我是一个非CS背景（没有正式学位）的编程新手，主要使用C#编写winforms。
我对32位和64位有些困惑...我知道有32位操作系统、32位处理器，以及基于这些的程序可以占用最大内存。它如何影响程序的速度？还有很多问题经常在我的脑海中浮现。
我尝试阅读了一些《计算机组成与体系结构》的书籍。但是，我要么太笨了无法理解书中写的内容，要么作者假设读者有一些CS背景。
有人能用简单易懂的英语解释这些事情，或者指向一些能做到这一点的东西吗。
编辑：我已经读到过类似“在32位模式下，它们可以访问高达4GB的内存；在64位模式下，它们可以访问更多的内存……”这样的东西。我想知道为什么会这样。
赏金：下面的答案都非常好，特别是Martin的回答。但是，我正在寻找一种详尽的解释，而且用简单易懂的英语。
让我们通过比较人类和计算机来尝试回答这个关于技术的问题，希望这能为您解决一些疑惑：
因此，在人类和计算机之间存在一种根本性差异：要从存储器中检索信息，计算机需要给出一个地址，而人类不需要（在某种意义上，可以说“你的手机号码”是一个地址，因为它提供的信息与“您的生日”不同，但这是另一个话题。）
这也适用于计算机，但由于它们是二进制(binary)机器而不是十进制(decimal)机器，增加一个二进制位(比特(bit))只会使范围增加2倍。
地址范围:这一切意味着64位计算机可以存储和检索比32位计算机多得多的信息。对于大多数用户来说，这并不意味着太多，因为浏览网页、查看电子邮件和玩纸牌游戏等事情都在32位寻址的范围内。64位的好处真正体现在需要处理大量数据的领域。数字信号处理、吉卜像素摄影和高级3D游戏都是能从使用64位环境中获得巨大提升的领域。
关键在于电线。
在数字电路中，只能从一个元件（CPU）传输0和1（通常是低电压和高电压）到另一个元件（存储芯片）。如果我只有一条电线，则每个时钟周期只能发送一个1或0。这意味着我只能寻址2个字节（假设使用字节寻址并且整个地址在速度上只需在1个周期内传输！）。
如果我有两根电线，我就可以寻址4个字节。因为我可以通过两根电线发送：（0,0），（0,1），（1,0）或（1,1）。所以基本上是2的＃电线数量次方。
因此，如果我有32根电线，我可以寻址4 GB，如果我有64根电线，我可以寻址更多。
工程师可以采取其他技巧来寻址比电线允许的更大的地址空间。例如，将地址分成两个部分，在第一个周期中发送一半，下一个周期在第二个部分中发送。但这意味着您的存储器接口将减半。
我将我的评论编辑成了这里（未编辑）;)如果有人有有趣的补充，请将其变成wiki。
正如其他评论所提到的那样，2的32次方（2的32次幂）=4294967296，即4 GB。而2的64次方是18,446,744,073,709,551,616。为了深入挖掘（您可能已经在Hennesey＆Patterson中读到了这一点），处理器包含用作存储计算结果的“暂存空间”的寄存器。 CPU只知道如何进行简单的算术运算并知道如何移动数据。自然而然，这些寄存器的大小以位的宽度与其体系结构的“# -位”相同，因此32位CPU的寄存器宽度将为32位，64位CPU的寄存器宽度将为64位。
对于浮点数（用于处理双精度）或其他SIMD指令（单指令，多数据命令），会有一些例外。CPU将数据从主内存（RAM）中加载和保存。由于CPU还使用这些寄存器来计算内存地址（物理和虚拟），因此它可以寻址的内存量也与其寄存器的宽度相同。有一些CPU使用特殊的扩展寄存器来处理地址计算，但我认为这些是工程师意识到需要它后添加的“事后想法”。
目前，64位对于寻址实际物理内存而言已经足够了。由于实用性考虑，大多数64位CPU在将CPU连接到内存时都会省略掉不少线路。毕竟，在主板上布置那些总是为0的电线并不明智。更不用说为了获得最大的内存容量，需要使用40亿个DIMM插槽：）
除了提供更多的内存之外，64位处理器还为整数数字大于2^32的快速计算提供了支持。以前，程序员（或编译器，也是由程序员编写的 ;)）必须通过占用两个32位寄存器并处理任何溢出情况来模拟具有64位寄存器。但在64位CPU上，这将由CPU本身处理。
缺点是，相同条件下，64位CPU（大约）会消耗比32位CPU多两倍的电路，因此会消耗更多的电力。然而，在现实中，你永远不会得到相等的比较，因为新的CPU将采用新的硅工艺制造，具有更少的功率泄漏，允许您在相同的晶圆尺寸内塞入更多的电路等。但64位架构将消耗两倍的内存。曾经被认为是x86可变指令长度的“丑陋”现在实际上是与使用固定指令大小的架构相比的优势。
现代处理器可以运行在32位模式和64位模式下。在32位模式下，它们最多可以访问4GB内存；在64位模式下，它们可以访问更多的内存。旧的处理器只支持32位模式。
操作系统在安装时选择以其中一种模式使用处理器：在安装时选择是以32位模式还是64位模式来操作处理器。尽管处理器可以继续以64位模式运行，但从32位切换到64位需要重新安装系统。旧系统只支持32位模式。
应用程序也可以编写为（或编译为）32位或64位模式。兼容性更加棘手，因为当处理器在64位模式下运行时，可以作为仿真功能支持32位应用程序。因此，在64位操作系统上，您可以运行32位应用程序或64位应用程序。在32位操作系统上，您只能运行32位应用程序。
同样，选择大小主要是与您想访问的主内存量有关。许多系统上的32位应用程序通常限制为2GB，因为系统需要一些地址空间用于自身。
从性能（速度）方面来看，没有显着的差异。 64位应用程序可能会稍微慢一些，因为它们使用64位指针，因此对于给定的操作需要更多的内存访问。同时，它们也可能会稍微快一些，因为它们可以执行64位整数操作作为一条指令，而32位处理器需要用多条指令来模拟它们。但是，这些64位整数操作非常罕见。
人们还可能想知道在64位处理器上运行32位应用程序的成本是多少：在AMD64和Intel64处理器上，此仿真模式主要是硬件实现的，因此与原生运行32位应用程序相比，没有真正的性能损失。这在Itanium上有很大的不同，因为32位（x86）应用程序的仿真效果非常差。
让我来给你讲述Binville的故事，这是一个位于荒无人烟之地的小镇。Binville只有一条通往它的道路。每个来到或离开Binville的人都必须在这条道路上行驶。但当你接近这个镇子时，道路会分叉。你可以选择向左或向右。
实际上，除了通往住宅的道路外，每条道路都有一个岔口。那些通向住宅的道路只是在房子前结束而已。没有一条道路有名字；这要归功于Binville规划委员会创建的一个巧妙的寻址方案。以下是Binville的地图，显示了道路和房屋的位置：
------- [] 00
/
------
/ \
/ ------- [] 01
-----
\ ------- [] 10
\ /
------
\
------- [] 11
正如您所看到的，每座房子都有一个两位数的地址。单凭这个地址就足以a)唯一标识每个房子（没有重复）并且b)告诉你如何到达那里。很容易在城里走来走去。每个岔口都带有一个零或一的标签，规划委员会称其为Binville交叉追踪器，简称bit。当你接近第一个岔路口时，看一下地址的第一位。如果是零，向左转；如果是一，向右转。然后在到达第二个岔路口时查看第二个数字，向左或向右转。
假设你想拜访住在Binville的朋友。她说她住在10号房子里。当你到达Binville的第一个岔路口时，向右转（1）。然后在第二个岔路口处向左转（0），你到了！
Binville就是这样存在了几年，但是关于它的田园风光、伟大的公园系统和慷慨的医疗保健逐渐传开了。（毕竟，如果不用花钱在路标上，可以把钱用在更好的事情上。）但是问题出现了。只有两个比特，寻址方案仅限于四个房屋！
因此，规划委员会集思广益，想出了一个计划：他们将向每个地址添加一位比特，从而将房屋数量加倍。为了实施该计划，他们将在城镇边缘建立一个新的岔路口，并为每个人分配新地址。以下是新地图，显示通往城镇和Binville新部分的新岔路口：
------- [] 000
/
------
/ \
/ ------- [] 001
----- Old Binville
/ \ ------- [] 010
/ \ /
/ ------
/ \
/ ------- [] 011
--
\ ------- 100
\ /
\ ------
\ / \
\ / ------- [] 101
----- New Binville (some homes not built yet)
\ ------- 110
\ /
------
\
------- 111
你有没有注意到Binville的原始居民是如何在地址前面添加一个零呢？这个新加的位表示新建的交叉路口。当位数增加一位时，地址数量就翻倍了。居民总是知道他们镇子的最大规模：只需计算2的位数次方即可。例如三位二进制数可以表示8个地址。
几年过去了，Binville再次满员了。更多的人想搬进来，于是又增加了一位（以及必要的交叉路口），将该城市的规模加倍到16个地址。接着又增加了一位，又增加了一位，再增加了一位…… Binville的地址很快就扩展到了16位，可以容纳高达216 （16,384）个住宅，但这还不够。人们不断涌入！
因此，规划委员会决定一劳永逸地解决问题：他们将一口气跳到32位。拥有超过40亿个家庭地址（232），这肯定足够了！
事实上…约25年后，Binville不再是无处不在的小镇。它现在成为了一个主要的大都市。事实上，它正在变得像一个有亿万居民的整个国家。但公园依然很好，每个人都有很好的医疗保健，所以人口不断增长。
面对不断增长的人口，规划委员会再次集思广益，并提出了扩建城市的另一个计划。这一次，他们将使用64位。你知道现在Binville市限制区域内可以容纳多少住宅吗？没错：18,446,744,073,709,551,616个。这个数字是如此之大，我们可以在大约20亿个地球上都分配地址给每个人。
使用64位并不能解决所有寻址问题。新的64位地址需要写入的空间是旧的32位地址的两倍。更糟糕的是，一些居民还没有更新他们的地址为新的64位格式，因此他们被迫进入了一个专门为仍在使用32位地址的人预留的城市封闭区域。但这没关系：使用32位的人已经拥有足够的城市资源来满足他们的需求。他们暂时感觉没有必要改变。
64位足够吗？谁知道呢，但Binville的居民正在等待128位地址的宣布……
Martin的回答大部分是正确和详细的。
我想提一下，所有的内存限制都是每个应用程序虚拟内存限制，而不是计算机实际物理内存的限制。事实上，即使在32位系统中，也可以在单个应用程序中使用超过4GB的内存，只是需要更多的工作，因为不能同时使用指针来访问所有内存。 链接文字
另外一个没有提到的事情是，传统x86处理器和x86-64之间的差异不仅在于指针大小，还在于指令集。虽然指针更大且占用更多内存（8字节而不是4字节），但通过更大的寄存器集（15个通用寄存器而不是8个）进行补偿，因此对于执行计算工作的代码，性能实际上可能更好。
volatile）的某些微妙的不同行为。这些都可能对你的代码产生影响。解释为什么32位模式只能访问4GB的RAM：
最大可访问内存空间=2n字节，其中n是体系结构的字长。因此，在32位体系结构中，最大可访问内存空间为232=4294967296=4GB的RAM。
64位体系结构将能够访问264=大量的内存。
刚注意到Tchens的评论涉及到了这个问题。无论如何，如果没有计算机科学背景，理解计算机组织和体系结构书籍可能会很困难。
希望这能有所帮助。