【Arm 專欄】筆記型電腦的運算新革命

微軟為了簡化跨平台開發所設計的現代框架,透過通用 Windows 平台 (UWP),只需幾個簡單的步驟即可讓程式碼於本機執行。
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Windows on Arm 的裝置逐漸增多,生態系統也持續增長,相較於過去,有更多的支援工具使得移植 Windows 應用程式於本地運行變得更容易。與 Win32 應用程式相比,Windows on Arm 在耗電與運作速度上的提升顯著。透過通用 Windows 平台(UWP),只需幾個簡單的步驟,即可讓你的程式碼於本機執行。

UWP 是微軟為了簡化跨平台開發所設計的現代框架,隨著越來越多的函式庫、開源軟體專案和其他第三方依賴(third-party dependence)支援移轉 Arm64 硬體架構設計,使得Windows on Arm 能更輕易的實現。甫於 2020 年獲得 Apple Design Awards 的音樂記譜 app StaffPad,以及 PC 備份軟體 Zinstall 皆為應用案例之一。

StaffPad 是個音樂記譜 app,可以讓用戶以手寫方式寫下樂譜符號以轉換為數位樂譜,用觸控方式編輯,聆聽樂譜播放,讓創作與演奏音樂過程更加簡易且更為自然。它的特色包括供音樂記譜用的手寫辨識、優異的播放能力,以及連網「閱讀器」的功能 — 這個功能可以將樂譜連接到多個裝置上,並能即時更新。

利用 Arm 的技術在 Windows 作業環境運作的 StaffPad,可供平板電腦與具有手寫筆與觸控功能的 2-in-1 筆電使用,包括基於 Arm 架構客製處理器的微軟 Surface Pro X。

圖片來源: INSIDE, StaffPad Ltd.

為 Windows 打造的 StaffPad 使用 Visual Studio Enterprise,並在 UWP 上開發打造。這個 app 可以分為兩個層面:「核心」與「原生體驗」。屬於應用程式主要邏輯的核心,是用純 C++ 語言編寫。至於處理所有用戶介面、互動與原生功能性的原生體驗,則是使用 XAML 與 C# 編寫,並且使用 Win2D 與其它的 UWP 框架。

由於 StaffPad 被打造為 UWP 應用,UWP 對於運行在 Windows 10 上的所有裝置提供共用的 app 平台,這代表 UWP 的核心 API 在所有的 Windows 裝置上都一樣。StaffPad 唯一的挑戰,就是必須個別地重寫或升級他們自己的函式庫或任何第三方的函式庫,以獲取Windows on Arm 的原生效能。StaffPad 為了確保現有函式庫的內容也可以用原生方式在裝置上運行,StaffPad 重新開發了某些音訊引擎的向量加速,特別是之前使用 IPP 函式庫優化過、具備 FFT 流程的引擎函式庫。StaffPad 決定使用純 C++ 語言重建自己的 FFT 程式碼,以提供終極的控制能力。

您可以閱讀此篇文章以了解如何透過 UWP 部署應用程式。

此外,由於 Arm 架構的省電效能,加速了常時連網(always-on, always-connected)筆電的推出,人們對於在筆電上備份的需求逐漸增加。Zinstall 是首款針對 Windows on Arm 筆電的備份解決方案,涵蓋整個裝置環境的應用、設定、帳號建立及配置,不僅能安全地在雲端及本機備份,並且能在裝置間輕易移轉,例如以 SD 卡、網路磁碟機或在雲端儲存且自動更新備份。此外,Zinstall 軟體能將應用程式及軟體由一台筆記型電腦移至另一台電腦,將 x86/x64 筆電的程式及檔案轉移至 Windows on Arm 的筆電延續在舊有機種上的個性化體驗。

Zinstall 在開發上有許多層面需要考慮,首先由於 Zinstall 是系統層級的備份軟體,其核心操作是在系統層級,這包括了驅動程式以及核心備份操作,在需要還原檔案時亦是如此,它的軟體不僅需要還原文件,還需要可以還原應用、設定與配置。Zinstall 開發層級位於作業系統的深層,必須由本機開發的驅動程式開始,由 Arm 核心模式驅動程式(kernel-mode)驅動,其次,建立用戶模式(user-mode)組件以及用戶模式以及核心模式驅動之間的溝通方式。開發之初,Zinstall 人員以為需要耗費許多精力重寫,但實際上開發較預期要容易的多。往上一個層級,用戶模式運作是 32 位元,借助 Arm 應用程式模擬 (emulation),大部分的編碼不需要重新編寫,而在函式庫的參考組件,例如用於同步的加密、壓縮及原子操作(atomic memory operations),則需花些時間修改,您可以閱讀此篇文章以了解更多細節。

在 Arm 跟許多應用程式開發者的合作下,Windows on Arm 裝置不管在速度、電池壽命、立即開機、低成本與持續連接性方面,都提升了消費者的使用者體驗。立即開機的功能代表著當音樂家與作曲家創意湧現時,擁有立即可用的工具,而當消費者需要將資料與設定由舊有電腦移轉至新電腦時,現在也有了好用的程式支援,不再受到舊有裝置的牽絆,在生態系夥伴的支援下,基於 Arm 架構的裝置將開啟筆記型電腦的運算新革命。

責任編輯:Mia
核稿編輯:MindyLi

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