Le 64 bits désigne la capacité d’une puce à utiliser des registres pour les calculs de nombre entiers qui comportent 64 bits. Cela permet de franchir des limites de plus en plus gênantes des puces 32 bits, concernant l’adressage mémoire et les calculs en parallèle.

Les registres utilisés par les calculs (de nombres entiers) sur les processeurs 32 bits font eux-mêmes 32 bits. Ils acceptent donc 2 ^ 32 valeurs différentes. Les registres déterminent directement la limite de l’adressage mémoire. Sur un processeur 32 bits, elle est théoriquement de 4 Go. Le processeur 64 bits repousse théoriquement cette limite à 16 exaoctets (2 ^ 64).

Un processeur 64 bits peut généralement tourner en mode 32 bits, si le système d’exploitation et les applications sont encore conçus pour du 32 bits ou si ses performances sont plus élevées dans ce mode. Depuis l’Athlon 64 d’AMD et le Core 2 d’Intel, le 64 bits est standard sur les puces x86, qui avaient déjà effectué la transition du 16 bits vers le 32 bits.

Le 64 bits, sur le processeur et le système, permet de dépasser la limitation de l’adressage mémoire à 2 ou 4 Go pour l’ensemble du système ou chacun des processus. Ceci bénéficie en particulier aux effets de filtre sur de très grandes images ou à de l’encodage vidéo. En revanche, la taille des registres ralentit des opérations ne nécessitant pas de telles ressources (comme les éléments de l’interface utilisateur).

Du côté des systèmes d’exploitation, Windows XP et Windows Vista font l’objet de deux versions séparées, 32 et 64 bits, les pilotes de chacune des deux versions étant incompatibles. Mac OS X a introduit progressivement le mode 64 bits au fil des versions. Linux fonctionne en 64 bits depuis le début des années 2000.

Les applications doivent également être compilées en 64 bits pour pouvoir tirer parti de cette capacité.

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