32位与64位 CPU、编译器、操作系统与应用程序的区别

1.64b的操作系统和64b的CPU是如何诞生的？

我们都知道，制造多少位的CPU是相对独立的，但是，操作系统呢？我们能在32b的机器上编写一个64b的操作系统吗？想一想，如果我需要用C语言编写一个64b的操作系统，那么需要哪些条件？

2.32b应用程序是否可以运行在64b机器上？64位系统是否可以运行在32b机器上？

前者可以，后者不可以。

3.应用程序、编译器、操作系统、CPU的关系是什么样的？

答：CPU的位数是固定的，64b和32b系统的CPU指令集和操作数位数等都不相同，但是是不是64b的CPU就没法运行32b的指令集呢？不是！！！但是CPU在设计初始，往往考虑到了兼容性，就是说，用户更新了CPU之后，如果发现原来的程序或者操作系统无法运行，这样的CPU市场肯定是不好的。所以我们可以在64b的CPU上装32b的操作系统—— 既然如此，OS封装了硬件细节，那么编译器和上层软件就都可以是32b的了。

反过来，32b的CPU能够运行64b的os呢（实际上是运行64b的指令集），很显然，操作系统运行在硬件之上，操作系统本身也是一个软件，实际上可以看作一系列64b的指令流，很显然，32b的CPU是没法运行64b的操作系统的。这就相当于火车可以跑到驴车的速度，但反过来却是不行的。

那么应用程序呢？首先思考一下，什么是32b或者64b的应用程序？如果我们将应用程序理解为目标文件（在linux上是ELF格式），也就是一堆机器指令，那么恨显然，64b的应用程序没法在32b的机器上运行。但是，如果是64b CPU,装上32b OS，然后安装64位相关的库，可以运行64位的应用程序—— 这样当然很鸡肋。总结一下，就是下面一副图。有一点可以概括—— 上小下大。

4.解答1中的疑问：

首先，我需要一个编译器，能够将C程序编译成64bELF文件，而且这个编译器要运行在32b的os之上。