Windows 11 ARM 介绍 – wiki基地

跨越鸿沟：深入解析 Windows 11 ARM 版本

在个人电脑领域，长久以来由基于 x86 架构的处理器（如英特尔和 AMD）占据着绝对主导地位。它们以强大的计算能力和广泛的软件兼容性构筑了 PC 生态的基石。然而，在移动设备和嵌入式领域，另一种截然不同的架构——ARM，却以其卓越的能效比和灵活的设计赢得了广阔天地。当这两种看似平行世界的架构在 Windows 平台上相遇，便诞生了一个充满潜力与挑战的新篇章：Windows on ARM。

随着技术的不断进步和用户需求的演变，微软对 ARM 架构的兴趣从未止步。从早期的 Windows RT 的尝试与挫败，到 Windows 10 时代在兼容性上的突破，再到如今 Windows 11 时代在性能、兼容性与生态融合上的显著提升，Windows on ARM 正在逐步走向成熟。尤其是 Windows 11，它不仅带来了全新的用户界面和功能，更在底层架构上为 ARM 平台进行了优化，使其成为一个更具吸引力的 PC 选项。

本文将深入探讨 Windows 11 ARM 版本，从其产生的历史背景、ARM 架构的特性，到 Windows 11 在此平台上的关键改进、软件兼容性、硬件生态、性能表现、面临的挑战以及未来的发展前景，力求为读者呈现一个全面而详尽的图景。

一、历史的必然与架构的差异

Windows on ARM 的概念并非新鲜事物。微软早在 2012 年就推出了基于 ARM 架构的 Windows RT 系统，试图将 Windows 的触角延伸至平板电脑市场。然而，Windows RT 由于其封闭的生态系统、有限的软件兼容性（仅支持 Store 应用）以及与传统桌面应用的脱节，未能获得市场的认可，最终以失败告终。这次经历为微软提供了宝贵的教训，认识到软件兼容性是 Windows 平台的核心竞争力，任何基于新架构的 Windows 版本都必须解决好这个问题。

Windows 10 时代，微软吸取教训，卷土重来，推出了支持 x86 应用模拟运行的 Windows 10 on ARM。这是一个重要的里程碑，它使得大量的传统桌面应用（主要是 32 位 x86 应用）能够在 ARM 设备上运行，尽管性能和兼容性仍存在一些问题。

进入 Windows 11 时代，微软对 Windows on ARM 投入了更大的精力。Windows 11 不仅继承了 Windows 10 on ARM 的能力，更在关键领域取得了突破，尤其是在 64 位 x86 应用的模拟运行方面，这极大地扩展了软件兼容性，是 Windows 11 on ARM 的一大亮点。

那么，为什么微软如此执着于将 Windows 移植到 ARM 架构上呢？这源于 ARM 架构与传统的 x86 架构在设计理念上的根本差异：

指令集架构 (ISA) 不同： x86 采用复杂指令集计算 (CISC)，其指令集庞大复杂，一条指令可以完成多项操作。ARM 则采用精简指令集计算 (RISC)，指令集精简高效，每条指令只完成少量操作，通过多条指令组合完成复杂任务。RISC 的设计使得处理器设计更简单，功耗更低。
能效比： ARM 架构天生具备更优异的能效比。相同性能下，ARM 处理器通常比 x86 处理器消耗更少的电量。这使得 ARM 设备能够实现更长的电池续航时间，以及无风扇或被动散热的设计，从而打造更轻薄、更安静的设备。
设计灵活性： ARM 采用授权模式，允许芯片设计公司（如高通、联发科等）基于 ARM 的指令集和核心设计来自定义芯片，整合各种加速器（如人工智能 NPU、图像处理器 DSP 等），以满足特定应用场景的需求。这带来了更高的创新潜力和差异化。
移动领域根基： ARM 在智能手机、平板电脑等移动领域拥有无可撼动的地位。将 Windows 带到 ARM 平台，有助于微软与这些领域已有的芯片和硬件生态建立联系，探索新的设备形态和市场机会。

总而言之，Windows on ARM 代表着微软试图将 Windows 平台的优势（强大的生态系统、广泛的软件支持）与 ARM 架构在能效、连接性和集成性方面的优势相结合，以应对日益增长的移动化、始终连接和人工智能集成的计算需求。

二、Windows 11 ARM：关键特性与改进

Windows 11 在用户界面、性能优化和功能集上都带来了显著变化，这些变化也体现在其 ARM 版本上。但 specifically for ARM，Windows 11 带来了几项关键性的改进，使其比 Windows 10 on ARM 更具吸引力：

全面的 64 位 x86 应用模拟运行 (x64 Emulation)： 这是 Windows 11 ARM 最重要的技术突破之一。在 Windows 10 on ARM 上，只能模拟运行 32 位 x86 应用，而大量现代 Windows 桌面应用，尤其是专业软件和游戏，都是 64 位 x86 应用。Windows 11 引入了对 64 位 x86 应用的模拟支持，极大地扩展了软件兼容范围。这意味着用户可以在 ARM 设备上运行更多他们熟悉的桌面程序，虽然性能上可能不如原生运行或在高性能 x86 硬件上运行，但这解决了“能不能运行”的关键问题。
增强的 ARM64 原生应用支持： 模拟运行毕竟存在性能开销，最好的体验仍然是运行为 ARM64 架构原生编译的应用。Windows 11 进一步鼓励开发者将应用编译为 ARM64 版本，并在 Microsoft Store 中提供了更好的发现机制。许多微软自己的应用（如 Microsoft Edge、Microsoft Teams、Office 部分组件）以及第三方重要应用（如 Adobe Creative Cloud 部分应用、Zoom、VLC Media Player 等）都已经提供了 ARM64 版本，它们在 ARM 设备上运行时能提供最佳性能和能效。
用户界面和体验优化： Windows 11 全新的 Fluent Design 风格、居中的任务栏、重新设计的开始菜单、小组件面板等多方面的 UI 更新，在 ARM 设备上也得到了完整的呈现。这些现代化的设计不仅提升了视觉体验，部分优化（如更流畅的动画效果）也得益于底层图形驱动和硬件加速的改进。
集成 NPU (Neural Processing Unit) 支持： 许多现代 ARM 芯片，特别是面向 PC 的高端型号（如高通骁龙计算平台），集成了专门用于人工智能计算的 NPU。Windows 11 提供了更完善的 API 和框架，使得应用能够利用这些 NPU 进行加速，从而实现更高效的人工智能任务，例如 Windows Studio Effects（人像虚化、眼神接触调整）、实时翻译、图像识别等。这使得 ARM 设备在某些AI任务上甚至可能比不带NPU的x86设备更具优势。
始终连接 (Always-Connected) 和即时启动 (Instant-On)： ARM 设备的优势之一是支持低功耗待机和集成 LTE/5G 连接。Windows 11 进一步优化了电源管理和网络连接机制，使得 ARM 设备能够像智能手机一样保持待机状态下的网络连接，收到通知或更新，并且在用户需要时几乎瞬间从睡眠状态唤醒，极大地提升了使用的便捷性。
更长的电池续航： 得益于 ARM 架构本身的能效优势以及 Windows 11 在电源管理方面的优化，Windows 11 ARM 设备普遍拥有远超同性能 x86 设备的电池续航能力，轻松实现单次充电使用一整天甚至更长时间。

这些改进共同构成了 Windows 11 ARM 的核心竞争力。它们不仅解决了前代版本遗留的关键兼容性问题（64位应用），更充分利用了 ARM 架构的独特优势（能效、连接性、AI加速），使得 Windows 11 on ARM 成为一个真正可行的 PC 选项，而不仅仅是一个概念验证。

三、软件兼容性：现实与挑战

软件兼容性是 Windows on ARM 成败的关键，也是用户最关心的问题。得益于 Windows 11 对 64 位 x86 应用模拟的支持，兼容性情况相比以往有了质的飞跃，但仍然存在一些需要注意的方面：

目前在 Windows 11 ARM 上可以运行的软件类型：

ARM64 原生应用： 为 ARM64 架构原生编译的应用，性能最佳，能效最高。包括大多数 UWP 应用（Microsoft Store 应用）、一些重要的桌面应用（如 Edge 浏览器、部分 Office 组件、Teams、Zoom、Adobe Photoshop/Lightroom ARM 版本、VLC 等）。
32 位 x86 应用 (x86-32 emulation)： 通过 WoW64 (Windows on Windows 64) 子系统模拟运行。Windows 10 on ARM 已经支持，Windows 11 继续支持。绝大多数传统的 Win32 桌面应用属于此类，模拟运行性能尚可，兼容性较好。
64 位 x86 应用 (x64 emulation)： 通过 Windows 11 新增的模拟层运行。这是一个重大的突破，使得大量现代 64 位桌面应用得以在 ARM 设备上运行。这包括许多常用的生产力工具、开发软件（部分）、以及一些对性能要求不是特别高的游戏等。模拟性能因应用复杂度和优化程度而异，通常会低于原生运行，但也足以应对日常使用需求。

目前在 Windows 11 ARM 上可能遇到兼容性问题的软件类型：

驱动程序： 对硬件的底层访问通常需要特定的驱动程序。如果某个硬件设备（如特定的打印机、扫描仪、外接显卡、专业音频接口等）的制造商没有为 ARM66 版本的 Windows 提供兼容驱动，那么该设备可能无法正常工作。虽然大多数通用设备（鼠标、键盘、USB 存储等）都能通过内置或通用驱动支持，但特定专业硬件需要谨慎。
低层系统工具或软件： 一些需要直接访问硬件、内存或内核的低层系统工具、安全软件（如某些杀毒软件、加密软件）、虚拟机软件（如 Hyper-V、VMware、VirtualBox，尽管未来可能有所改变）、调试器等，可能由于架构差异或需要特定的内核模块而无法正常运行或需要专门的 ARM 版本。
依赖特定指令集的应用： 一些高度优化的应用，尤其是依赖于特定 x86 指令集扩展（如 AVX、SSE 等）进行性能加速的应用，在模拟环境下可能无法获得预期的性能，甚至可能存在兼容性问题。
部分游戏： 游戏通常对硬件性能要求极高，且常常依赖于底层图形 API、反作弊机制等。虽然部分休闲游戏可以通过模拟运行，但大多数大型 3D 游戏由于性能瓶颈、图形 API 兼容性、反作弊软件不兼容等原因，在 Windows 11 ARM 设备上可能无法流畅运行甚至无法启动。
旧版或高度定制的软件： 一些非常老旧的软件，或者企业内部高度定制的、依赖于特定硬件或旧版系统 API 的软件，可能在模拟环境下表现不稳定或无法运行。

总体而言，对于大多数日常使用场景——上网浏览、Office 文档处理、邮件、视频会议、流媒体播放、简单的图片编辑等——Windows 11 ARM 的兼容性已经非常出色，绝大多数常用软件都能正常运行（或有 ARM64 版本，或通过模拟）。但对于需要特定驱动、进行底层开发、运行大型游戏或高度依赖特定硬件的应用，用户需要提前确认兼容性。

微软和芯片制造商（尤其是高通）正在积极与软件开发者合作，鼓励他们编译 ARM64 版本应用，并不断优化模拟层的性能和兼容性。随着时间的推移，软件兼容性问题预计会进一步缓解。

四、硬件生态与设备形态

Windows 11 ARM 的发展离不开硬件厂商的支持。高通作为 Windows on ARM 生态的主要芯片供应商，扮演着至关重要的角色。从早期的骁龙 835、850 到后来的骁龙 8cx 系列计算平台（包括 Gen 1, Gen 2, Gen 3），以及专为微软 Surface 定制的 SQ 系列芯片，高通不断推出性能更强、能效比更高的 ARM 处理器，为 Windows ARM 设备提供了硬件基础。

近年来，随着高通收购 Nuvia 并推出基于 Oryon CPU 内核的 Snapdragon X 系列计算平台（如 Snapdragon X Elite, Snapdragon X Plus），Windows on ARM 的硬件性能迎来了质的飞跃，旨在缩小甚至在某些方面超越传统 x86 处理器的性能差距。这些新的芯片不仅提供了强大的 CPU 性能，还集成了更强大的 Adreno GPU 和性能翻倍的 Hexagon NPU，为运行更复杂的应用和实现更先进的 AI 功能提供了可能。

除了高通，其他 ARM 芯片设计公司如联发科（MediaTek）也表达了进入 Windows on ARM 市场的兴趣，这有助于丰富硬件选择，降低成本。

Windows 11 ARM 设备主要以轻薄笔记本、二合一设备和平板电脑等形态出现，充分发挥了 ARM 架构在能效和集成度方面的优势：

轻薄本和超极本： 提供媲美甚至超越传统超极本的续航，轻薄便携，适合移动办公。
二合一设备： 如微软 Surface Pro X/9 ARM 版本，结合了平板的便携性和笔记本的生产力，支持触控笔输入，形态灵活。
始终连接 PC (Always-Connected PC)： 集成 LTE 或 5G 调制解调器，无需 Wi-Fi 即可随时随地上网，非常适合需要频繁移动的用户。
AI PC / Copilot+ PC： 最新一代的 Windows ARM 设备，特别是搭载 Snapdragon X 系列芯片的产品，被微软定位为 AI PC 或 Copilot+ PC 的先锋，强调其内置的强大 NPU 和由此带来的增强 AI 能力。

这些设备通常采用无风扇设计（或仅有少量主动散热），运行安静，发热量低，非常适合在图书馆、会议室或旅途中使用。随着新一代高性能 ARM 芯片的推出，Windows ARM 设备在性能上也能满足更多用户的需求。

五、性能、能效与用户体验

Windows 11 ARM 设备的性能和用户体验是一个复杂的话题，它取决于多个因素：

原生应用性能： 运行为 ARM64 原生编译的应用时，Windows ARM 设备能提供最佳的性能和能效。例如，在 Edge 浏览器、Office 应用、或者 ARM64 版本的 Photoshop 中，用户可以获得流畅且响应迅速的体验，同时电池消耗非常低。这是 Windows ARM 的理想状态。
模拟应用性能： 运行通过模拟层运行的 x86 应用时，性能会受到一定影响。模拟过程本身需要消耗计算资源，并且效率不如原生运行。
- 32 位 x86 应用： 模拟成熟度较高，性能损失相对可接受，对于大多数日常办公和轻度应用而言，可以提供基本流畅的体验。
- 64 位 x86 应用： Windows 11 带来的 64 位模拟是重大进步，但性能仍然是瓶颈。模拟层需要将 x64 指令翻译成 ARM64 指令，这会引入延迟。对于计算密集型应用（如视频编辑、复杂建模、大型开发编译）或高性能游戏，模拟性能可能无法令人满意。性能损失程度取决于应用本身的指令特征、内存访问模式以及模拟层的优化程度。
硬件性能： 不同的 ARM 芯片性能差异很大。早期的骁龙计算平台主要面向基础生产力，而最新的 Snapdragon X 系列芯片则拥有接近甚至在某些单核性能测试中超越部分 x86 竞品的实力。更强的硬件可以更好地弥补模拟带来的性能损失。
能效比： 这是 Windows ARM 的核心优势。即使在运行模拟应用时，其整体能效比通常也优于同等性能水平的 x86 设备。在轻度到中度负载下，ARM 设备可以提供令人印象深刻的电池续航。
整体用户体验： 除了应用性能，Windows 11 ARM 设备通常带来的是一种“无忧”体验：超长续航，随时唤醒，始终在线，安静无噪。这种体验对于频繁移动、对续航和便携性要求高的用户非常有吸引力。

简而言之，如果你的主要工作是运行 ARM64 原生应用，或者大多数应用都能通过模拟良好运行，那么 Windows 11 ARM 设备将提供极佳的能效和令人满意的性能。但如果你的工作流严重依赖于少数高性能的 64 位 x86 应用、特定的驱动或大型游戏，那么在购买前务必确认兼容性和性能是否符合预期。新一代的 Snapdragon X Elite/Plus 芯片有望大幅提升模拟性能上限，进一步改善这一状况。

六、面临的挑战与未来的机遇

尽管 Windows 11 ARM 取得了显著进展，但它仍然面临一些挑战：

软件生态成熟度： 虽然 64 位模拟解决了“有没有”的问题，但“好不好用”依然依赖于更多核心应用提供 ARM64 原生版本。开发者将应用移植到 ARM64 架构需要时间和资源投入，这个过程相对缓慢。
性能认知与预期管理： 用户对 Windows PC 的性能预期很大程度上基于 x86 平台。如何准确传达 Windows ARM 设备在能效比、特定原生应用性能上的优势，同时诚实说明模拟运行的性能局限性，对微软和硬件厂商来说是一个挑战。早期的设备性能表现不佳影响了一部分用户口碑，需要新一代产品来重塑认知。
驱动和底层兼容性： 部分专业硬件的驱动和低层软件的兼容性问题依然存在，影响了特定领域的应用。
市场推广与教育： Windows ARM 作为一个相对较新的 PC 类别，需要更强的市场推广和用户教育，让更多消费者了解其特点、优势以及适用场景。

然而，Windows 11 ARM 也迎来了前所未有的发展机遇：

高性能 ARM 芯片崛起： 高通 Snapdragon X 系列等新一代芯片的问世，极大地提升了 ARM 平台的性能天花板，使得 Windows ARM 设备能够胜任更广泛的任务，缩小与 x86 平台的性能差距。
AI PC 浪潮： 内置 NPU 是新一代 ARM 芯片的标配，Windows 11 正在深度整合 AI 能力。ARM 设备在提供本地 AI 加速方面具有先发优势，这与当前 PC 行业向 AI PC 转型的趋势高度契合。Windows 11 的 Copilot+ PC 战略正是基于高性能 ARM 芯片（特别是 Snapdragon X Elite/Plus）的 NPU 能力构建的。
微软的战略投入： 微软自身对 Windows on ARM 的战略重要性认识不断提升，持续投入研发资源优化操作系统、模拟层和开发工具，并积极推广 ARM64 原生应用。
用户需求多样化： 越来越多的用户将便携性、长续航、始终连接作为重要的购机因素，这些正是 ARM 设备的天然优势所在。

七、与 macOS on ARM 的对比（概念层面）

虽然直接对比具体产品型号意义不大，但从操作系统拥抱 ARM 架构的角度来看，微软的 Windows on ARM 与苹果的 macOS on ARM (Apple Silicon) 存在一些共性和差异：

共性： 两者都成功地将主流桌面操作系统移植到了 ARM 架构上，并利用了 ARM 在能效、性能和集成度方面的优势，实现了显著的电池续航提升和无风扇/低噪设计。两者都通过某种形式的兼容层（Windows 的模拟器，macOS 的 Rosetta 2）解决了传统 x86 应用的运行问题。两者都积极鼓励开发者将应用原生编译到 ARM 架构以获得最佳性能。
差异：
- 生态控制： 苹果对其硬件和软件生态拥有更强的控制力，其 M 系列芯片是自研且高度集成，软件开发者社区相对更集中，这使得 macOS on ARM 的过渡和优化更为顺畅，原生应用普及速度更快，Rosetta 2 的模拟性能也普遍受到好评。
- 硬件多样性： Windows on ARM 面临的是一个分散的硬件生态，芯片供应商（主要是高通，未来可能有更多）、设备制造商众多，硬件配置差异较大，这给系统和驱动的优化带来一定挑战，但也带来了更丰富的设备选择和价格区间。
- 兼容策略： Windows 优先通过模拟层支持庞大的现有 x86 软件库，以确保兼容性覆盖面。macOS 虽然也有 Rosetta 2，但更强调原生应用的优先级，且其用户群体相对更愿意接受原生应用带来的性能提升。
- 市场阶段： macOS on ARM 已相对成熟，是苹果 Mac 产品线的主流。Windows on ARM 仍在经历快速发展和市场教育阶段，虽然新一代产品性能强劲，但其市场份额和用户认知度仍需提升。

微软在开放生态下的 Windows on ARM 发展模式，虽然面临更多碎片化和兼容性的挑战，但其目标是将 ARM 架构的优势带给更广泛的 Windows 用户和设备类型，其潜在的市场空间更为巨大。

八、总结与展望

Windows 11 on ARM 代表了微软在跨架构计算领域迈出的坚实一步。它继承了前代的经验教训，并在关键的软件兼容性（尤其是 64 位 x86 应用模拟）和硬件性能上取得了突破性进展。结合 Windows 11 本身在 UI/UX、AI 集成和连接性方面的优势，基于 ARM 的 Windows 设备正变得越来越有竞争力。

虽然目前仍然存在一些软件兼容性和特定场景下的性能限制，但随着高性能 ARM 芯片的普及、模拟技术的不断优化以及开发者对 ARM64 原生应用的支持力度加大，这些挑战正在逐步克服。特别是以 Snapdragon X Elite/Plus 为代表的新一代芯片，以及微软对 AI PC 的战略推动，预示着 Windows ARM 设备有望在未来 PC 市场中占据更重要的地位，成为长续航、始终连接和 AI 加速设备的首选平台。

对于消费者而言，Windows 11 ARM 设备不再是一个“尝鲜”的选择，而是可以认真考虑的日常生产力工具，尤其适合那些注重移动性、续航、轻薄设计以及愿意拥抱新技术的用户。它的未来发展值得我们持续关注，它正在为个人计算的未来描绘出新的可能性。