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 演算処理を64ビット単位で実行するWindowsのこと。Windows XPでは、米インテルの大規模サーバー用CPUであるItaniumに対応したWindows XP 64-Bit Editionと、米AMDの64ビット技術であるAMD64とインテルの64ビット技術であるインテル64テクノロジーに対応したWindows XP Professional x64 Editionがある。Windows Server 2003でも、両方のアーキテクチャーに対応したエディションを用意している。

 x64 Editionは、既存の32ビットアプリケーションをそのまま動かすことができる。32ビット命令を64ビット命令に変換するWOW64という仕組みで実現している。

 Windows Vistaでは一部の下位エディションを除き、32ビット版と64ビット版の両方を用意する。サーバー向けWindowsでは、32ビット対応版は2007年に出荷予定のWindows Server Longhorn(開発コード名)が最後になる見込み。2008~2009年に提供予定のWindows Server Longhorn R2(開発コード名)は、64ビット対応版のみになるという。