x64 и x86. Эти две архитектуры различаются только размером адресного пространства? Набор команд у них одинаковый?

Нет, конечно. Например, в 32-битных x86 (а были еще и 16-битные, кстати) регистров общего назначения 8, и они 32-битные (ваш. К. О.) , а в x64 РОНов уже 16, и они 64-битные.
x64 поддерживают все команды x86, но ни в коем случае не наоборот.

Если речь идет об архитектуре, то говорить можно только о разрядности процессора, а не ОС.
Все команды 32-битного процессора - подмножество команд процессора 64-битного. Естественно, обратное несправедливо.
Очевидно, различаются и аппаратные реализации обоих процессоров, о некоторых сказал Капитан Гугл.
Конечно, на 32-битном процессоре можно реализовать выполнение команд 64-разрядного процессора, но лишь в режиме эмуляции, и это не сделает из процессора х86 процессор х64.

разрядность системы определяется разрядностью процессора. . так как операционка работает на командах процессора. на счет ответа у Huowkutmas Fuberynvmb скажу однозначно что х86 оперативку свыше 3,2гб не видит! а 64битная архитектура позволяет работать с объемом выше 3гб, и набор команд у них одинаковый, а у х64 он расширенный до 64бит и задействует архитектуру на полную. как хр в свое время по отношению к 98

На "бытовом" уровне размер адресного пространства ограничен в обоих случаях 64 ГБ.

одинаковый, и скорсть проца на 64 выше, за один такт

Х64 и Х86(Х32) это разряд windows они не совместимы с ДРУГ ДРУГОМ! если windows Х32(86) то он не совместим с Х64