Pamięć fizyczna i dyskowa widoczna jest jak jeden ciągły obszar. Jego rozmiar zależy od wielkości rejestrów procesora. Muszą mieć one odpowiednią długość, by go zaadresować. Procesory 32-bitowe potrafią obsłużyć 2^32 bajtów pamięci, czyli 4 GB (bez rozszerzenia PAE).

W czasach, gdy taka pojemność nie jest niczym szczególnym, wspomniane ograniczenie wpływa znacząco na wydajność i szybkość pracy. CPU, które pozwalają kontrolować większe przestrzenie adresowe, umożliwiają instalowanie więcej RAM-u. Teoretycznie jednostki 64-bitowe radzą sobie z pamięcią o wielkości 16 eksabajtów (2^64), w praktyce jednak biurkowe systemy operacyjne Microsoftu pozwalają zaadresować 16 terabajtów i obsługują do 192 GB pamięci fizycznej. To aż 48 razy więcej niż w systemach 32-bitowych.

32 bity czy 64 bity?

Więcej bitów oznacza przede wszystkim więcej przestrzeni dostępnej dla systemu i aplikacji oraz pozwala na przekroczenie limitu 4 GB pamięci fizycznej. Głównie z tego powodu praca programów działających w 64-bitowym systemie powinna być wydajniejsza. Powiększona przestrzeń adresowa gwarantuje także możliwość jednoczesnego uruchomienia większej liczby procesów, z których każdy może zajmować więcej miejsca.

W rezultacie zmniejsza się opóźnienie spowodowane koniecznością ładowania i przełączania się systemu między procesami. Ponadto w tym samym czasie procesor może obsłużyć dwa razy tyle danych. Więcej pamięci ogólnie oznacza również więcej pamięci dla 32-bitowych programów, które korzystają z podsystemu WoW64 (emulator środowiska x86, pozwalający uruchamiać 32-bitowe aplikacje w 64-bitowych wersjach Windows), mimo że nie mogą one używać rozszerzonego adresowania.

Jednak 64 bity nie gwarantują automatycznego wzrostu wydajności. W niektórych wypadkach aplikacje mogą nawet zwolnić. Wiąże się to z obsługą dwukrotnie większych wskaźników adresów. Te same dane zajmują w pamięci więcej miejsca, co powoduje wzrost zapotrzebowania na nią i większe obciążenie pamięci podręcznej procesorów.