Głównym problemem, który rozwiązuje architektura 64-bitowa, są ograniczone możliwości adresowania w architekturze 32-bitowej. Za pomocą 32 bitów jesteśmy w stanie zaadresować jedynie 4 GB pamięci logicznej, a taki rozmiar staje się standardem w niektórych zastosowaniach. Jednym z dotychczasowych rozwiązań rozszerzających możliwości adresowania 32-bitowego jest PAE, powiększające adresy fizyczne. Ma ono jednak swoje wady, które nie pozwalają na pełne wykorzystanie dużych pamięci.