Wozu ARM-Laptops gut sind und warum Microsoft auf sie setzt.

Dies ist der dritte Versuch des Unternehmens und er hat alle Chancen auf Erfolg.

Was ist ein ARM-Laptop?

Die meisten modernen Computer mit macOS, Windows und Linux laufen auf x86-Prozessoren. Der Name leitet sich von den Namen der ersten Intel-Prozessoren dieser Architektur ab, die auf 86 endeten (8086, 80186, 80286, 80386 usw.). Für x86 wurde eine Vielzahl von Computeranwendungen erstellt.

Doch auf Smartphones und Tablets ist alles anders. Sie verwenden Prozessoren mit ARM-Architektur, die von ARM Limited entwickelt wurden. Ein Laptop mit einem solchen Prozessor wird als ARM-Laptop bezeichnet.

Schauen wir uns beide Optionen genauer an, um die Unterschiede zwischen ARM und x86 herauszufinden.

x86-Architektur

Die ersten x86-Prozessoren sind typische Vertreter der CISC-Architektur (vom englischen Complex Instruction Set Computer – „ein Computer mit einem komplexen Befehlssatz“). Mit jeder Generation wurde dem Prozessor Unterstützung für einen neuen Satz elementarer Befehle hinzugefügt. Dadurch wurden Anwendungen kompakter – schließlich wurde die Aktion, die zuvor von einem Dutzend Befehlen ausgeführt wurde, im neuen Prozessor von nur einem ausgeführt. Auch die Leistung stieg: Ein Befehl konnte schneller ausgeführt werden als zehn. Aber die Hardware-Unterstützung für einen immer größeren Befehlssatz macht den Prozessor komplexer und größer. Und der Stromverbrauch steigt.

Ein weiteres Merkmal von x86 hängt nicht mit der Prozessorarchitektur zusammen, sondern mit historischen Umständen. Es kommt vor, dass x86-basierte Computer modular aufgebaut sind. Der Nutzer kann sich aus verschiedenen Komponenten seinen eigenen PC zusammenstellen. Dies war einer der Hauptvorteile von x86-Computern, dank derer sie den Markt eroberten. Bis heute ist die Modularität bei Desktop-PCs selbstverständlich und sehr komfortabel.

ARM-Architektur

ARM konzentrierte sich zunächst auf eine grundlegend andere Architektur – RISC (vom englischen Reduced Instruction Set Computer – „Computer mit reduziertem Befehlssatz“). Dies steckt bereits im Namen ARM (Advanced RISC Machine – „fortgeschrittene RISC-Maschine“). Die Idee besteht darin, die vom Prozessor ausgeführten Anweisungen so weit wie möglich zu vereinfachen. Forscher, die CISC-Prozessoren untersuchten, stellten fest, dass die meisten Anwendungen nur einen Teil der vom Gerät unterstützten Befehle verwenden. Infolgedessen laufen einige Prozessorsegmente im Leerlauf.

Die RISC-Architektur enthielt nur einfache Befehlssätze, die von allen Anwendungen vollständig genutzt werden konnten. Der Prozessor arbeitete also effizienter. Bei gleicher Leistung wie CISC-Geräte ist der RISC-Prozessor kompakter und energieeffizienter. Zwar ist die Zahl der Bewerbungen gestiegen. Durch Fortschritte bei der Produktion von Arbeitsspeichern und Speichergeräten ist dieser Nachteil von RISC-Systemen jedoch zweitrangig geworden.

Hersteller mobiler Geräte mochten kleine, leistungsstarke und wirtschaftliche ARM-Prozessoren. Kompakte Geräte benötigen keinen modularen Aufbau – alles darin ist zu klein, als dass der Durchschnittsbenutzer etwas selbst zusammenbauen könnte. Daher begann ARM schnell mit der Anschaffung von Peripheriegeräten – Speicherchips, Grafik und Sound, drahtlose Netzwerkmodule, GSM, GPS … Das Ergebnis war ein SoC-Chip (System on Chip) – das Herzstück jedes modernen Geräts.

Sie können es trotzdem in Form eines modularen Aufbaus auf Basis eines x86-Prozessors zusammenbauen. Das Ergebnis wird jedoch viel umständlicher sein und ein Vielfaches mehr Energie verbrauchen.

Was sind die Vorteile von ARM für Laptops?

Bei Laptops ist das Prinzip der Modularität auf ein Minimum umgesetzt. Sie können nur den RAM und den Speicher ändern. Und das ist nicht immer so – es kommen immer mehr Modelle auf den Markt, bei denen der Arbeitsspeicher mit dem Mainboard verlötet ist. Aber Größe, Gewicht und Energieeffizienz beim Befüllen des Gerätes sind sehr wichtig. Daher scheint ein Laptop mit einem SoC auf Basis eines ARM-Prozessors eine viel logischere Lösung zu sein als einer mit x86. Bei gleicher Leistung wäre der Laptop leichter, kompakter und hätte eine längere Akkulaufzeit. Aber so einfach ist es nicht.

Was sind die Nachteile von ARM für Laptops?

Die ARM-Architektur scheint ideal für Laptops zu sein, aber eine Reihe von Plattformmängeln erlauben es uns nicht, einfach mit der Produktion solcher Geräte zu beginnen.

Software-Unterstützung

Laptops werden immer häufiger zum Arbeiten genutzt und die Kompatibilität mit der Welt der „großen“ PCs wird entscheidend. Der Benutzer muss auf dem Laptop dieselben Anwendungen ausführen wie auf anderen Computern. Sie benötigen außerdem die Möglichkeit, alle Arbeitsdokumente sowohl auf einem Laptop als auch auf einem Desktop-PC vollständig zu bearbeiten. Hier entsteht das erste Hindernis für ARM auf Laptops: Der Großteil der Programme funktioniert nur auf x86.

Es gibt Analoga beliebter Anwendungen für ARM, die jedoch häufig in der Funktionalität unterlegen sind. Auch Dateikompatibilitätsprobleme treten häufig auf. Und viele Spezialprogramme lassen sich auf mobilen Geräten einfach nicht ersetzen. Damit verliert der ARM-Laptop sofort einen erheblichen Teil der potenziellen Käufer.

Peripherieunterstützung

Es gibt eine Vielzahl von Peripheriegeräten von Drittanbietern für PCs: Webcams, Drucker, MFPs, externe Soundkarten, Videoaufnahmegeräte und verschiedene Speichergeräte. Für die volle Nutzung erfordern viele von ihnen die Installation eines Treibers – einer speziellen Anwendung, die als Brücke zwischen dem Computer und dem Betriebssystem dient. Der Treiber wird normalerweise vom Gerätehersteller geschrieben und jedes Betriebssystem benötigt seinen eigenen. Und sehr oft beschränken sich Unternehmen nur auf die neuesten Versionen von Windows und macOS für x86. Obwohl viele externe Geräte über USB an ein ARM-Gadget angeschlossen werden können, funktionieren sie nicht – es gibt keinen Treiber.

Leistung

Theoretisch kann ein ARM-Prozessor mit geringerer Größe und geringerem Stromverbrauch die gleiche Leistung wie x86 bieten. Bei echten Alltagsaufgaben wird derselbe Laptop jedoch langsamer denken, da viele darin enthaltene Lösungen auf x86 zugeschnitten sind und über einen Emulator funktionieren. Dadurch wird die Geschwindigkeit bei der Erledigung aller Aufgaben erheblich reduziert.

Zudem gab es bis vor Kurzem keine ARM-Prozessoren, die preislich und leistungsmäßig mit massenproduzierten AMD- und Intel-Chips vergleichbar wären. Mit der Veröffentlichung von Snapdragon X von Qualcomm begann sich die Situation zu ändern. Das Unternehmen behauptet, dass die neuen Chips schneller sind als x86-Flaggschiff-Laptops. Und zahlreiche Tests bestätigen dies. 

Warum Microsoft immer noch versucht, ein System für ARM-Laptops zu veröffentlichen

Die kürzlich vom Unternehmen beworbene Windows-on-ARM-Plattform ist nicht der erste Versuch des Redmonder Riesen, ein alternatives PC-Segment zu entwickeln. Und wenn alle x86-Anwendungen über Nacht auf ARM portiert werden könnten, würden solche Geräte sehr gefragt sein. Aber ich hatte bereits eine traurige Erfahrung.

Versuch 1: Windows CE

Im Zuge des Erfolgs von Windows 95 veröffentlichte das Unternehmen ein sehr ähnliches System für Gadgets, Windows CE, das 1998 mit Version 2.0 ARM-Unterstützung erhielt. Es wurde angenommen, dass dieses Betriebssystem auf WinAPI-Ebene mit Windows 95 kompatibel sein würde. Dies bedeutet, dass Softwareentwickler ein Produkt problemlos für Windows CE erneut veröffentlichen könnten, indem sie einfach den fertigen Code für die neue Plattform kompilieren. Dies funktionierte zunächst tatsächlich, was Windows CE populär machte. Doch je weiter es ging, desto schlechter wurde die Kompatibilität.

Die Windows CE-Abteilung von Microsoft konnte mit den neuen Technologien, die die Entwicklung von Desktop-Software prägten, einfach nicht mithalten. Neue Anwendungen für Windows CE erschienen nicht mehr und das Interesse der Benutzer am System ließ nach. Darüber hinaus verfügte Windows CE zunächst über eine schlechte Unterstützung von Multimediafunktionen und keinen Internetzugang. Als diese Mängel beseitigt waren, war es bereits zu spät.

Versuch 2: Windows RT

Windows RT erschien 2012 und sah optisch identisch mit dem neuen Windows 8 aus. Es lief jedoch auf dem Tegra 3 ARM-Prozessor. Die Leistung war akzeptabel – Surface-Tablets mit Tegra 3 standen Geräten mit einem x86-Intel-Atom-Prozessor in nichts nach. Wenn man aber jede bekannte Anwendung mit Atom ausführen könnte, dann würden unter Windows RT nur Programme aus dem Windows Store funktionieren. Die Auswahl darin bietet auch jetzt noch keine Abwechslung, aber dann hat sie nur Enttäuschung hervorgerufen.

Gleichzeitig kostet ein Surface mit Tegra 3 etwa so viel wie ein Tablet mit Windows 8 auf Intel. Besitzer von Windows RT erhielten kostenlos Office 2013 vorinstalliert, was den Nutzern jedoch nicht ausreichte. Die Neuheit wurde nicht ausgelöst. Der Grund ist derselbe, der zum Niedergang von Windows CE geführt hat – der Mangel an Arbeitsanwendungen, an die PC-Besitzer gewöhnt sind.

Versuch 3: Windows auf ARM

Windows auf ARM ist kein neues System. Die ersten Gadgets damit erschienen bereits 2018 auf dem Snapdragon 835. Das darauf installierte Windows on ARM war ein vollwertiges Analogon von Windows 10. Alle Anwendungen für x86 wurden gestartet und arbeiteten daran. Doch selbst mit preisgünstigen Laptops auf Basis von Celeron-Chips fiel der Vergleich überhaupt nicht zugunsten der ARM-Prozessoren aus.

Rein leistungstechnisch ist der Snapdragon 835 fast doppelt so leistungsstark wie der Celeron. Aber bei realen Aufgaben mit gängigen Anwendungen war Celeron 60–400 % schneller, da er nicht mit einer zusätzlichen Ebene in Form eines Emulators geladen ist. Und angesichts des nicht sehr schnellen Prozessors fielen die Ergebnisse entmutigend aus. Alles ging so weit, dass Microsofts dritter Versuch scheitern würde, doch kürzlich erinnerte das Unternehmen erneut alle an Windows auf ARM.

Warum Microsoft diesmal vom Erfolg überzeugt ist

Erstens ist der bisher leistungsstärkste ARM-Prozessor, Snapdragon X Elite, auf den Markt gekommen. Rein leistungstechnisch konkurriert er nicht mehr mit Celeron, sondern mit Intel-Core-Flaggschiffen.

Zweitens kommt es unter Windows auf ARM nur dann zu einer erheblichen Verzögerung bei echten Aufgaben, wenn x86-Anwendungen auf dem Emulator ausgeführt werden. Native Programme, die für Windows auf ARM geschrieben wurden, laufen um ein Vielfaches schneller. Und dieses Mal hat sich Microsoft die Unterstützung vieler Softwarehersteller gesichert.

Drittens hat das Unternehmen einen neuen Emulator für x86-Anwendungen entwickelt – Prism. Es wird behauptet, dass es doppelt so schnell arbeitet wie das vorherige. Unter Berücksichtigung der gesteigerten Prozessorleistung sollten auch x86-Anwendungen von Drittanbietern nicht mehr stark langsamer werden.

Wer unterstützt Windows auf ARM?

Die Unterstützung von Windows auf ARM wurde sowohl von Softwareentwicklern als auch von Laptop-Herstellern angekündigt.

Laptop-Hersteller

Bisher haben sechs namhafte Hersteller die Veröffentlichung von Laptops mit dem Snapdragon X Elite/Plus-Prozessor für Windows auf ARM angekündigt: Acer, ASUS, Dell, HP, Lenovo und Samsung.

Einige Marken werden 2-3 Modelle mit diesen Prozessoren gleichzeitig auf den Markt bringen. Der Antrag ist ernst und wir können bald damit rechnen, dass sich kleinere Hersteller den Marktriesen anschließen.

Softwareentwickler

Adobe, Blackmagic Design und ByteDance haben die Veröffentlichung nativer Anwendungen für Windows auf ARM angekündigt. Volle Unterstützung für Photoshop, Lightroom, Firefly, Express, Illustrator, Premiere Pro, DaVinci Resolve Studio und CapCut wird versprochen – alle unter Verwendung der neuen KI-Funktionen von Copilot+ PC.

Microsoft vergisst Spieleliebhaber nicht. Die Website WorksOnWoa.com listet bereits mehr als tausend Titel für Windows auf ARM.

Wie sind die Aussichten für Windows auf ARM?

Bisher sieht es so aus, als ob Microsoft die Erfahrungen aus früheren Fehlern wirklich berücksichtigt hat und die gleichen Fehler nicht noch einmal machen wird. Ressourcenintensive x86-Anwendungen werden unter dem neuen Emulator laufen. Die Programme Adobe und Microsoft Office decken die Bedürfnisse vieler Anwender in den Bereichen Datenverarbeitung, Grafik und Video ab. Anwendungen für Design und 3D-Modellierung gehören nach wie vor zu den unbefriedigten Anforderungen. Es würde Microsoft nicht schaden, sich mit Autodesk darauf zu einigen, dass AutoCAD und 3Ds Max vollständig unter Windows auf ARM funktionieren. Aber selbst in der aktuellen Situation kann der Übergang von x86 zu ARM für viele schmerzlos und fast unbemerkt verlaufen.

Wird all dies zur Verbreitung von ARM-Laptops führen? Hängt davon ab, wie vollständig die Versprechen in die Realität umgesetzt werden. Bisher wurden viele Funktionen von Copilot+ PC und Windows on ARM gerade erst angekündigt. Werden native Anwendungen vollwertige Analoga von Programmen für x86 sein? Ist der neue Emulator wirklich so gut? Laufen alle Dienstprogramme für x86 problemlos unter Windows auf ARM? Bis diese Fragen beantwortet sind, ist es zu früh, über den Erfolg des neuen Systems zu sprechen. 

Wenn Microsoft seine Versprechen immer noch nicht einhält, könnte ARM in naher Zukunft zu einem ernsthaften Konkurrenten von x86 im Laptop-Segment werden. Die wachsende Beliebtheit von ARM-Laptops wird unweigerlich zu einer Preissenkung und einer noch stärkeren Steigerung der Attraktivität von Gadgets für Käufer führen. In naher Zukunft könnte ARM also x86 aus Laptops verdrängen. 

Ist dies eine Bedrohung für Desktop-PCs? Hier bietet ARM keine Vorteile, die große Player auf dem Softwaremarkt dazu veranlassen könnten, erhebliche Mittel in die Umstellung auf eine neue Architektur zu investieren. Die gesamte Unternehmenssoftware läuft auf x86 und in naher Zukunft sind keine Änderungen zu erwarten. Auch die Aussichten für ARM für Gaming-PCs sind sehr vage. Sie können das Erscheinen von Monoblöcken und kostengünstigen „Büro“-Baugruppen auf ARM-Prozessoren erwarten, aber nichts weiter. Der Hauptmarkt für PCs und deren Komponenten wird sich weiterhin auf x86 konzentrieren.