Naast Intel en AMD kan je straks ook kiezen voor een laptop met ARM processor

De Qualcomm Snapdragon X processors zijn niet de eerste die voor laptops bestemd zijn, maar wel de eerste waarmee ARM laptops zo grootschalig beschikbaar komen. Qualcomm heeft nauw samengewerkt met Windows en de laptopfabrikanten om dit mogelijk te maken. Snapdragon laptops zijn fundamenteel anders dan exemplaren met een Intel of AMD chip aan boord. Qualcomm belooft vergelijkbare of hogere prestaties dan die concurrenten, al is het afwachten hoe dat in de praktijk uitpakt.

Microsoft heeft in elk geval hoge verwachtingen van de nieuwe samenwerking. Het grootste voordeel van het gebruik van ARM-processors in de zogenaamde Copilot+ PC's moet zijn dat ze bij vergelijkbare prestaties zuiniger moeten zijn dan de x86-64 processors waarmee Windows laptops doorgaans zijn uitgerust. Dat biedt ook ruimte voor hogere prestaties bij eenzelfde accuduur. De vergeljking met de Apple M-serie processors is snel gelegd: dat bedrijf wist met de ARM-architectuur een forse prestatiewinst te behalen, in vergelijking met de Intel chips die het daarvoor gebruikte. De aangekondigde specificaties en prestaties van de Snapdragon X chips zien er op papier goed uit, zeker op het vlak van AI-prestaties. 

Belangrijk om te weten, is dat een andere architectuur ook andere eisen stelt aan programma's. Die moeten ervoor geschikt zijn. Anders kunnen ze op het best alleen werken met behulp van een soort vertaalslag, die Microsoft dan ook biedt onder de naam Prism. Dat is vergelijkbaar met Rosetta van Apple, en heeft als nadeel dat het extra rekenkracht vergt. 

Wat is het verschil tussen x86- en ARM laptops? 

ARM processors werken met een andere instructieset dan x86 processors. Dat houdt in, dat ze niet software kunnen verwerken, die voor de andere instructieset is gemaakt. Tenminste, niet zonder een vertaalslag met behulp van een tussenliggende laag software. Daarnaast is het aantal bedrijven dat x86-processors mag maken, veel kleiner dan voor ARM-chips. De meeste ARM processors worden echter gemaakt voor apparaten die geen laptop zijn. Van smartphones tot netwerkcamera's, de kans is groot dat er een ARM chip in zit.

Het licentieverhaal en waarom het belangrijk is

Om met het licentieverhaal te beginnen: het licentiemodel van x86 ligt in de handen van Intel, AMD, VIA, en DM&P Electronics. Dit zijn de enige fabrikanten die chips kunnen ontwerpen en verkopen op basis van deze instructieset. Andere fabrikanten kunnen in theorie een licentie krijgen van deze bedrijven, maar dit gebeurt al enige jaren nagenoeg niet meer. Alleen het Chinese Zhaoxin ontwerpt chips op basis van de instructieset, dankzij een overeenkomst met VIA.  Het gevolg van dit restrictieve licentiemodel is dat Intel en AMD een duopolie hebben op het gebied van processors die geschikt zijn voor Windows en daarmee het grootste gedeelte van de desktop- en laptopmarkt. De samenwerking tussen Microsoft en Intel is zelfs zo hecht dat er een aparte aanduiding voor is: Wintel.

Aan de andere kant mag iedereen die dat wil, processors maken op basis van de Arm-architectuur. Daarvoor hanteert Arm verschillende licentiemodellen. Fabrikanten kunnen kiezen hoeveel aanpassingen ze zelf willen maken, wat de licentievorm bepaalt. In 2020 stapte Apple over van x86 naar Arm, onder meer om meer controle te krijgen over de eigen hardware en niet meer afhankelijk te zijn van Intel. Dat worstelde op dat moment al de nodige jaren met uitdagingen op het gebied van modernisering van de eigen chipproductie. De laptops op basis van deze M-chips kunnen gerust een succes genoemd worden. Ze zijn zeer energiezuinig, zeker vergeleken met de Intel-chips in eerdere modellen. Daarbij moet wel vermeld worden dat =gebruik maakten van een zeer verouderd productieprocedé. 

Voor de nieuwe ARM laptops geldt dat die allemaal gebruik maken van een processor van Qualcomm. Dat bedrijf ontwerpt al jaren ARM system-on-chips (SoC's) voor smartphones en tablets (en nog veel meer apparaten). De nieuwe Snapdragon X komt in een aantal varianten op de markt, waarbij de Snapdragon X Elite de krachtigste is. Het lijkt erop, dat dit het begin is van een trend. Zo werken Nvidia en MediaTek (een concurrent van Qualcomm) samen aan een processor voor 'AI PC's'. En dat heeft er weer alles mee te maken, dat Microsoft al lange tijd bezig is met een Windows-versie voor ARM processors.

Onderliggende ontwerpfilosofie

Voor we daarop ingaan, het tweede verschil: de instructieset. Het belangrijke verschil tussen x86 en Arm is de manier waarop deze instructies verwerken. Instructies zijn in deze context de opdrachten van een programma die een processor moet verwerken. Dat is een technisch verhaal. ARM valt onder zogenaamde RISC processors, terwijl de X86-64-instructieset onder CISC valt. Van origine is het verschil tussen deze twee dat RISC enkel korte instructies verwerkt, die binnen een enkele geheugencyclus uit te voeren zijn. Dit komt doordat alle instructies en te verwerken data binnen het register in de processor klaar moeten staan. Voor CISC is dit geen vereiste en dus moeten deze processors ook data kunnen opvragen uit het geheugen tijdens het uitvoeren van een instructie.

In de praktijk betekent dit dat de rekenkernen in een chip op basis van ARM-architectuur eenvoudiger kunnen zijn. Dit had oorspronkelijk het voordeel dat de chips efficiënter hun werk deden. Naarmate chips complexer zijn geworden om meer functionaliteit toe te voegen en de prestaties te verhogen, zijn veel van de efficiëntievoordelen deels teniet gedaan. Tegelijkertijd hebben Intel en AMD in de loop der jaren veel gedaan om de x86 processors efficiënter te maken. Ze zijn feitelijk naar elkaar toe gegroeid, waardoor de verschillen tussen x86 en ARM tegenwoordig eerder een kwestie van nuance zijn.

Het belangrijkste gevolg van het verschil in de manier van omgaan met instructies, is dat een programma dat gemaakt is voor x86 niet zomaar werkt op Arm, en vice versa. En dat brengt ons op Windows.

Windows op ARM laptops

Windows is van oudsher een besturingssysteem voor computers met x86-processors. We haalden de innige relatie tussen Intel en Microsoft al aan. De twee bedrijven werken nauwgezet samen, tot en met het definiëren van wat een moderne pc moet zijn. Toch werkt Microsoft al lange tijd aan een versie van Windows die op ARM chips kan werken. Een belangrijke reden daarvoor is, dat Intel er eigenlijk nooit echt in is geslaagd om (voldoende krachtige) chips te maken voor apparaten die écht weinig stroom moeten verbruiken. Oftewel smartphones en tablets. 

Vanaf ca. 2010 leek het er een tijd op dat die apparaten laptops gingen vervangen als dagelijkse pc. In 2012 bracht Microsoft Windows 8 dan ook in twee versies uit, een voor x86 computers en Windows RT voor apparaten met een ARM chip. Dat was om diverse redenen geen succes, maar het bedrijf heeft het concept nooit opgegeven. Ook diverse Surface tablets verschenen de afgelopen jaren in een versie met ARM-chip. Inmiddels is het mogelijk om veel meer x86-programma's te draaien onder de ARM-versie van Windows. Dat is belangrijk, want het pc software aanbod voor x86 is gigantisch. Dat voor ARM pc's staat nog in de kinderschoenen.

Apple liet bij de introductie van de M1 MacBooks zien dat goede 'vertaling' het mogelijk maakte om x86-toepassingen met relatief weinig snelheidsverlies op een snelle ARM chip te laten werken. Apple heeft daarvoor software onder de naam Rosetta, bij Microsoft heet die vertaalslag Prism. Die is stelselmatig verbeterd, tot het punt dat deze vergelijkbare prestaties lijkt te vertonen als Rosetta 2 van Apple.

Desondanks is het beter als applicaties zonder vertaling laag direct op de hardware kunnen draaien. Dit levert betere prestaties op en maakt ze betrouwbaarder. Het aanbod neemt gestaag toe, mede doordat fabrikanten ARM-versies van hun software voor MacOS hebben gemaakt, of omdat er een Android-versie bestaat. Zo zijn er nu goed werkende versies van Chrome, Edge en Firefox voor ARM, en Adobe heeft bijvoorbeeld ook een ARM-versie van Photoshop. Waar gebruikers tegen de grootste problemen zullen aanlopen is met games. Deze zullen veelal niet goed presteren, onstabiel zijn, of helemaal niet werken. Voor wie toch de poging wil wagen is er een website waar een lijst wordt bijgehouden met de mate van compatibiliteit van games op Windows op ARM.

De invloed van AI

Wat een rol lijkt te hebben gespeeld bij de keuze van Microsoft om samen met Qualcomm nu Windows op ARM laptops een flinke impuls te geven, is AI. Het 'lokaal' oftewel op de laptop draaien van AI-toepassingen als spraakherkenning, videoverwerking, genereren van tekst en beeld is om diverse redenen belangrijk. Niet in de laatste plaats privacy. Hiervoor zijn echter speciale rekenkernen nodig, die de vereiste matrix- en vectorberekeningen snel kunnen uitvoeren. Dat is niet iets waar gewone processors goed in zijn.

Zowel AMD als Intel hebben inmiddels processors met een neural processing unit, maar voor wat Microsoft voor ogen staat op het vlak van AI op de laptop lijken die niet te volstaan. Het heeft zelf voor de 'Copilot+ PC' een vereiste van minimaal 40 biljoen berekeningen per seconde gedefinieerd. Dat halen de huidige chips van het duopolie niet. Al heeft Intel naar verluidt op korte termijn een processor die hier wél aan voldoet. De Qualcomm Snapdragon X belooft 45 biljoen AI-berekeningen per seconde, ruimschoots voldoende voor het criterium van Microsoft dus.

Deze Copilot+ PC's oftewel ARM laptops komen eraan

Microsoft brengt zelf twee nieuwe Surface-laptops uit, maar ook Dell, Lenovo, Samsung, HP, Acer, en Asus hebben laptops met de Qualcomm Snapdragon X-chips aangekondigd. Hiermee zijn alle grote laptop merken vertegenwoordigd. Het is voor het eerst in zeer lange tijd dat een nieuwe processor zo breed in de markt verschijnt. Aan de andere kant moeten we ook wel realistisch zijn: de handvol laptops is op het totaalaanbod een druppel op de gloeiende plaat.

Vooralsnog zijn alle aangekondigde modellen gericht op het mid tot premium segment. De goedkoopste laptop is van Microsoft zelf en moet 999 dollar gaan kosten. De laptops zijn over het algemeen qua prijs bepaald niet goedkoper dan hun x86-tegenhangers. Zo is de basisprijs van 1299 euro van de Asus Vivobook S 15 met Snapdragon X processor 50 euro duurder dan de Intel variant, en 200 euro duurder dan de AMD variant. De accu is bovendien iets kleiner, maar als we de fabrikanten mogen geloven is de Snapdragon-chip bepaald geen energieslurper.

Geen van de aangekondigde laptops beschikken over een losse videokaart. Toch zetten Lenovo en HP in op een duurder segment. Lenovo stopt de chips in de Lenovo Yoga Slim 7x en de ThinkPad T14s Gen 6. Deze beginnen vanaf 1499 en 1769 euro respectievelijk en zijn daarmee duidelijk op een hoger segment gericht. Hiervoor krijgen de laptops wel een oled-scherm mee, maar ook de bovengenoemde Asus laptop beschikt over een oled-scherm. HP voert een verandering in naamgeving door en komt met de Omnibook X voor consumenten en de EliteBook Ultra voor zakelijke gebruikers. Deze komen beschikbaar vanaf 1399 euro en 1849 euro respectievelijk. 

Ook Samsung en Acer lijken enkel duurdere modellen uit te brengen. Zo komt Samsung met de Galaxy Book4 Edge vanaf 1699 euro, al is het niet duidelijk of deze ook naar Nederland komt. Acer biedt net als Samsung en Microsoft een laptop met touchscreen aan met de Swift 14 AI. Deze heeft echter ook een stevige vanafprijs van 1499 euro. De laatste fabrikant die een laptop heeft aangekondigd met een Snapdragon X-SoC is Dell. Dit bedrijf lijkt juist iets goedkopere modellen op de markt te willen zetten met een XPS 13 met een basisprijs van 1299 euro en de Inspiron 14 Plus vanaf 1099 euro.