C++ mit welchem Prozessor
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@Artchi: Unter dem folgenden Link wurde ein ähnliches gelagertes Problem von einer mehrstündigen Laufzeit auf ca. 3 Sek. gedrückt (allerdings in Delphi, was für die Herangehensweise an das Problem jedoch keinen Unterschied macht):
http://www.entwickler-forum.de/WebX?128@102.4Thda6vxi6t.3@.2cb7d1a5
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64bit ist ja nur der Adressraum der größer wird. Um Speicherausbau geht es dir ja nicht. Eine Frage fällt mir da aber noch ein: hast du genug RAM? Weil ein paar Mio. Elemente im Vector ist schon nicht wenig!
Nicht das dein PC die ganze Zeit am Swappen von virtuellen Speicher ist und die Festplatte am Ende der Schuldige ist. 
Die Athlon64-CPUs haben einen 1 GHz Frontsidebus, das geht wahrscheinlich auch noch mal Speed gegenüber den Intel64-CPUs.
Ob sich die Investition in einen xeon lohnt mußt du entscheiden. Verdienst du dann mehr Geld durch den Xeon bzw. sparst du mehr Geld? (nach der Investition in den Xeon meine ich) Natürlich ist Zeit = Geld. Für eine kommerzielle Nutzung wo nicht nur einmal gerechnet wird, wird sich das wohl lohnen. Aber dann kann man auch gleich Dualcores oder gar Multicores kaufen und versuchen Threads zu benutzen. Dann lohnt sich das auf jeden Fall.
Und wenn du einen Rechendurchlauf nicht in Threads umsetzen kannst, kannst du vielleicht die zweite Berechnung (die du vielleicht später starten würdest) parallel laufen lassen. Würden zwar die Ergebnisse nicht schneller als 2 Std. da sein, aber du hättest nach 2 Std. zwei Ergebnisse!
Ist auch eine Lösung.