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今さら聞けないOSの32bit版と64bit版の違いとは?

time 2015/09/05

今さら聞けないOSの32bit版と64bit版の違いとは?

新しいOS(特にWindows)が発表されるたびにOSの「32bit版」と「64bit版」の2種類あることに気がつくと思います。32bit版と64bit版の違いと言われても「64bit版の方が数字が大きいから性能が良い」くらいにしか思っていないと思いますが…。

実際に家電量販店などで店員さんに32bit版と64bit版の違いを聞いてみても「64bit版の方が性能が良い」と答えてくれます。

でも、実際に32bit版とくらべ64bit版がどう性能が良いのか、具体的には何が違うのか以外と知りません。そこで、今回は32bit版と64bit版にはどのような違いがあるか確かめてみましょう。

 

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bit(ビット)について

まず、bit(ビット)について復習しておきましょう。

bit(ビット)とはコンピュータが扱う情報の最小単位のことです。

コンピュータが扱う情報とは「0」と「1」、つまり電気がONかOFFか、回路に電気が流れているか流れていないかの二択です。これを「二進数」と呼び、「2のn乗」というのがキリの良い数字になります。

例えば、現在使用されているアルファベット26文字に、数字と記号を加えたもの全てを二進数で表すには8bit(=256通り)あれば十分に足りるため、8bit=1Byte(B)というのがひとつの基準になりました。

参考:PC-FREEDOM MBとかGBとか何なの?

 

32bit版と64bit版の違い

大きく分けて以下の4つの違いがあります。

  • CPUが扱える情報量が違う
  • 扱えるプログラムが違う
  • 扱えるメモリの容量が違う
  • 扱えるHDDの容量が違う

それぞれについて解説します。

参考:Microsoft 32 ビットと 64 ビットの Windows: よく寄せられる質問

 

CPUが扱える情報量が違う

先ほど復習したbitから考えるとわかりますが、

32bit版OSの場合

32bit版OSの場合、CPUの扱えるデータの幅も32bitで制御するので 2の32乗 の情報、つまり「4,294,967,295個」の情報を一気に計算できます。

64bit版OSの場合

64bit版OSの場合、CPUの扱えるデータの幅を64bitで制御できるので 2の64乗 の情報、つまり「18,446,744,073,709,551,615個」の情報を一気に計算できます。

以上のように、CPUが64bitに対応していなければ64bitのOSを起動させることはできません。

最近のPCに搭載されているCPUであれば問題はないと思いますが、一応32bitに対応しているCPUは「Pentium M」「Celeron M」「Duron」などで、64bitに対応しているCPUは「Core i3 / i5 / i7」「Celeron Dual-Core」「Atom」などです。

よほど古いPCでなければ、この問題にあたることはないと思いますが、もしも該当するPCであれば、そろそろ買い替えを検討された方が良いです。

 

扱えるプログラムが違う

CPUが扱える情報量が異なるため、64bit版に対応したCPUをフルに使うためにはプログラムも64bit用に設計する必要があります。64bit用に設計されたソフトウェアを64bit版のOSで使用すれば32bit版のOSよりも高速で処理を行うことができます。ソフトウェアが64bitに未対応だった場合でも、変換して処理を行うため100%のパフォーマンスを発揮することはできません。また、たまに動かないソフトウェアもあるので注意が必要です。

ちなみに、64bit版のソフトウェアは32bit版のOSで動かないことの方が多いです。

 

扱えるメモリの容量が違う

特に目立つ違いがここです。よく言われる違いでもあるので、しっかり覚えておきましょう。

32bit版OSの場合

32bit版OSの場合、最大で約4GBまでのメモリしか扱うことができません。

CPUの違いでも触れた通り、32bit値のサイズがこれ以上受け付けないことが原因です。

2の32乗 = 4,294,967,295個のアドレスが利用可能
4,294,967,295B / 1024 × 1024 × 1024 ≒ 4GB

CPUがメモリを扱うために、メモリに「アドレス(番地のようなもの)」を作ります。上記の計算の通り32bit版のOSでは4,294,967,295個のアドレスを管理することができます。そして、1つのアドレスに対して1Bを割り振っているので、結果4GBしか扱えないことになります。

そして、この4GBとはOSが扱うことができる最大値で、実際のOSではシステムの必須機能に数百MB程度のメモリを使用するため、実際にわたしたちが使えるメモリの容量は最大3〜3.5GB程度になります。

また、最大容量を超えたメモリを搭載しても、アドレスはOSが扱える4GB分しか割り振らないため余った領域は使うことができず無駄になります。

64bit版OSの場合

64bit版OSの場合、32bit版にくらべ大幅に最大容量が増えます。

同じように計算してみましょう。

2の64乗 = 18,446,744,073,709,551,615個のアドレスが利用可能
4,294,967,295Byte / 1024 × 1024 × 1024 = 17,179,869,184 GB  = 16,777,216TB ≒ 16EB
※1EB(エクサバイト) = 2の60乗

っという具合に、約171億GB=160万TB=16EBという途方もなく大きな数になります。

とは言っても、現在はここまで扱うことはできません。あくまでも理論値になります。ある程度、制限をかけないとハードウェア側が扱いきれなくなります。使用可能なメモリの上限はOSのエディションごとに異なりますので必要な場合は確認してみてください。

参考:Microsoft Memory Limits for Windows and Windows Serfer Release

扱えるHDDの容量が違う

HDDもメモリと同様に扱える容量が異なります。

32bit版OSの場合

32bit版OSの場合、最大で2TBの容量を持つHDDを扱うことができます。

HDDなどの記憶装置の最少記録単位を「セクタ」といい、メモリの時と同様にHDDの各セクタに対してアドレスを割り当てます。

現在主流になっているセクタサイズは512Bとなっているので、512Bで計算してみましょう。

2の32乗 = 4,294,967,295個のアドレスが利用可能
4,294,967,295 × 512B / 1024 × 1024 × 1024 × 1024 ≒ 2TB

64bit版OSの場合

64bit版OSの場合もメモリと同様に理論値では16EBまで扱うことができますが、これだけの容量を扱える記憶装置は今のところありません。

また、記憶装置の場合にはOSだけの問題ではなくなります。例えば、ディスクパーティションの管理方法や起動ドライブとしての使用、マザーボードの対応など、難しい専門用語の世界に入っていきます。

最近では2TBの容量を持つHDDがたくさん販売される世の中になり、いずれ32bitの制限を超える大容量のHDDが当たり前に流通するようになると思われますが、今のところはそこまで心配しなくても良いでしょう。

まとめ

今回はだいぶ長くなりましたが、32bit版OSと64bit版OSの違い(主にWindows)を解説しました。

64bit版OSもだいぶ普及してきましたが、まだまだ世の中では32bit時代のリソースを利用しているところも少なくないため、32bit版OSも必要不可欠です。2つの違いを知ることで、自分の環境だとどちらを選べば良いかを知ることができるようになります。

OSの購入やPCの購入のときに、ぜひ役立ててください。

 

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