Ne le za telefone!

Microsoft že več kot desetletje razvija Windows tudi za računalnike s procesorji ARM. Se bo nasledniku Windows 11 končno uspelo zares odlepiti od izključno arhitektur x86 in x64? Sta hitrost procesorjev ARM in zmogljivejša grafika 3D res glavni oviri?

Če bi sodili po pametnih telefonih, večina računalnike s procesorji ARM uporablja le za brskanje po spletu, gledanje videov in TV, poslušanje radia in glasbe, videokomunikacijo in igranje iger s preprostejšo grafiko. Seveda pa moramo takoj nato pomisliti na Apple, ki je dokazal, da so lahko procesorji ARM popolnoma enakovredni (in še več) »običajnim« procesorjem Intel in AMD.

Toda računalniki ARM z Windows so še vedno zelo redki, čeprav je od Windows RT, ki je bil prva različica, prirejena za izvajanje na procesorjih ARM, minilo že več kot deset let.

Windows 11 na ARM izgleda popolnoma enako kot na arhitekturi x64.

Čeprav sta tudi Windows 10 in 11 na voljo za računalnike s procesorji ARM in podpirata tako 32-bitne (ARM32) kot 64-bitne (ARM64) arhitekture, lahko ostale Okenske programe izvajamo le v posnemovalnikih arhitektur x86 in x64. Posnemovalnik za 32-bitne arhitekture x86 je serijsko vgrajen v Windows 10, posnemovalnik 64-bitne x64 pa je prvič na voljo z Windows 11. Danes ga lahko vgradimo tudi v Windows 10 kot nadgradnjo strežnika za ponavideznenje Hyper-V.

Windows »12« poudarja univerzalnost in prilagodljivost

Čeprav uradno ime naslednika Windows 11 še ni znano, številni strokovnjaki verjamejo, da se bodo pri Microsoftu odločili za dvanajstico, saj so dolga imena, denimo Windows Server 2024 (pri čemer je številka enaka letnici začetka prodaje), rezervirana za strežniške različice. Morda pa se bo novinec za namizno rabo vendarle imenoval Windows 24 ...

Željo po večji razširjenosti operacijskega sistema Windows v svetu pametnih telefonov so pri Microsoftu izkazali že z Windows 8, ki naj bi poenotil uporabniške vmesnike pametnih telefonov, tablic, prenosnikov in namiznih računalnikov, vendar je med uporabniki namiznih računalnikov požel veliko negodovanja. Velik zaslon, udobna tipkovnica in računalniška miška zahtevajo povsem drugačen uporabniški vmesnik kot majhen, na dotik občutljiv prikazovalnik pametnega telefona, pri katerem lahko besedilo vnašamo navadno le z navidezno tipkovnico. Windows 10 je namizne uporabnike potolažil z zanje veliko prijaznejšim uporabniškim vmesnikom, ki vseeno ohranja nekatere lastnosti uporabniškega vmesnika Windows 8.

Novi startni meni.

Zmogljiva zaslonska grafika zahteva več pomnilnika, ki ga novim PC zagotovo ne manjka. Windows 11 z njim vseeno ne razsipa preveč, saj mora delovati na različnih računalniških osnovah, tudi v pametnih telefonih s 4 GB RAM (denimo Raspberry Pi 4) in kartico mikro SD namesto SSD ali diska. Obenem zahteva procesorski takt vsaj 1 GHz, glavni procesor pa mora imeti vsaj dve jedri, kar prav tako ustreza večni majhnih računalnikov, vključno s pametnimi telefoni. Čeprav je to precej več od osnovnih zahtev za namestitev Windows 10, ta za gladko delovanje v praksi vseeno potrebuje okoli 4 GB glavnega pomnilnika, ne glede na pogoj – vsaj 2 GB za 64-bitno različico in 1 GB za 32-bitno.

Pri Windows 12 za ARM pričakujemo podobne zahteve kot pri enajstici, bo pa vseeno nekaj pomembnih razlik, ki jih narekujejo novi Qualcommovi procesorji Oryon, saj ne bodo poganjali 32-bitnih programov ARM32. Namesto tega bo verjetno na voljo posnemovalnik, tako kot za programe za arhitekturi x86 in x64.

So procesorji ARM dovolj zmogljivi za Windows?

Uradna različica Windows 11 podpira procesorje treh proizvajalcev: Intel, AMD in Qualcomm, pri čemer le procesorji Qualcomma podpirajo arhitekturi ARM32 in ARM64. Različice Windows 11 za procesorje ARM drugih proizvajalcev so za zdaj zgolj preizkusne in jih najbrž ne razvijajo več. Skoraj gotovo pa bodo z Windows 12 podporo razširili tudi na računalnike s procesorji z arhitekturo ARM64 nekaterih drugih proizvajalcev.

Zmogljivost 64-bitnih procesorjev z arhitekturami ARM64 v zadnjih letih raste hitreje kot zmogljivost Intelovih procesorjev in procesorjev AMD. Številne hitrostne primerjave kažejo, da lahko računalniki s Qualcommovimi procesorji zagotovijo enakovredno uporabniško izkušnjo kot klasični PC z Intelovimi procesorji in s procesorji AMD. Čeprav so zadnji še vedno nekoliko hitrejši, to bistveno ne vpliva niti na uporabniško izkušnjo v najpogosteje uporabljanih Okenskih aplikacijah, a pod pogojem, da te ne uporabljajo posnemanja arhitektur x86 in x64.

Sistem v enem čipu BCM2712 s štirimi procesorskimi jedri ARM Cortex A76.

Zadnja, tretja generacija Qualcommovih procesorjev Snapdragon 8cx Gen 3 po zmogljivosti še nekoliko zaostaja za Applovima M1 in M2, vendar je tik pred izidom tudi nova družina Oryon, zasnovana na procesorskih dizajnih Nuvia.

Nuvio je ustanovila skupina bivših Applovih strokovnjakov, ki so prej razvijali Applova procesorja M1 in M2, leta 2021 pa je podjetje kupil Qualcomm. To pa ni pogodu razvijalcu in lastniku procesorskih dizajnov podjetju ARM, ki zdaj toži Qualcomm zaradi kršitev licenčne pogodbe, do katere naj bi prišlo zaradi nakupa in pripojitve Nuvie. Prve procesorje Oryon in računalnike z njimi lahko kljub temu pričakujemo že v nekaj mesecih.

Dodajmo še, da ima Qualcomm do sredine letošnjega leta z Microsoftom sklenjeno pogodbo o ekskluzivnem sodelovanju pri razvoju mikroprocesorjev z arhitekturo ARM, kar lahko pomembno vpliva tudi na razvoj Windows 12.

Lahko Windows za ARM doživi usodo Windows za IA-64?

Junija 2001 je ugledal luč sveta Intelov Itanium s takrat revolucionarno arhitekturo IA-64, ki je znala posnemati starejšo 32-bitno arhitekturo x86. Microsoft je zanj razvijal posebne različice Windows, katerih razvoj je po več kot deset letih opustil. Tako so Windows 10 razvili le za osebne računalnike z arhitekturami x86 in x64 in ARM, obenem pa so podporo za Itanium in Itanium 2 z Windows 8 in Windows 2008 R2 zaključili.

Se lahko torej upravičeno vprašamo, ali ne gre nemara podpora za arhitekture ARM po isti poti? Ne, prej obratno! Microsoft se bo moral še kako potruditi, da bo ujel vlak, ki pelje novi arhitekturi PC naproti. Arhitekture ARM so danes vsesplošno prisotne, saj jih uporabljamo v pametnih telefonih in tablicah, z mikro peceji, kot je priljubljeni Raspberry Pi 5, pa vse bolj pa prodirajo tudi v svetova namiznih in prenosnih PC. Apple procesorje M1 in M2 v svoje mace, s podobnimi (boljšimi!) zmogljivostmi, kot jih imajo klasični PC, vgrajuje že nekaj let.

Obenem so se poskusi prenosa arhitektur x86 in x64 v pametne telefone izjalovili. Ko je pred leti operacijski sistem Android zanje obtičal pri različici 9, je njegov razvoj za vsakovrstne računalnike z arhitekturo ARM zdrvel proti dvajsetici. To vsekakor kaže na veliko priljubljenost tako Androida kot arhitektur ARM, Microsoft pa z Windows ob zmanjševanju prodaje klasičnih PC in povečevanju prodaje pametnih telefonov praktično nima druge izbire, kot da nudi vse boljšo podpro arhitekturi ARM64.

Priljubljeni pogoji za namestitev

Čeprav trik, kako ukaniti Windows 11 in ga namestiti na skoraj vsak klasični PC, pozna večina računalniških znalcev, poznavalci Microsoftovih razvojnih strategij menijo, da bo taka možnost – seveda na lastno odgovornost – verjetno na voljo tudi pri Windows 12, saj varnostni čip TPM 2.0 podpirajo le novejši klasični PC s procesorji iz leta 2018 ali z novejšimi.

Po drugi strani naj bi bil Windows 12 veliko bolj modularen in naj bi se veliko bolje prilagajal zmogljivostim strojne opreme, kar je dodaten razlog, da njegove namestitve ne gre omejevati s prisotnostjo modula TPM 2.0. Nekaterih funkcionalnosti na manj zmogljivih platformah ne bomo mogli uporabljati. Denimo, ne bo posnemovalnika za poganjanje aplikaciji x86 (Win32), ki zahteva precejšnjo zmogljivost glavnega procesorja.

Je manjša poraba energije ključ do uspeha?

Procesorsko arhitekturo ARM so prvi začeli uporabljati izdelovalci pametnih telefonov, saj je odlično prilagojena za majhno porabo energije. Razmerje med porabo energije in procesorsko zmogljivostjo je kljub temu zelo veliko, kar ob všečno tekočem delovanju za nekajkrat podaljša tudi čas avtonomije pri prenosnih računalnikih in računalniških tablicah s procesorji ARM.

Zdi se, da procesorji z arhitekturo ARM ponavljajo uspeh Intelovih, ki so ga ti z dovršenim dizajnom dosegli konec 80. in v začetku 90. let preteklega stoletja. Tega se še kako zaveda tudi Microsoft, pri katerem se vse bolj bojijo tudi prevlade Androida in različic Linux, ki poganjajo majhne računalnike, kot so Raspberry Pi, Orange Pi, Rock Pi, Banana Pi, Nvidia Jestson Nano in Odroid, in nepregledno množico pametnih telefonov. Ni torej naključje, da so pred leti uspešno zagnali projekt Windows na Raspberry Pi (WoR – Windows on Raspberry Pi), v sklopu katerega sta nastali testni različici Windows 10 in 11. Žal kaže, da so razvoj opustili, je pa v teku projekt Windows na arhitekturi ARM (WoA – Windows on ARM), s katerim željo razširiti testno podporo Windows 11 in 12 za procesorje z arhitekturo ARM64 s Qualcommovih tudi na procesorje drugih proizvajalcev.

Hibridne izvedljive datoteke v Windows 12

Kot vemo, imajo izvedljive programske datoteke v Windows končnici COM in EXE. S podporo arhitekturam ARM64 dobivamo tudi hibridne datoteke EXE, ki bodo hkrati vsebovale izvedljivo programsko kodo za arhitekture x64 in ARM64. Tako bodo optimalno delovale na obeh arhitekturah. Vendar taka zgradba EXE ne bo obvezna, še vedno bomo lahko uporabljali tudi izvedljive programske datoteke za eno ali drugo arhitekturo. Pri tem bodo razvijalci v Visual Studiu lahko izbrali, za katero ali katere arhitekture želijo prevesti svojo izvorno programsko kodo.

Po drugi strani je mogoče s tehnologijo ARM64EC (ARM64 emulation compatible – združljivost z ARM64 ob pomoči posnemovalnika x64) izdelati aplikacije, ki uporabljajo vtičnike ali programske knjižnice, razvite za arhitekture x86 in x64. Ker pa je osnovna programska koda aplikacije prevedena za ARM64, ta deluje v procesorju z arhitekturo ARM64 bistveno hitreje, kot če bi poganjali njeno različico za arhitekturo x64 v celoti v posnemovalniku.

Microsoft Edge v Windows 11 je končno dobil različico za ARM64, zato mu ni več treba delovati v posnemovalniku arhitekture x64.

Microsoft želi z ARM64EC razvijalcem programske opreme bistveno olajšati gradnjo aplikacij, združljivih z novo strojno platformo, obenem pa tudi poenotiti razvoj novih aplikacij za vse podprte platforme. Medtem ko kritični deli aplikacije delujejo na ARM64, je mogoče za ostale uporabiti posnemanje in jih zato ni treba ponovno razvijati ali prirejati za ARM64. ARM64EC je treba prilagoditi zgolj aplikacijski programski vmesnik, prek katerega vtičniki in programske knjižnice komunicirajo z jedrom aplikacije ARM64, razvite po modelu ARM64EC.

Visual Studio 2022 tudi za ARM

Microsoftovo razvojno okolje Visual Studio 2022 (različica 17.4 ali novejša), ki podpira tako prevajanje kot razhroščevanje programske kode, lahko zdaj neposredno namestimo tudi v računalnike z arhitekturo ARM64. Za omenjeno smo prej potrebovali klasični PC ali pa smo morali Visual Studio poganjati v posnemovalniku arhitekture x64.

Novost je pomembna predvsem zato, ker omogoča hitrejši razvoj aplikacij za računalnike z arhitekturo ARM, ne da bi zato potrebovali PC z Intelovim procesorjem ali s procesorjem AMD. Urejevalnik programske kode Visual Studio Core uporabljajo tudi nekatere druga razvojna okolja, ki jim bo s tem olajšana dopolnitev podpore za novo platformo.

Bodo posodobitve operacijskih sistemov po novem obvezne?

Bojazen, da bodo uporabniki Windows 10 prisiljeni svoje računalnike nadgraditi z Windows 11, je za zdaj odveč, saj je Microsoft napovedal podporo Windows 10 vse do leta 2025. Prav tako tudi ni pričakovati, da bo prehod z Windows 11 na Windows 12 obvezen, vsaj dokler bo Microsoft nudil podporo zanj. Verjetneje je, da se bo večina uporabnikov prej kot ne sama odločila za hitro posodobitev operacijskega sistema predvsem zaradi bistvenih izboljšav uporabniškega vmesnika, ki omogočajo veliko boljše prilagajanje startnega menija in ostalih delov uporabniškega vmesnika velikosti prikazovalnika, pa tudi zato, ker bo prehod za lastnike licenčnih kopij Windows 10 in 11 skoraj gotovo brezplačen. Enako že velja za prehod z Windows 10 na Windows 11. Vse omenjeno velja tako za platformo ARM64 kot tudi x64.

Le preprečiti nelegalno kopiranje ali predvsem izboljšati varnost?

Čeprav je to za zdaj mogoče, Microsoft ne želi, da bi uporabniki nameščali Windows 11 v računalnike brez modula TPM 2.0 (Trusted Platform Module 2.0 – modul zaupanja vredne platforme 2.0) za varno nalaganje programske kode. Pri tem ne gre toliko za to, da Windows dejansko ne bi mogel delovati v deset let in več starih PC, temveč bolj za to, da bi preprečili nelegalno kopiranje, delno pa tudi za izboljšanje zaščite pred zlonamerno programsko opremo s spleta.

Po drugi strani je kopiranje operacijskega sistema pri majhnih PC, kot sta Raspberry Pi in Orange Pi, izredno enostavno, saj lahko preprosto prekopiramo kartico mikro SD. Resda je mogoče nekaj podatkov shraniti tudi v trajni pomnilnik v samem računalniku, vendar se jih da od tam tudi prebrati in prekopirati. Je to razlog, da Microsoft še ni izdal različice Windows 11 za Raspberry Pi 5?

Namestitev Windows 11 je nameščena na zagonski medij, iz katerega se bo zagnala ob ponovnem zagonu računalnika.

Čeprav so testne različice Windows 10 in 11 razveselile tudi mnoge lastnike Raspberry Pij, Orange Pi in drugih majhnih računalnikov, za zdaj niso prinesle resne alternative obstoječim operacijskim sistemom zanje. Razlog ni le v pomanjkanju programske opreme, temveč tudi v tem, da tovrstni računalniki nimajo vgrajenih posebnih zaščitnih modulov, kakršni so zahtevani za klasične PC.

Skratka, testne različice Windows 10 in 11 so za zdaj namenjene zgolj testiranju, ne pa tudi resni uporabi. Ta je za zdaj rezervirana le za manjši izbor računalnikov z arhitekturo ARM64 s Qualcommovimi procesorji, med katerimi je trenutno v ospredju najnovejši Snapdragon, že letos pa pričakujemo tudi podporo za prihajajočega Oryona ...

Preizkusni Windows 11 z Raspberry Pi 4

Namestitev Windows na Raspberry Pi 3 ali 4 je za zdaj mogoča zgolj eksperimentalno. Namestitev začnemo tako, da iz Raspberry Pi OS namestimo in zaženemo zastonjsko programsko orodje WoR flasher, s katerim nato na drug (ne sistemski) pogon, ki mora imeti vsaj 64 GB praznega prostora, izvedemo namestitev.

Čeprav mnogi v ta namen uporabijo zunanji pogon SSD, ki ga povežejo prek enega od priključkov USB 3.0, lahko uporabimo tudi podatkovni ključek ali kartico mikro SD z ustreznim vmesnikom. Pogoj je le, da Windows 11 z interneta namestimo na pogon, ki ni sistemski. To je navadno kartica mikro SD, na kateri je Raspberry Pi OS, in nanjo namestimo programsko orodje WoR. To omogoča izbiro med namestitvijo za Raspberry Pi 3 in Raspberry Pi 4 ozirom Raspberry Pi 400, vendar zadnji ni nič drugega kot v tipkovnico vgrajen Raspberry Pi 4.

Zagon Windows 11 na Raspberry Pi 4 z zunanjega diska.

Druga možnost je, da sistemski pogon z namestitvijo Windows 11 pripravimo v drugem računalniku in nato kartico mikro SD ali drug podatkovni pogon preprosto pripravimo v klasičnem PC s posebnim programskih orodjem, ki ga lahko prenesemo z Microsoftovih spletnih strani.

Nameščanje Windows 11 poteka sorazmerno počasi, a je kljub temu dobro avtomatizirano. Paziti moramo le na izbiro podatkovnega pogona za namestitev, ki mora delovati zanesljivo. Sam sem uporabil star disk 2,5'' z 250 GB, ki sem ga z Raspberry Pi 4 povezal prek zunanjega vmesnika iz SATA na USB 3.0. Počasnost diska in dozdevno premajhen pisalni predpomnilnik v vmesniku sta pripomogla k temu, da sem po nekaj neuspelih namestitvah disk iz USB 3.0 prestavil na počasnejši priključek USB 2.0. Šele nato je namestitev uspela.

Uporabniški grafični vmesnik Windows 11 je sorazmerno hiter in odziven, zato pa pogrešamo programsko opremo, kar priznajo tudi pri Microsoftu. Raspberry Pi 4 obenem ne more poganjati programov za arhitekture x86 in x64, saj je posnemovalnik na voljo le za računalnike s Qualcommovimi procesorji, zato si s programi za klasični PC ne moremo pomagati. Vseeno lahko prek vgrajenega internetnega brskalnika uporabljamo Office 365. Na voljo so tudi vse dobro znane sistemske nastavitve, zato se Raspberry Pi 4 pri uporabi Windows 11 vsaj na prvi pogled skoraj v ničemer ne razlikuje od klasičnega PC.

Pogled v prihodnost

Veliko število procesorskih jeder v Applovih procesorjih M1, M2 in M3 (prvič predstavljenem šele lanskega oktobra), ki pri najhitrejših modelih doseže tudi 12 procesorskih in 40 grafičnih jeder, omogoča hitro procesiranje kakor tudi zmogljivo grafiko. Med procesorji z arhitekturo ARM so zato že danes taki, ki bi ne le z lahkoto poganjali Windows 11 in 12, ampak tudi odlično podprejo zahtevnejšo grafiko 3D. Obenem arhitekture ARM vključujejo večstezni PCIe, prek katerega lahko ob pomoči ustreznih gonilnikov povežemo tudi najzmogljivejše grafične kartice s tisoči grafičnimi procesorji, a zanje so potrebni zmogljivi in zanesljivi gonilniki, katerih razvoj je dolgotrajen, drag in zapleten. Za prehod na arhitekturo ARM64 bo zato treba prepričati tudi proizvajalce najzmogljivejših grafičnih kartic, od katerih se bo nemara kateri opogumil in ponudil odprtokodne gonilnike, ki jih bodo lahko nadobudni programerji prilagodili za vsakovrstne platforme.

Pester izbor v Windows 11 vgrajenih iger.

Le vprašanje časa in razvoja programske opreme je zato, kdaj bomo na osnovi arhitekture ARM dobili tudi prve igričarske PC. Nekateri jih napovedujejo že za konec letošnjega leta, saj naj bi se Qualcommov Oyrion po zmogljivostih enakovredno kosal z Applovima M1 in M2.

Kljub temu težko verjamemo, da bi Apple na svojih računalnikih omogočil poganjanje Windows ali da bi Microsoft pripravil različico Windows zanje. Toliko bolj verjetno pa je zato, da bo Qualcomm prej ali slej razvil procesorje in računalnike, ki se bodo lahko enakovredno kosali s klasičnimi PC. Obenem se lahko nadejamo ponovnega poskusa uveljavitve Windows v svetu pametnih telefonov, a pri teh bo uporabnike veliko težje prepričati, da bi presedlali z Androida na Windows. Tu bi lahko ključno vlogo igrale z umetno inteligenco podprte funkcionalnosti ...