnicas, esto significa que en un procesador de 64 bits se puede trabajar con el doble de información en el mismo ciclo de reloj, acceder a mayor cantidad de memoria y mayor procesamiento de datos.

En el manejo de memoria se notan grandes diferencias, el máximo de memoria que puede controlar un procesador de 32 bits es 4 GB de memoria RAM. A diferencia de un procesador de 64 bits que puede controlar 16 mil millones de GB (16 exabytes).

Sobre procesamiento de datos y cálculos matemáticos, un procesador de 32 bits muestra datos partiendo de 0 hasta 4,294,967,295 (2^32-1), a diferencia de uno de 64 bits, que logra una representación de 18,446,744,073,709,551,615 (2^64-1). Con esto, se logran operaciones que quizás antes no se podían y mayor rapidez para cálculos pequeños.

Referencias

* 64 Bit Computing in Theory And Practice, The Tech Report, March 2005
* Memory Limits for Windows Releases
* PC Architecture - a book by Michael Karbo
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