AI与多处理器设计,能拯救Windows on ARM吗

此前在2016年的WinHEC大会上,当着现场一众开发者的面,微软方面端出了一台笔记本电脑。随即他们启动这台设备,展示了其所运行的预览版Windows 10系统,然后打开一个Photoshop开始进行简单的图像处理。此时,台下也爆发出激烈的掌声与欢呼。

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可能有的朋友会感到奇怪,但事实上这确实是个值得纪念的历史时刻。因为这款看似“其貌不扬”的笔记本电脑,正是世界上第一款公开亮相的Windows on ARM(以下简称为WoA)设备。其基于手机上的骁龙820移动平台打造,但同时又运行着“完整的”Windows系统,实现了对x86程序的兼容。

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作为用过好几款WoA设备(Surface Pro X初代、GalaxyBook S W767)的真实用户,在我们三易生活看来,这类产品其实很有一些突出的亮点。比如它们的功耗极低,可以做到完全无风扇无噪音的硬件设计,同时续航轻轻松松就能有二十几个小时,并且因为集成了高通的基带硬件,所以只需插入SIM卡就能随时联网,作为出差办公的轻量化平台体验也相当不错。

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基于骁龙8CX的联想YOGA 5G笔记本


但必须要承认的是,WoA设备从推向市场到至今其实已经过去了四年多的时间(第一批基于骁龙835的笔记本电脑于2018年年初上市),然而它们不仅没能撼动x86处理器在Windows生态中的地位,甚至自身作为ARM PC“先行者”的风头,如今也早已被苹果的M1 Mac家族完全盖过。


那么是哪些原因,导致WoA设备“起了个大早、却赶了个晚集”呢?结合网络上用户的吐槽以及我们自己的使用体验来说,主要有以下这么几点原因。

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首先,从最早量产的骁龙835到后来的骁龙850、骁龙8CX、骁龙8CX Gen2,早期的几代WoA硬件平台有些过于注重“节能”了。虽然它们的功耗是真的可以做到15W以内,比同期号称TDP 15W、实际运行时往往能达到28W甚至更高的x86笔记本电脑处理器“冷静”得多。


但站在用户的角度来说,如此低的功耗就真的符合“主流消费者”需求吗?别的不说,看看目前市场上热销的x86笔记本电脑多半都是整机功耗90W上下的“标压+独显”配置,再看看隔壁苹果的M1 Max MacBook Pro那直冲100W的芯片功耗就会发现,WoA平台似乎在功耗限制上有些太过极端。

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在Windows10时代,ARM笔记本无法兼容x64程序造成了不少消费者的困扰


其次,当微软在2016年最早展示WoA平台时,给外界的第一印象是“ARM处理器终于可以不受限地运行x86程序了”。但实际上当真正的产品上市时消费者才发现,ARM处理器在Windows 10系统上仅能兼容部分32位程序,可许多生产力软件本身就只有纯64位版本,因此也导致其压根无法在ARM架构的Windows电脑上运行。

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Windows 10“转译”x86代码之后的ARM处理器性能

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Windows 10系统下的原生ARM处理器性能


很显然,这就大大地打击了最早一批“吃螃蟹”的用户对于WoA设备的信心,再加上大量的跑分软件压根就没法好好兼容ARM处理器,更是导致“WoA设备跑分奇低”的现象普遍出现,使得更多不明真相的潜在用户对其望而却步。虽然后来微软方面在Windows 11里解决了ARM处理器对64位软件的兼容性问题,让WoA设备的实用性与性能都得到了大幅提升,但此时消费者的注意力已经被苹果吸引走,所以微软的努力也没能得到应有的回报。


面对这样的局面,微软放弃了吗?显然并没有。纵观最近WoA的相关资讯不难发现,微软方面依然在努力挖掘ARM处理器的潜力,而且确实还拿出了一些比过去更有新意的东西。

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比如说在今年4月初,微软通过官方博文透露了即将在下半年发布的Windows 11 22H2更新部分内容。其中就有提到,新版系统将搭载人工智能增强功能,这些功能将可以提高笔记本电脑麦克风的清晰度、实现视频通话时摄像头对眼神和面部的自动跟踪(类似苹果设备的人像居中)、可自动对视频通话背景进行虚化等等。


值得一提的是,上述的这些“人工智能增强功能”将仅支持带有独立神经处理单元(NPU)的PC处理器,但目前所有的Windows PC处理器中,有且仅有高通骁龙家族是内置NPU的。因此这些Windows 11的新功能,实际上也就相当于是为WoA设备开了个“小灶”。

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不仅如此,就在日前举行的Build开发者活动上,微软方面还发布了一款名为“Project Volterra”的WoA开发设备。

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简单来说,它其实是一款基于高通骁龙计算平台(型号不明的骁龙8cx,可能是最新的Gen3或其定制衍生版本)的mini PC。但这款开发设备诞生的目的,似乎又不仅仅只是“让开发者提前熟悉新款WoA软硬件”这么简单。

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在此次活动中,微软提出了名为“Hybrid Loop(混合循环)”的未来Windows构想。根据这个理念,以后的Windows操作系统首先将能够更有效地同时使用CPU、GPU、NPU,甚至是FPGA定制芯片进行异构AI加速计算,甚至当本地算力不够强时,还将能够通过访问云端的服务器,借助“云算力”来加快本地AI程序的运行速度。


这意味着什么?很显然,对于本身就只有CPU与GPU两大运算模块的传统x86移动芯片来说,“Hybrid Loop”未必能带来很明显的性能改进。但是对于内置计算模块更多、且往往具备持续联网能力的Windows on ARM设备而言,“Hybrid Loop”很可能会带来大幅的体验提升。

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其次,如果仔细研读“Project Volterra”的宣传文案和官方宣传图就会注意到,微软一直在宣称其采用了“可堆叠(Stackable)”的设计。从表面上来看,这似乎是指开发机的机箱造型轻薄、功耗很低,因此可以叠加摆放使用、节约宝贵的桌面空间。但问题在于,在官方公布的“可堆叠”宣传图中可以看到两台主机,但却只有一个显示器、一套键鼠。

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这又意味着什么呢?我们不得不大胆猜测,“Project Volterra”的“堆叠”很可能意味着能够实现多台设备的并行计算组合。也就是像超级计算机那样,可以将多台设备作为节点互联起来,用一套系统进行集中控制、并发挥出数倍的算力。


当然,对于“开发设备”来说,无论是通过雷电接口还是网线,实现这种简单粗暴的“节点互联”在技术上都并不难。真正让我们感兴趣的是,如果微软真的是如此打算,那么这实际上也就意味着他们很可能已经计划着推出内置多颗骁龙ARM芯片,以“多路并行”方式运作的WoA高性能PC产品。

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更进一步地来说,考虑到高通此前收购的Nuvia公司原本就是以设计“服务器CPU”起家,所以我们甚至不能排除,未来高通很有可能会直接采用Chiplet方案,将基于智能手机SoC架构的多颗“计算模组”通过片上互联的方式,组合成供Windows PC使用、高功率高性能的“片上多路计算芯片”。


比如手机上的SoC是1大核3中核4小核、一颗芯片,而PC上就有可能会是4大核4中核,然后再通过片上互联乘以2或是乘以4,从而变成16核甚至32核的“芯片组”。


如此一来,对于芯片设计者来说,他们没有必要专为PC去搞复杂的“超超大核”架构,能节约大量的成本。而对于微软和市场来说,这种片上多路设计的ARM PC处理器还将有望弥补与x86 CPU之间的性能差距,从而满足消费者对WoA设备的期望。


【本文图片来自网络】

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