Processeur 64 bits

Les processeurs 32 bits ne peuvent normalement pas adresser plus de 4 Gio (2³² octets) de mémoire centrale, tandis que les processeurs 64 bits peuvent en adresser 16 Eio (2⁶⁴ octets). C'est pourquoi dès qu'il y a plus de 4 Gio de RAM sur une machine, la mémoire au-delà de ce seuil ne sera directement adressable qu'en mode 64 bits.

Diverses techniques contournent cette limitation sans franchir le pas du mode 64 bits. Elles offrent de prolonger la durée de vie des environnements 32 bits lorsque le passage au 64 bits n'est pas possible pour des raisons de compatibilité (non prise en charge par les pilotes ou applications).

Parmi elles, l’extension d'adresse physique est un système de pagination fourni par les processeurs x86, qui étend à 36 bits la taille des adresses mémoire qui font normalement 32 bits, ce qui permet d’adresser 64 Gio (2³⁶ octets) de mémoire physique au lieu de 4 Gio (2³² octets).

D’autres techniques incluent l’extension de taille des pages (en) (autre fonctionnalité des processeurs x86), les Address Windowing Extensions (en) (fonctionnalité des systèmes Windows) ou le recours à mmap (fonctionnalité du noyau Linux).

En 64 bits, les bus de données et d'adresse passent de 32 bits (4 octets) à 64 bits (8 octets). Mais dans le cas de l'architecture x86 ce n'est pas l'unique changement. Les processeurs x86 32 bits actuels (Celeron, Pentium, Pentium II, Pentium III, Pentium 4 jusqu'au Prescott) sont en fait des processeurs 8 bits (l'Intel 8088) améliorés pour faire du 16 bits, et à nouveau améliorés pour faire du 32 bits. La structure des registres dans un processeur x86 32 bits hérite donc de ce passé tant dans le nombre réduit de registres que dans leur structure archaïque. Passer de x86 32 bits à x86 64 bits permet de passer de 8 registres généraux 32 bits à 16 registres généraux 64 bits. Ceci ne vaut que pour l'architecture x86, les autres architectures qui existent en 32 bits et 64 bits (MIPS, SPARC, PowerPC…) n'ont pas leur version 32 bits encombrée d'une structure archaïque.

Le passage de 32 bits à 64 bits augmente la consommation de mémoire. En effet, les entiers et les adresses passent de 32 bits (4 octets) à 64 bits (8 octets). Il faut donc deux fois plus d'octets pour les représenter. Cela ne signifie pas forcément qu'un programme consommant 256 Mio en 32 bits consommera automatiquement 512 Mio en 64 bits. Il consommera un peu plus de mémoire, mais pas nécessairement le double.

Il ne suffit pas d'avoir une machine avec processeur 64 bits et d’y installer les versions « habituelles » du système d'exploitation et des logiciels. De cette façon, le processeur 64 bits tournera en mode 32 bits (compatibilité descendante). Pour réellement utiliser un ordinateur 64 bits en mode 64 bits il faut disposer des versions 64 bits du système d'exploitation, des pilotes et des logiciels.

Tous les systèmes d’exploitation modernes supportent au moins partiellement le mode 64 bits. La majorité d’entre eux présentent une version 32 bits et une version 64 bits, et il faut donc choisir laquelle installer.

Certains systèmes existent en une seule version « unifiée ». C'est le cas, par exemple, de Solaris, dont le noyau est 64 bits mais pour lequel les exécutables peuvent être 64 bits ou 32 bits.

macOS, lui, n'est, depuis la version 10.8 « Mountain Lion », disponible qu'en 64 bits. Le système reste rétrocompatible avec les applications 32 bits mais le noyau n'existe qu'en 64 bits puisque Apple a délaissé le 32 bits sur Mac OS System.

• (en) Introduction to 64bits computing and x86-64
• (en) OpenVMS.org OpenVMS sur la plate-forme 64 bits originale
• (en) Dual Core Click - BBC, Click Online, 8 septembre 2005
• (en) Apple Mac OS X 64-bit Transition Guide[PDF]
• Articles sur le software et hardware compatible 64-bit
• (en) Road to Mac OS X Snow Leopard: 64-bit to the Kernel