老電腦升級內存條
之前升級了i7-13700K，主板選的七彩虹Z790，顯卡配的是七彩虹3080AD 12G，現在給這個主機加了一對DDR5內存條以及一條PCIe4.0的固態，我過來跑個性能測試給大家看看到底多強。裝機...
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留言給我一個電腦裝兩個內存條嗎
發布時間: 2023-04-15 23:10
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關于32位和64位，這個概念一直讓人比較懵。
在買電腦的時候，我們看到過32位和64位CPU。
下軟件的時候，我們也看到過32位或64位的軟件。
就連裝虛擬機的時候，我們也看過32位和64位的系統。
在寫代碼的時候，我們的數值，也可以定義為int32或者int64。
我們當然很清楚，裝軟件的時候，一般64位的系統就選64位的軟件，肯定不出錯，但是這又是為什么呢？既然CPU，軟件，操作系統，數值大小都有32位和64位，他們之間就可以隨意組合成各種問題，比如32位的系統能裝64位的軟件嗎？32位的系統能計算int64的數值嗎？他們之間到底有什么關系？
從代碼到到可執行文件
我們從熟悉的場景開始說起，比方說，我們寫代碼的時候，會在代碼編輯器里寫入。
// test.c#include int main(){ int i,j; i = 3; j = 2; return i + j;}復制代碼 但這個代碼是給人看的，機器可看不懂，于是這段代碼，還會經過被編譯器轉成匯編碼。
匯編碼就是我們大學的時候學得頭禿的這種
// gcc -S test.cpushq %rbp.cfi_def_cfa_offset 16.cfi_offset %rbp, -16movq%rsp, %rbp.cfi_def_cfa_register %rbpmovl$0, -4(%rbp)movl$3, -8(%rbp)movl$2, -12(%rbp)movl-8(%rbp), %eaxaddl-12(%rbp), %eaxpopq%rbpretq復制代碼大家也別去看上面的內容，沒必要。
而匯編，總歸還是有各種movl，pushq這些符號，雖然確實不好看，但說到底還是給人看的，而機器cpu要的，說到底還是要0101這樣的二進制編碼，所以還需要使用匯編器將匯編轉成二進制的機器碼。我們可以看到下面內容分為3列，左邊是指令地址， 右邊是匯編碼內容，中間的就是指令機器碼，是16進制，可以轉成二進制01串，這就是機器cpu能認識的內容了。
// objdump -d test0000000000001125 :1125: 55push%rbp1126: 48 89 e5mov%rsp,%rbp1129: c7 45 fc 03 00 00 00movl$0x3,-0x4(%rbp)1130: c7 45 f8 02 00 00 00movl$0x2,-0x8(%rbp)1137: 8b 55 fcmov-0x4(%rbp),%edx113a: 8b 45 f8mov-0x8(%rbp),%eax113d: 01 d0 add%edx,%eax113f: 5dpop%rbp1140: c3retq1141: 66 2e 0f 1f 84 00 00nopw%cs:0x0(%rax,%rax,1)1148: 00 00 00 114b: 0f 1f 44 00 00nopl0x0(%rax,%rax,1)復制代碼 而機器碼，最后會放在我們編譯生成的可執行文件里。
也就是說我們平時寫的代碼，最后會變成一堆01機器碼，放在可執行文件里，躺在磁盤上。
從可執行文件到進程
一旦我們執行以下命令
./可執行文件名復制代碼這個可執行文件就會加載進內存中，成為一個進程，運行起來。
可執行文件里的機器碼也會被加載到內存中，它就像是一張列滿todo list的清單，而CPU就對照著這張清單，一行行的執行上面的機器碼。從效果上來看，進程就動起來了。
對CPU來說，它執行到某個特定的編碼數值，就會執行特定的操作。比如計算2+3，其實就是通過總線把數據2和3從內存里讀入，然后放到寄存器上，再用加法器相加這兩個數值并將結果放入到寄存器里，最后將這個數值回寫到內存中，以此循環往復，一行行執行機器碼直到退出。
CPU位數的含義
上面這個流程里，最重要的幾個關鍵詞，分別是CPU寄存器，總線，內存。
CPU的寄存器，說白了就是個存放數值的小盒子，盒子的大小，叫位寬。32位CPU能放入最大2^32的數值。64位就是最大2^64的值。這里的32位位寬的CPU就是我們常說的32位CPU，同理64位CPU也是一樣。
而CPU跟內存之間，是用總線來進行信號傳輸的，總線可以分為數據總線，控制總線，地址總線。功能如其名，舉個例子說明下他們的作用吧。在一個進程的運行過程中，CPU會根據進程的機器碼一行行執行操作。
比如現在有一行是將A地址的數據與B地址的數據相加，那么CPU就會通過控制總線，發送信號給內存這個設備，告訴它，現在CPU要通過地址總線在內存中找到A數據的地址，然后取得A數據的值，假設是100，那么這個100，就會通過數據總線回傳到CPU的某個寄存器中。B也一樣，假設B=200，放到另一個寄存器中，此時A和B相加后，結果是300，然后控制CPU通過地址總線找到返回的參數地址，再把數據結果通過數據總線傳回內存中。這一存一取，CPU都是通過控制總線對內存發出指令的。
而總線，也可以理解為有個寬度，比如寬度是32位，那么一次可以傳32個0或1的信號，那么這個寬度能表達的數值范圍就是0到2^32這么多。
32位CPU的總線寬度一般是32位，因為剛剛上面提到了，CPU可以利用地址總線在內存中進行尋址操作，那么現在這根地址總線，最大能尋址的范圍，也就到2^32，其實就是4G。
64位CPU，按理說總線寬度是64位，但實際上是48位（也有看到說是40位或46位的，沒關系，你知道它很大就行了），所以尋址范圍能到2^48次方，也就是256T。
系統和軟件的位數的含義
上面提到了32位CPU和64位CPU的內存尋址范圍，那么相應的操作系統，和軟件（其實操作系統也能說是軟件），也應該按CPU所能支持的范圍去構建自己的尋址范圍。
比方說下面這個圖，在操作系統上運行一個用戶態進程，會分為用戶態和內核態，并設定一定的內存布局。操作系統和軟件都需要以這個內存布局為基礎運行程序。比如32位，內核態分配了1個G，用戶態分配了3G，這種時候，你總不能將程序的運行內存邊界設定在大于10G的地方。所以，系統和軟件的位數，可以理解為，這個系統或軟件內存尋址的范圍位數。
一般情況下，由于現在我們的CPU架構在設計上都是完全向前兼容的，別說32位了，16位的都還兼容著，因此64位的CPU是能裝上32位操作系統的。
同理，64位的操作系統是兼容32位的軟件的，所以32位軟件能裝在64位系統上。
但反過來，因為32位操作系統只支持4g的內存，而64位的軟件在編譯的時候就設定自己的內存邊界不止4個G，并且64位的CPU指令集內容比32位的要多，所以32位操作系統是肯定不能運行64位軟件的。
同理，32位CPU也不能裝64位的操作系統的。
程序數值int32和int64的含義
這個我們平時寫代碼接觸得最多，比較好理解了。int32也就是用4個字節，32位的內存去存儲數據，int64也就是用8個字節，64位去存數據。這個數值就是剛剛CPU運行流程中放在內存里的數據。
那么問題又來了。
32位的CPU能進行int64位的數值計算嗎？
先說結論，能。但比起64位的CPU，性能會慢一些。
如果說我用的是64位的CPU，那么我在計算兩個int64的數值相加時，我就能將數據通過64位的總線，一次性存入到64位的寄存器，并在進行計算后返回到內存中。整個過程一步到位，一氣呵成。
但如果我現在用的是32位的CPU，那就憋屈一點了，我雖然在代碼里放了個int64的數值，但實際上CPU的寄存器根本放不下這么大的數據，因此最簡單的方法是，將int64的數值，拆成前后兩半，現在兩個int64相加，就變成了4個int32的數值相加，并且后半部分加好了之后，拿到進位，才能去計算前面的部分，這里光是執行的指令數就比64位的CPU要多。所以理論上，會更慢些。
系統位數會限制內存嗎？
上面提到了CPU位數，系統位數，軟件位數，以及數值位數之間的區別與聯系。
現在，我們回到標題里提到的問題。
32位CPU和系統插8g內存條，能用嗎？
系統能正常工作，但一般用不到8G，因為32位系統的總線尋址能力為2的32次方，也就是4G，哪怕裝了8G的內存，真正能被用到的其實只有4g，多少有點浪費。
注意上面提到的是一般，為什么這么說，因為這里有例外，32位系統里，有些是可以支持超過4G內存的，比如Windows Server 2003就能最大支持64G的內存，它通過使用 PAE （Intel Physical Address Extension）技術向程序提供更多的物理內存，PAE本質上是通過分頁管理的方式將32位的總線尋址能力增加到36位。因此理論上尋址能力達到2的36次方，也就是64G。
至于實現細節大家也不用關心，現在用到這玩意的機器也該淘汰得差不多了，而且都是windows server，注意Windows Server 2003 名字里帶個server，是用來做服務器的，我們一般也用不到，知道這件事，除了能幫助我們更好的裝x外，就沒什么作用了。
所以，你當32位系統最大只能用到4G內存，那也沒毛病。
64位CPU裝32位操作系統，再插上8g的內存條，尋址能力還是4G嗎
上面提到32位CPU就算插上8G內存條，尋址能力也還是4G，那如果說我現在換用64位的CPU，但裝了個32位的操作系統，這時候插入8G內存條，尋址能力能超過4G嗎？
尋址能力，除了受到cpu的限制外，還受到操作系統的限制，如果操作系統就是按著32位的指令和尋址范圍（4G）來編譯的話，那么它就會缺少64位系統該有的指令，它在運行軟件的時候就不能做到超過這個限制，因此尋址能力還會是4G。
最后留下一個問題吧。
上面提到，我們平時寫的代碼（也就是C，go，java這些），先轉成匯編，再轉成機器碼。最后CPU執行的是機器碼，那么問題來了。
為什么我們平時寫的代碼不直接轉成機器碼，而要先轉成匯編，這是不是多此一舉？
總結
- CPU位數主要指的是寄存器的位寬，
- 32位CPU只能裝32位的系統和軟件，且能計算int64，int32的數值。內存尋址范圍是4G。
- 64位CPU，同時兼容32位和64位的系統和軟件，并且進行int64數值計算的時候，性能比32位CPU更好，內存尋址范圍可以達到256T。
- 32位CPU和操作系統，插入8G的內存，會有點浪費，因為總線尋址范圍比較有限，它只能用上4G不到的內存。
- 64位CPU，如果裝上32位的操作系統，就算插上8G的內存，效果也還是只能用上4G不到的內存。
最后
剛工作的時候一直覺得int32，有21個億，這么大的數值肯定夠用了吧，結果現實好幾次打臉。
以前做游戲的時候，血量一開始是定義為int32，游戲設定是可以通過充錢，提升角色的屬性，還能提升血量上限，誰也沒想到，老板們通過氪金，硬是把血量給打到了int32最大值。于是策劃提了個一句話需求："血量要支持到int64大小"，這是我見過最簡單的策劃案，但也讓人加班加的最兇。
那是我第一次感受到了鈔能力。
這篇文章老早就想寫了，但涉及的知識點有點多，一直很頭疼，怎么樣才能用最簡單的方式把他們表述清楚，于是想著從大家最熟悉的場景開始說起。希望能給大家帶來價值。
如果文章對你有幫助，歡迎.....
算了。
別說了，一起在知識的海洋里嗆水吧
???展開全文
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