什么是Windows on Arm?

2022-02-13 14:01:14 来源: 半导体行业观察

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如果您在市场上购买新的笔记本电脑或平板电脑,您可能会遇到几个属于 Windows on Arm 生态系统的选项。Windows on Arm 最初于 2017 年底推出,提供典型的 Microsoft 操作系统体验,但在 Arm 处理硬件上运行。我们通常将 Arm 与智能手机联系起来,但该架构正在成长为 PC 主要产品 AMD 和英特尔的重要竞争对手。
随着 Apple 推出基于 Arm 的定制 M1 芯片来区分其最新的MacBook 系列和不断增长的 Windows on Arm 产品组合,基于 Arm 的笔记本电脑正越来越多地进入主流意识。变革之风肯定正朝着 Arm 的方向发展,但为什么这突然比传统的 AMD 和 Intel 驱动的笔记本电脑更可取呢?

Windows on Arm 到底是什么意思?
如果您正在寻找 TLDR,我们谈论的是在 Arm 处理器驱动的 PC 上运行的 Microsoft Windows 操作系统,而不是英特尔和 AMD 提供的占主导地位的 x86 芯片。因此,Windows on Arm。该平台最初将 Windows 10 引入到 Arm 驱动的笔记本电脑和平板电脑上,但后来也被更新为运行Windows 11。
与传统 Windows 笔记本电脑相比,它的价值主张是承诺提供超过一天的超长电池寿命、通过 4G 和5G始终在线的互联网连接、超快速启动以及对 Windows Hello 等安全功能的芯片组级支持。但是,有一些平台警告,包括缺乏游戏支持、偶尔出现的驱动程序问题以及不能完全涵盖您可能需要的所有内容的软件仿真。但在以下部分中会对此进行更多介绍。
它本质上是在高通公司的 4G 和 5G 笔记本电脑层处理器上运行的 Microsoft Windows。
目前,高通是唯一一家销售 Windows on Arm 芯片组的片上系统 (SoC) 供应商。这些属于其Snapdragon 7c、8c 和 8cx 产品组合,已被一系列制造商采用。微软 Surface Pro X 中的 SQ1 和 SQ2 处理器本质上也是高通骁龙 8cx 的略微调整版本。
微软加入了一个名为 Windows on Arm 的 Linaro 项目,该芯片设计公司和高通已经参与了一年。Arm 客户线业务部门的生态系统和工程合作高级总监 Geraint North 称,微软的加入是“Windows on Arm 生态系统向前迈出的重要一步”,并预测使用该技术的平台将得到更广泛的采用。
高通产品管理总监 Rami Husseini 声称,该公司的Snapdragon 5G芯片组将为 Windows on Arm 设备实现“多天电池续航”。
据报道,高通与微软达成了独家协议,以换取共同开发许多允许 Windows 应用程序在基于 Arm 的处理器上运行的底层软件。因此,如果您今天购买 Windows on Arm 设备,它由高通提供支持,至少目前是这样。这份独家合同预计将于 2022 年结束,因此我们可能会看到其他 SoC 供应商在未来几年进入该领域。
在Windows体验方面,Windows on Arm 在功能上与传统的 Windows 10 和现在的 Windows 11 相同。谢天谢地,这不是回到命运多舛的 Windows RT 时代,后者是移植的 Windows 8 的有限版本Arm 提供了一个非常小的应用程序生态系统。
使用 Arm 上的 Windows,您可以(虚拟地)运行所有您喜欢的应用程序。尽管专门为该平台构建的数量越来越多,但 32 位和 64 位仿真可确保旧版应用程序在 Arm 上运行,就像在旧笔记本电脑上一样。我们将在下一节中更深入地探讨软件仿真的含义。
如果软件体验相同,那么一定有理由将所有这些努力从 x86 迁移到 Arm?当然,有很多很好的理由。
与 AMD 和 Intel 开发的 x86/x64 芯片相比,Arm 架构的主要优势之一是功耗。这对消费产品有重大影响,从更长的电池寿命到更薄和无风扇的设计。基于 Arm 的处理器在性能方面也取得了突飞猛进的发展。Apple 的 M1 芯片可以与中端英特尔 CPU 的性能相媲美,而功耗仅为其一小部分。我们还没有看到 Arm 的 Cortex CPU 达到这些性能高点,所以不要指望 Windows on Arm 提供最先进的性能,但高通公司收购了 CPU 设计师 Nuvia,其明确目的是构建更强大的基于 Arm 的 CPU。您可以在下面的文章中详细了解 Arm 和 x86 之间的硬件差异。
但是,转向基于 Arm 的处理器不仅与 CPU 能力有关,还与传统 CPU 和 SoC 作为更广泛的平台之间日益扩大的差距有关。例如,高通将图形、调制解调器、机器学习、图像处理、传感器集线器和安全技术捆绑到其 Snapdragon 8cx Gen 3 平台中。同样,Apple 在其 M1 系列中也包含了自己的等效技术。
相比之下,英特尔在其第 10 代和第 11 代芯片组中包含 CPU、集成显卡和一些安全区域功能。因此,他们仍然更关注传统的主力范式,而不是我们与 Arm SoC 相关的异构方法。英特尔和 AMD 芯片组仍需要额外的外部组件,以适应更广泛和更新的用例,例如 5G 网络。
换句话说,基于 Arm 的 SoC 是完整的集成解决方案,除了简单的性能和能效之外,还提供许多好处。
仿真与原生应用
Arm 上的核心 Windows 体验(例如开始菜单和文件资源管理器)均针对 Arm 芯片进行了编译并在本机上运行,从而确保了最佳性能。也就是说,它们直接在处理器上运行,无需翻译、仿真或任何其他中间层,就像在 x86 PC 上一样。Windows 还支持强制在 Arm 硬件上专门运行的本机应用程序。本机应用程序列表不断增长,现在包括 Microsoft Edge、Firefox、Adobe Photoshop、Netflix、VLC 和 Zoom 等等。
随着 Windows 11 的推出和增强的 64 位支持(我们稍后将深入探讨),微软现在有两种途径来帮助开发人员为其平台构建应用程序。第一个是完全原生的(ARM64 ABI),其中所有的整个代码库都是为 Arm 编译的。第二个是部分原生的(ARM64EC ABI),其中部分代码是为 Arm 构建的,而当前没有工作的 Arm 依赖项或插件的部分在仿真中运行。后一个选项旨在帮助开发人员迁移和提高他们的应用程序的性能,即使他们依赖的一些库还不能原生运行。
尽管本机应用程序更可取,但仿真是 Windows on Arm 成功的关键(苹果基于 Arm 的 Mac 也是如此)。用户希望能够运行他们的整个软件目录,包括可能不再受支持的软件,因此不太可能看到原生 Arm 更新。如果您不熟悉这个概念,仿真会采用为一种架构(例如 x86)编译的软件,并将其转换为将在不同处理器架构(在本例中为 Arm)上运行的机器代码。但是,执行此转换会产生小而明显的性能损失。
Arm 上的 Windows 10 提供 32 位 (x86) 应用程序的仿真,但无法运行非本机 64 位应用程序。Arm 上的 Windows 11 引入了 64 位 (x86-x64) 仿真,极大地扩展了在该平台上运行的应用程序的范围。
最初,微软计划将 64 位仿真引入 Windows 10,但选择将其保留用于 Windows 11 更新。幸运的是,几乎所有现有的 Arm 设备上的 Windows 都将看到微软最新操作系统的更新,确保它们最终会看到 64 位应用程序支持。第一代高通骁龙 835 设备除外。
Microsoft 鼓励用户从 Microsoft Store 下载应用程序,它会自动检测并下载适合您设备的最佳本机或模拟版本。但是,第三方仍然能够在 Arm 上托管他们自己的 Windows 软件安装程序。
我应该在 Arm 上切换到 Windows 吗?

Windows on Arm 有很多好处,但它并不适合所有用例,至少目前还不适合。在购买之前,权衡平台的优缺点比平时更重要。
例如,除了最古老和最基本的游戏之外,还无法在 Arm 硬件上玩所有游戏。在仿真层和乏善可陈的图形硬件之间,您将无法在 Windows on Arm 设备上以可接受的帧速率播放最新的 AAA 游戏。同样,那些需要非常特定和要求苛刻的软件(例如 CAD 应用程序)的人可能会发现与性能更高的平台相比,性能过于缓慢。如果您需要主笔记本电脑的高端性能,最好避开。
但是对于那些渴望便携性的人来说,Windows on Arm 设备可能是一个不错的选择。该平台为文档编辑、网页浏览甚至一些要求稍高的任务提供了充足的性能,同时提供全天的电池寿命。结合高级网络选项(例如 4G 和 5G)以及超薄无风扇外形,基于 Arm 的笔记本电脑和平板电脑是您在旅途中工作的理想选择。
哪些设备在 Arm 上运行 Windows?
目前,Windows on Arm 生态系统相当小。以下是您目前可以购买的 Windows on Arm 笔记本电脑和平板电脑的非详尽列表:
微软 Surface Pro X(829 美元起)
三星 Galaxy Book S(999 美元起)
三星 Galaxy Book Go(349 美元起)
Acer Spin 7(1,199 美元起)
HP Elite Folio 2 合 1(1,909 美元起)
惠普笔记本电脑 14(349 美元起)
停产机型包括华为 Matebook E 2019、联想 Flex 5G、联想 Miix 630 和联想 Yoga C630。
ARM 上的 Windows 常见问题解答
问:Windows 11 可以在 Arm 上运行吗?
答:是的,您已经可以在 Microsoft Surface Pro X 等基于 Arm 的设备上安装 Windows 11。
问:是否有适用于 Windows 10 的 Arm?
答:是的,Windows 10 是第一个移植到 Arm 的版本。
问:Windows 10 on Arm 可以运行 64 位应用程序吗?
答:不在仿真中。只有本机 64 位 (Arm64) 应用程序才能与 Windows 10 以及 x86 和 Arm32 以及应用程序一起使用。Windows 11 确实支持 64 位软件仿真。
问:Windows for Arm 是免费的吗?
答:目前,Microsoft 仅向 OEM 授权 Windows on Arm。但是,可以通过加入 Windows Insider Beta 计划来访问 Arm 构建。
问:Apple 的 M1 Mac 可以运行 Windows 吗?
答:可以使用 Parallels 在基于 Arm 的 M1 Mac 上安装 Windows。但是,如前所述,微软尚未出售 Windows 的 Arm 特定许可证密钥。
问:我如何知道 Windows 是 Arm 还是 x86?
A:在设置菜单中打开系统>关于页面。“系统类型”字段显示您是在基于 Arm 还是基于 x86 的系统上。


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