實測裝上Windows的M1版Macbook

作者 : 黃燁鋒

在蘋果為Mac裝置選擇自家的M1系列晶片以後,蘋果面臨一個比較大的市場問題:因為M1晶片基於Arm指令集,和Intel x86指令集根本上不同,Mac也就和傳統Windows說再見了…

在蘋果(Apple)為Mac裝置選擇自家的M1系列晶片以後,蘋果面臨一個比較大的市場問題:原本那些買MacBook,裝著Windows系統的「星巴克氣氛組」成員無法裝逼了。因為M1晶片基於Arm指令集,和英特爾(Intel) x86指令集根本上不同,Mac也就和傳統Windows說再見了。

現在的macOS作業系統已經不提供Bootcamp工具,也就無法謂Mac電腦完美安裝Windows系統。不過好在微軟(Microsoft)開始部署Arm版Windows也以好幾年,這就為M1版Mac電腦安裝Windows on Arm系統提供了可行性,雖然此Windows就非彼Windows了。

 

 

著名的Parallels Desktop虛擬機器程式就是這麼操作的。現在用Parallels可以在macOS系統中比較方便地安裝Windows 11 on Arm系統。於是這台M1版MacBook就裝上了Windows,而且用起來還挺像那麼回事。

本文談談如果為M1版MacBook Air以虛擬機器的方式裝上Windows系統,還能不能完美加入星巴克氣氛組,或者說把Windows on Arm作日常之用是否可行。這是個挺有意思的話題,作為性能基準對比,本文同樣拉來華為Matebook X Pro 2021筆電,將Intel Core i7-1165G7作為性能和效率對比物件。

再次列出兩台裝置的基本配置:華為Matebook X Pro 2021,Core i7-1165G7,16GB RAM,512GB SSD (Windows 11);蘋果Macbook Air 2020,蘋果M1(7核心GPU版),16GB RAM,256GB SSD (macOS 12.0.1)。

基本性能與效率探索

以下所有測試,M1均是在Parallels虛擬機器中跑的,並不能代表M1的真實性能。為虛擬機器配置的硬體資源為M1 CPU 8核心全上,RAM分配12GB——因為16GB記憶體全部分配出來的話,原本的macOS系統可能就不穩定了。而且Parallels也並不推薦把8個CPU核心全部分配給虛擬機器,程式預設只分配了4核心。我們手動強制分配了全部8個核心資源,盡可能令其性能全部發揮出來(假定Windows 11 on Arm就作為MacBook Air的主力系統來用了)。

所有測試只是期望呈現,現在的Mac如果要用Windows系統,實際表現會怎麼樣。另外,我們從本次測試中,也順便能夠觀察Windows on Arm的生態發展情況。

以Parallels工具在macOS (Monterey)之上裝個Windows on Arm,性能必然是有折損的。但從我們的測試來看,Parallels的效率還挺高;M1晶片即便在作業系統上再加一層虛擬機器,性能仍然很主流。

 

 

看測試結果之前還需要明確兩點:

1.華為的這台Matebook筆電受限於保守的系統設計和溫控策略,並不能完整發揮Core i7-1165G7這顆晶片的全部性能;
2.Geekbench 5是目前為數不多原生支持Windows on Arm的基準測試工具之一。如此一來,M1即便是在虛擬機器裡面跑,性能發揮仍然相當不錯(如上圖)。

這裡高通Snapdragon 8cx Gen 2的資料來自Linus Tech Tips。從Geekbench 5的測試結果來看,即便是讓M1跑在虛擬機器裡,性能還是比Arm陣營的對手高出一大截。其單核心性能雖然不及第11代Core處理器(此處Corei7-1165G7的成績也並非其滿血性能),但比同在Arm陣營的Snapdragon 8cx二代晶片高出近100%。

 

Geekbench 5中能夠看到CPU指令集為AArch64。

Geekbench 5這種接近原生的測試還是能夠看出M1的彪悍。不過Windows on Arm的生態發展情況還相當初級,Windows on Arm畢竟不是傳統的x86版Windows,跑更多傳統Windows軟體需要借助中間層的模擬器(模擬器)。對於32位元軟體(x86),微軟很早就推過WOW64模擬器。

很多傳統32位元x86應用因此就能夠跑在Windows on Arm系統上。其基本結構如下圖所示。

 

 

但針對64位元傳統應用(x64)的模擬器就遲遲沒有推正式版。2020年12月,微軟針對Windows 10的Dev Channel開發者通道推送了x64模擬特性。微軟先前提到過x64程式的類比所需的工作更多,所以即便測試了1年,正式版Windows 10都沒能等到x64程式的類比特性。

去年11月,微軟表示Windows 11 on Arm將會支持x64模擬。我們安裝的Parallels模擬器內的Windows 11的確能夠支援x64程式類比。不過微軟始終在說,x86、x64模擬最佳化工作在推進中,不同時間段的系統更新會看到舊程式運作效率的提升。本文的測試與其說是對比虛擬機器+模擬器的M1和原生Corei7-1165G7,還不如說是對微軟模擬器的考驗…

而且事實上,微軟的模擬器效率也遠不及蘋果Rosetta 2,帶來的性能折損之驚人,也讓人不大願意在Windows on Arm上跑一般的x86/x64應用。比如Cinebench R23測試,目前就沒有原生支援Arm64,所以只能跑在微軟的x64模擬器上。

 

 

上面這個測試的有趣之處在於,M1本身是跑在Parallels虛擬機器(Windows 11 on Arm)裡面,與此同時Cinebench R23應用又是跑在x64模擬器上的,這就造成了兩重性能折損。M1在這麼折騰之後,單執行緒性能連第11代Core的一半都不到。但即便如此,和同樣跑在模擬器上的Snapdragon 8cx Gen 2 (而且還少了一層虛擬機器)相比,還是好上不少。

從Geekbench 5原生ARM64測試,和Cinebench R23的x64模擬測試結果來看,M1版Macbook Air在性能上,日常作為一台Windows on Arm電腦,似乎也挺不錯,即便性能折損嚴重,但還是比Arm陣營的對手好。當然在絕對性能上,和原生x86/x64支援的Intel版PC (Matebook X Pro 2021)跑Windows 11就不在一個水平線上了。

 

 

Windows on Arm生態的緩慢進展

先前我們對Apple Silicon的macOS生態提出了質疑,但有比較才有傷害。Windows on Arm生態相比M1版macOS生態,那簡直可以用悲慘來形容。一方面是Windows on Arm系統之上的原生ARM64應用很少。微軟在這方面作為第一方自然非常積極,自家的大部分軟體都已經有了ARM64 (或ARM32)版,比如Edge流覽器、Office辦公套裝等。

但三方軟體發展者就沒那麼積極了,很多軟體廠商還在觀望。即便是最初Windows on Arm發佈之初就準備的Adobe,ARM64版的Photoshop、Lightroom更新進度也非常緩慢。要知道第一台Windows on Arm裝置自誕生到現在,已經有4年多了。

微軟的x86/x64模擬器效率又極其低下,比如說在Windows on Arm上安裝x86早期版本的Photoshop,裝是能裝,用也能用,但使用體驗堪稱災難——圖片縮放一下卡頓到讓人想摔桌子。而新版Photoshop CC 2022 (及其他x86版Adobe全家桶),在這次測試中似乎因為某些問題已經無法安裝(系統提示無法達到最低系統要求);ARM64原生版則因為Parallels獨特的類比路徑,也無法透過Creative Cloud安裝到虛擬機器裡…

Google好像是Windows on Arm生態裡最不配合的開發者之一,Chrome流覽器到現在都沒有針對Windows的ARM64版。來見識一下用模擬器來跑流覽器,性能折損能達到多嚴重的程度:

 

 

從Google官網下載Chrome,Google只推薦x86 (32位元)版Chrome (而且正常安裝也只能裝上32位元版)。嘗試強制下載x64版Chrome裝在M1之上的Windows on Arm虛擬機器上。針對Arm64原生支持的Edge流覽器,以及跑在模擬器上的x64、x86版Chrome,分別做WebXPRT 3網頁測試。

Edge作為原生指令支援的流覽器,網頁流覽的性能表現是完全讓人接受的。M1此時即便整體跑在虛擬機器上,性能也能達到Core i7-1165G7跑原生應用的將近80%。但一旦需要x86、x64模擬器參與,性能就立刻變得慘不忍睹(而且這項測試裡,x64模擬器性能更糟,這大概也是x64模擬器一直沒有進入正式版的原因)。

這個測試起碼可以說明,Windows on Arm系統別用Chrome流覽器,以及可想見其他需要模擬器轉譯指令、非原生的程式,跑起來效率會有多差。

 

 

這種時候就能讓人想起x86生態的好了…不過Arm原生支援好的應用,最終結果還是讓人滿意。比如說微軟Office套裝——作為微軟的第一方應用,滿足大部分人辦公需求還是沒問題。

雖然上圖這項UL Procyon生產力測試中,因為Parallels虛擬機器的存在,M1的性能還是有折損,總體比Matebook X Pro上的Core i7-1165G7弱了大約20%,但至少是可用的(這個表現應該也優於Snapdragon裝置)。

(備註:UL Procyon測試程式本身是x64程式,但這個測試是透過一系列巨集命令來跑系統中的Office原生應用,所以x64指令轉譯的性能折損應該相當有限。)

 

 

值得一提的是,如果觀察系統工作管理員中Office軟體進程的架構專案,會發現寫著「ARM64 (x64 compatible)」,和其他ARM64進程不大一樣,這應該是程式內部本身需要做x64相容所致。從這一點也能看出,微軟要做個Arm生態有多不容易。

繪圖性能與通用加速

由於Windows on Arm生態的發展緩慢,很多測試無法進行。比如Puget Benchmark這種測試Adobe媒體創作的工具,目前就不支援Windows on Arm (更不用說Parallels虛擬機器上連Photoshop、Lightroom、Premiere Pro都裝不上),這就讓Windows on Arm暫時告別嚴肅的媒體創作了。

另外,PCMark 10、3DMark測試工具通通無法裝到虛擬機器上,我們嘗試了各種辦法似乎都不行。PerformanceTest這類測試,在跑3D繪圖測試專案的時候就會被迫停止,這可能也和Parallels虛擬機器程式本身的設置有關。聽說3DMark有些測試有原生繪圖支援,是可以跑在Surface Pro X之類的裝置上的(如3DMark Wild Life Extreme)。畢竟當涉及到繪圖性能時,虛擬機器對GPU做過一次抽象後,測試工具還要通過模擬器再做一次抽象。所以對於「繪圖性能」,就只能以遊戲來實測了。

 

 

Microsoft Store商店內有個「OpenCL和OpenGL相容包」,在裝完之後,某些原本不能跑的程式有機會跑起來。我們對Windows on Arm遊戲生態現狀還是有預料的,不過還是有遊戲能跑起來,如CS:GO,在720p解析度下竟然跑得還可以(CS:GO為x86模擬)。

而且上圖中《CS:GO》、《古墓麗影:暗影》和《彩虹六號:圍攻》在跑起來的時候,至少也會去用M1的GPU資源。在執行這些遊戲時,會看到GPU資源佔用率可以達到90%。只不過後兩者還是卡成了PPT的水準,而且部分遊戲存在大量貼圖錯誤。

而更多的遊戲是壓根無法啟動,比如《全面戰爭:三國》,始終停在啟動畫面無法進入遊戲;《原神》能安裝,但執行就閃退,沒有任何提示。所以要玩遊戲的話,x86生態仍然是不二之選,這種高層級生態構建,估計再過5年,Windows on Arm都難有起色。

 

 

 

至於GPU通用運算,就算有OpenCL相容包,結果一樣慘絕人寰。Blender (v2.93.1)無法對虛擬後的GPU做硬體加速支援(Blender當前版本對於Intel這邊Iris Xe核顯的支持似乎也很不好)。LuxMark (v3.1)倒是能跑,但結果也是相當驚悚。

上面這些測試很大程度上不是對M1晶片的考驗,而是對Parallels虛擬機器和Windows on Arm生態的考驗。當然以上絕大部分測試是為了考察Windows on Arm效率而做,畢竟很多測試在macOS生態下有原生或Rosetta 2支援的版本。

 

 

結論

雖然某些測試的效率低下不全然是Windows on Arm生態的鍋,但至少現階段來看Windows on Arm,這個系統大概也只能用來辦辦公。往上說,M1版Macbook要裝Windows是沒問題的,收發郵件、流覽網頁、看看視訊(我們也測試了Handbrake——而且Handbrake是有ARM64原生支持,但不知為何AVC轉HEVC測試始終無法進行)都可接受,雖然性能相比x86這邊還是有明顯的不及。

而進行更複雜的工作,如媒體創作、輕度遊戲,以及更多產業應用,在Windows作業系統下,Intel x86生態仍然是現階段唯一的選擇。所以華為前不久剛推向市場的平板PC二合一裝置Matebook E新款,上一代還在用Arm處理器,這一代就轉向了第11代Core處理器,大概也是對Windows on Arm生態這些年發展的無能為力吧。且當Windows 11系統內部開推Android生態支援,像華為作為OEM的角色,又在與Intel合作共推Android在PC與手機上的協作共生,Windows on Arm的未來就顯得更加難以預測了。

本文原刊登於EE Times China網站

 

 

 

 

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