Разработка и запуск RTX Spark
В течение восьми месяцев перед концом прошлого года инженеры Microsoft и Nvidia работали в тесном сотрудничестве, начиная с самого нижнего уровня — проектирования кремниевой архитектуры. Целью проекта стало создание программной среды Windows 11 для принципиально новой аппаратной конфигурации: Arm-процессора, использующего единую архитектуру памяти (UMA) с графическим ускорителем настольного уровня Nvidia RTX. Первый прототип RTX Spark успешно прошел процедуру включения. Как вспоминает главный менеджер по продукту Microsoft Питер Давуд, успешный запуск системы вызвал бурю эмоций, однако после этого этапа перед командой встала задача тонкой настройки всех компонентов.
Проект RTX Spark потребовал от Microsoft глубокой переработки пяти фундаментальных подсистем Windows 11. Цель заключалась в том, чтобы сбалансировать энергоэффективность Arm-архитектуры, производительность в AAA-играх и работу локальных агентных ИИ-систем. По словам Давуда, Windows пришлось модернизировать все эти подсистемы одновременно, чтобы пользователь мог получить максимальную отдачу от возможностей устройства RTX Spark.
Модернизация эмулятора Prism
Предыдущие попытки запуска Windows на процессорах Arm часто сталкивались с проблемой микростаттеринга (микрозадержек) и нестабильного времени вывода кадров при эмуляции игр. Давуд подчеркивает, что в игровом процессе важна не только средняя частота кадров (FPS), но и показатели «1% lows» (редкие события), а также контроль задержек, где центральный процессор играет ключевую роль. Неравномерные тайминги CPU при эмуляции делают динамичные игры «дергаными». Поскольку RTX Spark оснащен мощным графическим ядром Nvidia, поддержка игр является критически важным аспектом. В связи с этим Microsoft полностью переработала слой эмуляции Prism для RTX Spark. Оптимизация распределения задач по потокам процессора позволила добиться значительной стабильности частоты кадров по сравнению с прошлыми версиями эмуляторов.
Пользовательский интерфейс и агентный ИИ
Задача Microsoft состоит в том, чтобы сделать операционную систему менее заметной для пользователя. В RTX Spark внедрены такие изменения, как нативная настройка панели задач, кастомизируемые уведомления, отключение нежелательных виджетов и запоминание конфигураций при подключении внешних дисплеев для сохранения раскладки окон.
Важнейшей частью «переизобретения ПК» является локальный агентный ИИ. В ходе демонстрации агент Hermes, подключенный к аккаунту Google, самостоятельно планировал расписание, составлял черновики ответов в Gmail и обновлял трекеры проектов в Google Docs. Вся обработка данных происходит на устройстве без использования облачных ИИ-ресурсов. Для обеспечения безопасности разработаны контейнеры Microsoft Extension Containers (MXC) — изолированные «песочницы», позволяющие локальным моделям взаимодействовать с десктопом без риска несанкционированного доступа к критически важным системным настройкам.
Отказ от стороннего ПО и унификация питания
Одной из целей проекта стало устранение конфликтов между Windows и предустановленным ПО от производителей оборудования (OEM). RTX Spark переходит на использование открытого фреймворка Modern Power and Thermal Framework. Это решение позволяет Windows напрямую управлять всеми аспектами тепловых и энергетических настроек. Пользователю больше не нужно проверять соответствие режимов производительности в разных приложениях — все настройки производятся непосредственно средствами ОС. Это также гарантирует идентичный уровень производительности ноутбука как при работе от сети, так и при питании от аккумулятора.
Секрет унифицированной архитектуры памяти (UMA)
Архитектура UMA предполагает использование единого пула памяти, к которому CPU и GPU обращаются по мере необходимости. Однако на практике эти компоненты используют память по-разному. Процессоры (CPU) работают с небольшими блоками данных (страницами по 4 КБ), распределяя задачи между ядрами, в то время как графические ускорители (GPU) предпочитают оперировать большими массивами данных целиком, что создает принципиальную разницу в методах обработки ресурсов.
Оптимизация памяти и работа с архитектурой Grace
Для выполнения задач параллельного 3D-рендеринга или работы с искусственным интеллектом системе требуются массивные блоки данных — страницы памяти размером до 2 мегабайт. Как отметил Давуд, RTX Spark оснащен очень мощным графическим процессором, поэтому критически важно обеспечивать его максимальным объемом памяти и использовать правильный размер страниц в нужные моменты времени.
Решение Microsoft заключается во внедрении переменного размера страниц непосредственно в диспетчер памяти. Это сложная задача, но она позволяет Windows динамически считывать потоки данных и распределять их по назначению: страницы размером 2 МБ направляются на графический процессор, а страницы по 4 КБ — на центральный процессор одновременно. По словам Давуда, такая оптимизация позволяет максимально эффективно использовать весь стек для получения пиковой производительности.
Укрощение кастомных ядер Nvidia
В отличие от стандартизированных чипов Qualcomm Snapdragon X, процессоры Nvidia Grace, имеющие 18 и 20 ядер, используют собственную кластерную компоновку производительных и энергоэффективных ядер для достижения высокой скорости и обеспечения работы от батареи в течение всего дня.
Давуд пояснил, что конфигурация ядер Nvidia уникальна, и предыдущие ARM-ядра, работавшие под управлением Windows, не имели подобных особенностей. Исторически сложилось так, что поддержка экзотической компоновки процессора требовала полной переработки ядра Windows, что было крайне рискованным шагом.
Однако в Windows 11 появился новый стек профилирования, способный настраиваться динамически «на лету». Это означает, что планировщик, распределяющий задачи, теперь адаптируется к уникальному чипу Nvidia, не нарушая при этом совместимость с устаревшим программным обеспечением.
Переломный момент в сотрудничестве Microsoft и Nvidia
Спустя 14 лет партнерство между Microsoft и Nvidia наконец начинает приносить серьезные плоды. Давуд подчеркнул, что это не был внезапный союз, а путь, начавшийся более десятилетия назад с планшета Surface RT на базе Tegra. Тем не менее этот конкретный запуск знаменует фундаментальный сдвиг в том, как взаимодействуют два гиганта.
Разрешив инженерам Microsoft перестроить операционную систему с уровня загрузки кремния, компания Nvidia дала Windows необходимый фундамент для того, чтобы сделать ARM-гейминг на ПК реальностью. Microsoft и Nvidia не просто «прикрутили» графический процессор к ARM-процессору, они фактически переписали правила работы системы изнутри.
Это огромный момент для обеих компаний. Если Windows на архитектуре ARM добьется успеха там, где предыдущие попытки терпели неудачу, это будет заслугой того периода, когда Microsoft потратила восемь месяцев на создание фундамента, обеспечивающего теперь ощущение бесшовной работы.
Важным аспектом, который подчеркнул Питер Давуд, стала эмоциональная значимость успеха: после того как первый прототип RTX Spark успешно загрузился и загорелся красный светодиод, успех события был настолько велик, что, по словам менеджера, «половина Санта-Клары прыгала от радости». Этот момент стал символом завершения сложнейшего этапа разработки, предваряющего кропотливую стадию оптимизации.
Особое внимание в интервью было уделено тому, что проект RTX Spark — это не просто маркетинговое название или очередная наклейка на корпусе ноутбука. Microsoft пришлось пойти на радикальные шаги, чтобы нивелировать разрыв между низким энергопотреблением Arm-архитектуры и требованиями высокопроизводительных игровых систем. Интеграция этих компонентов стала возможна именно благодаря тому, что ОС была переработана «с нуля» на уровне кремниевой загрузки.
В вопросах эмуляции через Prism, Давуд пояснил техническую подоплеку проблем: дело не только в средней частоте кадров, но и в непредсказуемых таймингах процессора, которые возникают при одновременной эмуляции игры и выполнении системных задач. Это приводит к рывкам и потере плавности, даже если показатели FPS кажутся приемлемыми. Именно «полировка» планировщика задач в Prism позволила устранить этот давний «ахиллесов пяту» Windows on Arm, что наглядно подтверждается результатами тестов, где разница в стабильности кадров по сравнению с прошлыми итерациями ощущается как переход «от дня к ночи».
Что касается будущего локального агентного ИИ, Давуд отметил важность защитных механизмов. Поскольку агент, работающий с пользовательскими данными, представляет потенциальную угрозу при отсутствии контроля, именно концепция контейнеров MXC стала ответом на вопрос безопасности. Они создают изолированную среду для моделей, не позволяя им получить доступ к чувствительным системным ресурсам.
В части управления питанием, переход на открытый стандарт Modern Power and Thermal Framework стал способом борьбы с «перетягиванием каната» между Windows и утилитами от OEM-производителей. Давуд подчеркнул, что это избавляет пользователя от необходимости сомневаться, какой именно софт в данный момент задает режим работы устройства, обеспечивая одинаковую производительность независимо от того, подключен ноутбук к зарядке или работает автономно.
Наконец, взаимодействие с ядрами Grace потребовало от инженеров внедрения нового стека профилирования в ядро Windows. Вместо рискованного радикального переписывания ядра, которое могло бы нарушить обратную совместимость, Microsoft создала систему, способную адаптироваться к уникальному кластерному расположению ядер Nvidia в динамическом режиме. Этот технологический фундамент, закладывавшийся на протяжении восьми месяцев, стал тем самым недостающим звеном, которое, как надеются в обеих компаниях, позволит новой платформе преуспеть там, где все предыдущие попытки достичь успеха на Windows on Arm заканчивались неудачей.
