Windows 10 op ARM en de Always Connected-pc

Microsoft komt met een nieuwe Windows-variant geschikt voor hardware met een ARM-processor. Anders dan eerdere pogingen Windows aan te passen aan de nieuwe tijd biedt deze versie wel ‘de volledige Windows-ervaring’ en kunnen we de programma’s die we dagelijks gebruiken ook blíjven gebruiken. Heeft het de toekomst?

Dat het met Windows Phone niet is gelukt een eigen mobiel platform te creëren voor smartphones en tablets, zit Microsoft nog altijd dwars. Het falen is vooral strategisch van groot belang: het bedrijf heeft immers geen echte positie bij die apparaten waarvan verkoop én gebruik de komende jaren het sterkst zullen groeien. En hoewel het redelijk succesvol is met het aanbieden van diensten op iOS en Android, is het daarbij volledig afhankelijk van de keuzes die Apple en Google maken. Duidelijk geen positie waar je als bedrijf, dat voor een groot deel van zijn inkomsten afhankelijk is van de verkoop van software en diensten, wilt zitten.

Dat Microsoft nog in het product bleef investeren terwijl iedereen al inzag dat Windows Phone faalde (en zelfs een uiteindelijk miljarden dollars verslindende overname van Nokia deed), heeft twee belangrijke redenen: mobiel internet en de ARM-processor. Deze twee innovaties zijn kenmerkend voor alle apparaten die we de komende jaren zullen gebruiken. Nu al hebben we met de smartphone het levende bewijs daarvan in onze broekzak, en zonder gaan we de deur al niet meer uit.

De mobiele toekomst van Windows zat dan ook niet in de telefoon, zo wist Microsoft toen al, maar in het gewone Windows-besturingssysteem zoals wij dat kennen en gebruiken op de pc. En dat is het mobiele systeem geworden dat Microsoft nu samen met een aantal partners klaarmaakt voor release. Een Windows-variant die draait op een ARM-apparaat en de voordelen die dat biedt, direct vertaald naar de functionaliteit die de eindgebruiker anno nu verwacht.

Nieuwe eisen, nieuwe hardware

Om met Windows eenzelfde ervaring te bieden als we van onze smartphone kennen, moest Microsoft een aantal belangrijke veranderingen doorvoeren in het besturingssysteem. De belangrijkste hiervan is afscheid nemen van Intel. Hoewel Intel-processors de laatste jaren flink energiezuiniger en meer allround zijn geworden, loopt ARM als het gaat om altijd-online, accuduur en integratie duidelijk voorop. Niet voor niets kom je ARM-processors tegen in bijna elke mobiele telefoon.

ARM verkoopt geen kant-en-klare processors, maar een referentie processorarchitectuur waar chipfabrikanten een licentie op kunnen nemen. En die ARM-architectuur is de laatste jaren steeds beter geworden, waardoor die nu niet alleen het prestatieniveau van de Intel-processors benadert, maar dat ook nog eens doet met behoud van de eigen voordelen. De nieuwste ARM-processors zijn weliswaar niet zo snel als de beste Intel-processors, maar die extra rekenkracht van een Intel-processor wordt in de praktijk maar weinig gebruikt.

Windows op Snapdragon

Microsoft heeft in het geval van Windows op ARM gekozen voor de Qualcomm Snapdragon 835. Dat is een 64bit-processor gebaseerd op de ARM Cortex-A7 techniek – dezelfde processor zit in de Samsung Galaxy S8, de Sony Xperia XZ Premium en de OnePlus 5, maar hij biedt voldoende rekenkracht om ook een ARM-versie van Windows te hosten.

De Qualcomm Snapdragon 835 is een octacore-processor. De acht Kryo 280-kernen hebben een maximale klokfrequentie van 2,45 GHz, maar kunnen de eigen klokfrequentie afstemmen op de taak die de core uitvoert.

Always Connected-pc

© PXimport

De Snapdragon is bovendien meer dan alleen een processor of een System-on-a-Chip (SoC). Zo bevat de Snapdragon standaard een geïntegreerd LTE x16-modem voor 4G- en 5G-connectiviteit. Voor wifi is er ondersteuning voor de in potentie zeer snelle maar uitermate weinig gebruikte 801.11ad WiGig-techniek, en daarom is de ondersteuning voor 2x2 802.11ac-mu-mimo belangrijker.

De maximale theoretische snelheid voor apparaten voorzien van een Snapdragon 835 ligt hiermee bij 1 Gbit/s down- en 150 Mbit/s upload. Dergelijke snelheden zullen in de echte wereld niet worden gehaald, maar 400 tot 500 Mbit/s moet mogelijk zijn, wat ruim voldoende is voor zelfs de meest veeleisende applicaties van dit moment.

Een ander belangrijk onderdeel is de Adreno 540 grafische processor, die zowel DirectX versie 11.2 als Direct3D versie 12 ondersteunt. De prestaties van de processor behoren tot de top voor gebruik in mobiele apparaten, het streamen van films en zelfs het spelen van games. Daarnaast is er een Qualcomm Spectra 180-beeldprocessor (32 megapixel), die camerabeelden verwerkt met autofocus en levensechte kleuren. Tot slot zorgt Qualcomm Security Suite voor allerhande vormen van authenticatie, zowel via vingerafdruk, stem-, iris- en gezichtsherkenning.

Windows-op-ARM

De Snapdragon 835-processor biedt een aantal belangrijke voordelen die een Intel-processor niet biedt en waar Microsoft met Windows op ARM graag gebruik van maakt. De belangrijkste hiervan is zonder meer de geïntegreerde chip voor mobiel internet. De 4G/5G-connectiviteit maakt dat een Windows-op-ARM-apparaat altijd verbonden is met het internet. Je kunt dus altijd berichten ontvangen en al je gegevens zijn up-to-date zodra je het apparaat inschakelt.

Vergelijk dat eens met zelfs de duurste Microsoft Surface Pro tablet-pc’s, die nagenoeg allemaal enkel wifi bieden. Een Windows-op-ARM-systeem zal bovendien net als een smartphone ook berichten ontvangen wanneer het apparaat op stand-by staat. Eenmaal uit stand-by is Windows-op-ARM bovendien direct gebruiksklaar – opnieuw net als een smartphone. Voeg hier een beloofde accuduur van meer dan twintig uur actief gebruik aan toe en de voordelen van Windows-op-ARM zijn duidelijk.

Verwacht wordt dat Windows-op-ARM-apparaten ook e-sim ondersteunen, een techniek die Nederlandse providers op het punt staan te omarmen. Bij e-sim is een apparaat af-fabriek voorzien van een kleine chip die als virtuele simkaart wordt gebruikt en door elke provider aan zijn mobiele netwerk kan worden gekoppeld. Het verlost de gebruiker van het gehannes met de kleine sim-kaarten, maar is voor de providers vooral interessant vanwege de mogelijkheid instant databundels te verkopen, bijvoorbeeld vanuit de Windows Store.

Lesje geleerd

Om Windows 10 op ARM te gebruiken, heeft Microsoft Windows opnieuw gecompileerd voor ARM64. Alle Windows system-calls worden dus native uitgevoerd, evenals alle drivers en de met het besturingssysteem meegeleverde software. Een belangrijk verschil is hoe de ARM-versie van Windows 10 omgaat met applicaties.

Bij Windows RT was het alleen mogelijk programma’s te installeren die speciaal gecompileerd waren voor ARM met behulp van de WinRT-api’s. Hierdoor was er uiteindelijk maar heel weinig software beschikbaar voor Windows RT. Om te voorkomen dat dit bij Windows 10 op ARM opnieuw gebeurt, heeft Microsoft voor een andere benadering gekozen. Windows 10 op ARM ondersteunt uiteraard software die speciaal voor ARM wordt geschreven, maar óók alle Windows-software die we nu al op Intel en AMD gebruiken.

Always Connected-pc

© PXimport

Dat is mogelijk doordat er in Windows-op-ARM een emulator zit die de x86-programma’s een x86-systeem voortovert, zonder dat de gebruiker daar ook maar iets van merkt of voor hoeft te doen. Dat klinkt misschien als ‘vragen om problemen’, maar emulatie is een heel gangbare techniek waar Microsoft bovendien veel ervaring mee heeft. De compatibiliteitsmodus die al sinds XP in Windows zit, is ook een emulator en zodra je een 32bit-programma op een 64bit-versie van Windows gebruikt, is er eveneens een emulator actief.

Hoewel emulatie altijd ten koste gaat van enige performance, zal dit verschil bij Windows-op-ARM volgens Microsoft minimaal zijn. Het heeft een aantal slimme trucs bedacht om de prestaties te bevorderen. Zo worden de x86-instructies van een Win32-applicatie door de Dynamic Binary Translator omgezet in ARM64-code zodra het programma de eerste keer wordt gestart. De vertaalde code wordt vervolgens opgeslagen voor later gebruik.

Het omzetten van code, het meest tijdrovende onderdeel van de emulatie, gebeurt dus maar eenmalig. Deze ‘Just-in-Time transcoding’ van blokken code is sneller dan eerst een hele applicatie omzetten. Bovendien kan elk deel code dat is omgezet direct worden gebruikt. Uiteindelijk kan een programma ondanks de emulatie tot 99 procent sneller zijn dan wanneer het volledig native draait. Een andere slimme truc is dat de systeembibliotheken van Windows-op-ARM64 behalve een ARM-interface óók een x86-interface hebben.

Roept een Win32-programma een systeembibliotheek aan, dan gebeurt dat dus native. Het enige wat geëmuleerd wordt, is de x86-code van de applicatie zelf – de rest is allemaal native ARM64. De enige beperking van de emulator in Windows-op-ARM is dat het uitsluitend 32-bits Windows-applicaties ondersteunt. De reden hiervoor is enerzijds het voor 64bit-code te kleine aantal registers op een ARM-processor (12 waarvan 8 beschikbaar voor opslag van de huidige instructies tegen 16 op een x64-processor), plus het feit dat Microsoft de Windows-on-Windows-emulator hiervoor rigoureus zou moeten herschrijven.

Ook op Intel ondersteunt die immers alleen 32bit-programma’s, en geen 64-bits. Bovendien schat Microsoft in dat de impact gering is; er zijn immers maar weinig Windows-programma’s waarvan alléén een 64bit-versie beschikbaar is.

Always Connected-pc

© PXimport

Windows 10 S

De Windows-versie die met de meeste ARM-apparaten wordt meegeleverd, is Windows 10 S. Dit is de uitgeklede, maar ook energiezuinigere en volgens Microsoft veiligere versie van het besturingssysteem. Windows 10 S heeft bijvoorbeeld geen aparte antivirus nodig; het vertrouwt volledig op Windows Defender. Net als vroeger met RT kunnen met Windows 10 S alleen ‘signed’ apps uit de Windows Store worden geïnstalleerd.

Dankzij de emulator zijn dat er nu dus veel meer, waaronder bijvoorbeeld ook de ‘gewone’ versie van Microsoft Office, die dus boven op de emulator zal draaien. Een beperking van Windows 10 S voor bedrijven is dat het niet kan worden opgenomen in een domein, alleen in een Azure AD. Een voordeel van Windows 10 S op ARM is dat het maar een modus is.

Op het apparaat staat de volledige versie van Windows 10, maar dan de ARM-gecompileerde variant. Deze kan door een upgrade te kopen in de Windows Store zonder herinstallatie worden geüpgraded naar Windows 10 Pro. Daarmee wordt opname in een domein mogelijk, net als beheer van apparaat en gebruikers via policy’s én de installatie van software buiten de Windows Store om. Volgens geruchten zou het in de toekomst ook mogelijk zijn om over te schakelen naar Windows 10 Home.

Always Connected-pc’s

Microsoft richt zich met Windows-op-ARM in eerste instantie op laptops en convertibles. Het bedrijf lift hierbij mee op het door Qualcomm voor de Snapdragon ontwikkelde concept van de Always Connected-pc: lichtgewicht, passief gekoeld en met een prijs van tussen de zes- en zevenhonderd dollar. Tot nu toe zijn er twee van deze Always Connected-pc’s ook daadwerkelijk geïntroduceerd: de Asus NovaGo en de HP Envy x2.

De Asus NovaGo is een convertible 2-in-1-laptop met een full-hd-touchscreen die in Nederland 4 GB ram en 128 GB ssd-flashgeheugen krijgt. De convertible komt in het tweede kwartaal van dit jaar op de markt voor 749 euro. Asus belooft tot 22 uur accuduur bij volle belasting en meer dan 30 dagen ‘connected stand-by’. Een stylus voor peninvoer en als alternatieve muis is optioneel.

Always Connected-pc

© PXimport

De HP Envy x2 lijkt vooral de Snapdragon Surface-tablet die Microsoft zelf had kunnen uitbrengen. Alle hardware zit in het beeldscherm, met daarbij een los toetsenbord dat magnetisch vastklikt en een stylus. De Envy x2 komt met maximaal 8 GB ram en 256 GB pci-e-ssd-opslag. HP belooft een accuduur tot 20 uur bij full-hd-video-gebruik en 30 dagen ‘connected stand-by’. Een prijs heeft HP nog niet bekendgemaakt.

Opvallend is dat HP naast de Snapdragon-versie een nagenoeg identieke Envy x2 met een Intel Core-processor uitbrengt. Volgens Ai Kuan Lim, director new product introductions op het HP-hoofdkantoor in Californië, houdt dit verband met de specifieke gebruiksscenario’s die HP hanteert. “De Snapdragon-versie is vooral interessant voor de ‘Millennium-generatie’ die altijd online wil zijn en ook onderweg veel ‘social entertainment’ consumeert. Die willen behalve een snelle verbinding vooral een extreem lange batterijduur en hebben minder behoefte aan de rekenkracht van de Intel-versie.”

Van zowel de Asus NovaGo als de HP Envy x2 is nog niet bekend wanneer deze in Nederland uitkomen. De eerste release is beperkt tot de Verenigde Staten plus een handvol Europese landen, zoals het Verenigde Koninkrijk en Duitsland.

Conclusie

De overstap naar ARM kan over enkele jaren een belangrijke mijlpaal in het leven van Windows blijken. Daarvoor moet de Qualcomm Snapdragon dan wel echt voldoende rekenkracht bieden voor een ‘volledige Windows-ervaring’, moeten er voldoende interessante en betaalbare Always Connected-pc’s beschikbaar komen én moet Windows ondanks de emulatie en potentiele beperkingen van Windows 10 S voldoen aan wat de gebruiker van een moderne pc verwacht.

Maar de vooruitzichten zijn goed. Behalve Microsoft raakt Windows-op-ARM vooral ook Intel. Hoewel dat bedrijf te groot is om direct om te vallen, is het signaal dat Windows-op-ARM afgeeft niet mis te verstaan.

Deel dit artikel
Voeg toe aan favorieten