Процесс преобразования C# кода в машинный код

На каком этапе и какой из компиляторов определяет для разрядности какого процессора нужно преобразование?

Компилятор C# → IL не обращает внимания на разрядность вообще. Он компилирует для формальной стековой машины, а не для физического процессора.

JIT-компилятор запускается в рантайме, при запуске приложения на целевой машине. Соответственно он совершенно точно знает целевой процессор и целевую платформу, и генерирует код для неё. Этот код существует лишь в памяти (а это значит, что при повторном запуске программы JIT-компиляция будет произведена повторно).

Кроме того, возможны различные варианты AOT-компиляции (например, ngen или .NET Native) вместо JIT, при которой нативный для процессора образ создаётся из IL-кода заранее, до запуска приложения. При этом либо нужно заранее указывать целевую платформу (для .NET Native), либо компиляция сама проходит на целевой платформе (ngen).

1. Только на этапе компиляции IL в машинный код генерируются специфические для разрядности команды. Если компилировать .NET сборку для x86/x64/Any Cpu, то IL код различаться не будет, будет различие только в 1 байте в метаданных сборки. В самом IL нет специфических команд, все они общие для всех разрядностей.
2. Метаданные просто превращаются в некоторые структуры в памяти процесса. Когда .NET код использует рефлексию, то происходит поиск по этим таблицам в памяти. Такой поиск неоптимизирован, использует сравнение строк, поэтому, как известно, рефлексия выполняется медленнее обычного кода.