Microsoft krijgt voor Windows’ nieuwe ARM-toekomst ineens last van het x86-verleden. Intel schermt met patenten die x86-emulatie op ARM-processors de pas kunnen afsnijden.
Technisch lijkt het een hoogstandje te worden: Microsoft werkt aan het onzichtbaar emuleren van programmacode om reguliere Windows-applicaties te laten draaien op ARM-processors. Die chips zijn alomtegenwoordig in mobiele apparaten als smartphones en tablets, maar gebruiken een andere instructieset dan de x86-processors die de norm zijn voor pc’s (en industry standard-servers).
Wintel-huwelijk
Zo tegen het einde van dit kalenderjaar komen de eerste Windows-apparaten met ‘ARM Inside’ op de markt. Processorpartner Qualcomm heeft dat in april al aangekondigd en Microsoft-partners als Asus, HP en Lenovo komen met deze ARM-pc’s. Laptops bijten daarbij het spits af. Tenminste, dat waren de plannen zoals de Windows-maker en zijn huidige hardwarevrienden het voor zich zagen.
Een oude hardwarevriend van Microsoft voelt zich echter in de steek gelaten. Intel, koning van de pc-markt en Microsofts wederhelft in het krachtige Wintel-duopolie, laat zich niet zo aan de kant zetten. Microsoft heeft weliswaar al openlijk verklaard dat de waardevolle relatie met Qualcomm geen aantasting is van de langlopende relatie met Intel. Toch lijkt laatstgenoemde het anders te zien.
Venijn in de staart
Intel heeft onderaan een uitgebreide blogpost een duidelijke boodschap geuit over de x86-innovatie, inclusief patenten en handhaving daarvan middels rechtszaken. ‘Intel beschermt haarx86-innovaties zorgvuldig en verstrekt niet breed licenties aan anderen om ze [die innovaties, red.] te gebruiken’, luidt de eerste zin van het slotstuk van een blogpost over bijna veertig jaar x86.
De blogpost staat op naam van Intels hoofdjurist Steven Rodgers en onderzoeksdirecteur Richard A. Uhlig. De twee topmannen geven een signaal af in de laatste drie alinea’s van dit artikel over de technische ontwikkeling van de x86-instructieset (Instruction Set Architecture, ISA). ‘Gedurende de afgelopen dertig jaar heeft Intel alert de intellectuele eigendomsrechten beschermd tegen inbreuk door microprocessors van derden.’
Weggevallen concurrenten
Rodgers en Ulig halen patentconflicten aan met United Microelectronics Corporation, Advanced Micro Devices, Cyrix Corporation, Chips and Technologies, Via Technologies, ‘en meest recent nog Transmeta Corporation’. Laatstgenoemde maakte rond de eeuwwisseling furore met complexe en flexibele emulatie van x86-instructies. Uiteindelijk heeft Transmeta zijn belofte – of potentie – niet waargemaakt.
Ook veel van de andere genoemde concurrenten zijn in de loop der tijd weggevallen. Alleen AMD concurreert nog in enige mate, zij het als kleine speler, met Intel. ‘Handhavingsacties zijn de afgelopen jaren onnodig geweest omdat andere bedrijven Intels intellectuele eigendomsrechten hebben gerespecteerd’, vervolgen de twee Intel-topmannen.
Lot beschoren
Zonder concreet ARM-chipmaker Qualcomm en Wintel-partner Microsoft te noemen, maken Rodgers en Ulig gewag van berichten over bedrijven die zouden proberen Intels bedrijfseigen x86-ISA te emuleren zonder Intels autorisatie daarvoor. Het geval van Transmeta wordt aangehaald als precedent, expliciet qua technische aanpak maar ook impliciet qua afloop. ‘De tijd zal leren of nieuwe pogingen om Intels x86-ISA te emuleren een ander lot is beschoren.’
Intel stelt wettige concurrentie te verwelkomen en prijst daarbij de technologie, optimalisatie en prestatieniveau van zijn eigen x86-processors. ‘We verwelkomen echter niet onwettige inbreuk op onze patenten en we verwachten dat andere bedrijven Intels intellectuele eigendomsrechten blijven respecteren.’
AMD heeft sinds de oertijd van de x86-ISA een licentie van Intel, omdat pc-schepper IBM een tweede processorleverancier eiste. Later heeft AMD met de toevoeging van 64-bit instructies aan de 32-bit ISA succesvol een eigen koers ingezet, die Intel is gevolgd met een eigen implementatie. Vervolgens heeft AMD de gewonnen winst weer verloren en is indirect nog Intels volledig 64-bit processorplatform Itanium gesneefd.
Efficiënte emulatielaag
Anno nu werken Microsoft en Qualcomm samen aan een emulatietussenlaag die x86-instructies voor het draaien van reguliere pc-programma’s omzet in code voor ARM-processors. De aankomende ARM-pc’s krijgen hiervoor de nieuwe, relatief krachtige Snapdragon 835-processor die toch ook energiezuinig belooft te zijn. Bovendien zou het prestatieniveau van de geëmuleerde apps dat van platformspecifieke apps benaderen. Microsoft spreekt van near-native performance.
Deze prestatiebelofte stoelt op de slimme aanpak waarbij de instructies van een x86-app bij de eerste run worden vertaald in native ARM64-instructies. Vervolgens wordt die vertaling (zogeheten Compiled Hybrid Portable Execution DLL’s) gecached in het geheugen en opgeslagen op de harde schijf of ssd voor toekomstig gebruik. De CHPE DLL’s (uitgesproken als ‘chippie’) haken dan aan op de ingebouwde abstractielaag Windows-on-Windows (WOW) die de code-afhandeling verzorgt. Eerdere WOW-lagen hebben al de overgangen van 16- naar 32-bit en 32-bit naar semi-64-bit x86 gefaciliteerd.
Géén RT 2.0
Deze nieuwe benadering betekent dat Microsoft een herhaling van het misgelopen Windows RT vermijdt. Die aparte uitvoering van Windows 8 was ook gemaakt om op ARM-processors te draaien, zoals die van Nvidia en Qualcomm. RT vereiste echter aangepaste apps en kon geheel niet overweg met reguliere Windows-apps, die immers met het oog op x86-chips zijn gemaakt. De door Microsoft en Qualcomm beoogde ARM-pc’s draaien geen beperkte RT-uitvoering van Windows maar de volledige Pro-variant.
Pluspunt hierbij is dat het alle Windows-programma’s aan kan, inclusief traditionele Win32-apps die niet zijn aangepast voor de Windows Store. Microsoft heeft in ARM-demonstraties al bekende software gedraaid als het eigen Office en Adobe Photoshop maar ook een rechtstreeks van internet gedownloade tool als 7zip. Hiermee is Windows 10 op ARM vollediger dan het recent onthulde Windows 10 S dat alleen UWP-apps (Universal Windows Platform) uit die app store mag draaien.
Toekomst van de pc
Qualcomm doet Intels dreigende boodschap af als slechts een ‘interessante blogpost’ en zegt de aangekondigde productplannen gewoon voort te zetten. Het haalt daarbij de partnerships aan met hardwarebedrijven Asus, HP en Lenovo naast softwarebedrijf Microsoft. Het doel is een nieuwe klasse van altijd-online pc’s te scheppen: LTE-connected, een hele dag op één acculading toekunnen, dun en zonder koelingsventilatoren. ‘Dit zal de toekomst van personal computing veranderen’, verklaart Qualcomm.
Eigenlijk is dit een zoveelste poging van Microsoft om deze mobiele en connected markt te betreden. Ironisch genoeg is Intel bij voorgaande pogingen partner én probleem geweest. Want het huidige patentdreigement van Intel in reactie op Microsoft flirt met Qualcomm is zeker niet de eerste crisis in de oude Wintel-relatie. Dat verstandshuwelijk heeft al eerder en vaker onder druk gestaan.
Eerdere flirts
Zo heeft Intel recent Microsofts mobiele ambities een deuk bezorgd door de energiezuinige Atom-processors te schrappen, bij gebrek aan beklijvend succes. Die chips waren aanvankelijk populair in netbooks, die oorspronkelijk uitgerust met Linux waren en dus een bedreiging voor Windows vormden. Intel heeft toen ook geflirt met Linux (eigenlijk opnieuw) en zelfs een eigen distributie (Moblin) van dat open source besturingssysteem ontwikkeld. Microsoft op zijn beurt heeft met Windows RT ook geflirt.
De software-uitstapjes van processormaker Intel hebben geen groot succes opgeleverd. Windows-maker Microsoft heeft ook niet de markt veroverd met non-Intel-hardware, zoals zijn Surface RT-tablets en de smartphones van het overgenomen Nokia. Beide ARM-avonturen zijn geëindigd in productschrappen en fikse afschrijvingen. De twee partners in het Wintel-huwelijk leken tot elkaar veroordeeld te zijn. Tot Microsoft een relatie aankocht met Qualcomm, die ‘de Intel van de mobiele wereld’ wordt genoemd.
Chipagnostische concurrentie
De huidige plannen van Microsoft en Qualcomm maken een toekomst mogelijk waarbij het er niet of weinig toe doet wat voor processor er ‘inside’ een apparaat zit. Chipselectie door fabrikanten en pc-aankoop door gebruikers kan door gebaseerd worden op prijs, prestatie, batterijvermogen en andere eigenschappen. Kortom: meer concurrentie maar dan processor-onafhankelijk. Tenzij Intel haar intellectueel eigendom hiertegen weet te beschermen.
