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華為鴻蒙操作系統全景解構

操作系統在ICT產業扮演重要角色,操作系統廠商將成為相應產業生態的主導者。

藉助鴻蒙操作系統,華為將在生態、硬件、先發+持續創新三方面體現競爭優勢,成為5G+IoT產業領軍。

華為發佈鴻蒙操作系統,同時將開源方舟編譯器,主要體現發力物聯網領域,預計將對華為各業務板塊產生積極作用,並推動IoT產業進程,預計華為產業鏈眾多公司將受益。

關注“樂晴智庫”,看深度行業研究報告(公眾號ID:lqzk767,網站:www.767stock.com)

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華為鴻蒙操作系統全景解構

操作系統在ICT產業扮演重要角色,操作系統廠商將成為相應產業生態的主導者。

藉助鴻蒙操作系統,華為將在生態、硬件、先發+持續創新三方面體現競爭優勢,成為5G+IoT產業領軍。

華為發佈鴻蒙操作系統,同時將開源方舟編譯器,主要體現發力物聯網領域,預計將對華為各業務板塊產生積極作用,並推動IoT產業進程,預計華為產業鏈眾多公司將受益。

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華為鴻蒙操作系統全景解構

原因及邏輯

從技術、生態兩角度看,操作系統對於ICT廠商而言具有重要意義,鴻蒙操作系統的推出,對華為、對我國自主可控進程的意義不言而喻。

微內核、方舟編譯器是鴻蒙生態的兩大核心要素。微內核更適應複雜的程序功能,且能夠更靈活地移植至不同硬件平臺;方舟編譯器通過將編譯過程提前至開發者環節提升應用執行效率,這一點對於多終端尤其是物聯網邊緣計算而言尤為重要。結合以上兩大要素看,鴻蒙生而為IoT設計。

車聯網、智慧城市、工業是華為IoT的三大應用方向,目前三大應用成熟度各有不同,鴻蒙操作系統預計將在三大領域起催化作用。

有別於大眾的認識

市場認為華為鴻蒙操作系統的發佈受外部環境影響,更多體現“談判籌碼”作用,但我們認為華為七年前就已開始佈局操作系統領域,且鴻蒙已初步具備商用能力,長遠看也與華為多終端戰略相協同。

市場認為鴻蒙主要應用於手機操作系統並替代谷歌安卓,但我們認為從微內核、方舟編譯器兩要素看鴻蒙主要發力物聯網,開源生態、ICT硬件基因、5G技術等優勢下鴻蒙的發佈與成熟將催化物聯網產業進程。

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華為鴻蒙操作系統全景解構

操作系統在ICT產業扮演重要角色,操作系統廠商將成為相應產業生態的主導者。

藉助鴻蒙操作系統,華為將在生態、硬件、先發+持續創新三方面體現競爭優勢,成為5G+IoT產業領軍。

華為發佈鴻蒙操作系統,同時將開源方舟編譯器,主要體現發力物聯網領域,預計將對華為各業務板塊產生積極作用,並推動IoT產業進程,預計華為產業鏈眾多公司將受益。

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華為鴻蒙操作系統全景解構

原因及邏輯

從技術、生態兩角度看,操作系統對於ICT廠商而言具有重要意義,鴻蒙操作系統的推出,對華為、對我國自主可控進程的意義不言而喻。

微內核、方舟編譯器是鴻蒙生態的兩大核心要素。微內核更適應複雜的程序功能,且能夠更靈活地移植至不同硬件平臺;方舟編譯器通過將編譯過程提前至開發者環節提升應用執行效率,這一點對於多終端尤其是物聯網邊緣計算而言尤為重要。結合以上兩大要素看,鴻蒙生而為IoT設計。

車聯網、智慧城市、工業是華為IoT的三大應用方向,目前三大應用成熟度各有不同,鴻蒙操作系統預計將在三大領域起催化作用。

有別於大眾的認識

市場認為華為鴻蒙操作系統的發佈受外部環境影響,更多體現“談判籌碼”作用,但我們認為華為七年前就已開始佈局操作系統領域,且鴻蒙已初步具備商用能力,長遠看也與華為多終端戰略相協同。

市場認為鴻蒙主要應用於手機操作系統並替代谷歌安卓,但我們認為從微內核、方舟編譯器兩要素看鴻蒙主要發力物聯網,開源生態、ICT硬件基因、5G技術等優勢下鴻蒙的發佈與成熟將催化物聯網產業進程。

華為鴻蒙操作系統全景解構

▌華為七年沉澱,發力物聯網操作系統“鴻蒙”

ICT領域之“大腦”,得系統者得天下

操作系統(OS,OperatingSystem)是管理計算機軟硬件資源的“大腦”。常見ICT系統包括硬件和軟件兩部分,軟件又可分為操作系統軟件和應用軟件。其中操作系統是介於硬件和應用軟件之間的一層重要部分,是管理分配硬件資源、實現應用軟件功能的重要載體。

操作系統在ICT領域扮演重要角色,其作用可從技術、生態兩方面佐證:

技術角度看,操作系統在程序運行的過程中起重要作用。

一般而言,軟件程序的運行需要四大要素:

a. 程序設計語言、編譯系統、操作系統、指令集。粗略理解:1程序設計語言是編程的工具基礎,包括常見的C、C++、Java、C#等;

b. 編譯系統的作用是將編寫好的程序語言“翻譯”成機器能夠識別的二進制碼;

c.操作系統是調度資源、執行程序的“大腦”;

d.指令集則決定了程序以何種方式來執行。

可作以下類比:硬件相當於高速公路、鐵路等基礎設施資源,軟件相當於駕駛員/旅客,而操作系統則相當於各種類型的交通工具。

汽車、火車等交通工具藉助公路、鐵路等基礎設施得以行駛,駕駛員/旅客在交通工具上方能到達不同目的地。

操作系統則是向下對接硬件,使硬件資源的存在有實際意義,同時向上承載各類應用程序,得以實現各種應用功能;編譯系統在程序運行的過程中,起到方向盤或導航儀的作用,將駕駛員(軟件)的操作(程序指令)轉化為車輛的位移(機器語言)。


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華為鴻蒙操作系統全景解構

操作系統在ICT產業扮演重要角色,操作系統廠商將成為相應產業生態的主導者。

藉助鴻蒙操作系統,華為將在生態、硬件、先發+持續創新三方面體現競爭優勢,成為5G+IoT產業領軍。

華為發佈鴻蒙操作系統,同時將開源方舟編譯器,主要體現發力物聯網領域,預計將對華為各業務板塊產生積極作用,並推動IoT產業進程,預計華為產業鏈眾多公司將受益。

關注“樂晴智庫”,看深度行業研究報告(公眾號ID:lqzk767,網站:www.767stock.com)

華為鴻蒙操作系統全景解構

原因及邏輯

從技術、生態兩角度看,操作系統對於ICT廠商而言具有重要意義,鴻蒙操作系統的推出,對華為、對我國自主可控進程的意義不言而喻。

微內核、方舟編譯器是鴻蒙生態的兩大核心要素。微內核更適應複雜的程序功能,且能夠更靈活地移植至不同硬件平臺;方舟編譯器通過將編譯過程提前至開發者環節提升應用執行效率,這一點對於多終端尤其是物聯網邊緣計算而言尤為重要。結合以上兩大要素看,鴻蒙生而為IoT設計。

車聯網、智慧城市、工業是華為IoT的三大應用方向,目前三大應用成熟度各有不同,鴻蒙操作系統預計將在三大領域起催化作用。

有別於大眾的認識

市場認為華為鴻蒙操作系統的發佈受外部環境影響,更多體現“談判籌碼”作用,但我們認為華為七年前就已開始佈局操作系統領域,且鴻蒙已初步具備商用能力,長遠看也與華為多終端戰略相協同。

市場認為鴻蒙主要應用於手機操作系統並替代谷歌安卓,但我們認為從微內核、方舟編譯器兩要素看鴻蒙主要發力物聯網,開源生態、ICT硬件基因、5G技術等優勢下鴻蒙的發佈與成熟將催化物聯網產業進程。

華為鴻蒙操作系統全景解構

▌華為七年沉澱,發力物聯網操作系統“鴻蒙”

ICT領域之“大腦”,得系統者得天下

操作系統(OS,OperatingSystem)是管理計算機軟硬件資源的“大腦”。常見ICT系統包括硬件和軟件兩部分,軟件又可分為操作系統軟件和應用軟件。其中操作系統是介於硬件和應用軟件之間的一層重要部分,是管理分配硬件資源、實現應用軟件功能的重要載體。

操作系統在ICT領域扮演重要角色,其作用可從技術、生態兩方面佐證:

技術角度看,操作系統在程序運行的過程中起重要作用。

一般而言,軟件程序的運行需要四大要素:

a. 程序設計語言、編譯系統、操作系統、指令集。粗略理解:1程序設計語言是編程的工具基礎,包括常見的C、C++、Java、C#等;

b. 編譯系統的作用是將編寫好的程序語言“翻譯”成機器能夠識別的二進制碼;

c.操作系統是調度資源、執行程序的“大腦”;

d.指令集則決定了程序以何種方式來執行。

可作以下類比:硬件相當於高速公路、鐵路等基礎設施資源,軟件相當於駕駛員/旅客,而操作系統則相當於各種類型的交通工具。

汽車、火車等交通工具藉助公路、鐵路等基礎設施得以行駛,駕駛員/旅客在交通工具上方能到達不同目的地。

操作系統則是向下對接硬件,使硬件資源的存在有實際意義,同時向上承載各類應用程序,得以實現各種應用功能;編譯系統在程序運行的過程中,起到方向盤或導航儀的作用,將駕駛員(軟件)的操作(程序指令)轉化為車輛的位移(機器語言)。


華為鴻蒙操作系統全景解構


(2) 生態角度看,總結Win-tel與我國自主可控歷程,操作系統廠商處於ICT產業鏈的核心環節。

Win-tel聯盟下,微軟股價隨Win95、WinXP等版本的發佈屢創新高。

1980s微軟與英特爾組成Win-tel聯盟,使得Windows系統搭配x86的Intel處理器成為PC領域的絕對主流,二者結合後,在軟硬件版本迭代、生產、銷售等環節協同,一時形成“雙寡頭壟斷”的格局。

1995年Win95的發佈首創了“桌面”的概念,使人機交互界面更加友好;WindowsXP的發佈進一步穩固了微軟在操作系統領域的領先地位。

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華為鴻蒙操作系統全景解構

操作系統在ICT產業扮演重要角色,操作系統廠商將成為相應產業生態的主導者。

藉助鴻蒙操作系統,華為將在生態、硬件、先發+持續創新三方面體現競爭優勢,成為5G+IoT產業領軍。

華為發佈鴻蒙操作系統,同時將開源方舟編譯器,主要體現發力物聯網領域,預計將對華為各業務板塊產生積極作用,並推動IoT產業進程,預計華為產業鏈眾多公司將受益。

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華為鴻蒙操作系統全景解構

原因及邏輯

從技術、生態兩角度看,操作系統對於ICT廠商而言具有重要意義,鴻蒙操作系統的推出,對華為、對我國自主可控進程的意義不言而喻。

微內核、方舟編譯器是鴻蒙生態的兩大核心要素。微內核更適應複雜的程序功能,且能夠更靈活地移植至不同硬件平臺;方舟編譯器通過將編譯過程提前至開發者環節提升應用執行效率,這一點對於多終端尤其是物聯網邊緣計算而言尤為重要。結合以上兩大要素看,鴻蒙生而為IoT設計。

車聯網、智慧城市、工業是華為IoT的三大應用方向,目前三大應用成熟度各有不同,鴻蒙操作系統預計將在三大領域起催化作用。

有別於大眾的認識

市場認為華為鴻蒙操作系統的發佈受外部環境影響,更多體現“談判籌碼”作用,但我們認為華為七年前就已開始佈局操作系統領域,且鴻蒙已初步具備商用能力,長遠看也與華為多終端戰略相協同。

市場認為鴻蒙主要應用於手機操作系統並替代谷歌安卓,但我們認為從微內核、方舟編譯器兩要素看鴻蒙主要發力物聯網,開源生態、ICT硬件基因、5G技術等優勢下鴻蒙的發佈與成熟將催化物聯網產業進程。

華為鴻蒙操作系統全景解構

▌華為七年沉澱,發力物聯網操作系統“鴻蒙”

ICT領域之“大腦”,得系統者得天下

操作系統(OS,OperatingSystem)是管理計算機軟硬件資源的“大腦”。常見ICT系統包括硬件和軟件兩部分,軟件又可分為操作系統軟件和應用軟件。其中操作系統是介於硬件和應用軟件之間的一層重要部分,是管理分配硬件資源、實現應用軟件功能的重要載體。

操作系統在ICT領域扮演重要角色,其作用可從技術、生態兩方面佐證:

技術角度看,操作系統在程序運行的過程中起重要作用。

一般而言,軟件程序的運行需要四大要素:

a. 程序設計語言、編譯系統、操作系統、指令集。粗略理解:1程序設計語言是編程的工具基礎,包括常見的C、C++、Java、C#等;

b. 編譯系統的作用是將編寫好的程序語言“翻譯”成機器能夠識別的二進制碼;

c.操作系統是調度資源、執行程序的“大腦”;

d.指令集則決定了程序以何種方式來執行。

可作以下類比:硬件相當於高速公路、鐵路等基礎設施資源,軟件相當於駕駛員/旅客,而操作系統則相當於各種類型的交通工具。

汽車、火車等交通工具藉助公路、鐵路等基礎設施得以行駛,駕駛員/旅客在交通工具上方能到達不同目的地。

操作系統則是向下對接硬件,使硬件資源的存在有實際意義,同時向上承載各類應用程序,得以實現各種應用功能;編譯系統在程序運行的過程中,起到方向盤或導航儀的作用,將駕駛員(軟件)的操作(程序指令)轉化為車輛的位移(機器語言)。


華為鴻蒙操作系統全景解構


(2) 生態角度看,總結Win-tel與我國自主可控歷程,操作系統廠商處於ICT產業鏈的核心環節。

Win-tel聯盟下,微軟股價隨Win95、WinXP等版本的發佈屢創新高。

1980s微軟與英特爾組成Win-tel聯盟,使得Windows系統搭配x86的Intel處理器成為PC領域的絕對主流,二者結合後,在軟硬件版本迭代、生產、銷售等環節協同,一時形成“雙寡頭壟斷”的格局。

1995年Win95的發佈首創了“桌面”的概念,使人機交互界面更加友好;WindowsXP的發佈進一步穩固了微軟在操作系統領域的領先地位。

華為鴻蒙操作系統全景解構

儘管芯片是ICT生態的底層核心,但Windows背後龐大的應用生態決定了微軟對芯片商有較高話語權。

微軟於2018年公佈Win10操作系統已擁有3500萬個應用、超1.75億個軟件版本,支持1600萬個硬件/驅動組合。

微軟三十餘年積累海量開發者,擁有龐大的應用基礎,因此對芯片架構的選擇擁有一定話語權。在x86以外微軟已針對ARM架構推出新一代操作系統,英特爾以外的芯片商將受益Win生態的拓展。

另外,ICT領域自主可控不僅體現在以芯片為代表的硬件層,更需要操作系統帶動生態可持續。“基礎軟件的短板主要在操作系統,芯片的短板主要在EDA(電子設計自動化)設計工具等領域”。

芯片層的創新與投入一直是產業與資本的關注重點,但持續研發需要商用以及操作系統帶動應用軟件同步推進,如果沒有商用階段的現金流再投資,則芯片層的創新難以持續迭代。

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華為鴻蒙操作系統全景解構

操作系統在ICT產業扮演重要角色,操作系統廠商將成為相應產業生態的主導者。

藉助鴻蒙操作系統,華為將在生態、硬件、先發+持續創新三方面體現競爭優勢,成為5G+IoT產業領軍。

華為發佈鴻蒙操作系統,同時將開源方舟編譯器,主要體現發力物聯網領域,預計將對華為各業務板塊產生積極作用,並推動IoT產業進程,預計華為產業鏈眾多公司將受益。

關注“樂晴智庫”,看深度行業研究報告(公眾號ID:lqzk767,網站:www.767stock.com)

華為鴻蒙操作系統全景解構

原因及邏輯

從技術、生態兩角度看,操作系統對於ICT廠商而言具有重要意義,鴻蒙操作系統的推出,對華為、對我國自主可控進程的意義不言而喻。

微內核、方舟編譯器是鴻蒙生態的兩大核心要素。微內核更適應複雜的程序功能,且能夠更靈活地移植至不同硬件平臺;方舟編譯器通過將編譯過程提前至開發者環節提升應用執行效率,這一點對於多終端尤其是物聯網邊緣計算而言尤為重要。結合以上兩大要素看,鴻蒙生而為IoT設計。

車聯網、智慧城市、工業是華為IoT的三大應用方向,目前三大應用成熟度各有不同,鴻蒙操作系統預計將在三大領域起催化作用。

有別於大眾的認識

市場認為華為鴻蒙操作系統的發佈受外部環境影響,更多體現“談判籌碼”作用,但我們認為華為七年前就已開始佈局操作系統領域,且鴻蒙已初步具備商用能力,長遠看也與華為多終端戰略相協同。

市場認為鴻蒙主要應用於手機操作系統並替代谷歌安卓,但我們認為從微內核、方舟編譯器兩要素看鴻蒙主要發力物聯網,開源生態、ICT硬件基因、5G技術等優勢下鴻蒙的發佈與成熟將催化物聯網產業進程。

華為鴻蒙操作系統全景解構

▌華為七年沉澱,發力物聯網操作系統“鴻蒙”

ICT領域之“大腦”,得系統者得天下

操作系統(OS,OperatingSystem)是管理計算機軟硬件資源的“大腦”。常見ICT系統包括硬件和軟件兩部分,軟件又可分為操作系統軟件和應用軟件。其中操作系統是介於硬件和應用軟件之間的一層重要部分,是管理分配硬件資源、實現應用軟件功能的重要載體。

操作系統在ICT領域扮演重要角色,其作用可從技術、生態兩方面佐證:

技術角度看,操作系統在程序運行的過程中起重要作用。

一般而言,軟件程序的運行需要四大要素:

a. 程序設計語言、編譯系統、操作系統、指令集。粗略理解:1程序設計語言是編程的工具基礎,包括常見的C、C++、Java、C#等;

b. 編譯系統的作用是將編寫好的程序語言“翻譯”成機器能夠識別的二進制碼;

c.操作系統是調度資源、執行程序的“大腦”;

d.指令集則決定了程序以何種方式來執行。

可作以下類比:硬件相當於高速公路、鐵路等基礎設施資源,軟件相當於駕駛員/旅客,而操作系統則相當於各種類型的交通工具。

汽車、火車等交通工具藉助公路、鐵路等基礎設施得以行駛,駕駛員/旅客在交通工具上方能到達不同目的地。

操作系統則是向下對接硬件,使硬件資源的存在有實際意義,同時向上承載各類應用程序,得以實現各種應用功能;編譯系統在程序運行的過程中,起到方向盤或導航儀的作用,將駕駛員(軟件)的操作(程序指令)轉化為車輛的位移(機器語言)。


華為鴻蒙操作系統全景解構


(2) 生態角度看,總結Win-tel與我國自主可控歷程,操作系統廠商處於ICT產業鏈的核心環節。

Win-tel聯盟下,微軟股價隨Win95、WinXP等版本的發佈屢創新高。

1980s微軟與英特爾組成Win-tel聯盟,使得Windows系統搭配x86的Intel處理器成為PC領域的絕對主流,二者結合後,在軟硬件版本迭代、生產、銷售等環節協同,一時形成“雙寡頭壟斷”的格局。

1995年Win95的發佈首創了“桌面”的概念,使人機交互界面更加友好;WindowsXP的發佈進一步穩固了微軟在操作系統領域的領先地位。

華為鴻蒙操作系統全景解構

儘管芯片是ICT生態的底層核心,但Windows背後龐大的應用生態決定了微軟對芯片商有較高話語權。

微軟於2018年公佈Win10操作系統已擁有3500萬個應用、超1.75億個軟件版本,支持1600萬個硬件/驅動組合。

微軟三十餘年積累海量開發者,擁有龐大的應用基礎,因此對芯片架構的選擇擁有一定話語權。在x86以外微軟已針對ARM架構推出新一代操作系統,英特爾以外的芯片商將受益Win生態的拓展。

另外,ICT領域自主可控不僅體現在以芯片為代表的硬件層,更需要操作系統帶動生態可持續。“基礎軟件的短板主要在操作系統,芯片的短板主要在EDA(電子設計自動化)設計工具等領域”。

芯片層的創新與投入一直是產業與資本的關注重點,但持續研發需要商用以及操作系統帶動應用軟件同步推進,如果沒有商用階段的現金流再投資,則芯片層的創新難以持續迭代。

華為鴻蒙操作系統全景解構

早期鴻蒙雛形LiteOS就已體現華為發力IoT

華為“鴻蒙”概念的公開時點雖受到外部環境影響,但實際已積澱大量商用經驗。

鴻蒙操作系統的發佈時點體現重大意義,但並非是“從無到有”的過程,2012年華為就已開發物聯網操作系統LiteOS,並在可穿戴設備、智能家居、車聯網、LPWA等領域應用,是鴻蒙操作系統的雛形。

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華為鴻蒙操作系統全景解構

操作系統在ICT產業扮演重要角色,操作系統廠商將成為相應產業生態的主導者。

藉助鴻蒙操作系統,華為將在生態、硬件、先發+持續創新三方面體現競爭優勢,成為5G+IoT產業領軍。

華為發佈鴻蒙操作系統,同時將開源方舟編譯器,主要體現發力物聯網領域,預計將對華為各業務板塊產生積極作用,並推動IoT產業進程,預計華為產業鏈眾多公司將受益。

關注“樂晴智庫”,看深度行業研究報告(公眾號ID:lqzk767,網站:www.767stock.com)

華為鴻蒙操作系統全景解構

原因及邏輯

從技術、生態兩角度看,操作系統對於ICT廠商而言具有重要意義,鴻蒙操作系統的推出,對華為、對我國自主可控進程的意義不言而喻。

微內核、方舟編譯器是鴻蒙生態的兩大核心要素。微內核更適應複雜的程序功能,且能夠更靈活地移植至不同硬件平臺;方舟編譯器通過將編譯過程提前至開發者環節提升應用執行效率,這一點對於多終端尤其是物聯網邊緣計算而言尤為重要。結合以上兩大要素看,鴻蒙生而為IoT設計。

車聯網、智慧城市、工業是華為IoT的三大應用方向,目前三大應用成熟度各有不同,鴻蒙操作系統預計將在三大領域起催化作用。

有別於大眾的認識

市場認為華為鴻蒙操作系統的發佈受外部環境影響,更多體現“談判籌碼”作用,但我們認為華為七年前就已開始佈局操作系統領域,且鴻蒙已初步具備商用能力,長遠看也與華為多終端戰略相協同。

市場認為鴻蒙主要應用於手機操作系統並替代谷歌安卓,但我們認為從微內核、方舟編譯器兩要素看鴻蒙主要發力物聯網,開源生態、ICT硬件基因、5G技術等優勢下鴻蒙的發佈與成熟將催化物聯網產業進程。

華為鴻蒙操作系統全景解構

▌華為七年沉澱,發力物聯網操作系統“鴻蒙”

ICT領域之“大腦”,得系統者得天下

操作系統(OS,OperatingSystem)是管理計算機軟硬件資源的“大腦”。常見ICT系統包括硬件和軟件兩部分,軟件又可分為操作系統軟件和應用軟件。其中操作系統是介於硬件和應用軟件之間的一層重要部分,是管理分配硬件資源、實現應用軟件功能的重要載體。

操作系統在ICT領域扮演重要角色,其作用可從技術、生態兩方面佐證:

技術角度看,操作系統在程序運行的過程中起重要作用。

一般而言,軟件程序的運行需要四大要素:

a. 程序設計語言、編譯系統、操作系統、指令集。粗略理解:1程序設計語言是編程的工具基礎,包括常見的C、C++、Java、C#等;

b. 編譯系統的作用是將編寫好的程序語言“翻譯”成機器能夠識別的二進制碼;

c.操作系統是調度資源、執行程序的“大腦”;

d.指令集則決定了程序以何種方式來執行。

可作以下類比:硬件相當於高速公路、鐵路等基礎設施資源,軟件相當於駕駛員/旅客,而操作系統則相當於各種類型的交通工具。

汽車、火車等交通工具藉助公路、鐵路等基礎設施得以行駛,駕駛員/旅客在交通工具上方能到達不同目的地。

操作系統則是向下對接硬件,使硬件資源的存在有實際意義,同時向上承載各類應用程序,得以實現各種應用功能;編譯系統在程序運行的過程中,起到方向盤或導航儀的作用,將駕駛員(軟件)的操作(程序指令)轉化為車輛的位移(機器語言)。


華為鴻蒙操作系統全景解構


(2) 生態角度看,總結Win-tel與我國自主可控歷程,操作系統廠商處於ICT產業鏈的核心環節。

Win-tel聯盟下,微軟股價隨Win95、WinXP等版本的發佈屢創新高。

1980s微軟與英特爾組成Win-tel聯盟,使得Windows系統搭配x86的Intel處理器成為PC領域的絕對主流,二者結合後,在軟硬件版本迭代、生產、銷售等環節協同,一時形成“雙寡頭壟斷”的格局。

1995年Win95的發佈首創了“桌面”的概念,使人機交互界面更加友好;WindowsXP的發佈進一步穩固了微軟在操作系統領域的領先地位。

華為鴻蒙操作系統全景解構

儘管芯片是ICT生態的底層核心,但Windows背後龐大的應用生態決定了微軟對芯片商有較高話語權。

微軟於2018年公佈Win10操作系統已擁有3500萬個應用、超1.75億個軟件版本,支持1600萬個硬件/驅動組合。

微軟三十餘年積累海量開發者,擁有龐大的應用基礎,因此對芯片架構的選擇擁有一定話語權。在x86以外微軟已針對ARM架構推出新一代操作系統,英特爾以外的芯片商將受益Win生態的拓展。

另外,ICT領域自主可控不僅體現在以芯片為代表的硬件層,更需要操作系統帶動生態可持續。“基礎軟件的短板主要在操作系統,芯片的短板主要在EDA(電子設計自動化)設計工具等領域”。

芯片層的創新與投入一直是產業與資本的關注重點,但持續研發需要商用以及操作系統帶動應用軟件同步推進,如果沒有商用階段的現金流再投資,則芯片層的創新難以持續迭代。

華為鴻蒙操作系統全景解構

早期鴻蒙雛形LiteOS就已體現華為發力IoT

華為“鴻蒙”概念的公開時點雖受到外部環境影響,但實際已積澱大量商用經驗。

鴻蒙操作系統的發佈時點體現重大意義,但並非是“從無到有”的過程,2012年華為就已開發物聯網操作系統LiteOS,並在可穿戴設備、智能家居、車聯網、LPWA等領域應用,是鴻蒙操作系統的雛形。

華為鴻蒙操作系統全景解構

LiteOS解決物聯網應用成本、連接、安全三大痛點,體現華為早期就已探索佈局IoT領域。

(1) 低成本、低功耗。物聯網需要海量終端接入,且大多數邊緣設備為小型化、可移動,因此對續航能力與單位成本提出較高要求。LiteOS內核小於10k,同時通過MCU和通信模組二合一的OpenCPU架構,能夠顯著降低終端體積和終端成本。且超低功耗,甚至1節5號電池可工作5年。

(2) 連接多樣。物聯網終端在不同場景下需要不同形式的網絡連接,尤其進入到5G時代後,對系統的連接性能和兼容性要求嚴格。連接拓展性能強,支持6LoWPAN、WiFi、BTE、Zigbee等多種協議,且設備間可以自組網、自發現、互操作,能夠滿足物聯網應用的不同連接需求。

(3)安全。物聯網邊緣計算需要“雲”+“端”協同,互聯互通後數據洩露成為物聯網系統的重大隱患。LiteOS以極小體積的內核實現了雙向認證、差分升級、DTLS/DTLS+等機制。

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華為鴻蒙操作系統全景解構

操作系統在ICT產業扮演重要角色,操作系統廠商將成為相應產業生態的主導者。

藉助鴻蒙操作系統,華為將在生態、硬件、先發+持續創新三方面體現競爭優勢,成為5G+IoT產業領軍。

華為發佈鴻蒙操作系統,同時將開源方舟編譯器,主要體現發力物聯網領域,預計將對華為各業務板塊產生積極作用,並推動IoT產業進程,預計華為產業鏈眾多公司將受益。

關注“樂晴智庫”,看深度行業研究報告(公眾號ID:lqzk767,網站:www.767stock.com)

華為鴻蒙操作系統全景解構

原因及邏輯

從技術、生態兩角度看,操作系統對於ICT廠商而言具有重要意義,鴻蒙操作系統的推出,對華為、對我國自主可控進程的意義不言而喻。

微內核、方舟編譯器是鴻蒙生態的兩大核心要素。微內核更適應複雜的程序功能,且能夠更靈活地移植至不同硬件平臺;方舟編譯器通過將編譯過程提前至開發者環節提升應用執行效率,這一點對於多終端尤其是物聯網邊緣計算而言尤為重要。結合以上兩大要素看,鴻蒙生而為IoT設計。

車聯網、智慧城市、工業是華為IoT的三大應用方向,目前三大應用成熟度各有不同,鴻蒙操作系統預計將在三大領域起催化作用。

有別於大眾的認識

市場認為華為鴻蒙操作系統的發佈受外部環境影響,更多體現“談判籌碼”作用,但我們認為華為七年前就已開始佈局操作系統領域,且鴻蒙已初步具備商用能力,長遠看也與華為多終端戰略相協同。

市場認為鴻蒙主要應用於手機操作系統並替代谷歌安卓,但我們認為從微內核、方舟編譯器兩要素看鴻蒙主要發力物聯網,開源生態、ICT硬件基因、5G技術等優勢下鴻蒙的發佈與成熟將催化物聯網產業進程。

華為鴻蒙操作系統全景解構

▌華為七年沉澱,發力物聯網操作系統“鴻蒙”

ICT領域之“大腦”,得系統者得天下

操作系統(OS,OperatingSystem)是管理計算機軟硬件資源的“大腦”。常見ICT系統包括硬件和軟件兩部分,軟件又可分為操作系統軟件和應用軟件。其中操作系統是介於硬件和應用軟件之間的一層重要部分,是管理分配硬件資源、實現應用軟件功能的重要載體。

操作系統在ICT領域扮演重要角色,其作用可從技術、生態兩方面佐證:

技術角度看,操作系統在程序運行的過程中起重要作用。

一般而言,軟件程序的運行需要四大要素:

a. 程序設計語言、編譯系統、操作系統、指令集。粗略理解:1程序設計語言是編程的工具基礎,包括常見的C、C++、Java、C#等;

b. 編譯系統的作用是將編寫好的程序語言“翻譯”成機器能夠識別的二進制碼;

c.操作系統是調度資源、執行程序的“大腦”;

d.指令集則決定了程序以何種方式來執行。

可作以下類比:硬件相當於高速公路、鐵路等基礎設施資源,軟件相當於駕駛員/旅客,而操作系統則相當於各種類型的交通工具。

汽車、火車等交通工具藉助公路、鐵路等基礎設施得以行駛,駕駛員/旅客在交通工具上方能到達不同目的地。

操作系統則是向下對接硬件,使硬件資源的存在有實際意義,同時向上承載各類應用程序,得以實現各種應用功能;編譯系統在程序運行的過程中,起到方向盤或導航儀的作用,將駕駛員(軟件)的操作(程序指令)轉化為車輛的位移(機器語言)。


華為鴻蒙操作系統全景解構


(2) 生態角度看,總結Win-tel與我國自主可控歷程,操作系統廠商處於ICT產業鏈的核心環節。

Win-tel聯盟下,微軟股價隨Win95、WinXP等版本的發佈屢創新高。

1980s微軟與英特爾組成Win-tel聯盟,使得Windows系統搭配x86的Intel處理器成為PC領域的絕對主流,二者結合後,在軟硬件版本迭代、生產、銷售等環節協同,一時形成“雙寡頭壟斷”的格局。

1995年Win95的發佈首創了“桌面”的概念,使人機交互界面更加友好;WindowsXP的發佈進一步穩固了微軟在操作系統領域的領先地位。

華為鴻蒙操作系統全景解構

儘管芯片是ICT生態的底層核心,但Windows背後龐大的應用生態決定了微軟對芯片商有較高話語權。

微軟於2018年公佈Win10操作系統已擁有3500萬個應用、超1.75億個軟件版本,支持1600萬個硬件/驅動組合。

微軟三十餘年積累海量開發者,擁有龐大的應用基礎,因此對芯片架構的選擇擁有一定話語權。在x86以外微軟已針對ARM架構推出新一代操作系統,英特爾以外的芯片商將受益Win生態的拓展。

另外,ICT領域自主可控不僅體現在以芯片為代表的硬件層,更需要操作系統帶動生態可持續。“基礎軟件的短板主要在操作系統,芯片的短板主要在EDA(電子設計自動化)設計工具等領域”。

芯片層的創新與投入一直是產業與資本的關注重點,但持續研發需要商用以及操作系統帶動應用軟件同步推進,如果沒有商用階段的現金流再投資,則芯片層的創新難以持續迭代。

華為鴻蒙操作系統全景解構

早期鴻蒙雛形LiteOS就已體現華為發力IoT

華為“鴻蒙”概念的公開時點雖受到外部環境影響,但實際已積澱大量商用經驗。

鴻蒙操作系統的發佈時點體現重大意義,但並非是“從無到有”的過程,2012年華為就已開發物聯網操作系統LiteOS,並在可穿戴設備、智能家居、車聯網、LPWA等領域應用,是鴻蒙操作系統的雛形。

華為鴻蒙操作系統全景解構

LiteOS解決物聯網應用成本、連接、安全三大痛點,體現華為早期就已探索佈局IoT領域。

(1) 低成本、低功耗。物聯網需要海量終端接入,且大多數邊緣設備為小型化、可移動,因此對續航能力與單位成本提出較高要求。LiteOS內核小於10k,同時通過MCU和通信模組二合一的OpenCPU架構,能夠顯著降低終端體積和終端成本。且超低功耗,甚至1節5號電池可工作5年。

(2) 連接多樣。物聯網終端在不同場景下需要不同形式的網絡連接,尤其進入到5G時代後,對系統的連接性能和兼容性要求嚴格。連接拓展性能強,支持6LoWPAN、WiFi、BTE、Zigbee等多種協議,且設備間可以自組網、自發現、互操作,能夠滿足物聯網應用的不同連接需求。

(3)安全。物聯網邊緣計算需要“雲”+“端”協同,互聯互通後數據洩露成為物聯網系統的重大隱患。LiteOS以極小體積的內核實現了雙向認證、差分升級、DTLS/DTLS+等機制。

華為鴻蒙操作系統全景解構

未來成熟商用的LiteOS將逐步融入鴻蒙操作系統,逐步增強鴻蒙生態的多終端開發能力。

在鴻蒙之前,華為已形成HiLink(連接標準)+LiteOS(操作系統)+芯片(算力)的IoT“三件套”體系。

在這一體系下,華為2C的智能家居、智能手機、手錶手環等設備出貨量已累計超過2億件,2B的水電錶、攝像頭、單車等設備出貨量已累計超過1億件,擁有成熟穩定的商用方案。進一步LiteOS與鴻蒙結合,將在IoT領域形成強大合力。

"
華為鴻蒙操作系統全景解構

操作系統在ICT產業扮演重要角色,操作系統廠商將成為相應產業生態的主導者。

藉助鴻蒙操作系統,華為將在生態、硬件、先發+持續創新三方面體現競爭優勢,成為5G+IoT產業領軍。

華為發佈鴻蒙操作系統,同時將開源方舟編譯器,主要體現發力物聯網領域,預計將對華為各業務板塊產生積極作用,並推動IoT產業進程,預計華為產業鏈眾多公司將受益。

關注“樂晴智庫”,看深度行業研究報告(公眾號ID:lqzk767,網站:www.767stock.com)

華為鴻蒙操作系統全景解構

原因及邏輯

從技術、生態兩角度看,操作系統對於ICT廠商而言具有重要意義,鴻蒙操作系統的推出,對華為、對我國自主可控進程的意義不言而喻。

微內核、方舟編譯器是鴻蒙生態的兩大核心要素。微內核更適應複雜的程序功能,且能夠更靈活地移植至不同硬件平臺;方舟編譯器通過將編譯過程提前至開發者環節提升應用執行效率,這一點對於多終端尤其是物聯網邊緣計算而言尤為重要。結合以上兩大要素看,鴻蒙生而為IoT設計。

車聯網、智慧城市、工業是華為IoT的三大應用方向,目前三大應用成熟度各有不同,鴻蒙操作系統預計將在三大領域起催化作用。

有別於大眾的認識

市場認為華為鴻蒙操作系統的發佈受外部環境影響,更多體現“談判籌碼”作用,但我們認為華為七年前就已開始佈局操作系統領域,且鴻蒙已初步具備商用能力,長遠看也與華為多終端戰略相協同。

市場認為鴻蒙主要應用於手機操作系統並替代谷歌安卓,但我們認為從微內核、方舟編譯器兩要素看鴻蒙主要發力物聯網,開源生態、ICT硬件基因、5G技術等優勢下鴻蒙的發佈與成熟將催化物聯網產業進程。

華為鴻蒙操作系統全景解構

▌華為七年沉澱,發力物聯網操作系統“鴻蒙”

ICT領域之“大腦”,得系統者得天下

操作系統(OS,OperatingSystem)是管理計算機軟硬件資源的“大腦”。常見ICT系統包括硬件和軟件兩部分,軟件又可分為操作系統軟件和應用軟件。其中操作系統是介於硬件和應用軟件之間的一層重要部分,是管理分配硬件資源、實現應用軟件功能的重要載體。

操作系統在ICT領域扮演重要角色,其作用可從技術、生態兩方面佐證:

技術角度看,操作系統在程序運行的過程中起重要作用。

一般而言,軟件程序的運行需要四大要素:

a. 程序設計語言、編譯系統、操作系統、指令集。粗略理解:1程序設計語言是編程的工具基礎,包括常見的C、C++、Java、C#等;

b. 編譯系統的作用是將編寫好的程序語言“翻譯”成機器能夠識別的二進制碼;

c.操作系統是調度資源、執行程序的“大腦”;

d.指令集則決定了程序以何種方式來執行。

可作以下類比:硬件相當於高速公路、鐵路等基礎設施資源,軟件相當於駕駛員/旅客,而操作系統則相當於各種類型的交通工具。

汽車、火車等交通工具藉助公路、鐵路等基礎設施得以行駛,駕駛員/旅客在交通工具上方能到達不同目的地。

操作系統則是向下對接硬件,使硬件資源的存在有實際意義,同時向上承載各類應用程序,得以實現各種應用功能;編譯系統在程序運行的過程中,起到方向盤或導航儀的作用,將駕駛員(軟件)的操作(程序指令)轉化為車輛的位移(機器語言)。


華為鴻蒙操作系統全景解構


(2) 生態角度看,總結Win-tel與我國自主可控歷程,操作系統廠商處於ICT產業鏈的核心環節。

Win-tel聯盟下,微軟股價隨Win95、WinXP等版本的發佈屢創新高。

1980s微軟與英特爾組成Win-tel聯盟,使得Windows系統搭配x86的Intel處理器成為PC領域的絕對主流,二者結合後,在軟硬件版本迭代、生產、銷售等環節協同,一時形成“雙寡頭壟斷”的格局。

1995年Win95的發佈首創了“桌面”的概念,使人機交互界面更加友好;WindowsXP的發佈進一步穩固了微軟在操作系統領域的領先地位。

華為鴻蒙操作系統全景解構

儘管芯片是ICT生態的底層核心,但Windows背後龐大的應用生態決定了微軟對芯片商有較高話語權。

微軟於2018年公佈Win10操作系統已擁有3500萬個應用、超1.75億個軟件版本,支持1600萬個硬件/驅動組合。

微軟三十餘年積累海量開發者,擁有龐大的應用基礎,因此對芯片架構的選擇擁有一定話語權。在x86以外微軟已針對ARM架構推出新一代操作系統,英特爾以外的芯片商將受益Win生態的拓展。

另外,ICT領域自主可控不僅體現在以芯片為代表的硬件層,更需要操作系統帶動生態可持續。“基礎軟件的短板主要在操作系統,芯片的短板主要在EDA(電子設計自動化)設計工具等領域”。

芯片層的創新與投入一直是產業與資本的關注重點,但持續研發需要商用以及操作系統帶動應用軟件同步推進,如果沒有商用階段的現金流再投資,則芯片層的創新難以持續迭代。

華為鴻蒙操作系統全景解構

早期鴻蒙雛形LiteOS就已體現華為發力IoT

華為“鴻蒙”概念的公開時點雖受到外部環境影響,但實際已積澱大量商用經驗。

鴻蒙操作系統的發佈時點體現重大意義,但並非是“從無到有”的過程,2012年華為就已開發物聯網操作系統LiteOS,並在可穿戴設備、智能家居、車聯網、LPWA等領域應用,是鴻蒙操作系統的雛形。

華為鴻蒙操作系統全景解構

LiteOS解決物聯網應用成本、連接、安全三大痛點,體現華為早期就已探索佈局IoT領域。

(1) 低成本、低功耗。物聯網需要海量終端接入,且大多數邊緣設備為小型化、可移動,因此對續航能力與單位成本提出較高要求。LiteOS內核小於10k,同時通過MCU和通信模組二合一的OpenCPU架構,能夠顯著降低終端體積和終端成本。且超低功耗,甚至1節5號電池可工作5年。

(2) 連接多樣。物聯網終端在不同場景下需要不同形式的網絡連接,尤其進入到5G時代後,對系統的連接性能和兼容性要求嚴格。連接拓展性能強,支持6LoWPAN、WiFi、BTE、Zigbee等多種協議,且設備間可以自組網、自發現、互操作,能夠滿足物聯網應用的不同連接需求。

(3)安全。物聯網邊緣計算需要“雲”+“端”協同,互聯互通後數據洩露成為物聯網系統的重大隱患。LiteOS以極小體積的內核實現了雙向認證、差分升級、DTLS/DTLS+等機制。

華為鴻蒙操作系統全景解構

未來成熟商用的LiteOS將逐步融入鴻蒙操作系統,逐步增強鴻蒙生態的多終端開發能力。

在鴻蒙之前,華為已形成HiLink(連接標準)+LiteOS(操作系統)+芯片(算力)的IoT“三件套”體系。

在這一體系下,華為2C的智能家居、智能手機、手錶手環等設備出貨量已累計超過2億件,2B的水電錶、攝像頭、單車等設備出貨量已累計超過1億件,擁有成熟穩定的商用方案。進一步LiteOS與鴻蒙結合,將在IoT領域形成強大合力。

華為鴻蒙操作系統全景解構

微內核、方舟編譯器是鴻蒙生態的兩大核心要素

鴻蒙從設計之初就為多終端(如邊緣計算IoT、服務器等)而生,微內核、方舟編譯器作為鴻蒙操作系統生態的兩大核心要素。

微內核乃操作系統的一種結構形式,將系統實現各功能的模塊化,更靈活,易於拓展、易於維護與更新迭代;編譯器可視為人與機器的“翻譯”,將人的程序語言翻譯給計算機可理解並執行,是人與計算機之間實現溝通的橋樑。

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華為鴻蒙操作系統全景解構

操作系統在ICT產業扮演重要角色,操作系統廠商將成為相應產業生態的主導者。

藉助鴻蒙操作系統,華為將在生態、硬件、先發+持續創新三方面體現競爭優勢,成為5G+IoT產業領軍。

華為發佈鴻蒙操作系統,同時將開源方舟編譯器,主要體現發力物聯網領域,預計將對華為各業務板塊產生積極作用,並推動IoT產業進程,預計華為產業鏈眾多公司將受益。

關注“樂晴智庫”,看深度行業研究報告(公眾號ID:lqzk767,網站:www.767stock.com)

華為鴻蒙操作系統全景解構

原因及邏輯

從技術、生態兩角度看,操作系統對於ICT廠商而言具有重要意義,鴻蒙操作系統的推出,對華為、對我國自主可控進程的意義不言而喻。

微內核、方舟編譯器是鴻蒙生態的兩大核心要素。微內核更適應複雜的程序功能,且能夠更靈活地移植至不同硬件平臺;方舟編譯器通過將編譯過程提前至開發者環節提升應用執行效率,這一點對於多終端尤其是物聯網邊緣計算而言尤為重要。結合以上兩大要素看,鴻蒙生而為IoT設計。

車聯網、智慧城市、工業是華為IoT的三大應用方向,目前三大應用成熟度各有不同,鴻蒙操作系統預計將在三大領域起催化作用。

有別於大眾的認識

市場認為華為鴻蒙操作系統的發佈受外部環境影響,更多體現“談判籌碼”作用,但我們認為華為七年前就已開始佈局操作系統領域,且鴻蒙已初步具備商用能力,長遠看也與華為多終端戰略相協同。

市場認為鴻蒙主要應用於手機操作系統並替代谷歌安卓,但我們認為從微內核、方舟編譯器兩要素看鴻蒙主要發力物聯網,開源生態、ICT硬件基因、5G技術等優勢下鴻蒙的發佈與成熟將催化物聯網產業進程。

華為鴻蒙操作系統全景解構

▌華為七年沉澱,發力物聯網操作系統“鴻蒙”

ICT領域之“大腦”,得系統者得天下

操作系統(OS,OperatingSystem)是管理計算機軟硬件資源的“大腦”。常見ICT系統包括硬件和軟件兩部分,軟件又可分為操作系統軟件和應用軟件。其中操作系統是介於硬件和應用軟件之間的一層重要部分,是管理分配硬件資源、實現應用軟件功能的重要載體。

操作系統在ICT領域扮演重要角色,其作用可從技術、生態兩方面佐證:

技術角度看,操作系統在程序運行的過程中起重要作用。

一般而言,軟件程序的運行需要四大要素:

a. 程序設計語言、編譯系統、操作系統、指令集。粗略理解:1程序設計語言是編程的工具基礎,包括常見的C、C++、Java、C#等;

b. 編譯系統的作用是將編寫好的程序語言“翻譯”成機器能夠識別的二進制碼;

c.操作系統是調度資源、執行程序的“大腦”;

d.指令集則決定了程序以何種方式來執行。

可作以下類比:硬件相當於高速公路、鐵路等基礎設施資源,軟件相當於駕駛員/旅客,而操作系統則相當於各種類型的交通工具。

汽車、火車等交通工具藉助公路、鐵路等基礎設施得以行駛,駕駛員/旅客在交通工具上方能到達不同目的地。

操作系統則是向下對接硬件,使硬件資源的存在有實際意義,同時向上承載各類應用程序,得以實現各種應用功能;編譯系統在程序運行的過程中,起到方向盤或導航儀的作用,將駕駛員(軟件)的操作(程序指令)轉化為車輛的位移(機器語言)。


華為鴻蒙操作系統全景解構


(2) 生態角度看,總結Win-tel與我國自主可控歷程,操作系統廠商處於ICT產業鏈的核心環節。

Win-tel聯盟下,微軟股價隨Win95、WinXP等版本的發佈屢創新高。

1980s微軟與英特爾組成Win-tel聯盟,使得Windows系統搭配x86的Intel處理器成為PC領域的絕對主流,二者結合後,在軟硬件版本迭代、生產、銷售等環節協同,一時形成“雙寡頭壟斷”的格局。

1995年Win95的發佈首創了“桌面”的概念,使人機交互界面更加友好;WindowsXP的發佈進一步穩固了微軟在操作系統領域的領先地位。

華為鴻蒙操作系統全景解構

儘管芯片是ICT生態的底層核心,但Windows背後龐大的應用生態決定了微軟對芯片商有較高話語權。

微軟於2018年公佈Win10操作系統已擁有3500萬個應用、超1.75億個軟件版本,支持1600萬個硬件/驅動組合。

微軟三十餘年積累海量開發者,擁有龐大的應用基礎,因此對芯片架構的選擇擁有一定話語權。在x86以外微軟已針對ARM架構推出新一代操作系統,英特爾以外的芯片商將受益Win生態的拓展。

另外,ICT領域自主可控不僅體現在以芯片為代表的硬件層,更需要操作系統帶動生態可持續。“基礎軟件的短板主要在操作系統,芯片的短板主要在EDA(電子設計自動化)設計工具等領域”。

芯片層的創新與投入一直是產業與資本的關注重點,但持續研發需要商用以及操作系統帶動應用軟件同步推進,如果沒有商用階段的現金流再投資,則芯片層的創新難以持續迭代。

華為鴻蒙操作系統全景解構

早期鴻蒙雛形LiteOS就已體現華為發力IoT

華為“鴻蒙”概念的公開時點雖受到外部環境影響,但實際已積澱大量商用經驗。

鴻蒙操作系統的發佈時點體現重大意義,但並非是“從無到有”的過程,2012年華為就已開發物聯網操作系統LiteOS,並在可穿戴設備、智能家居、車聯網、LPWA等領域應用,是鴻蒙操作系統的雛形。

華為鴻蒙操作系統全景解構

LiteOS解決物聯網應用成本、連接、安全三大痛點,體現華為早期就已探索佈局IoT領域。

(1) 低成本、低功耗。物聯網需要海量終端接入,且大多數邊緣設備為小型化、可移動,因此對續航能力與單位成本提出較高要求。LiteOS內核小於10k,同時通過MCU和通信模組二合一的OpenCPU架構,能夠顯著降低終端體積和終端成本。且超低功耗,甚至1節5號電池可工作5年。

(2) 連接多樣。物聯網終端在不同場景下需要不同形式的網絡連接,尤其進入到5G時代後,對系統的連接性能和兼容性要求嚴格。連接拓展性能強,支持6LoWPAN、WiFi、BTE、Zigbee等多種協議,且設備間可以自組網、自發現、互操作,能夠滿足物聯網應用的不同連接需求。

(3)安全。物聯網邊緣計算需要“雲”+“端”協同,互聯互通後數據洩露成為物聯網系統的重大隱患。LiteOS以極小體積的內核實現了雙向認證、差分升級、DTLS/DTLS+等機制。

華為鴻蒙操作系統全景解構

未來成熟商用的LiteOS將逐步融入鴻蒙操作系統,逐步增強鴻蒙生態的多終端開發能力。

在鴻蒙之前,華為已形成HiLink(連接標準)+LiteOS(操作系統)+芯片(算力)的IoT“三件套”體系。

在這一體系下,華為2C的智能家居、智能手機、手錶手環等設備出貨量已累計超過2億件,2B的水電錶、攝像頭、單車等設備出貨量已累計超過1億件,擁有成熟穩定的商用方案。進一步LiteOS與鴻蒙結合,將在IoT領域形成強大合力。

華為鴻蒙操作系統全景解構

微內核、方舟編譯器是鴻蒙生態的兩大核心要素

鴻蒙從設計之初就為多終端(如邊緣計算IoT、服務器等)而生,微內核、方舟編譯器作為鴻蒙操作系統生態的兩大核心要素。

微內核乃操作系統的一種結構形式,將系統實現各功能的模塊化,更靈活,易於拓展、易於維護與更新迭代;編譯器可視為人與機器的“翻譯”,將人的程序語言翻譯給計算機可理解並執行,是人與計算機之間實現溝通的橋樑。

華為鴻蒙操作系統全景解構

華為10年來在編譯器與系統內核的佈局演進,已經為鴻蒙操作系統和進軍物聯網做好了充足的鋪墊。

"
華為鴻蒙操作系統全景解構

操作系統在ICT產業扮演重要角色,操作系統廠商將成為相應產業生態的主導者。

藉助鴻蒙操作系統,華為將在生態、硬件、先發+持續創新三方面體現競爭優勢,成為5G+IoT產業領軍。

華為發佈鴻蒙操作系統,同時將開源方舟編譯器,主要體現發力物聯網領域,預計將對華為各業務板塊產生積極作用,並推動IoT產業進程,預計華為產業鏈眾多公司將受益。

關注“樂晴智庫”,看深度行業研究報告(公眾號ID:lqzk767,網站:www.767stock.com)

華為鴻蒙操作系統全景解構

原因及邏輯

從技術、生態兩角度看,操作系統對於ICT廠商而言具有重要意義,鴻蒙操作系統的推出,對華為、對我國自主可控進程的意義不言而喻。

微內核、方舟編譯器是鴻蒙生態的兩大核心要素。微內核更適應複雜的程序功能,且能夠更靈活地移植至不同硬件平臺;方舟編譯器通過將編譯過程提前至開發者環節提升應用執行效率,這一點對於多終端尤其是物聯網邊緣計算而言尤為重要。結合以上兩大要素看,鴻蒙生而為IoT設計。

車聯網、智慧城市、工業是華為IoT的三大應用方向,目前三大應用成熟度各有不同,鴻蒙操作系統預計將在三大領域起催化作用。

有別於大眾的認識

市場認為華為鴻蒙操作系統的發佈受外部環境影響,更多體現“談判籌碼”作用,但我們認為華為七年前就已開始佈局操作系統領域,且鴻蒙已初步具備商用能力,長遠看也與華為多終端戰略相協同。

市場認為鴻蒙主要應用於手機操作系統並替代谷歌安卓,但我們認為從微內核、方舟編譯器兩要素看鴻蒙主要發力物聯網,開源生態、ICT硬件基因、5G技術等優勢下鴻蒙的發佈與成熟將催化物聯網產業進程。

華為鴻蒙操作系統全景解構

▌華為七年沉澱,發力物聯網操作系統“鴻蒙”

ICT領域之“大腦”,得系統者得天下

操作系統(OS,OperatingSystem)是管理計算機軟硬件資源的“大腦”。常見ICT系統包括硬件和軟件兩部分,軟件又可分為操作系統軟件和應用軟件。其中操作系統是介於硬件和應用軟件之間的一層重要部分,是管理分配硬件資源、實現應用軟件功能的重要載體。

操作系統在ICT領域扮演重要角色,其作用可從技術、生態兩方面佐證:

技術角度看,操作系統在程序運行的過程中起重要作用。

一般而言,軟件程序的運行需要四大要素:

a. 程序設計語言、編譯系統、操作系統、指令集。粗略理解:1程序設計語言是編程的工具基礎,包括常見的C、C++、Java、C#等;

b. 編譯系統的作用是將編寫好的程序語言“翻譯”成機器能夠識別的二進制碼;

c.操作系統是調度資源、執行程序的“大腦”;

d.指令集則決定了程序以何種方式來執行。

可作以下類比:硬件相當於高速公路、鐵路等基礎設施資源,軟件相當於駕駛員/旅客,而操作系統則相當於各種類型的交通工具。

汽車、火車等交通工具藉助公路、鐵路等基礎設施得以行駛,駕駛員/旅客在交通工具上方能到達不同目的地。

操作系統則是向下對接硬件,使硬件資源的存在有實際意義,同時向上承載各類應用程序,得以實現各種應用功能;編譯系統在程序運行的過程中,起到方向盤或導航儀的作用,將駕駛員(軟件)的操作(程序指令)轉化為車輛的位移(機器語言)。


華為鴻蒙操作系統全景解構


(2) 生態角度看,總結Win-tel與我國自主可控歷程,操作系統廠商處於ICT產業鏈的核心環節。

Win-tel聯盟下,微軟股價隨Win95、WinXP等版本的發佈屢創新高。

1980s微軟與英特爾組成Win-tel聯盟,使得Windows系統搭配x86的Intel處理器成為PC領域的絕對主流,二者結合後,在軟硬件版本迭代、生產、銷售等環節協同,一時形成“雙寡頭壟斷”的格局。

1995年Win95的發佈首創了“桌面”的概念,使人機交互界面更加友好;WindowsXP的發佈進一步穩固了微軟在操作系統領域的領先地位。

華為鴻蒙操作系統全景解構

儘管芯片是ICT生態的底層核心,但Windows背後龐大的應用生態決定了微軟對芯片商有較高話語權。

微軟於2018年公佈Win10操作系統已擁有3500萬個應用、超1.75億個軟件版本,支持1600萬個硬件/驅動組合。

微軟三十餘年積累海量開發者,擁有龐大的應用基礎,因此對芯片架構的選擇擁有一定話語權。在x86以外微軟已針對ARM架構推出新一代操作系統,英特爾以外的芯片商將受益Win生態的拓展。

另外,ICT領域自主可控不僅體現在以芯片為代表的硬件層,更需要操作系統帶動生態可持續。“基礎軟件的短板主要在操作系統,芯片的短板主要在EDA(電子設計自動化)設計工具等領域”。

芯片層的創新與投入一直是產業與資本的關注重點,但持續研發需要商用以及操作系統帶動應用軟件同步推進,如果沒有商用階段的現金流再投資,則芯片層的創新難以持續迭代。

華為鴻蒙操作系統全景解構

早期鴻蒙雛形LiteOS就已體現華為發力IoT

華為“鴻蒙”概念的公開時點雖受到外部環境影響,但實際已積澱大量商用經驗。

鴻蒙操作系統的發佈時點體現重大意義,但並非是“從無到有”的過程,2012年華為就已開發物聯網操作系統LiteOS,並在可穿戴設備、智能家居、車聯網、LPWA等領域應用,是鴻蒙操作系統的雛形。

華為鴻蒙操作系統全景解構

LiteOS解決物聯網應用成本、連接、安全三大痛點,體現華為早期就已探索佈局IoT領域。

(1) 低成本、低功耗。物聯網需要海量終端接入,且大多數邊緣設備為小型化、可移動,因此對續航能力與單位成本提出較高要求。LiteOS內核小於10k,同時通過MCU和通信模組二合一的OpenCPU架構,能夠顯著降低終端體積和終端成本。且超低功耗,甚至1節5號電池可工作5年。

(2) 連接多樣。物聯網終端在不同場景下需要不同形式的網絡連接,尤其進入到5G時代後,對系統的連接性能和兼容性要求嚴格。連接拓展性能強,支持6LoWPAN、WiFi、BTE、Zigbee等多種協議,且設備間可以自組網、自發現、互操作,能夠滿足物聯網應用的不同連接需求。

(3)安全。物聯網邊緣計算需要“雲”+“端”協同,互聯互通後數據洩露成為物聯網系統的重大隱患。LiteOS以極小體積的內核實現了雙向認證、差分升級、DTLS/DTLS+等機制。

華為鴻蒙操作系統全景解構

未來成熟商用的LiteOS將逐步融入鴻蒙操作系統,逐步增強鴻蒙生態的多終端開發能力。

在鴻蒙之前,華為已形成HiLink(連接標準)+LiteOS(操作系統)+芯片(算力)的IoT“三件套”體系。

在這一體系下,華為2C的智能家居、智能手機、手錶手環等設備出貨量已累計超過2億件,2B的水電錶、攝像頭、單車等設備出貨量已累計超過1億件,擁有成熟穩定的商用方案。進一步LiteOS與鴻蒙結合,將在IoT領域形成強大合力。

華為鴻蒙操作系統全景解構

微內核、方舟編譯器是鴻蒙生態的兩大核心要素

鴻蒙從設計之初就為多終端(如邊緣計算IoT、服務器等)而生,微內核、方舟編譯器作為鴻蒙操作系統生態的兩大核心要素。

微內核乃操作系統的一種結構形式,將系統實現各功能的模塊化,更靈活,易於拓展、易於維護與更新迭代;編譯器可視為人與機器的“翻譯”,將人的程序語言翻譯給計算機可理解並執行,是人與計算機之間實現溝通的橋樑。

華為鴻蒙操作系統全景解構

華為10年來在編譯器與系統內核的佈局演進,已經為鴻蒙操作系統和進軍物聯網做好了充足的鋪墊。

華為鴻蒙操作系統全景解構

鴻蒙微內核從底層即為物聯網設計

微內核與宏內核相對應,是操作系統的一種結構形式。操作系統的核心功能包括文件系統、內存和I/O設備管理、CPU調度等,宏內核即指操作系統將上述功能全部“打包集成”在內核裡,不同的功能模塊之間耦合度高,所以具有高效率的優點,代表系統包括Linux、Unix等)。

微內核則將系統分為各個小的功能模塊,僅將最核心的調度、內存管理功能保留在內核中,驅動、文件系統等以“外部模塊”的形式與內核連接,相應的優勢是易於拓展、易於維護與更新、穩定性高,代表系統包括Windows、MacOSX等。


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華為鴻蒙操作系統全景解構

操作系統在ICT產業扮演重要角色,操作系統廠商將成為相應產業生態的主導者。

藉助鴻蒙操作系統,華為將在生態、硬件、先發+持續創新三方面體現競爭優勢,成為5G+IoT產業領軍。

華為發佈鴻蒙操作系統,同時將開源方舟編譯器,主要體現發力物聯網領域,預計將對華為各業務板塊產生積極作用,並推動IoT產業進程,預計華為產業鏈眾多公司將受益。

關注“樂晴智庫”,看深度行業研究報告(公眾號ID:lqzk767,網站:www.767stock.com)

華為鴻蒙操作系統全景解構

原因及邏輯

從技術、生態兩角度看,操作系統對於ICT廠商而言具有重要意義,鴻蒙操作系統的推出,對華為、對我國自主可控進程的意義不言而喻。

微內核、方舟編譯器是鴻蒙生態的兩大核心要素。微內核更適應複雜的程序功能,且能夠更靈活地移植至不同硬件平臺;方舟編譯器通過將編譯過程提前至開發者環節提升應用執行效率,這一點對於多終端尤其是物聯網邊緣計算而言尤為重要。結合以上兩大要素看,鴻蒙生而為IoT設計。

車聯網、智慧城市、工業是華為IoT的三大應用方向,目前三大應用成熟度各有不同,鴻蒙操作系統預計將在三大領域起催化作用。

有別於大眾的認識

市場認為華為鴻蒙操作系統的發佈受外部環境影響,更多體現“談判籌碼”作用,但我們認為華為七年前就已開始佈局操作系統領域,且鴻蒙已初步具備商用能力,長遠看也與華為多終端戰略相協同。

市場認為鴻蒙主要應用於手機操作系統並替代谷歌安卓,但我們認為從微內核、方舟編譯器兩要素看鴻蒙主要發力物聯網,開源生態、ICT硬件基因、5G技術等優勢下鴻蒙的發佈與成熟將催化物聯網產業進程。

華為鴻蒙操作系統全景解構

▌華為七年沉澱,發力物聯網操作系統“鴻蒙”

ICT領域之“大腦”,得系統者得天下

操作系統(OS,OperatingSystem)是管理計算機軟硬件資源的“大腦”。常見ICT系統包括硬件和軟件兩部分,軟件又可分為操作系統軟件和應用軟件。其中操作系統是介於硬件和應用軟件之間的一層重要部分,是管理分配硬件資源、實現應用軟件功能的重要載體。

操作系統在ICT領域扮演重要角色,其作用可從技術、生態兩方面佐證:

技術角度看,操作系統在程序運行的過程中起重要作用。

一般而言,軟件程序的運行需要四大要素:

a. 程序設計語言、編譯系統、操作系統、指令集。粗略理解:1程序設計語言是編程的工具基礎,包括常見的C、C++、Java、C#等;

b. 編譯系統的作用是將編寫好的程序語言“翻譯”成機器能夠識別的二進制碼;

c.操作系統是調度資源、執行程序的“大腦”;

d.指令集則決定了程序以何種方式來執行。

可作以下類比:硬件相當於高速公路、鐵路等基礎設施資源,軟件相當於駕駛員/旅客,而操作系統則相當於各種類型的交通工具。

汽車、火車等交通工具藉助公路、鐵路等基礎設施得以行駛,駕駛員/旅客在交通工具上方能到達不同目的地。

操作系統則是向下對接硬件,使硬件資源的存在有實際意義,同時向上承載各類應用程序,得以實現各種應用功能;編譯系統在程序運行的過程中,起到方向盤或導航儀的作用,將駕駛員(軟件)的操作(程序指令)轉化為車輛的位移(機器語言)。


華為鴻蒙操作系統全景解構


(2) 生態角度看,總結Win-tel與我國自主可控歷程,操作系統廠商處於ICT產業鏈的核心環節。

Win-tel聯盟下,微軟股價隨Win95、WinXP等版本的發佈屢創新高。

1980s微軟與英特爾組成Win-tel聯盟,使得Windows系統搭配x86的Intel處理器成為PC領域的絕對主流,二者結合後,在軟硬件版本迭代、生產、銷售等環節協同,一時形成“雙寡頭壟斷”的格局。

1995年Win95的發佈首創了“桌面”的概念,使人機交互界面更加友好;WindowsXP的發佈進一步穩固了微軟在操作系統領域的領先地位。

華為鴻蒙操作系統全景解構

儘管芯片是ICT生態的底層核心,但Windows背後龐大的應用生態決定了微軟對芯片商有較高話語權。

微軟於2018年公佈Win10操作系統已擁有3500萬個應用、超1.75億個軟件版本,支持1600萬個硬件/驅動組合。

微軟三十餘年積累海量開發者,擁有龐大的應用基礎,因此對芯片架構的選擇擁有一定話語權。在x86以外微軟已針對ARM架構推出新一代操作系統,英特爾以外的芯片商將受益Win生態的拓展。

另外,ICT領域自主可控不僅體現在以芯片為代表的硬件層,更需要操作系統帶動生態可持續。“基礎軟件的短板主要在操作系統,芯片的短板主要在EDA(電子設計自動化)設計工具等領域”。

芯片層的創新與投入一直是產業與資本的關注重點,但持續研發需要商用以及操作系統帶動應用軟件同步推進,如果沒有商用階段的現金流再投資,則芯片層的創新難以持續迭代。

華為鴻蒙操作系統全景解構

早期鴻蒙雛形LiteOS就已體現華為發力IoT

華為“鴻蒙”概念的公開時點雖受到外部環境影響,但實際已積澱大量商用經驗。

鴻蒙操作系統的發佈時點體現重大意義,但並非是“從無到有”的過程,2012年華為就已開發物聯網操作系統LiteOS,並在可穿戴設備、智能家居、車聯網、LPWA等領域應用,是鴻蒙操作系統的雛形。

華為鴻蒙操作系統全景解構

LiteOS解決物聯網應用成本、連接、安全三大痛點,體現華為早期就已探索佈局IoT領域。

(1) 低成本、低功耗。物聯網需要海量終端接入,且大多數邊緣設備為小型化、可移動,因此對續航能力與單位成本提出較高要求。LiteOS內核小於10k,同時通過MCU和通信模組二合一的OpenCPU架構,能夠顯著降低終端體積和終端成本。且超低功耗,甚至1節5號電池可工作5年。

(2) 連接多樣。物聯網終端在不同場景下需要不同形式的網絡連接,尤其進入到5G時代後,對系統的連接性能和兼容性要求嚴格。連接拓展性能強,支持6LoWPAN、WiFi、BTE、Zigbee等多種協議,且設備間可以自組網、自發現、互操作,能夠滿足物聯網應用的不同連接需求。

(3)安全。物聯網邊緣計算需要“雲”+“端”協同,互聯互通後數據洩露成為物聯網系統的重大隱患。LiteOS以極小體積的內核實現了雙向認證、差分升級、DTLS/DTLS+等機制。

華為鴻蒙操作系統全景解構

未來成熟商用的LiteOS將逐步融入鴻蒙操作系統,逐步增強鴻蒙生態的多終端開發能力。

在鴻蒙之前,華為已形成HiLink(連接標準)+LiteOS(操作系統)+芯片(算力)的IoT“三件套”體系。

在這一體系下,華為2C的智能家居、智能手機、手錶手環等設備出貨量已累計超過2億件,2B的水電錶、攝像頭、單車等設備出貨量已累計超過1億件,擁有成熟穩定的商用方案。進一步LiteOS與鴻蒙結合,將在IoT領域形成強大合力。

華為鴻蒙操作系統全景解構

微內核、方舟編譯器是鴻蒙生態的兩大核心要素

鴻蒙從設計之初就為多終端(如邊緣計算IoT、服務器等)而生,微內核、方舟編譯器作為鴻蒙操作系統生態的兩大核心要素。

微內核乃操作系統的一種結構形式,將系統實現各功能的模塊化,更靈活,易於拓展、易於維護與更新迭代;編譯器可視為人與機器的“翻譯”,將人的程序語言翻譯給計算機可理解並執行,是人與計算機之間實現溝通的橋樑。

華為鴻蒙操作系統全景解構

華為10年來在編譯器與系統內核的佈局演進,已經為鴻蒙操作系統和進軍物聯網做好了充足的鋪墊。

華為鴻蒙操作系統全景解構

鴻蒙微內核從底層即為物聯網設計

微內核與宏內核相對應,是操作系統的一種結構形式。操作系統的核心功能包括文件系統、內存和I/O設備管理、CPU調度等,宏內核即指操作系統將上述功能全部“打包集成”在內核裡,不同的功能模塊之間耦合度高,所以具有高效率的優點,代表系統包括Linux、Unix等)。

微內核則將系統分為各個小的功能模塊,僅將最核心的調度、內存管理功能保留在內核中,驅動、文件系統等以“外部模塊”的形式與內核連接,相應的優勢是易於拓展、易於維護與更新、穩定性高,代表系統包括Windows、MacOSX等。


華為鴻蒙操作系統全景解構


微內核更適應複雜的程序功能,且能夠更靈活地移植至不同硬件平臺。微內核僅在操作系統的內核中保留最基本功能,大大降低了內核的開發難度;分佈式思維,將非核心的程序和模塊隔離在內核之外,因此當單一程序出現錯誤時不會影響系統整體功能;同時,微內核相比宏內核更易於移植,開發、更新週期也得以縮短。

仿照第一部分,同樣可作以下類比:若操作系統類比為車輛等交通工具,則不同內核結構相當於車輛的不同定製方式。宏內核相當於商用整車,而微內核則類似支持深度定製車。

在行駛過程中,商用整車雖整體運行效率高,但如果某一部件出現故障,則需要專人、同款備件才能維修;而定製車的很多模塊可替代性本身就非常強,且能夠通過簡單改裝在不同路況下行駛(不同硬件環境)。

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華為鴻蒙操作系統全景解構

操作系統在ICT產業扮演重要角色,操作系統廠商將成為相應產業生態的主導者。

藉助鴻蒙操作系統,華為將在生態、硬件、先發+持續創新三方面體現競爭優勢,成為5G+IoT產業領軍。

華為發佈鴻蒙操作系統,同時將開源方舟編譯器,主要體現發力物聯網領域,預計將對華為各業務板塊產生積極作用,並推動IoT產業進程,預計華為產業鏈眾多公司將受益。

關注“樂晴智庫”,看深度行業研究報告(公眾號ID:lqzk767,網站:www.767stock.com)

華為鴻蒙操作系統全景解構

原因及邏輯

從技術、生態兩角度看,操作系統對於ICT廠商而言具有重要意義,鴻蒙操作系統的推出,對華為、對我國自主可控進程的意義不言而喻。

微內核、方舟編譯器是鴻蒙生態的兩大核心要素。微內核更適應複雜的程序功能,且能夠更靈活地移植至不同硬件平臺;方舟編譯器通過將編譯過程提前至開發者環節提升應用執行效率,這一點對於多終端尤其是物聯網邊緣計算而言尤為重要。結合以上兩大要素看,鴻蒙生而為IoT設計。

車聯網、智慧城市、工業是華為IoT的三大應用方向,目前三大應用成熟度各有不同,鴻蒙操作系統預計將在三大領域起催化作用。

有別於大眾的認識

市場認為華為鴻蒙操作系統的發佈受外部環境影響,更多體現“談判籌碼”作用,但我們認為華為七年前就已開始佈局操作系統領域,且鴻蒙已初步具備商用能力,長遠看也與華為多終端戰略相協同。

市場認為鴻蒙主要應用於手機操作系統並替代谷歌安卓,但我們認為從微內核、方舟編譯器兩要素看鴻蒙主要發力物聯網,開源生態、ICT硬件基因、5G技術等優勢下鴻蒙的發佈與成熟將催化物聯網產業進程。

華為鴻蒙操作系統全景解構

▌華為七年沉澱,發力物聯網操作系統“鴻蒙”

ICT領域之“大腦”,得系統者得天下

操作系統(OS,OperatingSystem)是管理計算機軟硬件資源的“大腦”。常見ICT系統包括硬件和軟件兩部分,軟件又可分為操作系統軟件和應用軟件。其中操作系統是介於硬件和應用軟件之間的一層重要部分,是管理分配硬件資源、實現應用軟件功能的重要載體。

操作系統在ICT領域扮演重要角色,其作用可從技術、生態兩方面佐證:

技術角度看,操作系統在程序運行的過程中起重要作用。

一般而言,軟件程序的運行需要四大要素:

a. 程序設計語言、編譯系統、操作系統、指令集。粗略理解:1程序設計語言是編程的工具基礎,包括常見的C、C++、Java、C#等;

b. 編譯系統的作用是將編寫好的程序語言“翻譯”成機器能夠識別的二進制碼;

c.操作系統是調度資源、執行程序的“大腦”;

d.指令集則決定了程序以何種方式來執行。

可作以下類比:硬件相當於高速公路、鐵路等基礎設施資源,軟件相當於駕駛員/旅客,而操作系統則相當於各種類型的交通工具。

汽車、火車等交通工具藉助公路、鐵路等基礎設施得以行駛,駕駛員/旅客在交通工具上方能到達不同目的地。

操作系統則是向下對接硬件,使硬件資源的存在有實際意義,同時向上承載各類應用程序,得以實現各種應用功能;編譯系統在程序運行的過程中,起到方向盤或導航儀的作用,將駕駛員(軟件)的操作(程序指令)轉化為車輛的位移(機器語言)。


華為鴻蒙操作系統全景解構


(2) 生態角度看,總結Win-tel與我國自主可控歷程,操作系統廠商處於ICT產業鏈的核心環節。

Win-tel聯盟下,微軟股價隨Win95、WinXP等版本的發佈屢創新高。

1980s微軟與英特爾組成Win-tel聯盟,使得Windows系統搭配x86的Intel處理器成為PC領域的絕對主流,二者結合後,在軟硬件版本迭代、生產、銷售等環節協同,一時形成“雙寡頭壟斷”的格局。

1995年Win95的發佈首創了“桌面”的概念,使人機交互界面更加友好;WindowsXP的發佈進一步穩固了微軟在操作系統領域的領先地位。

華為鴻蒙操作系統全景解構

儘管芯片是ICT生態的底層核心,但Windows背後龐大的應用生態決定了微軟對芯片商有較高話語權。

微軟於2018年公佈Win10操作系統已擁有3500萬個應用、超1.75億個軟件版本,支持1600萬個硬件/驅動組合。

微軟三十餘年積累海量開發者,擁有龐大的應用基礎,因此對芯片架構的選擇擁有一定話語權。在x86以外微軟已針對ARM架構推出新一代操作系統,英特爾以外的芯片商將受益Win生態的拓展。

另外,ICT領域自主可控不僅體現在以芯片為代表的硬件層,更需要操作系統帶動生態可持續。“基礎軟件的短板主要在操作系統,芯片的短板主要在EDA(電子設計自動化)設計工具等領域”。

芯片層的創新與投入一直是產業與資本的關注重點,但持續研發需要商用以及操作系統帶動應用軟件同步推進,如果沒有商用階段的現金流再投資,則芯片層的創新難以持續迭代。

華為鴻蒙操作系統全景解構

早期鴻蒙雛形LiteOS就已體現華為發力IoT

華為“鴻蒙”概念的公開時點雖受到外部環境影響,但實際已積澱大量商用經驗。

鴻蒙操作系統的發佈時點體現重大意義,但並非是“從無到有”的過程,2012年華為就已開發物聯網操作系統LiteOS,並在可穿戴設備、智能家居、車聯網、LPWA等領域應用,是鴻蒙操作系統的雛形。

華為鴻蒙操作系統全景解構

LiteOS解決物聯網應用成本、連接、安全三大痛點,體現華為早期就已探索佈局IoT領域。

(1) 低成本、低功耗。物聯網需要海量終端接入,且大多數邊緣設備為小型化、可移動,因此對續航能力與單位成本提出較高要求。LiteOS內核小於10k,同時通過MCU和通信模組二合一的OpenCPU架構,能夠顯著降低終端體積和終端成本。且超低功耗,甚至1節5號電池可工作5年。

(2) 連接多樣。物聯網終端在不同場景下需要不同形式的網絡連接,尤其進入到5G時代後,對系統的連接性能和兼容性要求嚴格。連接拓展性能強,支持6LoWPAN、WiFi、BTE、Zigbee等多種協議,且設備間可以自組網、自發現、互操作,能夠滿足物聯網應用的不同連接需求。

(3)安全。物聯網邊緣計算需要“雲”+“端”協同,互聯互通後數據洩露成為物聯網系統的重大隱患。LiteOS以極小體積的內核實現了雙向認證、差分升級、DTLS/DTLS+等機制。

華為鴻蒙操作系統全景解構

未來成熟商用的LiteOS將逐步融入鴻蒙操作系統,逐步增強鴻蒙生態的多終端開發能力。

在鴻蒙之前,華為已形成HiLink(連接標準)+LiteOS(操作系統)+芯片(算力)的IoT“三件套”體系。

在這一體系下,華為2C的智能家居、智能手機、手錶手環等設備出貨量已累計超過2億件,2B的水電錶、攝像頭、單車等設備出貨量已累計超過1億件,擁有成熟穩定的商用方案。進一步LiteOS與鴻蒙結合,將在IoT領域形成強大合力。

華為鴻蒙操作系統全景解構

微內核、方舟編譯器是鴻蒙生態的兩大核心要素

鴻蒙從設計之初就為多終端(如邊緣計算IoT、服務器等)而生,微內核、方舟編譯器作為鴻蒙操作系統生態的兩大核心要素。

微內核乃操作系統的一種結構形式,將系統實現各功能的模塊化,更靈活,易於拓展、易於維護與更新迭代;編譯器可視為人與機器的“翻譯”,將人的程序語言翻譯給計算機可理解並執行,是人與計算機之間實現溝通的橋樑。

華為鴻蒙操作系統全景解構

華為10年來在編譯器與系統內核的佈局演進,已經為鴻蒙操作系統和進軍物聯網做好了充足的鋪墊。

華為鴻蒙操作系統全景解構

鴻蒙微內核從底層即為物聯網設計

微內核與宏內核相對應,是操作系統的一種結構形式。操作系統的核心功能包括文件系統、內存和I/O設備管理、CPU調度等,宏內核即指操作系統將上述功能全部“打包集成”在內核裡,不同的功能模塊之間耦合度高,所以具有高效率的優點,代表系統包括Linux、Unix等)。

微內核則將系統分為各個小的功能模塊,僅將最核心的調度、內存管理功能保留在內核中,驅動、文件系統等以“外部模塊”的形式與內核連接,相應的優勢是易於拓展、易於維護與更新、穩定性高,代表系統包括Windows、MacOSX等。


華為鴻蒙操作系統全景解構


微內核更適應複雜的程序功能,且能夠更靈活地移植至不同硬件平臺。微內核僅在操作系統的內核中保留最基本功能,大大降低了內核的開發難度;分佈式思維,將非核心的程序和模塊隔離在內核之外,因此當單一程序出現錯誤時不會影響系統整體功能;同時,微內核相比宏內核更易於移植,開發、更新週期也得以縮短。

仿照第一部分,同樣可作以下類比:若操作系統類比為車輛等交通工具,則不同內核結構相當於車輛的不同定製方式。宏內核相當於商用整車,而微內核則類似支持深度定製車。

在行駛過程中,商用整車雖整體運行效率高,但如果某一部件出現故障,則需要專人、同款備件才能維修;而定製車的很多模塊可替代性本身就非常強,且能夠通過簡單改裝在不同路況下行駛(不同硬件環境)。

華為鴻蒙操作系統全景解構

鴻蒙微內核從底層即為物聯網設計。

上述可知,微內核的最大特性是僅在內核中保留最核心功能,因此對於鴻蒙而言:連接實時性更好(響應時延降低25.7%、時延波動率降低55.6%),同時結合5G低時延場景,尤其適用於工業控制、智能交通等物聯網領域;可以做到故障隔離,最大程度保證系統的穩定性與安全性,在5G超多連接場景下更能滿足萬物互聯的要求。

鴻蒙微內核體現分佈式的特點,解決IoT生態協同的痛點。目前已有操作系統基本只對應於某一種硬件,如Windows對應x86PC、iOS對應蘋果手機等。


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華為鴻蒙操作系統全景解構

操作系統在ICT產業扮演重要角色,操作系統廠商將成為相應產業生態的主導者。

藉助鴻蒙操作系統,華為將在生態、硬件、先發+持續創新三方面體現競爭優勢,成為5G+IoT產業領軍。

華為發佈鴻蒙操作系統,同時將開源方舟編譯器,主要體現發力物聯網領域,預計將對華為各業務板塊產生積極作用,並推動IoT產業進程,預計華為產業鏈眾多公司將受益。

關注“樂晴智庫”,看深度行業研究報告(公眾號ID:lqzk767,網站:www.767stock.com)

華為鴻蒙操作系統全景解構

原因及邏輯

從技術、生態兩角度看,操作系統對於ICT廠商而言具有重要意義,鴻蒙操作系統的推出,對華為、對我國自主可控進程的意義不言而喻。

微內核、方舟編譯器是鴻蒙生態的兩大核心要素。微內核更適應複雜的程序功能,且能夠更靈活地移植至不同硬件平臺;方舟編譯器通過將編譯過程提前至開發者環節提升應用執行效率,這一點對於多終端尤其是物聯網邊緣計算而言尤為重要。結合以上兩大要素看,鴻蒙生而為IoT設計。

車聯網、智慧城市、工業是華為IoT的三大應用方向,目前三大應用成熟度各有不同,鴻蒙操作系統預計將在三大領域起催化作用。

有別於大眾的認識

市場認為華為鴻蒙操作系統的發佈受外部環境影響,更多體現“談判籌碼”作用,但我們認為華為七年前就已開始佈局操作系統領域,且鴻蒙已初步具備商用能力,長遠看也與華為多終端戰略相協同。

市場認為鴻蒙主要應用於手機操作系統並替代谷歌安卓,但我們認為從微內核、方舟編譯器兩要素看鴻蒙主要發力物聯網,開源生態、ICT硬件基因、5G技術等優勢下鴻蒙的發佈與成熟將催化物聯網產業進程。

華為鴻蒙操作系統全景解構

▌華為七年沉澱,發力物聯網操作系統“鴻蒙”

ICT領域之“大腦”,得系統者得天下

操作系統(OS,OperatingSystem)是管理計算機軟硬件資源的“大腦”。常見ICT系統包括硬件和軟件兩部分,軟件又可分為操作系統軟件和應用軟件。其中操作系統是介於硬件和應用軟件之間的一層重要部分,是管理分配硬件資源、實現應用軟件功能的重要載體。

操作系統在ICT領域扮演重要角色,其作用可從技術、生態兩方面佐證:

技術角度看,操作系統在程序運行的過程中起重要作用。

一般而言,軟件程序的運行需要四大要素:

a. 程序設計語言、編譯系統、操作系統、指令集。粗略理解:1程序設計語言是編程的工具基礎,包括常見的C、C++、Java、C#等;

b. 編譯系統的作用是將編寫好的程序語言“翻譯”成機器能夠識別的二進制碼;

c.操作系統是調度資源、執行程序的“大腦”;

d.指令集則決定了程序以何種方式來執行。

可作以下類比:硬件相當於高速公路、鐵路等基礎設施資源,軟件相當於駕駛員/旅客,而操作系統則相當於各種類型的交通工具。

汽車、火車等交通工具藉助公路、鐵路等基礎設施得以行駛,駕駛員/旅客在交通工具上方能到達不同目的地。

操作系統則是向下對接硬件,使硬件資源的存在有實際意義,同時向上承載各類應用程序,得以實現各種應用功能;編譯系統在程序運行的過程中,起到方向盤或導航儀的作用,將駕駛員(軟件)的操作(程序指令)轉化為車輛的位移(機器語言)。


華為鴻蒙操作系統全景解構


(2) 生態角度看,總結Win-tel與我國自主可控歷程,操作系統廠商處於ICT產業鏈的核心環節。

Win-tel聯盟下,微軟股價隨Win95、WinXP等版本的發佈屢創新高。

1980s微軟與英特爾組成Win-tel聯盟,使得Windows系統搭配x86的Intel處理器成為PC領域的絕對主流,二者結合後,在軟硬件版本迭代、生產、銷售等環節協同,一時形成“雙寡頭壟斷”的格局。

1995年Win95的發佈首創了“桌面”的概念,使人機交互界面更加友好;WindowsXP的發佈進一步穩固了微軟在操作系統領域的領先地位。

華為鴻蒙操作系統全景解構

儘管芯片是ICT生態的底層核心,但Windows背後龐大的應用生態決定了微軟對芯片商有較高話語權。

微軟於2018年公佈Win10操作系統已擁有3500萬個應用、超1.75億個軟件版本,支持1600萬個硬件/驅動組合。

微軟三十餘年積累海量開發者,擁有龐大的應用基礎,因此對芯片架構的選擇擁有一定話語權。在x86以外微軟已針對ARM架構推出新一代操作系統,英特爾以外的芯片商將受益Win生態的拓展。

另外,ICT領域自主可控不僅體現在以芯片為代表的硬件層,更需要操作系統帶動生態可持續。“基礎軟件的短板主要在操作系統,芯片的短板主要在EDA(電子設計自動化)設計工具等領域”。

芯片層的創新與投入一直是產業與資本的關注重點,但持續研發需要商用以及操作系統帶動應用軟件同步推進,如果沒有商用階段的現金流再投資,則芯片層的創新難以持續迭代。

華為鴻蒙操作系統全景解構

早期鴻蒙雛形LiteOS就已體現華為發力IoT

華為“鴻蒙”概念的公開時點雖受到外部環境影響,但實際已積澱大量商用經驗。

鴻蒙操作系統的發佈時點體現重大意義,但並非是“從無到有”的過程,2012年華為就已開發物聯網操作系統LiteOS,並在可穿戴設備、智能家居、車聯網、LPWA等領域應用,是鴻蒙操作系統的雛形。

華為鴻蒙操作系統全景解構

LiteOS解決物聯網應用成本、連接、安全三大痛點,體現華為早期就已探索佈局IoT領域。

(1) 低成本、低功耗。物聯網需要海量終端接入,且大多數邊緣設備為小型化、可移動,因此對續航能力與單位成本提出較高要求。LiteOS內核小於10k,同時通過MCU和通信模組二合一的OpenCPU架構,能夠顯著降低終端體積和終端成本。且超低功耗,甚至1節5號電池可工作5年。

(2) 連接多樣。物聯網終端在不同場景下需要不同形式的網絡連接,尤其進入到5G時代後,對系統的連接性能和兼容性要求嚴格。連接拓展性能強,支持6LoWPAN、WiFi、BTE、Zigbee等多種協議,且設備間可以自組網、自發現、互操作,能夠滿足物聯網應用的不同連接需求。

(3)安全。物聯網邊緣計算需要“雲”+“端”協同,互聯互通後數據洩露成為物聯網系統的重大隱患。LiteOS以極小體積的內核實現了雙向認證、差分升級、DTLS/DTLS+等機制。

華為鴻蒙操作系統全景解構

未來成熟商用的LiteOS將逐步融入鴻蒙操作系統,逐步增強鴻蒙生態的多終端開發能力。

在鴻蒙之前,華為已形成HiLink(連接標準)+LiteOS(操作系統)+芯片(算力)的IoT“三件套”體系。

在這一體系下,華為2C的智能家居、智能手機、手錶手環等設備出貨量已累計超過2億件,2B的水電錶、攝像頭、單車等設備出貨量已累計超過1億件,擁有成熟穩定的商用方案。進一步LiteOS與鴻蒙結合,將在IoT領域形成強大合力。

華為鴻蒙操作系統全景解構

微內核、方舟編譯器是鴻蒙生態的兩大核心要素

鴻蒙從設計之初就為多終端(如邊緣計算IoT、服務器等)而生,微內核、方舟編譯器作為鴻蒙操作系統生態的兩大核心要素。

微內核乃操作系統的一種結構形式,將系統實現各功能的模塊化,更靈活,易於拓展、易於維護與更新迭代;編譯器可視為人與機器的“翻譯”,將人的程序語言翻譯給計算機可理解並執行,是人與計算機之間實現溝通的橋樑。

華為鴻蒙操作系統全景解構

華為10年來在編譯器與系統內核的佈局演進,已經為鴻蒙操作系統和進軍物聯網做好了充足的鋪墊。

華為鴻蒙操作系統全景解構

鴻蒙微內核從底層即為物聯網設計

微內核與宏內核相對應,是操作系統的一種結構形式。操作系統的核心功能包括文件系統、內存和I/O設備管理、CPU調度等,宏內核即指操作系統將上述功能全部“打包集成”在內核裡,不同的功能模塊之間耦合度高,所以具有高效率的優點,代表系統包括Linux、Unix等)。

微內核則將系統分為各個小的功能模塊,僅將最核心的調度、內存管理功能保留在內核中,驅動、文件系統等以“外部模塊”的形式與內核連接,相應的優勢是易於拓展、易於維護與更新、穩定性高,代表系統包括Windows、MacOSX等。


華為鴻蒙操作系統全景解構


微內核更適應複雜的程序功能,且能夠更靈活地移植至不同硬件平臺。微內核僅在操作系統的內核中保留最基本功能,大大降低了內核的開發難度;分佈式思維,將非核心的程序和模塊隔離在內核之外,因此當單一程序出現錯誤時不會影響系統整體功能;同時,微內核相比宏內核更易於移植,開發、更新週期也得以縮短。

仿照第一部分,同樣可作以下類比:若操作系統類比為車輛等交通工具,則不同內核結構相當於車輛的不同定製方式。宏內核相當於商用整車,而微內核則類似支持深度定製車。

在行駛過程中,商用整車雖整體運行效率高,但如果某一部件出現故障,則需要專人、同款備件才能維修;而定製車的很多模塊可替代性本身就非常強,且能夠通過簡單改裝在不同路況下行駛(不同硬件環境)。

華為鴻蒙操作系統全景解構

鴻蒙微內核從底層即為物聯網設計。

上述可知,微內核的最大特性是僅在內核中保留最核心功能,因此對於鴻蒙而言:連接實時性更好(響應時延降低25.7%、時延波動率降低55.6%),同時結合5G低時延場景,尤其適用於工業控制、智能交通等物聯網領域;可以做到故障隔離,最大程度保證系統的穩定性與安全性,在5G超多連接場景下更能滿足萬物互聯的要求。

鴻蒙微內核體現分佈式的特點,解決IoT生態協同的痛點。目前已有操作系統基本只對應於某一種硬件,如Windows對應x86PC、iOS對應蘋果手機等。


華為鴻蒙操作系統全景解構


但IoT時代終端種類數量極大拓展,難以針對每種硬件分別開發操作系統或應用程序,不同硬件終端的生態無法共享協同,開發效率低。而鴻蒙實現了硬件解耦,即可針對應不同設備進行彈性部署(例如智慧屏、穿戴設備、車機、音箱、手機等)。同時創新的分佈式軟總線使得擁有不同功能的硬件可以彼此協同。

例如:傳統的相機、電視、音響等設備原本相互獨立;但在鴻蒙的分佈式軟總線下,這些設備被“虛擬化”成攝像模組、顯示模組、外放模組,併成為有機整體,用戶無需另行設置即可按需調用各種功能,硬件終端之間形成相互協同。

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華為鴻蒙操作系統全景解構

操作系統在ICT產業扮演重要角色,操作系統廠商將成為相應產業生態的主導者。

藉助鴻蒙操作系統,華為將在生態、硬件、先發+持續創新三方面體現競爭優勢,成為5G+IoT產業領軍。

華為發佈鴻蒙操作系統,同時將開源方舟編譯器,主要體現發力物聯網領域,預計將對華為各業務板塊產生積極作用,並推動IoT產業進程,預計華為產業鏈眾多公司將受益。

關注“樂晴智庫”,看深度行業研究報告(公眾號ID:lqzk767,網站:www.767stock.com)

華為鴻蒙操作系統全景解構

原因及邏輯

從技術、生態兩角度看,操作系統對於ICT廠商而言具有重要意義,鴻蒙操作系統的推出,對華為、對我國自主可控進程的意義不言而喻。

微內核、方舟編譯器是鴻蒙生態的兩大核心要素。微內核更適應複雜的程序功能,且能夠更靈活地移植至不同硬件平臺;方舟編譯器通過將編譯過程提前至開發者環節提升應用執行效率,這一點對於多終端尤其是物聯網邊緣計算而言尤為重要。結合以上兩大要素看,鴻蒙生而為IoT設計。

車聯網、智慧城市、工業是華為IoT的三大應用方向,目前三大應用成熟度各有不同,鴻蒙操作系統預計將在三大領域起催化作用。

有別於大眾的認識

市場認為華為鴻蒙操作系統的發佈受外部環境影響,更多體現“談判籌碼”作用,但我們認為華為七年前就已開始佈局操作系統領域,且鴻蒙已初步具備商用能力,長遠看也與華為多終端戰略相協同。

市場認為鴻蒙主要應用於手機操作系統並替代谷歌安卓,但我們認為從微內核、方舟編譯器兩要素看鴻蒙主要發力物聯網,開源生態、ICT硬件基因、5G技術等優勢下鴻蒙的發佈與成熟將催化物聯網產業進程。

華為鴻蒙操作系統全景解構

▌華為七年沉澱,發力物聯網操作系統“鴻蒙”

ICT領域之“大腦”,得系統者得天下

操作系統(OS,OperatingSystem)是管理計算機軟硬件資源的“大腦”。常見ICT系統包括硬件和軟件兩部分,軟件又可分為操作系統軟件和應用軟件。其中操作系統是介於硬件和應用軟件之間的一層重要部分,是管理分配硬件資源、實現應用軟件功能的重要載體。

操作系統在ICT領域扮演重要角色,其作用可從技術、生態兩方面佐證:

技術角度看,操作系統在程序運行的過程中起重要作用。

一般而言,軟件程序的運行需要四大要素:

a. 程序設計語言、編譯系統、操作系統、指令集。粗略理解:1程序設計語言是編程的工具基礎,包括常見的C、C++、Java、C#等;

b. 編譯系統的作用是將編寫好的程序語言“翻譯”成機器能夠識別的二進制碼;

c.操作系統是調度資源、執行程序的“大腦”;

d.指令集則決定了程序以何種方式來執行。

可作以下類比:硬件相當於高速公路、鐵路等基礎設施資源,軟件相當於駕駛員/旅客,而操作系統則相當於各種類型的交通工具。

汽車、火車等交通工具藉助公路、鐵路等基礎設施得以行駛,駕駛員/旅客在交通工具上方能到達不同目的地。

操作系統則是向下對接硬件,使硬件資源的存在有實際意義,同時向上承載各類應用程序,得以實現各種應用功能;編譯系統在程序運行的過程中,起到方向盤或導航儀的作用,將駕駛員(軟件)的操作(程序指令)轉化為車輛的位移(機器語言)。


華為鴻蒙操作系統全景解構


(2) 生態角度看,總結Win-tel與我國自主可控歷程,操作系統廠商處於ICT產業鏈的核心環節。

Win-tel聯盟下,微軟股價隨Win95、WinXP等版本的發佈屢創新高。

1980s微軟與英特爾組成Win-tel聯盟,使得Windows系統搭配x86的Intel處理器成為PC領域的絕對主流,二者結合後,在軟硬件版本迭代、生產、銷售等環節協同,一時形成“雙寡頭壟斷”的格局。

1995年Win95的發佈首創了“桌面”的概念,使人機交互界面更加友好;WindowsXP的發佈進一步穩固了微軟在操作系統領域的領先地位。

華為鴻蒙操作系統全景解構

儘管芯片是ICT生態的底層核心,但Windows背後龐大的應用生態決定了微軟對芯片商有較高話語權。

微軟於2018年公佈Win10操作系統已擁有3500萬個應用、超1.75億個軟件版本,支持1600萬個硬件/驅動組合。

微軟三十餘年積累海量開發者,擁有龐大的應用基礎,因此對芯片架構的選擇擁有一定話語權。在x86以外微軟已針對ARM架構推出新一代操作系統,英特爾以外的芯片商將受益Win生態的拓展。

另外,ICT領域自主可控不僅體現在以芯片為代表的硬件層,更需要操作系統帶動生態可持續。“基礎軟件的短板主要在操作系統,芯片的短板主要在EDA(電子設計自動化)設計工具等領域”。

芯片層的創新與投入一直是產業與資本的關注重點,但持續研發需要商用以及操作系統帶動應用軟件同步推進,如果沒有商用階段的現金流再投資,則芯片層的創新難以持續迭代。

華為鴻蒙操作系統全景解構

早期鴻蒙雛形LiteOS就已體現華為發力IoT

華為“鴻蒙”概念的公開時點雖受到外部環境影響,但實際已積澱大量商用經驗。

鴻蒙操作系統的發佈時點體現重大意義,但並非是“從無到有”的過程,2012年華為就已開發物聯網操作系統LiteOS,並在可穿戴設備、智能家居、車聯網、LPWA等領域應用,是鴻蒙操作系統的雛形。

華為鴻蒙操作系統全景解構

LiteOS解決物聯網應用成本、連接、安全三大痛點,體現華為早期就已探索佈局IoT領域。

(1) 低成本、低功耗。物聯網需要海量終端接入,且大多數邊緣設備為小型化、可移動,因此對續航能力與單位成本提出較高要求。LiteOS內核小於10k,同時通過MCU和通信模組二合一的OpenCPU架構,能夠顯著降低終端體積和終端成本。且超低功耗,甚至1節5號電池可工作5年。

(2) 連接多樣。物聯網終端在不同場景下需要不同形式的網絡連接,尤其進入到5G時代後,對系統的連接性能和兼容性要求嚴格。連接拓展性能強,支持6LoWPAN、WiFi、BTE、Zigbee等多種協議,且設備間可以自組網、自發現、互操作,能夠滿足物聯網應用的不同連接需求。

(3)安全。物聯網邊緣計算需要“雲”+“端”協同,互聯互通後數據洩露成為物聯網系統的重大隱患。LiteOS以極小體積的內核實現了雙向認證、差分升級、DTLS/DTLS+等機制。

華為鴻蒙操作系統全景解構

未來成熟商用的LiteOS將逐步融入鴻蒙操作系統,逐步增強鴻蒙生態的多終端開發能力。

在鴻蒙之前,華為已形成HiLink(連接標準)+LiteOS(操作系統)+芯片(算力)的IoT“三件套”體系。

在這一體系下,華為2C的智能家居、智能手機、手錶手環等設備出貨量已累計超過2億件,2B的水電錶、攝像頭、單車等設備出貨量已累計超過1億件,擁有成熟穩定的商用方案。進一步LiteOS與鴻蒙結合,將在IoT領域形成強大合力。

華為鴻蒙操作系統全景解構

微內核、方舟編譯器是鴻蒙生態的兩大核心要素

鴻蒙從設計之初就為多終端(如邊緣計算IoT、服務器等)而生,微內核、方舟編譯器作為鴻蒙操作系統生態的兩大核心要素。

微內核乃操作系統的一種結構形式,將系統實現各功能的模塊化,更靈活,易於拓展、易於維護與更新迭代;編譯器可視為人與機器的“翻譯”,將人的程序語言翻譯給計算機可理解並執行,是人與計算機之間實現溝通的橋樑。

華為鴻蒙操作系統全景解構

華為10年來在編譯器與系統內核的佈局演進,已經為鴻蒙操作系統和進軍物聯網做好了充足的鋪墊。

華為鴻蒙操作系統全景解構

鴻蒙微內核從底層即為物聯網設計

微內核與宏內核相對應,是操作系統的一種結構形式。操作系統的核心功能包括文件系統、內存和I/O設備管理、CPU調度等,宏內核即指操作系統將上述功能全部“打包集成”在內核裡,不同的功能模塊之間耦合度高,所以具有高效率的優點,代表系統包括Linux、Unix等)。

微內核則將系統分為各個小的功能模塊,僅將最核心的調度、內存管理功能保留在內核中,驅動、文件系統等以“外部模塊”的形式與內核連接,相應的優勢是易於拓展、易於維護與更新、穩定性高,代表系統包括Windows、MacOSX等。


華為鴻蒙操作系統全景解構


微內核更適應複雜的程序功能,且能夠更靈活地移植至不同硬件平臺。微內核僅在操作系統的內核中保留最基本功能,大大降低了內核的開發難度;分佈式思維,將非核心的程序和模塊隔離在內核之外,因此當單一程序出現錯誤時不會影響系統整體功能;同時,微內核相比宏內核更易於移植,開發、更新週期也得以縮短。

仿照第一部分,同樣可作以下類比:若操作系統類比為車輛等交通工具,則不同內核結構相當於車輛的不同定製方式。宏內核相當於商用整車,而微內核則類似支持深度定製車。

在行駛過程中,商用整車雖整體運行效率高,但如果某一部件出現故障,則需要專人、同款備件才能維修;而定製車的很多模塊可替代性本身就非常強,且能夠通過簡單改裝在不同路況下行駛(不同硬件環境)。

華為鴻蒙操作系統全景解構

鴻蒙微內核從底層即為物聯網設計。

上述可知,微內核的最大特性是僅在內核中保留最核心功能,因此對於鴻蒙而言:連接實時性更好(響應時延降低25.7%、時延波動率降低55.6%),同時結合5G低時延場景,尤其適用於工業控制、智能交通等物聯網領域;可以做到故障隔離,最大程度保證系統的穩定性與安全性,在5G超多連接場景下更能滿足萬物互聯的要求。

鴻蒙微內核體現分佈式的特點,解決IoT生態協同的痛點。目前已有操作系統基本只對應於某一種硬件,如Windows對應x86PC、iOS對應蘋果手機等。


華為鴻蒙操作系統全景解構


但IoT時代終端種類數量極大拓展,難以針對每種硬件分別開發操作系統或應用程序,不同硬件終端的生態無法共享協同,開發效率低。而鴻蒙實現了硬件解耦,即可針對應不同設備進行彈性部署(例如智慧屏、穿戴設備、車機、音箱、手機等)。同時創新的分佈式軟總線使得擁有不同功能的硬件可以彼此協同。

例如:傳統的相機、電視、音響等設備原本相互獨立;但在鴻蒙的分佈式軟總線下,這些設備被“虛擬化”成攝像模組、顯示模組、外放模組,併成為有機整體,用戶無需另行設置即可按需調用各種功能,硬件終端之間形成相互協同。

華為鴻蒙操作系統全景解構

微內核是IoT操作系統演進方向,鴻蒙微內核之效率、安全性業內領先。一般微內核系統,由於驅動、文件系統等進程被外置,各模塊之間的通信需要經過內核“搭橋”,因而效率往往比宏內核要低。但鴻蒙微內核對進程間通信進行了高度優化,使得鴻蒙相比QNX、Fuchisia效率提升3至5倍3。

此外,由於微內核的代碼數量遠遠少於宏內核,因此鴻蒙能夠以對每行代碼進行充分的“形式化”的安全驗證,顯著提升了內核安全性。

方舟編譯器是鴻蒙的取勝關鍵

方舟編譯器最早系華為於2019年4月在P30系列手機發佈會上公佈,但實際積澱十年,定位是多終端系統。華為早期表示方舟編譯器將大幅提升手機端安卓系統的運行效率,而開發編譯器其實是協助鴻蒙操作系統更深層次佈局邊緣計算、服務器等領域。

對傳統編譯器而言,編譯時點、跨語言編譯是制約應用程序執行效率的瓶頸。應用程序的執行要經過字節碼到機器碼的轉換,程序員在編程時使用上述C、C++、Java、C#等程序語言,但硬件的執行邏輯是基於0和1的二進制。因此要讓硬件能夠“讀懂”指令,就需要編譯器把“程序語言”轉譯成“機器語言”。

(1)編譯時點:根據編譯器工作時點的不同,編譯方式可分為兩種,但執行效率仍有提升空間。

一種是“邊執行、邊翻譯”,程序調用了某一句指令,編譯器就實時將其轉譯為二進制碼(早期版本安卓使用該方案,程序執行效率低下);另一種是引進高性能虛擬機(在安卓系統中為ART,即AndroidRunTime),在程序安裝時或系統空閒時就提前將代碼轉譯完畢,進一步提升了程序執行效率,但新的問題在於程序安裝時間長。

(2)跨語言編譯:程序往往使用不同語言編寫,對編譯效率產生較大影響。

例如採用Java和C/C++等多種語言混合開發的應用程序,在運行時需要藉助通用接口來協調不同代碼(即JavaNativeInterface,JNI)。通用接口需要佔用硬件資源,同時不同代碼的協調本身就低效,所以傳統編譯器下跨語言應用的執行效率較低。

方舟編譯器對以上兩大瓶頸的解決方案是:將編譯過程提前至開發者環節。在安卓的體系下,一些複雜動態語義的編譯仍需交由虛擬機完成。方舟編譯器開發團隊通過梳理Java的動態語義,進行了大規模的數據建模,尤其是在跨語言編譯時,大大提高了動態語義分析的精度;另外,華為設計了一套具有核心專利的動態語義匹配機制,有效降低了運行時動態語義的開銷。

最終結果是,方舟編譯器能夠在應用程序執行之前,就將Java代碼編譯成機器語言,極大釋放了硬件資源,這一點對於多終端尤其是物聯網邊緣計算而言尤為重要。

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華為鴻蒙操作系統全景解構

操作系統在ICT產業扮演重要角色,操作系統廠商將成為相應產業生態的主導者。

藉助鴻蒙操作系統,華為將在生態、硬件、先發+持續創新三方面體現競爭優勢,成為5G+IoT產業領軍。

華為發佈鴻蒙操作系統,同時將開源方舟編譯器,主要體現發力物聯網領域,預計將對華為各業務板塊產生積極作用,並推動IoT產業進程,預計華為產業鏈眾多公司將受益。

關注“樂晴智庫”,看深度行業研究報告(公眾號ID:lqzk767,網站:www.767stock.com)

華為鴻蒙操作系統全景解構

原因及邏輯

從技術、生態兩角度看,操作系統對於ICT廠商而言具有重要意義,鴻蒙操作系統的推出,對華為、對我國自主可控進程的意義不言而喻。

微內核、方舟編譯器是鴻蒙生態的兩大核心要素。微內核更適應複雜的程序功能,且能夠更靈活地移植至不同硬件平臺;方舟編譯器通過將編譯過程提前至開發者環節提升應用執行效率,這一點對於多終端尤其是物聯網邊緣計算而言尤為重要。結合以上兩大要素看,鴻蒙生而為IoT設計。

車聯網、智慧城市、工業是華為IoT的三大應用方向,目前三大應用成熟度各有不同,鴻蒙操作系統預計將在三大領域起催化作用。

有別於大眾的認識

市場認為華為鴻蒙操作系統的發佈受外部環境影響,更多體現“談判籌碼”作用,但我們認為華為七年前就已開始佈局操作系統領域,且鴻蒙已初步具備商用能力,長遠看也與華為多終端戰略相協同。

市場認為鴻蒙主要應用於手機操作系統並替代谷歌安卓,但我們認為從微內核、方舟編譯器兩要素看鴻蒙主要發力物聯網,開源生態、ICT硬件基因、5G技術等優勢下鴻蒙的發佈與成熟將催化物聯網產業進程。

華為鴻蒙操作系統全景解構

▌華為七年沉澱,發力物聯網操作系統“鴻蒙”

ICT領域之“大腦”,得系統者得天下

操作系統(OS,OperatingSystem)是管理計算機軟硬件資源的“大腦”。常見ICT系統包括硬件和軟件兩部分,軟件又可分為操作系統軟件和應用軟件。其中操作系統是介於硬件和應用軟件之間的一層重要部分,是管理分配硬件資源、實現應用軟件功能的重要載體。

操作系統在ICT領域扮演重要角色,其作用可從技術、生態兩方面佐證:

技術角度看,操作系統在程序運行的過程中起重要作用。

一般而言,軟件程序的運行需要四大要素:

a. 程序設計語言、編譯系統、操作系統、指令集。粗略理解:1程序設計語言是編程的工具基礎,包括常見的C、C++、Java、C#等;

b. 編譯系統的作用是將編寫好的程序語言“翻譯”成機器能夠識別的二進制碼;

c.操作系統是調度資源、執行程序的“大腦”;

d.指令集則決定了程序以何種方式來執行。

可作以下類比:硬件相當於高速公路、鐵路等基礎設施資源,軟件相當於駕駛員/旅客,而操作系統則相當於各種類型的交通工具。

汽車、火車等交通工具藉助公路、鐵路等基礎設施得以行駛,駕駛員/旅客在交通工具上方能到達不同目的地。

操作系統則是向下對接硬件,使硬件資源的存在有實際意義,同時向上承載各類應用程序,得以實現各種應用功能;編譯系統在程序運行的過程中,起到方向盤或導航儀的作用,將駕駛員(軟件)的操作(程序指令)轉化為車輛的位移(機器語言)。


華為鴻蒙操作系統全景解構


(2) 生態角度看,總結Win-tel與我國自主可控歷程,操作系統廠商處於ICT產業鏈的核心環節。

Win-tel聯盟下,微軟股價隨Win95、WinXP等版本的發佈屢創新高。

1980s微軟與英特爾組成Win-tel聯盟,使得Windows系統搭配x86的Intel處理器成為PC領域的絕對主流,二者結合後,在軟硬件版本迭代、生產、銷售等環節協同,一時形成“雙寡頭壟斷”的格局。

1995年Win95的發佈首創了“桌面”的概念,使人機交互界面更加友好;WindowsXP的發佈進一步穩固了微軟在操作系統領域的領先地位。

華為鴻蒙操作系統全景解構

儘管芯片是ICT生態的底層核心,但Windows背後龐大的應用生態決定了微軟對芯片商有較高話語權。

微軟於2018年公佈Win10操作系統已擁有3500萬個應用、超1.75億個軟件版本,支持1600萬個硬件/驅動組合。

微軟三十餘年積累海量開發者,擁有龐大的應用基礎,因此對芯片架構的選擇擁有一定話語權。在x86以外微軟已針對ARM架構推出新一代操作系統,英特爾以外的芯片商將受益Win生態的拓展。

另外,ICT領域自主可控不僅體現在以芯片為代表的硬件層,更需要操作系統帶動生態可持續。“基礎軟件的短板主要在操作系統,芯片的短板主要在EDA(電子設計自動化)設計工具等領域”。

芯片層的創新與投入一直是產業與資本的關注重點,但持續研發需要商用以及操作系統帶動應用軟件同步推進,如果沒有商用階段的現金流再投資,則芯片層的創新難以持續迭代。

華為鴻蒙操作系統全景解構

早期鴻蒙雛形LiteOS就已體現華為發力IoT

華為“鴻蒙”概念的公開時點雖受到外部環境影響,但實際已積澱大量商用經驗。

鴻蒙操作系統的發佈時點體現重大意義,但並非是“從無到有”的過程,2012年華為就已開發物聯網操作系統LiteOS,並在可穿戴設備、智能家居、車聯網、LPWA等領域應用,是鴻蒙操作系統的雛形。

華為鴻蒙操作系統全景解構

LiteOS解決物聯網應用成本、連接、安全三大痛點,體現華為早期就已探索佈局IoT領域。

(1) 低成本、低功耗。物聯網需要海量終端接入,且大多數邊緣設備為小型化、可移動,因此對續航能力與單位成本提出較高要求。LiteOS內核小於10k,同時通過MCU和通信模組二合一的OpenCPU架構,能夠顯著降低終端體積和終端成本。且超低功耗,甚至1節5號電池可工作5年。

(2) 連接多樣。物聯網終端在不同場景下需要不同形式的網絡連接,尤其進入到5G時代後,對系統的連接性能和兼容性要求嚴格。連接拓展性能強,支持6LoWPAN、WiFi、BTE、Zigbee等多種協議,且設備間可以自組網、自發現、互操作,能夠滿足物聯網應用的不同連接需求。

(3)安全。物聯網邊緣計算需要“雲”+“端”協同,互聯互通後數據洩露成為物聯網系統的重大隱患。LiteOS以極小體積的內核實現了雙向認證、差分升級、DTLS/DTLS+等機制。

華為鴻蒙操作系統全景解構

未來成熟商用的LiteOS將逐步融入鴻蒙操作系統,逐步增強鴻蒙生態的多終端開發能力。

在鴻蒙之前,華為已形成HiLink(連接標準)+LiteOS(操作系統)+芯片(算力)的IoT“三件套”體系。

在這一體系下,華為2C的智能家居、智能手機、手錶手環等設備出貨量已累計超過2億件,2B的水電錶、攝像頭、單車等設備出貨量已累計超過1億件,擁有成熟穩定的商用方案。進一步LiteOS與鴻蒙結合,將在IoT領域形成強大合力。

華為鴻蒙操作系統全景解構

微內核、方舟編譯器是鴻蒙生態的兩大核心要素

鴻蒙從設計之初就為多終端(如邊緣計算IoT、服務器等)而生,微內核、方舟編譯器作為鴻蒙操作系統生態的兩大核心要素。

微內核乃操作系統的一種結構形式,將系統實現各功能的模塊化,更靈活,易於拓展、易於維護與更新迭代;編譯器可視為人與機器的“翻譯”,將人的程序語言翻譯給計算機可理解並執行,是人與計算機之間實現溝通的橋樑。

華為鴻蒙操作系統全景解構

華為10年來在編譯器與系統內核的佈局演進,已經為鴻蒙操作系統和進軍物聯網做好了充足的鋪墊。

華為鴻蒙操作系統全景解構

鴻蒙微內核從底層即為物聯網設計

微內核與宏內核相對應,是操作系統的一種結構形式。操作系統的核心功能包括文件系統、內存和I/O設備管理、CPU調度等,宏內核即指操作系統將上述功能全部“打包集成”在內核裡,不同的功能模塊之間耦合度高,所以具有高效率的優點,代表系統包括Linux、Unix等)。

微內核則將系統分為各個小的功能模塊,僅將最核心的調度、內存管理功能保留在內核中,驅動、文件系統等以“外部模塊”的形式與內核連接,相應的優勢是易於拓展、易於維護與更新、穩定性高,代表系統包括Windows、MacOSX等。


華為鴻蒙操作系統全景解構


微內核更適應複雜的程序功能,且能夠更靈活地移植至不同硬件平臺。微內核僅在操作系統的內核中保留最基本功能,大大降低了內核的開發難度;分佈式思維,將非核心的程序和模塊隔離在內核之外,因此當單一程序出現錯誤時不會影響系統整體功能;同時,微內核相比宏內核更易於移植,開發、更新週期也得以縮短。

仿照第一部分,同樣可作以下類比:若操作系統類比為車輛等交通工具,則不同內核結構相當於車輛的不同定製方式。宏內核相當於商用整車,而微內核則類似支持深度定製車。

在行駛過程中,商用整車雖整體運行效率高,但如果某一部件出現故障,則需要專人、同款備件才能維修;而定製車的很多模塊可替代性本身就非常強,且能夠通過簡單改裝在不同路況下行駛(不同硬件環境)。

華為鴻蒙操作系統全景解構

鴻蒙微內核從底層即為物聯網設計。

上述可知,微內核的最大特性是僅在內核中保留最核心功能,因此對於鴻蒙而言:連接實時性更好(響應時延降低25.7%、時延波動率降低55.6%),同時結合5G低時延場景,尤其適用於工業控制、智能交通等物聯網領域;可以做到故障隔離,最大程度保證系統的穩定性與安全性,在5G超多連接場景下更能滿足萬物互聯的要求。

鴻蒙微內核體現分佈式的特點,解決IoT生態協同的痛點。目前已有操作系統基本只對應於某一種硬件,如Windows對應x86PC、iOS對應蘋果手機等。


華為鴻蒙操作系統全景解構


但IoT時代終端種類數量極大拓展,難以針對每種硬件分別開發操作系統或應用程序,不同硬件終端的生態無法共享協同,開發效率低。而鴻蒙實現了硬件解耦,即可針對應不同設備進行彈性部署(例如智慧屏、穿戴設備、車機、音箱、手機等)。同時創新的分佈式軟總線使得擁有不同功能的硬件可以彼此協同。

例如:傳統的相機、電視、音響等設備原本相互獨立;但在鴻蒙的分佈式軟總線下,這些設備被“虛擬化”成攝像模組、顯示模組、外放模組,併成為有機整體,用戶無需另行設置即可按需調用各種功能,硬件終端之間形成相互協同。

華為鴻蒙操作系統全景解構

微內核是IoT操作系統演進方向,鴻蒙微內核之效率、安全性業內領先。一般微內核系統,由於驅動、文件系統等進程被外置,各模塊之間的通信需要經過內核“搭橋”,因而效率往往比宏內核要低。但鴻蒙微內核對進程間通信進行了高度優化,使得鴻蒙相比QNX、Fuchisia效率提升3至5倍3。

此外,由於微內核的代碼數量遠遠少於宏內核,因此鴻蒙能夠以對每行代碼進行充分的“形式化”的安全驗證,顯著提升了內核安全性。

方舟編譯器是鴻蒙的取勝關鍵

方舟編譯器最早系華為於2019年4月在P30系列手機發佈會上公佈,但實際積澱十年,定位是多終端系統。華為早期表示方舟編譯器將大幅提升手機端安卓系統的運行效率,而開發編譯器其實是協助鴻蒙操作系統更深層次佈局邊緣計算、服務器等領域。

對傳統編譯器而言,編譯時點、跨語言編譯是制約應用程序執行效率的瓶頸。應用程序的執行要經過字節碼到機器碼的轉換,程序員在編程時使用上述C、C++、Java、C#等程序語言,但硬件的執行邏輯是基於0和1的二進制。因此要讓硬件能夠“讀懂”指令,就需要編譯器把“程序語言”轉譯成“機器語言”。

(1)編譯時點:根據編譯器工作時點的不同,編譯方式可分為兩種,但執行效率仍有提升空間。

一種是“邊執行、邊翻譯”,程序調用了某一句指令,編譯器就實時將其轉譯為二進制碼(早期版本安卓使用該方案,程序執行效率低下);另一種是引進高性能虛擬機(在安卓系統中為ART,即AndroidRunTime),在程序安裝時或系統空閒時就提前將代碼轉譯完畢,進一步提升了程序執行效率,但新的問題在於程序安裝時間長。

(2)跨語言編譯:程序往往使用不同語言編寫,對編譯效率產生較大影響。

例如採用Java和C/C++等多種語言混合開發的應用程序,在運行時需要藉助通用接口來協調不同代碼(即JavaNativeInterface,JNI)。通用接口需要佔用硬件資源,同時不同代碼的協調本身就低效,所以傳統編譯器下跨語言應用的執行效率較低。

方舟編譯器對以上兩大瓶頸的解決方案是:將編譯過程提前至開發者環節。在安卓的體系下,一些複雜動態語義的編譯仍需交由虛擬機完成。方舟編譯器開發團隊通過梳理Java的動態語義,進行了大規模的數據建模,尤其是在跨語言編譯時,大大提高了動態語義分析的精度;另外,華為設計了一套具有核心專利的動態語義匹配機制,有效降低了運行時動態語義的開銷。

最終結果是,方舟編譯器能夠在應用程序執行之前,就將Java代碼編譯成機器語言,極大釋放了硬件資源,這一點對於多終端尤其是物聯網邊緣計算而言尤為重要。

華為鴻蒙操作系統全景解構

方舟編譯器對開發者友好,利於形成良好生態。過去安卓等系統避免在開發者環節涉及編譯,一大原因是為了降低開發難度,開發者只需完成代碼編寫即可,而無需考慮如何跨語言編譯。

但方舟方案下將編譯過程提前至開發環節,並不增加開發者負擔,相反開發者還能通過方舟預置算法進行代碼優化,還可自行開發代碼優化算法,未來代碼優化甚至有可能遷移至雲端。開發環境友好是鴻蒙搭建良好生態的重要因素。

對於方舟編譯器,也可類比如下:過去ART虛擬機搭配安卓系統,相當於經驗豐富的司機駕駛傳統的手動擋汽車;而方舟編譯器搭配鴻蒙操作系統,則相當於搭載了L4級別自動駕駛的車輛,車輛行駛可以隨時根據車況、路況靈活調整,保證所有乘客的乘車體驗均為最佳。

兼容Java和C、C++等多種語言增強了鴻蒙即戰力,並與自有麒麟、鯤鵬等硬件架構協同,形成類似Win-tel的軟硬件格局。

因此綜合微內核、方舟編譯器兩大要素看,鴻蒙生而為物聯網設計,並非單純以手機操作系統為主要陣地。一方面,對於華為成熟的手機業務而言,做系統容易,但建生態難,當前安卓和蘋果已構建了幾乎不可打破的生態系統,在條件允許的情況下繼續使用安卓對於華為是一種資源節約。

進一步更通俗地解釋:對於開發者編寫的不同程序,只需經過方舟編譯器的處理,鴻蒙操作系統即可順利執行;且微內核下的鴻蒙可移植於不同平臺。這樣的系統特性天然適配於物聯網時代的海量終端與海量應用。

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華為鴻蒙操作系統全景解構

操作系統在ICT產業扮演重要角色,操作系統廠商將成為相應產業生態的主導者。

藉助鴻蒙操作系統,華為將在生態、硬件、先發+持續創新三方面體現競爭優勢,成為5G+IoT產業領軍。

華為發佈鴻蒙操作系統,同時將開源方舟編譯器,主要體現發力物聯網領域,預計將對華為各業務板塊產生積極作用,並推動IoT產業進程,預計華為產業鏈眾多公司將受益。

關注“樂晴智庫”,看深度行業研究報告(公眾號ID:lqzk767,網站:www.767stock.com)

華為鴻蒙操作系統全景解構

原因及邏輯

從技術、生態兩角度看,操作系統對於ICT廠商而言具有重要意義,鴻蒙操作系統的推出,對華為、對我國自主可控進程的意義不言而喻。

微內核、方舟編譯器是鴻蒙生態的兩大核心要素。微內核更適應複雜的程序功能,且能夠更靈活地移植至不同硬件平臺;方舟編譯器通過將編譯過程提前至開發者環節提升應用執行效率,這一點對於多終端尤其是物聯網邊緣計算而言尤為重要。結合以上兩大要素看,鴻蒙生而為IoT設計。

車聯網、智慧城市、工業是華為IoT的三大應用方向,目前三大應用成熟度各有不同,鴻蒙操作系統預計將在三大領域起催化作用。

有別於大眾的認識

市場認為華為鴻蒙操作系統的發佈受外部環境影響,更多體現“談判籌碼”作用,但我們認為華為七年前就已開始佈局操作系統領域,且鴻蒙已初步具備商用能力,長遠看也與華為多終端戰略相協同。

市場認為鴻蒙主要應用於手機操作系統並替代谷歌安卓,但我們認為從微內核、方舟編譯器兩要素看鴻蒙主要發力物聯網,開源生態、ICT硬件基因、5G技術等優勢下鴻蒙的發佈與成熟將催化物聯網產業進程。

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▌華為七年沉澱,發力物聯網操作系統“鴻蒙”

ICT領域之“大腦”,得系統者得天下

操作系統(OS,OperatingSystem)是管理計算機軟硬件資源的“大腦”。常見ICT系統包括硬件和軟件兩部分,軟件又可分為操作系統軟件和應用軟件。其中操作系統是介於硬件和應用軟件之間的一層重要部分,是管理分配硬件資源、實現應用軟件功能的重要載體。

操作系統在ICT領域扮演重要角色,其作用可從技術、生態兩方面佐證:

技術角度看,操作系統在程序運行的過程中起重要作用。

一般而言,軟件程序的運行需要四大要素:

a. 程序設計語言、編譯系統、操作系統、指令集。粗略理解:1程序設計語言是編程的工具基礎,包括常見的C、C++、Java、C#等;

b. 編譯系統的作用是將編寫好的程序語言“翻譯”成機器能夠識別的二進制碼;

c.操作系統是調度資源、執行程序的“大腦”;

d.指令集則決定了程序以何種方式來執行。

可作以下類比:硬件相當於高速公路、鐵路等基礎設施資源,軟件相當於駕駛員/旅客,而操作系統則相當於各種類型的交通工具。

汽車、火車等交通工具藉助公路、鐵路等基礎設施得以行駛,駕駛員/旅客在交通工具上方能到達不同目的地。

操作系統則是向下對接硬件,使硬件資源的存在有實際意義,同時向上承載各類應用程序,得以實現各種應用功能;編譯系統在程序運行的過程中,起到方向盤或導航儀的作用,將駕駛員(軟件)的操作(程序指令)轉化為車輛的位移(機器語言)。


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(2) 生態角度看,總結Win-tel與我國自主可控歷程,操作系統廠商處於ICT產業鏈的核心環節。

Win-tel聯盟下,微軟股價隨Win95、WinXP等版本的發佈屢創新高。

1980s微軟與英特爾組成Win-tel聯盟,使得Windows系統搭配x86的Intel處理器成為PC領域的絕對主流,二者結合後,在軟硬件版本迭代、生產、銷售等環節協同,一時形成“雙寡頭壟斷”的格局。

1995年Win95的發佈首創了“桌面”的概念,使人機交互界面更加友好;WindowsXP的發佈進一步穩固了微軟在操作系統領域的領先地位。

華為鴻蒙操作系統全景解構

儘管芯片是ICT生態的底層核心,但Windows背後龐大的應用生態決定了微軟對芯片商有較高話語權。

微軟於2018年公佈Win10操作系統已擁有3500萬個應用、超1.75億個軟件版本,支持1600萬個硬件/驅動組合。

微軟三十餘年積累海量開發者,擁有龐大的應用基礎,因此對芯片架構的選擇擁有一定話語權。在x86以外微軟已針對ARM架構推出新一代操作系統,英特爾以外的芯片商將受益Win生態的拓展。

另外,ICT領域自主可控不僅體現在以芯片為代表的硬件層,更需要操作系統帶動生態可持續。“基礎軟件的短板主要在操作系統,芯片的短板主要在EDA(電子設計自動化)設計工具等領域”。

芯片層的創新與投入一直是產業與資本的關注重點,但持續研發需要商用以及操作系統帶動應用軟件同步推進,如果沒有商用階段的現金流再投資,則芯片層的創新難以持續迭代。

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早期鴻蒙雛形LiteOS就已體現華為發力IoT

華為“鴻蒙”概念的公開時點雖受到外部環境影響,但實際已積澱大量商用經驗。

鴻蒙操作系統的發佈時點體現重大意義,但並非是“從無到有”的過程,2012年華為就已開發物聯網操作系統LiteOS,並在可穿戴設備、智能家居、車聯網、LPWA等領域應用,是鴻蒙操作系統的雛形。

華為鴻蒙操作系統全景解構

LiteOS解決物聯網應用成本、連接、安全三大痛點,體現華為早期就已探索佈局IoT領域。

(1) 低成本、低功耗。物聯網需要海量終端接入,且大多數邊緣設備為小型化、可移動,因此對續航能力與單位成本提出較高要求。LiteOS內核小於10k,同時通過MCU和通信模組二合一的OpenCPU架構,能夠顯著降低終端體積和終端成本。且超低功耗,甚至1節5號電池可工作5年。

(2) 連接多樣。物聯網終端在不同場景下需要不同形式的網絡連接,尤其進入到5G時代後,對系統的連接性能和兼容性要求嚴格。連接拓展性能強,支持6LoWPAN、WiFi、BTE、Zigbee等多種協議,且設備間可以自組網、自發現、互操作,能夠滿足物聯網應用的不同連接需求。

(3)安全。物聯網邊緣計算需要“雲”+“端”協同,互聯互通後數據洩露成為物聯網系統的重大隱患。LiteOS以極小體積的內核實現了雙向認證、差分升級、DTLS/DTLS+等機制。

華為鴻蒙操作系統全景解構

未來成熟商用的LiteOS將逐步融入鴻蒙操作系統,逐步增強鴻蒙生態的多終端開發能力。

在鴻蒙之前,華為已形成HiLink(連接標準)+LiteOS(操作系統)+芯片(算力)的IoT“三件套”體系。

在這一體系下,華為2C的智能家居、智能手機、手錶手環等設備出貨量已累計超過2億件,2B的水電錶、攝像頭、單車等設備出貨量已累計超過1億件,擁有成熟穩定的商用方案。進一步LiteOS與鴻蒙結合,將在IoT領域形成強大合力。

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微內核、方舟編譯器是鴻蒙生態的兩大核心要素

鴻蒙從設計之初就為多終端(如邊緣計算IoT、服務器等)而生,微內核、方舟編譯器作為鴻蒙操作系統生態的兩大核心要素。

微內核乃操作系統的一種結構形式,將系統實現各功能的模塊化,更靈活,易於拓展、易於維護與更新迭代;編譯器可視為人與機器的“翻譯”,將人的程序語言翻譯給計算機可理解並執行,是人與計算機之間實現溝通的橋樑。

華為鴻蒙操作系統全景解構

華為10年來在編譯器與系統內核的佈局演進,已經為鴻蒙操作系統和進軍物聯網做好了充足的鋪墊。

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鴻蒙微內核從底層即為物聯網設計

微內核與宏內核相對應,是操作系統的一種結構形式。操作系統的核心功能包括文件系統、內存和I/O設備管理、CPU調度等,宏內核即指操作系統將上述功能全部“打包集成”在內核裡,不同的功能模塊之間耦合度高,所以具有高效率的優點,代表系統包括Linux、Unix等)。

微內核則將系統分為各個小的功能模塊,僅將最核心的調度、內存管理功能保留在內核中,驅動、文件系統等以“外部模塊”的形式與內核連接,相應的優勢是易於拓展、易於維護與更新、穩定性高,代表系統包括Windows、MacOSX等。


華為鴻蒙操作系統全景解構


微內核更適應複雜的程序功能,且能夠更靈活地移植至不同硬件平臺。微內核僅在操作系統的內核中保留最基本功能,大大降低了內核的開發難度;分佈式思維,將非核心的程序和模塊隔離在內核之外,因此當單一程序出現錯誤時不會影響系統整體功能;同時,微內核相比宏內核更易於移植,開發、更新週期也得以縮短。

仿照第一部分,同樣可作以下類比:若操作系統類比為車輛等交通工具,則不同內核結構相當於車輛的不同定製方式。宏內核相當於商用整車,而微內核則類似支持深度定製車。

在行駛過程中,商用整車雖整體運行效率高,但如果某一部件出現故障,則需要專人、同款備件才能維修;而定製車的很多模塊可替代性本身就非常強,且能夠通過簡單改裝在不同路況下行駛(不同硬件環境)。

華為鴻蒙操作系統全景解構

鴻蒙微內核從底層即為物聯網設計。

上述可知,微內核的最大特性是僅在內核中保留最核心功能,因此對於鴻蒙而言:連接實時性更好(響應時延降低25.7%、時延波動率降低55.6%),同時結合5G低時延場景,尤其適用於工業控制、智能交通等物聯網領域;可以做到故障隔離,最大程度保證系統的穩定性與安全性,在5G超多連接場景下更能滿足萬物互聯的要求。

鴻蒙微內核體現分佈式的特點,解決IoT生態協同的痛點。目前已有操作系統基本只對應於某一種硬件,如Windows對應x86PC、iOS對應蘋果手機等。


華為鴻蒙操作系統全景解構


但IoT時代終端種類數量極大拓展,難以針對每種硬件分別開發操作系統或應用程序,不同硬件終端的生態無法共享協同,開發效率低。而鴻蒙實現了硬件解耦,即可針對應不同設備進行彈性部署(例如智慧屏、穿戴設備、車機、音箱、手機等)。同時創新的分佈式軟總線使得擁有不同功能的硬件可以彼此協同。

例如:傳統的相機、電視、音響等設備原本相互獨立;但在鴻蒙的分佈式軟總線下,這些設備被“虛擬化”成攝像模組、顯示模組、外放模組,併成為有機整體,用戶無需另行設置即可按需調用各種功能,硬件終端之間形成相互協同。

華為鴻蒙操作系統全景解構

微內核是IoT操作系統演進方向,鴻蒙微內核之效率、安全性業內領先。一般微內核系統,由於驅動、文件系統等進程被外置,各模塊之間的通信需要經過內核“搭橋”,因而效率往往比宏內核要低。但鴻蒙微內核對進程間通信進行了高度優化,使得鴻蒙相比QNX、Fuchisia效率提升3至5倍3。

此外,由於微內核的代碼數量遠遠少於宏內核,因此鴻蒙能夠以對每行代碼進行充分的“形式化”的安全驗證,顯著提升了內核安全性。

方舟編譯器是鴻蒙的取勝關鍵

方舟編譯器最早系華為於2019年4月在P30系列手機發佈會上公佈,但實際積澱十年,定位是多終端系統。華為早期表示方舟編譯器將大幅提升手機端安卓系統的運行效率,而開發編譯器其實是協助鴻蒙操作系統更深層次佈局邊緣計算、服務器等領域。

對傳統編譯器而言,編譯時點、跨語言編譯是制約應用程序執行效率的瓶頸。應用程序的執行要經過字節碼到機器碼的轉換,程序員在編程時使用上述C、C++、Java、C#等程序語言,但硬件的執行邏輯是基於0和1的二進制。因此要讓硬件能夠“讀懂”指令,就需要編譯器把“程序語言”轉譯成“機器語言”。

(1)編譯時點:根據編譯器工作時點的不同,編譯方式可分為兩種,但執行效率仍有提升空間。

一種是“邊執行、邊翻譯”,程序調用了某一句指令,編譯器就實時將其轉譯為二進制碼(早期版本安卓使用該方案,程序執行效率低下);另一種是引進高性能虛擬機(在安卓系統中為ART,即AndroidRunTime),在程序安裝時或系統空閒時就提前將代碼轉譯完畢,進一步提升了程序執行效率,但新的問題在於程序安裝時間長。

(2)跨語言編譯:程序往往使用不同語言編寫,對編譯效率產生較大影響。

例如採用Java和C/C++等多種語言混合開發的應用程序,在運行時需要藉助通用接口來協調不同代碼(即JavaNativeInterface,JNI)。通用接口需要佔用硬件資源,同時不同代碼的協調本身就低效,所以傳統編譯器下跨語言應用的執行效率較低。

方舟編譯器對以上兩大瓶頸的解決方案是:將編譯過程提前至開發者環節。在安卓的體系下,一些複雜動態語義的編譯仍需交由虛擬機完成。方舟編譯器開發團隊通過梳理Java的動態語義,進行了大規模的數據建模,尤其是在跨語言編譯時,大大提高了動態語義分析的精度;另外,華為設計了一套具有核心專利的動態語義匹配機制,有效降低了運行時動態語義的開銷。

最終結果是,方舟編譯器能夠在應用程序執行之前,就將Java代碼編譯成機器語言,極大釋放了硬件資源,這一點對於多終端尤其是物聯網邊緣計算而言尤為重要。

華為鴻蒙操作系統全景解構

方舟編譯器對開發者友好,利於形成良好生態。過去安卓等系統避免在開發者環節涉及編譯,一大原因是為了降低開發難度,開發者只需完成代碼編寫即可,而無需考慮如何跨語言編譯。

但方舟方案下將編譯過程提前至開發環節,並不增加開發者負擔,相反開發者還能通過方舟預置算法進行代碼優化,還可自行開發代碼優化算法,未來代碼優化甚至有可能遷移至雲端。開發環境友好是鴻蒙搭建良好生態的重要因素。

對於方舟編譯器,也可類比如下:過去ART虛擬機搭配安卓系統,相當於經驗豐富的司機駕駛傳統的手動擋汽車;而方舟編譯器搭配鴻蒙操作系統,則相當於搭載了L4級別自動駕駛的車輛,車輛行駛可以隨時根據車況、路況靈活調整,保證所有乘客的乘車體驗均為最佳。

兼容Java和C、C++等多種語言增強了鴻蒙即戰力,並與自有麒麟、鯤鵬等硬件架構協同,形成類似Win-tel的軟硬件格局。

因此綜合微內核、方舟編譯器兩大要素看,鴻蒙生而為物聯網設計,並非單純以手機操作系統為主要陣地。一方面,對於華為成熟的手機業務而言,做系統容易,但建生態難,當前安卓和蘋果已構建了幾乎不可打破的生態系統,在條件允許的情況下繼續使用安卓對於華為是一種資源節約。

進一步更通俗地解釋:對於開發者編寫的不同程序,只需經過方舟編譯器的處理,鴻蒙操作系統即可順利執行;且微內核下的鴻蒙可移植於不同平臺。這樣的系統特性天然適配於物聯網時代的海量終端與海量應用。

華為鴻蒙操作系統全景解構

藉助鴻蒙,華為將成“5G+IoT時代的蘋果”

蘋果曾是3G、4G移動互聯網時代成長的新興巨頭,回顧蘋果的崛起路程,在生態、硬件、先發優勢+持續創新三方面體現優勢。

(1) 生態

在蘋果之前,微軟曾於1996年發佈可運行於手機的WindowsCE操作系統;塞班於2001年發佈symbianS60操作系統,一度獲得諾基亞、三星、索尼愛立信、摩托羅拉、西門子等眾多手機大廠支持,但由於symbian系統對開發者不友好、內核臃腫,在3G時代到來後蘋果抓住移動互聯網的機會推出iOS,並搭建擁有高質量應用的AppStore,強大的開發者生態不斷增強蘋果公司的生命力。

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華為鴻蒙操作系統全景解構

操作系統在ICT產業扮演重要角色,操作系統廠商將成為相應產業生態的主導者。

藉助鴻蒙操作系統,華為將在生態、硬件、先發+持續創新三方面體現競爭優勢,成為5G+IoT產業領軍。

華為發佈鴻蒙操作系統,同時將開源方舟編譯器,主要體現發力物聯網領域,預計將對華為各業務板塊產生積極作用,並推動IoT產業進程,預計華為產業鏈眾多公司將受益。

關注“樂晴智庫”,看深度行業研究報告(公眾號ID:lqzk767,網站:www.767stock.com)

華為鴻蒙操作系統全景解構

原因及邏輯

從技術、生態兩角度看,操作系統對於ICT廠商而言具有重要意義,鴻蒙操作系統的推出,對華為、對我國自主可控進程的意義不言而喻。

微內核、方舟編譯器是鴻蒙生態的兩大核心要素。微內核更適應複雜的程序功能,且能夠更靈活地移植至不同硬件平臺;方舟編譯器通過將編譯過程提前至開發者環節提升應用執行效率,這一點對於多終端尤其是物聯網邊緣計算而言尤為重要。結合以上兩大要素看,鴻蒙生而為IoT設計。

車聯網、智慧城市、工業是華為IoT的三大應用方向,目前三大應用成熟度各有不同,鴻蒙操作系統預計將在三大領域起催化作用。

有別於大眾的認識

市場認為華為鴻蒙操作系統的發佈受外部環境影響,更多體現“談判籌碼”作用,但我們認為華為七年前就已開始佈局操作系統領域,且鴻蒙已初步具備商用能力,長遠看也與華為多終端戰略相協同。

市場認為鴻蒙主要應用於手機操作系統並替代谷歌安卓,但我們認為從微內核、方舟編譯器兩要素看鴻蒙主要發力物聯網,開源生態、ICT硬件基因、5G技術等優勢下鴻蒙的發佈與成熟將催化物聯網產業進程。

華為鴻蒙操作系統全景解構

▌華為七年沉澱,發力物聯網操作系統“鴻蒙”

ICT領域之“大腦”,得系統者得天下

操作系統(OS,OperatingSystem)是管理計算機軟硬件資源的“大腦”。常見ICT系統包括硬件和軟件兩部分,軟件又可分為操作系統軟件和應用軟件。其中操作系統是介於硬件和應用軟件之間的一層重要部分,是管理分配硬件資源、實現應用軟件功能的重要載體。

操作系統在ICT領域扮演重要角色,其作用可從技術、生態兩方面佐證:

技術角度看,操作系統在程序運行的過程中起重要作用。

一般而言,軟件程序的運行需要四大要素:

a. 程序設計語言、編譯系統、操作系統、指令集。粗略理解:1程序設計語言是編程的工具基礎,包括常見的C、C++、Java、C#等;

b. 編譯系統的作用是將編寫好的程序語言“翻譯”成機器能夠識別的二進制碼;

c.操作系統是調度資源、執行程序的“大腦”;

d.指令集則決定了程序以何種方式來執行。

可作以下類比:硬件相當於高速公路、鐵路等基礎設施資源,軟件相當於駕駛員/旅客,而操作系統則相當於各種類型的交通工具。

汽車、火車等交通工具藉助公路、鐵路等基礎設施得以行駛,駕駛員/旅客在交通工具上方能到達不同目的地。

操作系統則是向下對接硬件,使硬件資源的存在有實際意義,同時向上承載各類應用程序,得以實現各種應用功能;編譯系統在程序運行的過程中,起到方向盤或導航儀的作用,將駕駛員(軟件)的操作(程序指令)轉化為車輛的位移(機器語言)。


華為鴻蒙操作系統全景解構


(2) 生態角度看,總結Win-tel與我國自主可控歷程,操作系統廠商處於ICT產業鏈的核心環節。

Win-tel聯盟下,微軟股價隨Win95、WinXP等版本的發佈屢創新高。

1980s微軟與英特爾組成Win-tel聯盟,使得Windows系統搭配x86的Intel處理器成為PC領域的絕對主流,二者結合後,在軟硬件版本迭代、生產、銷售等環節協同,一時形成“雙寡頭壟斷”的格局。

1995年Win95的發佈首創了“桌面”的概念,使人機交互界面更加友好;WindowsXP的發佈進一步穩固了微軟在操作系統領域的領先地位。

華為鴻蒙操作系統全景解構

儘管芯片是ICT生態的底層核心,但Windows背後龐大的應用生態決定了微軟對芯片商有較高話語權。

微軟於2018年公佈Win10操作系統已擁有3500萬個應用、超1.75億個軟件版本,支持1600萬個硬件/驅動組合。

微軟三十餘年積累海量開發者,擁有龐大的應用基礎,因此對芯片架構的選擇擁有一定話語權。在x86以外微軟已針對ARM架構推出新一代操作系統,英特爾以外的芯片商將受益Win生態的拓展。

另外,ICT領域自主可控不僅體現在以芯片為代表的硬件層,更需要操作系統帶動生態可持續。“基礎軟件的短板主要在操作系統,芯片的短板主要在EDA(電子設計自動化)設計工具等領域”。

芯片層的創新與投入一直是產業與資本的關注重點,但持續研發需要商用以及操作系統帶動應用軟件同步推進,如果沒有商用階段的現金流再投資,則芯片層的創新難以持續迭代。

華為鴻蒙操作系統全景解構

早期鴻蒙雛形LiteOS就已體現華為發力IoT

華為“鴻蒙”概念的公開時點雖受到外部環境影響,但實際已積澱大量商用經驗。

鴻蒙操作系統的發佈時點體現重大意義,但並非是“從無到有”的過程,2012年華為就已開發物聯網操作系統LiteOS,並在可穿戴設備、智能家居、車聯網、LPWA等領域應用,是鴻蒙操作系統的雛形。

華為鴻蒙操作系統全景解構

LiteOS解決物聯網應用成本、連接、安全三大痛點,體現華為早期就已探索佈局IoT領域。

(1) 低成本、低功耗。物聯網需要海量終端接入,且大多數邊緣設備為小型化、可移動,因此對續航能力與單位成本提出較高要求。LiteOS內核小於10k,同時通過MCU和通信模組二合一的OpenCPU架構,能夠顯著降低終端體積和終端成本。且超低功耗,甚至1節5號電池可工作5年。

(2) 連接多樣。物聯網終端在不同場景下需要不同形式的網絡連接,尤其進入到5G時代後,對系統的連接性能和兼容性要求嚴格。連接拓展性能強,支持6LoWPAN、WiFi、BTE、Zigbee等多種協議,且設備間可以自組網、自發現、互操作,能夠滿足物聯網應用的不同連接需求。

(3)安全。物聯網邊緣計算需要“雲”+“端”協同,互聯互通後數據洩露成為物聯網系統的重大隱患。LiteOS以極小體積的內核實現了雙向認證、差分升級、DTLS/DTLS+等機制。

華為鴻蒙操作系統全景解構

未來成熟商用的LiteOS將逐步融入鴻蒙操作系統,逐步增強鴻蒙生態的多終端開發能力。

在鴻蒙之前,華為已形成HiLink(連接標準)+LiteOS(操作系統)+芯片(算力)的IoT“三件套”體系。

在這一體系下,華為2C的智能家居、智能手機、手錶手環等設備出貨量已累計超過2億件,2B的水電錶、攝像頭、單車等設備出貨量已累計超過1億件,擁有成熟穩定的商用方案。進一步LiteOS與鴻蒙結合,將在IoT領域形成強大合力。

華為鴻蒙操作系統全景解構

微內核、方舟編譯器是鴻蒙生態的兩大核心要素

鴻蒙從設計之初就為多終端(如邊緣計算IoT、服務器等)而生,微內核、方舟編譯器作為鴻蒙操作系統生態的兩大核心要素。

微內核乃操作系統的一種結構形式,將系統實現各功能的模塊化,更靈活,易於拓展、易於維護與更新迭代;編譯器可視為人與機器的“翻譯”,將人的程序語言翻譯給計算機可理解並執行,是人與計算機之間實現溝通的橋樑。

華為鴻蒙操作系統全景解構

華為10年來在編譯器與系統內核的佈局演進,已經為鴻蒙操作系統和進軍物聯網做好了充足的鋪墊。

華為鴻蒙操作系統全景解構

鴻蒙微內核從底層即為物聯網設計

微內核與宏內核相對應,是操作系統的一種結構形式。操作系統的核心功能包括文件系統、內存和I/O設備管理、CPU調度等,宏內核即指操作系統將上述功能全部“打包集成”在內核裡,不同的功能模塊之間耦合度高,所以具有高效率的優點,代表系統包括Linux、Unix等)。

微內核則將系統分為各個小的功能模塊,僅將最核心的調度、內存管理功能保留在內核中,驅動、文件系統等以“外部模塊”的形式與內核連接,相應的優勢是易於拓展、易於維護與更新、穩定性高,代表系統包括Windows、MacOSX等。


華為鴻蒙操作系統全景解構


微內核更適應複雜的程序功能,且能夠更靈活地移植至不同硬件平臺。微內核僅在操作系統的內核中保留最基本功能,大大降低了內核的開發難度;分佈式思維,將非核心的程序和模塊隔離在內核之外,因此當單一程序出現錯誤時不會影響系統整體功能;同時,微內核相比宏內核更易於移植,開發、更新週期也得以縮短。

仿照第一部分,同樣可作以下類比:若操作系統類比為車輛等交通工具,則不同內核結構相當於車輛的不同定製方式。宏內核相當於商用整車,而微內核則類似支持深度定製車。

在行駛過程中,商用整車雖整體運行效率高,但如果某一部件出現故障,則需要專人、同款備件才能維修;而定製車的很多模塊可替代性本身就非常強,且能夠通過簡單改裝在不同路況下行駛(不同硬件環境)。

華為鴻蒙操作系統全景解構

鴻蒙微內核從底層即為物聯網設計。

上述可知,微內核的最大特性是僅在內核中保留最核心功能,因此對於鴻蒙而言:連接實時性更好(響應時延降低25.7%、時延波動率降低55.6%),同時結合5G低時延場景,尤其適用於工業控制、智能交通等物聯網領域;可以做到故障隔離,最大程度保證系統的穩定性與安全性,在5G超多連接場景下更能滿足萬物互聯的要求。

鴻蒙微內核體現分佈式的特點,解決IoT生態協同的痛點。目前已有操作系統基本只對應於某一種硬件,如Windows對應x86PC、iOS對應蘋果手機等。


華為鴻蒙操作系統全景解構


但IoT時代終端種類數量極大拓展,難以針對每種硬件分別開發操作系統或應用程序,不同硬件終端的生態無法共享協同,開發效率低。而鴻蒙實現了硬件解耦,即可針對應不同設備進行彈性部署(例如智慧屏、穿戴設備、車機、音箱、手機等)。同時創新的分佈式軟總線使得擁有不同功能的硬件可以彼此協同。

例如:傳統的相機、電視、音響等設備原本相互獨立;但在鴻蒙的分佈式軟總線下,這些設備被“虛擬化”成攝像模組、顯示模組、外放模組,併成為有機整體,用戶無需另行設置即可按需調用各種功能,硬件終端之間形成相互協同。

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微內核是IoT操作系統演進方向,鴻蒙微內核之效率、安全性業內領先。一般微內核系統,由於驅動、文件系統等進程被外置,各模塊之間的通信需要經過內核“搭橋”,因而效率往往比宏內核要低。但鴻蒙微內核對進程間通信進行了高度優化,使得鴻蒙相比QNX、Fuchisia效率提升3至5倍3。

此外,由於微內核的代碼數量遠遠少於宏內核,因此鴻蒙能夠以對每行代碼進行充分的“形式化”的安全驗證,顯著提升了內核安全性。

方舟編譯器是鴻蒙的取勝關鍵

方舟編譯器最早系華為於2019年4月在P30系列手機發佈會上公佈,但實際積澱十年,定位是多終端系統。華為早期表示方舟編譯器將大幅提升手機端安卓系統的運行效率,而開發編譯器其實是協助鴻蒙操作系統更深層次佈局邊緣計算、服務器等領域。

對傳統編譯器而言,編譯時點、跨語言編譯是制約應用程序執行效率的瓶頸。應用程序的執行要經過字節碼到機器碼的轉換,程序員在編程時使用上述C、C++、Java、C#等程序語言,但硬件的執行邏輯是基於0和1的二進制。因此要讓硬件能夠“讀懂”指令,就需要編譯器把“程序語言”轉譯成“機器語言”。

(1)編譯時點:根據編譯器工作時點的不同,編譯方式可分為兩種,但執行效率仍有提升空間。

一種是“邊執行、邊翻譯”,程序調用了某一句指令,編譯器就實時將其轉譯為二進制碼(早期版本安卓使用該方案,程序執行效率低下);另一種是引進高性能虛擬機(在安卓系統中為ART,即AndroidRunTime),在程序安裝時或系統空閒時就提前將代碼轉譯完畢,進一步提升了程序執行效率,但新的問題在於程序安裝時間長。

(2)跨語言編譯:程序往往使用不同語言編寫,對編譯效率產生較大影響。

例如採用Java和C/C++等多種語言混合開發的應用程序,在運行時需要藉助通用接口來協調不同代碼(即JavaNativeInterface,JNI)。通用接口需要佔用硬件資源,同時不同代碼的協調本身就低效,所以傳統編譯器下跨語言應用的執行效率較低。

方舟編譯器對以上兩大瓶頸的解決方案是:將編譯過程提前至開發者環節。在安卓的體系下,一些複雜動態語義的編譯仍需交由虛擬機完成。方舟編譯器開發團隊通過梳理Java的動態語義,進行了大規模的數據建模,尤其是在跨語言編譯時,大大提高了動態語義分析的精度;另外,華為設計了一套具有核心專利的動態語義匹配機制,有效降低了運行時動態語義的開銷。

最終結果是,方舟編譯器能夠在應用程序執行之前,就將Java代碼編譯成機器語言,極大釋放了硬件資源,這一點對於多終端尤其是物聯網邊緣計算而言尤為重要。

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方舟編譯器對開發者友好,利於形成良好生態。過去安卓等系統避免在開發者環節涉及編譯,一大原因是為了降低開發難度,開發者只需完成代碼編寫即可,而無需考慮如何跨語言編譯。

但方舟方案下將編譯過程提前至開發環節,並不增加開發者負擔,相反開發者還能通過方舟預置算法進行代碼優化,還可自行開發代碼優化算法,未來代碼優化甚至有可能遷移至雲端。開發環境友好是鴻蒙搭建良好生態的重要因素。

對於方舟編譯器,也可類比如下:過去ART虛擬機搭配安卓系統,相當於經驗豐富的司機駕駛傳統的手動擋汽車;而方舟編譯器搭配鴻蒙操作系統,則相當於搭載了L4級別自動駕駛的車輛,車輛行駛可以隨時根據車況、路況靈活調整,保證所有乘客的乘車體驗均為最佳。

兼容Java和C、C++等多種語言增強了鴻蒙即戰力,並與自有麒麟、鯤鵬等硬件架構協同,形成類似Win-tel的軟硬件格局。

因此綜合微內核、方舟編譯器兩大要素看,鴻蒙生而為物聯網設計,並非單純以手機操作系統為主要陣地。一方面,對於華為成熟的手機業務而言,做系統容易,但建生態難,當前安卓和蘋果已構建了幾乎不可打破的生態系統,在條件允許的情況下繼續使用安卓對於華為是一種資源節約。

進一步更通俗地解釋:對於開發者編寫的不同程序,只需經過方舟編譯器的處理,鴻蒙操作系統即可順利執行;且微內核下的鴻蒙可移植於不同平臺。這樣的系統特性天然適配於物聯網時代的海量終端與海量應用。

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藉助鴻蒙,華為將成“5G+IoT時代的蘋果”

蘋果曾是3G、4G移動互聯網時代成長的新興巨頭,回顧蘋果的崛起路程,在生態、硬件、先發優勢+持續創新三方面體現優勢。

(1) 生態

在蘋果之前,微軟曾於1996年發佈可運行於手機的WindowsCE操作系統;塞班於2001年發佈symbianS60操作系統,一度獲得諾基亞、三星、索尼愛立信、摩托羅拉、西門子等眾多手機大廠支持,但由於symbian系統對開發者不友好、內核臃腫,在3G時代到來後蘋果抓住移動互聯網的機會推出iOS,並搭建擁有高質量應用的AppStore,強大的開發者生態不斷增強蘋果公司的生命力。

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(2) 硬件

相較之前的手機品牌,蘋果擁有體系完整的硬件產業鏈,且在上下游擁有極強的議價能力,並在手機之外推出Macbook、iPod、iPad等產品,不斷拓寬硬件“能力圈”。在優質生態的基礎上,緊密的硬件產業鏈一方面可以提升公司盈利能力,另一方面軟硬協同也極大提升了方案本身的使用體驗。

(3)先發優勢+持續創新

通過良性循環的生態+軟硬件協同形成護城河之後,蘋果不斷前瞻移動設備領域的新技術、新應用,且能夠持續迭代,逐步把持了行業的發展方向,最終成為移動互聯網時代的一大巨頭。

但隨著C端移動互聯網紅利見頂,蘋果在5G+IoT時代增長乏力。隨著技術演進,蘋果近年來也暴露出一些問題:生態不如安卓開源;核心硬件受制於外部(比如基帶依賴高通、英特爾);後續創新乏力(新款iPhone難言成功)。在5G+IoT時代,其他ICT廠商開始面臨新的機會。


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操作系統在ICT產業扮演重要角色,操作系統廠商將成為相應產業生態的主導者。

藉助鴻蒙操作系統,華為將在生態、硬件、先發+持續創新三方面體現競爭優勢,成為5G+IoT產業領軍。

華為發佈鴻蒙操作系統,同時將開源方舟編譯器,主要體現發力物聯網領域,預計將對華為各業務板塊產生積極作用,並推動IoT產業進程,預計華為產業鏈眾多公司將受益。

關注“樂晴智庫”,看深度行業研究報告(公眾號ID:lqzk767,網站:www.767stock.com)

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原因及邏輯

從技術、生態兩角度看,操作系統對於ICT廠商而言具有重要意義,鴻蒙操作系統的推出,對華為、對我國自主可控進程的意義不言而喻。

微內核、方舟編譯器是鴻蒙生態的兩大核心要素。微內核更適應複雜的程序功能,且能夠更靈活地移植至不同硬件平臺;方舟編譯器通過將編譯過程提前至開發者環節提升應用執行效率,這一點對於多終端尤其是物聯網邊緣計算而言尤為重要。結合以上兩大要素看,鴻蒙生而為IoT設計。

車聯網、智慧城市、工業是華為IoT的三大應用方向,目前三大應用成熟度各有不同,鴻蒙操作系統預計將在三大領域起催化作用。

有別於大眾的認識

市場認為華為鴻蒙操作系統的發佈受外部環境影響,更多體現“談判籌碼”作用,但我們認為華為七年前就已開始佈局操作系統領域,且鴻蒙已初步具備商用能力,長遠看也與華為多終端戰略相協同。

市場認為鴻蒙主要應用於手機操作系統並替代谷歌安卓,但我們認為從微內核、方舟編譯器兩要素看鴻蒙主要發力物聯網,開源生態、ICT硬件基因、5G技術等優勢下鴻蒙的發佈與成熟將催化物聯網產業進程。

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▌華為七年沉澱,發力物聯網操作系統“鴻蒙”

ICT領域之“大腦”,得系統者得天下

操作系統(OS,OperatingSystem)是管理計算機軟硬件資源的“大腦”。常見ICT系統包括硬件和軟件兩部分,軟件又可分為操作系統軟件和應用軟件。其中操作系統是介於硬件和應用軟件之間的一層重要部分,是管理分配硬件資源、實現應用軟件功能的重要載體。

操作系統在ICT領域扮演重要角色,其作用可從技術、生態兩方面佐證:

技術角度看,操作系統在程序運行的過程中起重要作用。

一般而言,軟件程序的運行需要四大要素:

a. 程序設計語言、編譯系統、操作系統、指令集。粗略理解:1程序設計語言是編程的工具基礎,包括常見的C、C++、Java、C#等;

b. 編譯系統的作用是將編寫好的程序語言“翻譯”成機器能夠識別的二進制碼;

c.操作系統是調度資源、執行程序的“大腦”;

d.指令集則決定了程序以何種方式來執行。

可作以下類比:硬件相當於高速公路、鐵路等基礎設施資源,軟件相當於駕駛員/旅客,而操作系統則相當於各種類型的交通工具。

汽車、火車等交通工具藉助公路、鐵路等基礎設施得以行駛,駕駛員/旅客在交通工具上方能到達不同目的地。

操作系統則是向下對接硬件,使硬件資源的存在有實際意義,同時向上承載各類應用程序,得以實現各種應用功能;編譯系統在程序運行的過程中,起到方向盤或導航儀的作用,將駕駛員(軟件)的操作(程序指令)轉化為車輛的位移(機器語言)。


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(2) 生態角度看,總結Win-tel與我國自主可控歷程,操作系統廠商處於ICT產業鏈的核心環節。

Win-tel聯盟下,微軟股價隨Win95、WinXP等版本的發佈屢創新高。

1980s微軟與英特爾組成Win-tel聯盟,使得Windows系統搭配x86的Intel處理器成為PC領域的絕對主流,二者結合後,在軟硬件版本迭代、生產、銷售等環節協同,一時形成“雙寡頭壟斷”的格局。

1995年Win95的發佈首創了“桌面”的概念,使人機交互界面更加友好;WindowsXP的發佈進一步穩固了微軟在操作系統領域的領先地位。

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儘管芯片是ICT生態的底層核心,但Windows背後龐大的應用生態決定了微軟對芯片商有較高話語權。

微軟於2018年公佈Win10操作系統已擁有3500萬個應用、超1.75億個軟件版本,支持1600萬個硬件/驅動組合。

微軟三十餘年積累海量開發者,擁有龐大的應用基礎,因此對芯片架構的選擇擁有一定話語權。在x86以外微軟已針對ARM架構推出新一代操作系統,英特爾以外的芯片商將受益Win生態的拓展。

另外,ICT領域自主可控不僅體現在以芯片為代表的硬件層,更需要操作系統帶動生態可持續。“基礎軟件的短板主要在操作系統,芯片的短板主要在EDA(電子設計自動化)設計工具等領域”。

芯片層的創新與投入一直是產業與資本的關注重點,但持續研發需要商用以及操作系統帶動應用軟件同步推進,如果沒有商用階段的現金流再投資,則芯片層的創新難以持續迭代。

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早期鴻蒙雛形LiteOS就已體現華為發力IoT

華為“鴻蒙”概念的公開時點雖受到外部環境影響,但實際已積澱大量商用經驗。

鴻蒙操作系統的發佈時點體現重大意義,但並非是“從無到有”的過程,2012年華為就已開發物聯網操作系統LiteOS,並在可穿戴設備、智能家居、車聯網、LPWA等領域應用,是鴻蒙操作系統的雛形。

華為鴻蒙操作系統全景解構

LiteOS解決物聯網應用成本、連接、安全三大痛點,體現華為早期就已探索佈局IoT領域。

(1) 低成本、低功耗。物聯網需要海量終端接入,且大多數邊緣設備為小型化、可移動,因此對續航能力與單位成本提出較高要求。LiteOS內核小於10k,同時通過MCU和通信模組二合一的OpenCPU架構,能夠顯著降低終端體積和終端成本。且超低功耗,甚至1節5號電池可工作5年。

(2) 連接多樣。物聯網終端在不同場景下需要不同形式的網絡連接,尤其進入到5G時代後,對系統的連接性能和兼容性要求嚴格。連接拓展性能強,支持6LoWPAN、WiFi、BTE、Zigbee等多種協議,且設備間可以自組網、自發現、互操作,能夠滿足物聯網應用的不同連接需求。

(3)安全。物聯網邊緣計算需要“雲”+“端”協同,互聯互通後數據洩露成為物聯網系統的重大隱患。LiteOS以極小體積的內核實現了雙向認證、差分升級、DTLS/DTLS+等機制。

華為鴻蒙操作系統全景解構

未來成熟商用的LiteOS將逐步融入鴻蒙操作系統,逐步增強鴻蒙生態的多終端開發能力。

在鴻蒙之前,華為已形成HiLink(連接標準)+LiteOS(操作系統)+芯片(算力)的IoT“三件套”體系。

在這一體系下,華為2C的智能家居、智能手機、手錶手環等設備出貨量已累計超過2億件,2B的水電錶、攝像頭、單車等設備出貨量已累計超過1億件,擁有成熟穩定的商用方案。進一步LiteOS與鴻蒙結合,將在IoT領域形成強大合力。

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微內核、方舟編譯器是鴻蒙生態的兩大核心要素

鴻蒙從設計之初就為多終端(如邊緣計算IoT、服務器等)而生,微內核、方舟編譯器作為鴻蒙操作系統生態的兩大核心要素。

微內核乃操作系統的一種結構形式,將系統實現各功能的模塊化,更靈活,易於拓展、易於維護與更新迭代;編譯器可視為人與機器的“翻譯”,將人的程序語言翻譯給計算機可理解並執行,是人與計算機之間實現溝通的橋樑。

華為鴻蒙操作系統全景解構

華為10年來在編譯器與系統內核的佈局演進,已經為鴻蒙操作系統和進軍物聯網做好了充足的鋪墊。

華為鴻蒙操作系統全景解構

鴻蒙微內核從底層即為物聯網設計

微內核與宏內核相對應,是操作系統的一種結構形式。操作系統的核心功能包括文件系統、內存和I/O設備管理、CPU調度等,宏內核即指操作系統將上述功能全部“打包集成”在內核裡,不同的功能模塊之間耦合度高,所以具有高效率的優點,代表系統包括Linux、Unix等)。

微內核則將系統分為各個小的功能模塊,僅將最核心的調度、內存管理功能保留在內核中,驅動、文件系統等以“外部模塊”的形式與內核連接,相應的優勢是易於拓展、易於維護與更新、穩定性高,代表系統包括Windows、MacOSX等。


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微內核更適應複雜的程序功能,且能夠更靈活地移植至不同硬件平臺。微內核僅在操作系統的內核中保留最基本功能,大大降低了內核的開發難度;分佈式思維,將非核心的程序和模塊隔離在內核之外,因此當單一程序出現錯誤時不會影響系統整體功能;同時,微內核相比宏內核更易於移植,開發、更新週期也得以縮短。

仿照第一部分,同樣可作以下類比:若操作系統類比為車輛等交通工具,則不同內核結構相當於車輛的不同定製方式。宏內核相當於商用整車,而微內核則類似支持深度定製車。

在行駛過程中,商用整車雖整體運行效率高,但如果某一部件出現故障,則需要專人、同款備件才能維修;而定製車的很多模塊可替代性本身就非常強,且能夠通過簡單改裝在不同路況下行駛(不同硬件環境)。

華為鴻蒙操作系統全景解構

鴻蒙微內核從底層即為物聯網設計。

上述可知,微內核的最大特性是僅在內核中保留最核心功能,因此對於鴻蒙而言:連接實時性更好(響應時延降低25.7%、時延波動率降低55.6%),同時結合5G低時延場景,尤其適用於工業控制、智能交通等物聯網領域;可以做到故障隔離,最大程度保證系統的穩定性與安全性,在5G超多連接場景下更能滿足萬物互聯的要求。

鴻蒙微內核體現分佈式的特點,解決IoT生態協同的痛點。目前已有操作系統基本只對應於某一種硬件,如Windows對應x86PC、iOS對應蘋果手機等。


華為鴻蒙操作系統全景解構


但IoT時代終端種類數量極大拓展,難以針對每種硬件分別開發操作系統或應用程序,不同硬件終端的生態無法共享協同,開發效率低。而鴻蒙實現了硬件解耦,即可針對應不同設備進行彈性部署(例如智慧屏、穿戴設備、車機、音箱、手機等)。同時創新的分佈式軟總線使得擁有不同功能的硬件可以彼此協同。

例如:傳統的相機、電視、音響等設備原本相互獨立;但在鴻蒙的分佈式軟總線下,這些設備被“虛擬化”成攝像模組、顯示模組、外放模組,併成為有機整體,用戶無需另行設置即可按需調用各種功能,硬件終端之間形成相互協同。

華為鴻蒙操作系統全景解構

微內核是IoT操作系統演進方向,鴻蒙微內核之效率、安全性業內領先。一般微內核系統,由於驅動、文件系統等進程被外置,各模塊之間的通信需要經過內核“搭橋”,因而效率往往比宏內核要低。但鴻蒙微內核對進程間通信進行了高度優化,使得鴻蒙相比QNX、Fuchisia效率提升3至5倍3。

此外,由於微內核的代碼數量遠遠少於宏內核,因此鴻蒙能夠以對每行代碼進行充分的“形式化”的安全驗證,顯著提升了內核安全性。

方舟編譯器是鴻蒙的取勝關鍵

方舟編譯器最早系華為於2019年4月在P30系列手機發佈會上公佈,但實際積澱十年,定位是多終端系統。華為早期表示方舟編譯器將大幅提升手機端安卓系統的運行效率,而開發編譯器其實是協助鴻蒙操作系統更深層次佈局邊緣計算、服務器等領域。

對傳統編譯器而言,編譯時點、跨語言編譯是制約應用程序執行效率的瓶頸。應用程序的執行要經過字節碼到機器碼的轉換,程序員在編程時使用上述C、C++、Java、C#等程序語言,但硬件的執行邏輯是基於0和1的二進制。因此要讓硬件能夠“讀懂”指令,就需要編譯器把“程序語言”轉譯成“機器語言”。

(1)編譯時點:根據編譯器工作時點的不同,編譯方式可分為兩種,但執行效率仍有提升空間。

一種是“邊執行、邊翻譯”,程序調用了某一句指令,編譯器就實時將其轉譯為二進制碼(早期版本安卓使用該方案,程序執行效率低下);另一種是引進高性能虛擬機(在安卓系統中為ART,即AndroidRunTime),在程序安裝時或系統空閒時就提前將代碼轉譯完畢,進一步提升了程序執行效率,但新的問題在於程序安裝時間長。

(2)跨語言編譯:程序往往使用不同語言編寫,對編譯效率產生較大影響。

例如採用Java和C/C++等多種語言混合開發的應用程序,在運行時需要藉助通用接口來協調不同代碼(即JavaNativeInterface,JNI)。通用接口需要佔用硬件資源,同時不同代碼的協調本身就低效,所以傳統編譯器下跨語言應用的執行效率較低。

方舟編譯器對以上兩大瓶頸的解決方案是:將編譯過程提前至開發者環節。在安卓的體系下,一些複雜動態語義的編譯仍需交由虛擬機完成。方舟編譯器開發團隊通過梳理Java的動態語義,進行了大規模的數據建模,尤其是在跨語言編譯時,大大提高了動態語義分析的精度;另外,華為設計了一套具有核心專利的動態語義匹配機制,有效降低了運行時動態語義的開銷。

最終結果是,方舟編譯器能夠在應用程序執行之前,就將Java代碼編譯成機器語言,極大釋放了硬件資源,這一點對於多終端尤其是物聯網邊緣計算而言尤為重要。

華為鴻蒙操作系統全景解構

方舟編譯器對開發者友好,利於形成良好生態。過去安卓等系統避免在開發者環節涉及編譯,一大原因是為了降低開發難度,開發者只需完成代碼編寫即可,而無需考慮如何跨語言編譯。

但方舟方案下將編譯過程提前至開發環節,並不增加開發者負擔,相反開發者還能通過方舟預置算法進行代碼優化,還可自行開發代碼優化算法,未來代碼優化甚至有可能遷移至雲端。開發環境友好是鴻蒙搭建良好生態的重要因素。

對於方舟編譯器,也可類比如下:過去ART虛擬機搭配安卓系統,相當於經驗豐富的司機駕駛傳統的手動擋汽車;而方舟編譯器搭配鴻蒙操作系統,則相當於搭載了L4級別自動駕駛的車輛,車輛行駛可以隨時根據車況、路況靈活調整,保證所有乘客的乘車體驗均為最佳。

兼容Java和C、C++等多種語言增強了鴻蒙即戰力,並與自有麒麟、鯤鵬等硬件架構協同,形成類似Win-tel的軟硬件格局。

因此綜合微內核、方舟編譯器兩大要素看,鴻蒙生而為物聯網設計,並非單純以手機操作系統為主要陣地。一方面,對於華為成熟的手機業務而言,做系統容易,但建生態難,當前安卓和蘋果已構建了幾乎不可打破的生態系統,在條件允許的情況下繼續使用安卓對於華為是一種資源節約。

進一步更通俗地解釋:對於開發者編寫的不同程序,只需經過方舟編譯器的處理,鴻蒙操作系統即可順利執行;且微內核下的鴻蒙可移植於不同平臺。這樣的系統特性天然適配於物聯網時代的海量終端與海量應用。

華為鴻蒙操作系統全景解構

藉助鴻蒙,華為將成“5G+IoT時代的蘋果”

蘋果曾是3G、4G移動互聯網時代成長的新興巨頭,回顧蘋果的崛起路程,在生態、硬件、先發優勢+持續創新三方面體現優勢。

(1) 生態

在蘋果之前,微軟曾於1996年發佈可運行於手機的WindowsCE操作系統;塞班於2001年發佈symbianS60操作系統,一度獲得諾基亞、三星、索尼愛立信、摩托羅拉、西門子等眾多手機大廠支持,但由於symbian系統對開發者不友好、內核臃腫,在3G時代到來後蘋果抓住移動互聯網的機會推出iOS,並搭建擁有高質量應用的AppStore,強大的開發者生態不斷增強蘋果公司的生命力。

華為鴻蒙操作系統全景解構

(2) 硬件

相較之前的手機品牌,蘋果擁有體系完整的硬件產業鏈,且在上下游擁有極強的議價能力,並在手機之外推出Macbook、iPod、iPad等產品,不斷拓寬硬件“能力圈”。在優質生態的基礎上,緊密的硬件產業鏈一方面可以提升公司盈利能力,另一方面軟硬協同也極大提升了方案本身的使用體驗。

(3)先發優勢+持續創新

通過良性循環的生態+軟硬件協同形成護城河之後,蘋果不斷前瞻移動設備領域的新技術、新應用,且能夠持續迭代,逐步把持了行業的發展方向,最終成為移動互聯網時代的一大巨頭。

但隨著C端移動互聯網紅利見頂,蘋果在5G+IoT時代增長乏力。隨著技術演進,蘋果近年來也暴露出一些問題:生態不如安卓開源;核心硬件受制於外部(比如基帶依賴高通、英特爾);後續創新乏力(新款iPhone難言成功)。在5G+IoT時代,其他ICT廠商開始面臨新的機會。


華為鴻蒙操作系統全景解構


產業互聯網新藍海下,“華為之於物聯網”可類比“蘋果之於移動互聯網”。

(1) 生態

鴻蒙與方舟編譯器將開源,擁抱海量開發者。以手機端為例,方舟編譯器與超過40個高質量App合作,明顯優化Android操作系統的流暢度。在更廣泛的IoT領域,方舟編譯器支持多語言統一編譯,也支持混合編程,實現“一次編程,多端使用”,極大降低了開發者負擔(例如對於某款應用,只需要一次性完成代碼,就可以適配於手機、電視、車機等多種終端)。因此藉助方舟編譯器,鴻蒙將搭建完善的IoT生態。

(2) 硬件

華為擁有強大ICT硬件基因,已推出從底層硬件到中間件、操作系統,再到到編譯工具、應用軟件的全棧軟硬件方案。類比蘋果產業鏈,華為內部已基本形成核心硬件環節的自研,例如新發布的前端昇騰310+後端鯤鵬920的安防軟硬標準化解決方案,又如自研基於鯤鵬920的Taishan服務器等全棧軟硬件系統在山東移動BSS實現國產替代等。

因此鴻蒙相比谷歌Fushcia等純軟件體現出硬件優勢(蘋果於2019年7月收購英特爾5G基帶部門也體現自研芯片對系統生態的重要性)。

"
華為鴻蒙操作系統全景解構

操作系統在ICT產業扮演重要角色,操作系統廠商將成為相應產業生態的主導者。

藉助鴻蒙操作系統,華為將在生態、硬件、先發+持續創新三方面體現競爭優勢,成為5G+IoT產業領軍。

華為發佈鴻蒙操作系統,同時將開源方舟編譯器,主要體現發力物聯網領域,預計將對華為各業務板塊產生積極作用,並推動IoT產業進程,預計華為產業鏈眾多公司將受益。

關注“樂晴智庫”,看深度行業研究報告(公眾號ID:lqzk767,網站:www.767stock.com)

華為鴻蒙操作系統全景解構

原因及邏輯

從技術、生態兩角度看,操作系統對於ICT廠商而言具有重要意義,鴻蒙操作系統的推出,對華為、對我國自主可控進程的意義不言而喻。

微內核、方舟編譯器是鴻蒙生態的兩大核心要素。微內核更適應複雜的程序功能,且能夠更靈活地移植至不同硬件平臺;方舟編譯器通過將編譯過程提前至開發者環節提升應用執行效率,這一點對於多終端尤其是物聯網邊緣計算而言尤為重要。結合以上兩大要素看,鴻蒙生而為IoT設計。

車聯網、智慧城市、工業是華為IoT的三大應用方向,目前三大應用成熟度各有不同,鴻蒙操作系統預計將在三大領域起催化作用。

有別於大眾的認識

市場認為華為鴻蒙操作系統的發佈受外部環境影響,更多體現“談判籌碼”作用,但我們認為華為七年前就已開始佈局操作系統領域,且鴻蒙已初步具備商用能力,長遠看也與華為多終端戰略相協同。

市場認為鴻蒙主要應用於手機操作系統並替代谷歌安卓,但我們認為從微內核、方舟編譯器兩要素看鴻蒙主要發力物聯網,開源生態、ICT硬件基因、5G技術等優勢下鴻蒙的發佈與成熟將催化物聯網產業進程。

華為鴻蒙操作系統全景解構

▌華為七年沉澱,發力物聯網操作系統“鴻蒙”

ICT領域之“大腦”,得系統者得天下

操作系統(OS,OperatingSystem)是管理計算機軟硬件資源的“大腦”。常見ICT系統包括硬件和軟件兩部分,軟件又可分為操作系統軟件和應用軟件。其中操作系統是介於硬件和應用軟件之間的一層重要部分,是管理分配硬件資源、實現應用軟件功能的重要載體。

操作系統在ICT領域扮演重要角色,其作用可從技術、生態兩方面佐證:

技術角度看,操作系統在程序運行的過程中起重要作用。

一般而言,軟件程序的運行需要四大要素:

a. 程序設計語言、編譯系統、操作系統、指令集。粗略理解:1程序設計語言是編程的工具基礎,包括常見的C、C++、Java、C#等;

b. 編譯系統的作用是將編寫好的程序語言“翻譯”成機器能夠識別的二進制碼;

c.操作系統是調度資源、執行程序的“大腦”;

d.指令集則決定了程序以何種方式來執行。

可作以下類比:硬件相當於高速公路、鐵路等基礎設施資源,軟件相當於駕駛員/旅客,而操作系統則相當於各種類型的交通工具。

汽車、火車等交通工具藉助公路、鐵路等基礎設施得以行駛,駕駛員/旅客在交通工具上方能到達不同目的地。

操作系統則是向下對接硬件,使硬件資源的存在有實際意義,同時向上承載各類應用程序,得以實現各種應用功能;編譯系統在程序運行的過程中,起到方向盤或導航儀的作用,將駕駛員(軟件)的操作(程序指令)轉化為車輛的位移(機器語言)。


華為鴻蒙操作系統全景解構


(2) 生態角度看,總結Win-tel與我國自主可控歷程,操作系統廠商處於ICT產業鏈的核心環節。

Win-tel聯盟下,微軟股價隨Win95、WinXP等版本的發佈屢創新高。

1980s微軟與英特爾組成Win-tel聯盟,使得Windows系統搭配x86的Intel處理器成為PC領域的絕對主流,二者結合後,在軟硬件版本迭代、生產、銷售等環節協同,一時形成“雙寡頭壟斷”的格局。

1995年Win95的發佈首創了“桌面”的概念,使人機交互界面更加友好;WindowsXP的發佈進一步穩固了微軟在操作系統領域的領先地位。

華為鴻蒙操作系統全景解構

儘管芯片是ICT生態的底層核心,但Windows背後龐大的應用生態決定了微軟對芯片商有較高話語權。

微軟於2018年公佈Win10操作系統已擁有3500萬個應用、超1.75億個軟件版本,支持1600萬個硬件/驅動組合。

微軟三十餘年積累海量開發者,擁有龐大的應用基礎,因此對芯片架構的選擇擁有一定話語權。在x86以外微軟已針對ARM架構推出新一代操作系統,英特爾以外的芯片商將受益Win生態的拓展。

另外,ICT領域自主可控不僅體現在以芯片為代表的硬件層,更需要操作系統帶動生態可持續。“基礎軟件的短板主要在操作系統,芯片的短板主要在EDA(電子設計自動化)設計工具等領域”。

芯片層的創新與投入一直是產業與資本的關注重點,但持續研發需要商用以及操作系統帶動應用軟件同步推進,如果沒有商用階段的現金流再投資,則芯片層的創新難以持續迭代。

華為鴻蒙操作系統全景解構

早期鴻蒙雛形LiteOS就已體現華為發力IoT

華為“鴻蒙”概念的公開時點雖受到外部環境影響,但實際已積澱大量商用經驗。

鴻蒙操作系統的發佈時點體現重大意義,但並非是“從無到有”的過程,2012年華為就已開發物聯網操作系統LiteOS,並在可穿戴設備、智能家居、車聯網、LPWA等領域應用,是鴻蒙操作系統的雛形。

華為鴻蒙操作系統全景解構

LiteOS解決物聯網應用成本、連接、安全三大痛點,體現華為早期就已探索佈局IoT領域。

(1) 低成本、低功耗。物聯網需要海量終端接入,且大多數邊緣設備為小型化、可移動,因此對續航能力與單位成本提出較高要求。LiteOS內核小於10k,同時通過MCU和通信模組二合一的OpenCPU架構,能夠顯著降低終端體積和終端成本。且超低功耗,甚至1節5號電池可工作5年。

(2) 連接多樣。物聯網終端在不同場景下需要不同形式的網絡連接,尤其進入到5G時代後,對系統的連接性能和兼容性要求嚴格。連接拓展性能強,支持6LoWPAN、WiFi、BTE、Zigbee等多種協議,且設備間可以自組網、自發現、互操作,能夠滿足物聯網應用的不同連接需求。

(3)安全。物聯網邊緣計算需要“雲”+“端”協同,互聯互通後數據洩露成為物聯網系統的重大隱患。LiteOS以極小體積的內核實現了雙向認證、差分升級、DTLS/DTLS+等機制。

華為鴻蒙操作系統全景解構

未來成熟商用的LiteOS將逐步融入鴻蒙操作系統,逐步增強鴻蒙生態的多終端開發能力。

在鴻蒙之前,華為已形成HiLink(連接標準)+LiteOS(操作系統)+芯片(算力)的IoT“三件套”體系。

在這一體系下,華為2C的智能家居、智能手機、手錶手環等設備出貨量已累計超過2億件,2B的水電錶、攝像頭、單車等設備出貨量已累計超過1億件,擁有成熟穩定的商用方案。進一步LiteOS與鴻蒙結合,將在IoT領域形成強大合力。

華為鴻蒙操作系統全景解構

微內核、方舟編譯器是鴻蒙生態的兩大核心要素

鴻蒙從設計之初就為多終端(如邊緣計算IoT、服務器等)而生,微內核、方舟編譯器作為鴻蒙操作系統生態的兩大核心要素。

微內核乃操作系統的一種結構形式,將系統實現各功能的模塊化,更靈活,易於拓展、易於維護與更新迭代;編譯器可視為人與機器的“翻譯”,將人的程序語言翻譯給計算機可理解並執行,是人與計算機之間實現溝通的橋樑。

華為鴻蒙操作系統全景解構

華為10年來在編譯器與系統內核的佈局演進,已經為鴻蒙操作系統和進軍物聯網做好了充足的鋪墊。

華為鴻蒙操作系統全景解構

鴻蒙微內核從底層即為物聯網設計

微內核與宏內核相對應,是操作系統的一種結構形式。操作系統的核心功能包括文件系統、內存和I/O設備管理、CPU調度等,宏內核即指操作系統將上述功能全部“打包集成”在內核裡,不同的功能模塊之間耦合度高,所以具有高效率的優點,代表系統包括Linux、Unix等)。

微內核則將系統分為各個小的功能模塊,僅將最核心的調度、內存管理功能保留在內核中,驅動、文件系統等以“外部模塊”的形式與內核連接,相應的優勢是易於拓展、易於維護與更新、穩定性高,代表系統包括Windows、MacOSX等。


華為鴻蒙操作系統全景解構


微內核更適應複雜的程序功能,且能夠更靈活地移植至不同硬件平臺。微內核僅在操作系統的內核中保留最基本功能,大大降低了內核的開發難度;分佈式思維,將非核心的程序和模塊隔離在內核之外,因此當單一程序出現錯誤時不會影響系統整體功能;同時,微內核相比宏內核更易於移植,開發、更新週期也得以縮短。

仿照第一部分,同樣可作以下類比:若操作系統類比為車輛等交通工具,則不同內核結構相當於車輛的不同定製方式。宏內核相當於商用整車,而微內核則類似支持深度定製車。

在行駛過程中,商用整車雖整體運行效率高,但如果某一部件出現故障,則需要專人、同款備件才能維修;而定製車的很多模塊可替代性本身就非常強,且能夠通過簡單改裝在不同路況下行駛(不同硬件環境)。

華為鴻蒙操作系統全景解構

鴻蒙微內核從底層即為物聯網設計。

上述可知,微內核的最大特性是僅在內核中保留最核心功能,因此對於鴻蒙而言:連接實時性更好(響應時延降低25.7%、時延波動率降低55.6%),同時結合5G低時延場景,尤其適用於工業控制、智能交通等物聯網領域;可以做到故障隔離,最大程度保證系統的穩定性與安全性,在5G超多連接場景下更能滿足萬物互聯的要求。

鴻蒙微內核體現分佈式的特點,解決IoT生態協同的痛點。目前已有操作系統基本只對應於某一種硬件,如Windows對應x86PC、iOS對應蘋果手機等。


華為鴻蒙操作系統全景解構


但IoT時代終端種類數量極大拓展,難以針對每種硬件分別開發操作系統或應用程序,不同硬件終端的生態無法共享協同,開發效率低。而鴻蒙實現了硬件解耦,即可針對應不同設備進行彈性部署(例如智慧屏、穿戴設備、車機、音箱、手機等)。同時創新的分佈式軟總線使得擁有不同功能的硬件可以彼此協同。

例如:傳統的相機、電視、音響等設備原本相互獨立;但在鴻蒙的分佈式軟總線下,這些設備被“虛擬化”成攝像模組、顯示模組、外放模組,併成為有機整體,用戶無需另行設置即可按需調用各種功能,硬件終端之間形成相互協同。

華為鴻蒙操作系統全景解構

微內核是IoT操作系統演進方向,鴻蒙微內核之效率、安全性業內領先。一般微內核系統,由於驅動、文件系統等進程被外置,各模塊之間的通信需要經過內核“搭橋”,因而效率往往比宏內核要低。但鴻蒙微內核對進程間通信進行了高度優化,使得鴻蒙相比QNX、Fuchisia效率提升3至5倍3。

此外,由於微內核的代碼數量遠遠少於宏內核,因此鴻蒙能夠以對每行代碼進行充分的“形式化”的安全驗證,顯著提升了內核安全性。

方舟編譯器是鴻蒙的取勝關鍵

方舟編譯器最早系華為於2019年4月在P30系列手機發佈會上公佈,但實際積澱十年,定位是多終端系統。華為早期表示方舟編譯器將大幅提升手機端安卓系統的運行效率,而開發編譯器其實是協助鴻蒙操作系統更深層次佈局邊緣計算、服務器等領域。

對傳統編譯器而言,編譯時點、跨語言編譯是制約應用程序執行效率的瓶頸。應用程序的執行要經過字節碼到機器碼的轉換,程序員在編程時使用上述C、C++、Java、C#等程序語言,但硬件的執行邏輯是基於0和1的二進制。因此要讓硬件能夠“讀懂”指令,就需要編譯器把“程序語言”轉譯成“機器語言”。

(1)編譯時點:根據編譯器工作時點的不同,編譯方式可分為兩種,但執行效率仍有提升空間。

一種是“邊執行、邊翻譯”,程序調用了某一句指令,編譯器就實時將其轉譯為二進制碼(早期版本安卓使用該方案,程序執行效率低下);另一種是引進高性能虛擬機(在安卓系統中為ART,即AndroidRunTime),在程序安裝時或系統空閒時就提前將代碼轉譯完畢,進一步提升了程序執行效率,但新的問題在於程序安裝時間長。

(2)跨語言編譯:程序往往使用不同語言編寫,對編譯效率產生較大影響。

例如採用Java和C/C++等多種語言混合開發的應用程序,在運行時需要藉助通用接口來協調不同代碼(即JavaNativeInterface,JNI)。通用接口需要佔用硬件資源,同時不同代碼的協調本身就低效,所以傳統編譯器下跨語言應用的執行效率較低。

方舟編譯器對以上兩大瓶頸的解決方案是:將編譯過程提前至開發者環節。在安卓的體系下,一些複雜動態語義的編譯仍需交由虛擬機完成。方舟編譯器開發團隊通過梳理Java的動態語義,進行了大規模的數據建模,尤其是在跨語言編譯時,大大提高了動態語義分析的精度;另外,華為設計了一套具有核心專利的動態語義匹配機制,有效降低了運行時動態語義的開銷。

最終結果是,方舟編譯器能夠在應用程序執行之前,就將Java代碼編譯成機器語言,極大釋放了硬件資源,這一點對於多終端尤其是物聯網邊緣計算而言尤為重要。

華為鴻蒙操作系統全景解構

方舟編譯器對開發者友好,利於形成良好生態。過去安卓等系統避免在開發者環節涉及編譯,一大原因是為了降低開發難度,開發者只需完成代碼編寫即可,而無需考慮如何跨語言編譯。

但方舟方案下將編譯過程提前至開發環節,並不增加開發者負擔,相反開發者還能通過方舟預置算法進行代碼優化,還可自行開發代碼優化算法,未來代碼優化甚至有可能遷移至雲端。開發環境友好是鴻蒙搭建良好生態的重要因素。

對於方舟編譯器,也可類比如下:過去ART虛擬機搭配安卓系統,相當於經驗豐富的司機駕駛傳統的手動擋汽車;而方舟編譯器搭配鴻蒙操作系統,則相當於搭載了L4級別自動駕駛的車輛,車輛行駛可以隨時根據車況、路況靈活調整,保證所有乘客的乘車體驗均為最佳。

兼容Java和C、C++等多種語言增強了鴻蒙即戰力,並與自有麒麟、鯤鵬等硬件架構協同,形成類似Win-tel的軟硬件格局。

因此綜合微內核、方舟編譯器兩大要素看,鴻蒙生而為物聯網設計,並非單純以手機操作系統為主要陣地。一方面,對於華為成熟的手機業務而言,做系統容易,但建生態難,當前安卓和蘋果已構建了幾乎不可打破的生態系統,在條件允許的情況下繼續使用安卓對於華為是一種資源節約。

進一步更通俗地解釋:對於開發者編寫的不同程序,只需經過方舟編譯器的處理,鴻蒙操作系統即可順利執行;且微內核下的鴻蒙可移植於不同平臺。這樣的系統特性天然適配於物聯網時代的海量終端與海量應用。

華為鴻蒙操作系統全景解構

藉助鴻蒙,華為將成“5G+IoT時代的蘋果”

蘋果曾是3G、4G移動互聯網時代成長的新興巨頭,回顧蘋果的崛起路程,在生態、硬件、先發優勢+持續創新三方面體現優勢。

(1) 生態

在蘋果之前,微軟曾於1996年發佈可運行於手機的WindowsCE操作系統;塞班於2001年發佈symbianS60操作系統,一度獲得諾基亞、三星、索尼愛立信、摩托羅拉、西門子等眾多手機大廠支持,但由於symbian系統對開發者不友好、內核臃腫,在3G時代到來後蘋果抓住移動互聯網的機會推出iOS,並搭建擁有高質量應用的AppStore,強大的開發者生態不斷增強蘋果公司的生命力。

華為鴻蒙操作系統全景解構

(2) 硬件

相較之前的手機品牌,蘋果擁有體系完整的硬件產業鏈,且在上下游擁有極強的議價能力,並在手機之外推出Macbook、iPod、iPad等產品,不斷拓寬硬件“能力圈”。在優質生態的基礎上,緊密的硬件產業鏈一方面可以提升公司盈利能力,另一方面軟硬協同也極大提升了方案本身的使用體驗。

(3)先發優勢+持續創新

通過良性循環的生態+軟硬件協同形成護城河之後,蘋果不斷前瞻移動設備領域的新技術、新應用,且能夠持續迭代,逐步把持了行業的發展方向,最終成為移動互聯網時代的一大巨頭。

但隨著C端移動互聯網紅利見頂,蘋果在5G+IoT時代增長乏力。隨著技術演進,蘋果近年來也暴露出一些問題:生態不如安卓開源;核心硬件受制於外部(比如基帶依賴高通、英特爾);後續創新乏力(新款iPhone難言成功)。在5G+IoT時代,其他ICT廠商開始面臨新的機會。


華為鴻蒙操作系統全景解構


產業互聯網新藍海下,“華為之於物聯網”可類比“蘋果之於移動互聯網”。

(1) 生態

鴻蒙與方舟編譯器將開源,擁抱海量開發者。以手機端為例,方舟編譯器與超過40個高質量App合作,明顯優化Android操作系統的流暢度。在更廣泛的IoT領域,方舟編譯器支持多語言統一編譯,也支持混合編程,實現“一次編程,多端使用”,極大降低了開發者負擔(例如對於某款應用,只需要一次性完成代碼,就可以適配於手機、電視、車機等多種終端)。因此藉助方舟編譯器,鴻蒙將搭建完善的IoT生態。

(2) 硬件

華為擁有強大ICT硬件基因,已推出從底層硬件到中間件、操作系統,再到到編譯工具、應用軟件的全棧軟硬件方案。類比蘋果產業鏈,華為內部已基本形成核心硬件環節的自研,例如新發布的前端昇騰310+後端鯤鵬920的安防軟硬標準化解決方案,又如自研基於鯤鵬920的Taishan服務器等全棧軟硬件系統在山東移動BSS實現國產替代等。

因此鴻蒙相比谷歌Fushcia等純軟件體現出硬件優勢(蘋果於2019年7月收購英特爾5G基帶部門也體現自研芯片對系統生態的重要性)。

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華為鴻蒙操作系統全景解構

操作系統在ICT產業扮演重要角色,操作系統廠商將成為相應產業生態的主導者。

藉助鴻蒙操作系統,華為將在生態、硬件、先發+持續創新三方面體現競爭優勢,成為5G+IoT產業領軍。

華為發佈鴻蒙操作系統,同時將開源方舟編譯器,主要體現發力物聯網領域,預計將對華為各業務板塊產生積極作用,並推動IoT產業進程,預計華為產業鏈眾多公司將受益。

關注“樂晴智庫”,看深度行業研究報告(公眾號ID:lqzk767,網站:www.767stock.com)

華為鴻蒙操作系統全景解構

原因及邏輯

從技術、生態兩角度看,操作系統對於ICT廠商而言具有重要意義,鴻蒙操作系統的推出,對華為、對我國自主可控進程的意義不言而喻。

微內核、方舟編譯器是鴻蒙生態的兩大核心要素。微內核更適應複雜的程序功能,且能夠更靈活地移植至不同硬件平臺;方舟編譯器通過將編譯過程提前至開發者環節提升應用執行效率,這一點對於多終端尤其是物聯網邊緣計算而言尤為重要。結合以上兩大要素看,鴻蒙生而為IoT設計。

車聯網、智慧城市、工業是華為IoT的三大應用方向,目前三大應用成熟度各有不同,鴻蒙操作系統預計將在三大領域起催化作用。

有別於大眾的認識

市場認為華為鴻蒙操作系統的發佈受外部環境影響,更多體現“談判籌碼”作用,但我們認為華為七年前就已開始佈局操作系統領域,且鴻蒙已初步具備商用能力,長遠看也與華為多終端戰略相協同。

市場認為鴻蒙主要應用於手機操作系統並替代谷歌安卓,但我們認為從微內核、方舟編譯器兩要素看鴻蒙主要發力物聯網,開源生態、ICT硬件基因、5G技術等優勢下鴻蒙的發佈與成熟將催化物聯網產業進程。

華為鴻蒙操作系統全景解構

▌華為七年沉澱,發力物聯網操作系統“鴻蒙”

ICT領域之“大腦”,得系統者得天下

操作系統(OS,OperatingSystem)是管理計算機軟硬件資源的“大腦”。常見ICT系統包括硬件和軟件兩部分,軟件又可分為操作系統軟件和應用軟件。其中操作系統是介於硬件和應用軟件之間的一層重要部分,是管理分配硬件資源、實現應用軟件功能的重要載體。

操作系統在ICT領域扮演重要角色,其作用可從技術、生態兩方面佐證:

技術角度看,操作系統在程序運行的過程中起重要作用。

一般而言,軟件程序的運行需要四大要素:

a. 程序設計語言、編譯系統、操作系統、指令集。粗略理解:1程序設計語言是編程的工具基礎,包括常見的C、C++、Java、C#等;

b. 編譯系統的作用是將編寫好的程序語言“翻譯”成機器能夠識別的二進制碼;

c.操作系統是調度資源、執行程序的“大腦”;

d.指令集則決定了程序以何種方式來執行。

可作以下類比:硬件相當於高速公路、鐵路等基礎設施資源,軟件相當於駕駛員/旅客,而操作系統則相當於各種類型的交通工具。

汽車、火車等交通工具藉助公路、鐵路等基礎設施得以行駛,駕駛員/旅客在交通工具上方能到達不同目的地。

操作系統則是向下對接硬件,使硬件資源的存在有實際意義,同時向上承載各類應用程序,得以實現各種應用功能;編譯系統在程序運行的過程中,起到方向盤或導航儀的作用,將駕駛員(軟件)的操作(程序指令)轉化為車輛的位移(機器語言)。


華為鴻蒙操作系統全景解構


(2) 生態角度看,總結Win-tel與我國自主可控歷程,操作系統廠商處於ICT產業鏈的核心環節。

Win-tel聯盟下,微軟股價隨Win95、WinXP等版本的發佈屢創新高。

1980s微軟與英特爾組成Win-tel聯盟,使得Windows系統搭配x86的Intel處理器成為PC領域的絕對主流,二者結合後,在軟硬件版本迭代、生產、銷售等環節協同,一時形成“雙寡頭壟斷”的格局。

1995年Win95的發佈首創了“桌面”的概念,使人機交互界面更加友好;WindowsXP的發佈進一步穩固了微軟在操作系統領域的領先地位。

華為鴻蒙操作系統全景解構

儘管芯片是ICT生態的底層核心,但Windows背後龐大的應用生態決定了微軟對芯片商有較高話語權。

微軟於2018年公佈Win10操作系統已擁有3500萬個應用、超1.75億個軟件版本,支持1600萬個硬件/驅動組合。

微軟三十餘年積累海量開發者,擁有龐大的應用基礎,因此對芯片架構的選擇擁有一定話語權。在x86以外微軟已針對ARM架構推出新一代操作系統,英特爾以外的芯片商將受益Win生態的拓展。

另外,ICT領域自主可控不僅體現在以芯片為代表的硬件層,更需要操作系統帶動生態可持續。“基礎軟件的短板主要在操作系統,芯片的短板主要在EDA(電子設計自動化)設計工具等領域”。

芯片層的創新與投入一直是產業與資本的關注重點,但持續研發需要商用以及操作系統帶動應用軟件同步推進,如果沒有商用階段的現金流再投資,則芯片層的創新難以持續迭代。

華為鴻蒙操作系統全景解構

早期鴻蒙雛形LiteOS就已體現華為發力IoT

華為“鴻蒙”概念的公開時點雖受到外部環境影響,但實際已積澱大量商用經驗。

鴻蒙操作系統的發佈時點體現重大意義,但並非是“從無到有”的過程,2012年華為就已開發物聯網操作系統LiteOS,並在可穿戴設備、智能家居、車聯網、LPWA等領域應用,是鴻蒙操作系統的雛形。

華為鴻蒙操作系統全景解構

LiteOS解決物聯網應用成本、連接、安全三大痛點,體現華為早期就已探索佈局IoT領域。

(1) 低成本、低功耗。物聯網需要海量終端接入,且大多數邊緣設備為小型化、可移動,因此對續航能力與單位成本提出較高要求。LiteOS內核小於10k,同時通過MCU和通信模組二合一的OpenCPU架構,能夠顯著降低終端體積和終端成本。且超低功耗,甚至1節5號電池可工作5年。

(2) 連接多樣。物聯網終端在不同場景下需要不同形式的網絡連接,尤其進入到5G時代後,對系統的連接性能和兼容性要求嚴格。連接拓展性能強,支持6LoWPAN、WiFi、BTE、Zigbee等多種協議,且設備間可以自組網、自發現、互操作,能夠滿足物聯網應用的不同連接需求。

(3)安全。物聯網邊緣計算需要“雲”+“端”協同,互聯互通後數據洩露成為物聯網系統的重大隱患。LiteOS以極小體積的內核實現了雙向認證、差分升級、DTLS/DTLS+等機制。

華為鴻蒙操作系統全景解構

未來成熟商用的LiteOS將逐步融入鴻蒙操作系統,逐步增強鴻蒙生態的多終端開發能力。

在鴻蒙之前,華為已形成HiLink(連接標準)+LiteOS(操作系統)+芯片(算力)的IoT“三件套”體系。

在這一體系下,華為2C的智能家居、智能手機、手錶手環等設備出貨量已累計超過2億件,2B的水電錶、攝像頭、單車等設備出貨量已累計超過1億件,擁有成熟穩定的商用方案。進一步LiteOS與鴻蒙結合,將在IoT領域形成強大合力。

華為鴻蒙操作系統全景解構

微內核、方舟編譯器是鴻蒙生態的兩大核心要素

鴻蒙從設計之初就為多終端(如邊緣計算IoT、服務器等)而生,微內核、方舟編譯器作為鴻蒙操作系統生態的兩大核心要素。

微內核乃操作系統的一種結構形式,將系統實現各功能的模塊化,更靈活,易於拓展、易於維護與更新迭代;編譯器可視為人與機器的“翻譯”,將人的程序語言翻譯給計算機可理解並執行,是人與計算機之間實現溝通的橋樑。

華為鴻蒙操作系統全景解構

華為10年來在編譯器與系統內核的佈局演進,已經為鴻蒙操作系統和進軍物聯網做好了充足的鋪墊。

華為鴻蒙操作系統全景解構

鴻蒙微內核從底層即為物聯網設計

微內核與宏內核相對應,是操作系統的一種結構形式。操作系統的核心功能包括文件系統、內存和I/O設備管理、CPU調度等,宏內核即指操作系統將上述功能全部“打包集成”在內核裡,不同的功能模塊之間耦合度高,所以具有高效率的優點,代表系統包括Linux、Unix等)。

微內核則將系統分為各個小的功能模塊,僅將最核心的調度、內存管理功能保留在內核中,驅動、文件系統等以“外部模塊”的形式與內核連接,相應的優勢是易於拓展、易於維護與更新、穩定性高,代表系統包括Windows、MacOSX等。


華為鴻蒙操作系統全景解構


微內核更適應複雜的程序功能,且能夠更靈活地移植至不同硬件平臺。微內核僅在操作系統的內核中保留最基本功能,大大降低了內核的開發難度;分佈式思維,將非核心的程序和模塊隔離在內核之外,因此當單一程序出現錯誤時不會影響系統整體功能;同時,微內核相比宏內核更易於移植,開發、更新週期也得以縮短。

仿照第一部分,同樣可作以下類比:若操作系統類比為車輛等交通工具,則不同內核結構相當於車輛的不同定製方式。宏內核相當於商用整車,而微內核則類似支持深度定製車。

在行駛過程中,商用整車雖整體運行效率高,但如果某一部件出現故障,則需要專人、同款備件才能維修;而定製車的很多模塊可替代性本身就非常強,且能夠通過簡單改裝在不同路況下行駛(不同硬件環境)。

華為鴻蒙操作系統全景解構

鴻蒙微內核從底層即為物聯網設計。

上述可知,微內核的最大特性是僅在內核中保留最核心功能,因此對於鴻蒙而言:連接實時性更好(響應時延降低25.7%、時延波動率降低55.6%),同時結合5G低時延場景,尤其適用於工業控制、智能交通等物聯網領域;可以做到故障隔離,最大程度保證系統的穩定性與安全性,在5G超多連接場景下更能滿足萬物互聯的要求。

鴻蒙微內核體現分佈式的特點,解決IoT生態協同的痛點。目前已有操作系統基本只對應於某一種硬件,如Windows對應x86PC、iOS對應蘋果手機等。


華為鴻蒙操作系統全景解構


但IoT時代終端種類數量極大拓展,難以針對每種硬件分別開發操作系統或應用程序,不同硬件終端的生態無法共享協同,開發效率低。而鴻蒙實現了硬件解耦,即可針對應不同設備進行彈性部署(例如智慧屏、穿戴設備、車機、音箱、手機等)。同時創新的分佈式軟總線使得擁有不同功能的硬件可以彼此協同。

例如:傳統的相機、電視、音響等設備原本相互獨立;但在鴻蒙的分佈式軟總線下,這些設備被“虛擬化”成攝像模組、顯示模組、外放模組,併成為有機整體,用戶無需另行設置即可按需調用各種功能,硬件終端之間形成相互協同。

華為鴻蒙操作系統全景解構

微內核是IoT操作系統演進方向,鴻蒙微內核之效率、安全性業內領先。一般微內核系統,由於驅動、文件系統等進程被外置,各模塊之間的通信需要經過內核“搭橋”,因而效率往往比宏內核要低。但鴻蒙微內核對進程間通信進行了高度優化,使得鴻蒙相比QNX、Fuchisia效率提升3至5倍3。

此外,由於微內核的代碼數量遠遠少於宏內核,因此鴻蒙能夠以對每行代碼進行充分的“形式化”的安全驗證,顯著提升了內核安全性。

方舟編譯器是鴻蒙的取勝關鍵

方舟編譯器最早系華為於2019年4月在P30系列手機發佈會上公佈,但實際積澱十年,定位是多終端系統。華為早期表示方舟編譯器將大幅提升手機端安卓系統的運行效率,而開發編譯器其實是協助鴻蒙操作系統更深層次佈局邊緣計算、服務器等領域。

對傳統編譯器而言,編譯時點、跨語言編譯是制約應用程序執行效率的瓶頸。應用程序的執行要經過字節碼到機器碼的轉換,程序員在編程時使用上述C、C++、Java、C#等程序語言,但硬件的執行邏輯是基於0和1的二進制。因此要讓硬件能夠“讀懂”指令,就需要編譯器把“程序語言”轉譯成“機器語言”。

(1)編譯時點:根據編譯器工作時點的不同,編譯方式可分為兩種,但執行效率仍有提升空間。

一種是“邊執行、邊翻譯”,程序調用了某一句指令,編譯器就實時將其轉譯為二進制碼(早期版本安卓使用該方案,程序執行效率低下);另一種是引進高性能虛擬機(在安卓系統中為ART,即AndroidRunTime),在程序安裝時或系統空閒時就提前將代碼轉譯完畢,進一步提升了程序執行效率,但新的問題在於程序安裝時間長。

(2)跨語言編譯:程序往往使用不同語言編寫,對編譯效率產生較大影響。

例如採用Java和C/C++等多種語言混合開發的應用程序,在運行時需要藉助通用接口來協調不同代碼(即JavaNativeInterface,JNI)。通用接口需要佔用硬件資源,同時不同代碼的協調本身就低效,所以傳統編譯器下跨語言應用的執行效率較低。

方舟編譯器對以上兩大瓶頸的解決方案是:將編譯過程提前至開發者環節。在安卓的體系下,一些複雜動態語義的編譯仍需交由虛擬機完成。方舟編譯器開發團隊通過梳理Java的動態語義,進行了大規模的數據建模,尤其是在跨語言編譯時,大大提高了動態語義分析的精度;另外,華為設計了一套具有核心專利的動態語義匹配機制,有效降低了運行時動態語義的開銷。

最終結果是,方舟編譯器能夠在應用程序執行之前,就將Java代碼編譯成機器語言,極大釋放了硬件資源,這一點對於多終端尤其是物聯網邊緣計算而言尤為重要。

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方舟編譯器對開發者友好,利於形成良好生態。過去安卓等系統避免在開發者環節涉及編譯,一大原因是為了降低開發難度,開發者只需完成代碼編寫即可,而無需考慮如何跨語言編譯。

但方舟方案下將編譯過程提前至開發環節,並不增加開發者負擔,相反開發者還能通過方舟預置算法進行代碼優化,還可自行開發代碼優化算法,未來代碼優化甚至有可能遷移至雲端。開發環境友好是鴻蒙搭建良好生態的重要因素。

對於方舟編譯器,也可類比如下:過去ART虛擬機搭配安卓系統,相當於經驗豐富的司機駕駛傳統的手動擋汽車;而方舟編譯器搭配鴻蒙操作系統,則相當於搭載了L4級別自動駕駛的車輛,車輛行駛可以隨時根據車況、路況靈活調整,保證所有乘客的乘車體驗均為最佳。

兼容Java和C、C++等多種語言增強了鴻蒙即戰力,並與自有麒麟、鯤鵬等硬件架構協同,形成類似Win-tel的軟硬件格局。

因此綜合微內核、方舟編譯器兩大要素看,鴻蒙生而為物聯網設計,並非單純以手機操作系統為主要陣地。一方面,對於華為成熟的手機業務而言,做系統容易,但建生態難,當前安卓和蘋果已構建了幾乎不可打破的生態系統,在條件允許的情況下繼續使用安卓對於華為是一種資源節約。

進一步更通俗地解釋:對於開發者編寫的不同程序,只需經過方舟編譯器的處理,鴻蒙操作系統即可順利執行;且微內核下的鴻蒙可移植於不同平臺。這樣的系統特性天然適配於物聯網時代的海量終端與海量應用。

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藉助鴻蒙,華為將成“5G+IoT時代的蘋果”

蘋果曾是3G、4G移動互聯網時代成長的新興巨頭,回顧蘋果的崛起路程,在生態、硬件、先發優勢+持續創新三方面體現優勢。

(1) 生態

在蘋果之前,微軟曾於1996年發佈可運行於手機的WindowsCE操作系統;塞班於2001年發佈symbianS60操作系統,一度獲得諾基亞、三星、索尼愛立信、摩托羅拉、西門子等眾多手機大廠支持,但由於symbian系統對開發者不友好、內核臃腫,在3G時代到來後蘋果抓住移動互聯網的機會推出iOS,並搭建擁有高質量應用的AppStore,強大的開發者生態不斷增強蘋果公司的生命力。

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(2) 硬件

相較之前的手機品牌,蘋果擁有體系完整的硬件產業鏈,且在上下游擁有極強的議價能力,並在手機之外推出Macbook、iPod、iPad等產品,不斷拓寬硬件“能力圈”。在優質生態的基礎上,緊密的硬件產業鏈一方面可以提升公司盈利能力,另一方面軟硬協同也極大提升了方案本身的使用體驗。

(3)先發優勢+持續創新

通過良性循環的生態+軟硬件協同形成護城河之後,蘋果不斷前瞻移動設備領域的新技術、新應用,且能夠持續迭代,逐步把持了行業的發展方向,最終成為移動互聯網時代的一大巨頭。

但隨著C端移動互聯網紅利見頂,蘋果在5G+IoT時代增長乏力。隨著技術演進,蘋果近年來也暴露出一些問題:生態不如安卓開源;核心硬件受制於外部(比如基帶依賴高通、英特爾);後續創新乏力(新款iPhone難言成功)。在5G+IoT時代,其他ICT廠商開始面臨新的機會。


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產業互聯網新藍海下,“華為之於物聯網”可類比“蘋果之於移動互聯網”。

(1) 生態

鴻蒙與方舟編譯器將開源,擁抱海量開發者。以手機端為例,方舟編譯器與超過40個高質量App合作,明顯優化Android操作系統的流暢度。在更廣泛的IoT領域,方舟編譯器支持多語言統一編譯,也支持混合編程,實現“一次編程,多端使用”,極大降低了開發者負擔(例如對於某款應用,只需要一次性完成代碼,就可以適配於手機、電視、車機等多種終端)。因此藉助方舟編譯器,鴻蒙將搭建完善的IoT生態。

(2) 硬件

華為擁有強大ICT硬件基因,已推出從底層硬件到中間件、操作系統,再到到編譯工具、應用軟件的全棧軟硬件方案。類比蘋果產業鏈,華為內部已基本形成核心硬件環節的自研,例如新發布的前端昇騰310+後端鯤鵬920的安防軟硬標準化解決方案,又如自研基於鯤鵬920的Taishan服務器等全棧軟硬件系統在山東移動BSS實現國產替代等。

因此鴻蒙相比谷歌Fushcia等純軟件體現出硬件優勢(蘋果於2019年7月收購英特爾5G基帶部門也體現自研芯片對系統生態的重要性)。

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(3) 先發優勢+持續創新

鴻蒙前身LiteOS早已推出,擁有商用經驗和先發優勢。物聯網基礎是網絡,華為在5G領域的深厚積澱。例如,其於2019年初發布首款商用5G多模終端芯片Balong5000和首款5G商用終端華為5GCPEPro。

Balong5000在Sub-6GHz頻段實現4.6Gbps、在毫米波頻段達6.5Gbps的峰值下載速率,並支持SA和NSA組網,已經完全滿足未來5G產業不同階段的商業需求,相比行業標杆的高通X50已取得領先。華為5G技術的先發優勢與持續創新是鴻蒙作為IoT多終端操作系統取得成功的保障。

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操作系統在ICT產業扮演重要角色,操作系統廠商將成為相應產業生態的主導者。

藉助鴻蒙操作系統,華為將在生態、硬件、先發+持續創新三方面體現競爭優勢,成為5G+IoT產業領軍。

華為發佈鴻蒙操作系統,同時將開源方舟編譯器,主要體現發力物聯網領域,預計將對華為各業務板塊產生積極作用,並推動IoT產業進程,預計華為產業鏈眾多公司將受益。

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原因及邏輯

從技術、生態兩角度看,操作系統對於ICT廠商而言具有重要意義,鴻蒙操作系統的推出,對華為、對我國自主可控進程的意義不言而喻。

微內核、方舟編譯器是鴻蒙生態的兩大核心要素。微內核更適應複雜的程序功能,且能夠更靈活地移植至不同硬件平臺;方舟編譯器通過將編譯過程提前至開發者環節提升應用執行效率,這一點對於多終端尤其是物聯網邊緣計算而言尤為重要。結合以上兩大要素看,鴻蒙生而為IoT設計。

車聯網、智慧城市、工業是華為IoT的三大應用方向,目前三大應用成熟度各有不同,鴻蒙操作系統預計將在三大領域起催化作用。

有別於大眾的認識

市場認為華為鴻蒙操作系統的發佈受外部環境影響,更多體現“談判籌碼”作用,但我們認為華為七年前就已開始佈局操作系統領域,且鴻蒙已初步具備商用能力,長遠看也與華為多終端戰略相協同。

市場認為鴻蒙主要應用於手機操作系統並替代谷歌安卓,但我們認為從微內核、方舟編譯器兩要素看鴻蒙主要發力物聯網,開源生態、ICT硬件基因、5G技術等優勢下鴻蒙的發佈與成熟將催化物聯網產業進程。

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▌華為七年沉澱,發力物聯網操作系統“鴻蒙”

ICT領域之“大腦”,得系統者得天下

操作系統(OS,OperatingSystem)是管理計算機軟硬件資源的“大腦”。常見ICT系統包括硬件和軟件兩部分,軟件又可分為操作系統軟件和應用軟件。其中操作系統是介於硬件和應用軟件之間的一層重要部分,是管理分配硬件資源、實現應用軟件功能的重要載體。

操作系統在ICT領域扮演重要角色,其作用可從技術、生態兩方面佐證:

技術角度看,操作系統在程序運行的過程中起重要作用。

一般而言,軟件程序的運行需要四大要素:

a. 程序設計語言、編譯系統、操作系統、指令集。粗略理解:1程序設計語言是編程的工具基礎,包括常見的C、C++、Java、C#等;

b. 編譯系統的作用是將編寫好的程序語言“翻譯”成機器能夠識別的二進制碼;

c.操作系統是調度資源、執行程序的“大腦”;

d.指令集則決定了程序以何種方式來執行。

可作以下類比:硬件相當於高速公路、鐵路等基礎設施資源,軟件相當於駕駛員/旅客,而操作系統則相當於各種類型的交通工具。

汽車、火車等交通工具藉助公路、鐵路等基礎設施得以行駛,駕駛員/旅客在交通工具上方能到達不同目的地。

操作系統則是向下對接硬件,使硬件資源的存在有實際意義,同時向上承載各類應用程序,得以實現各種應用功能;編譯系統在程序運行的過程中,起到方向盤或導航儀的作用,將駕駛員(軟件)的操作(程序指令)轉化為車輛的位移(機器語言)。


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(2) 生態角度看,總結Win-tel與我國自主可控歷程,操作系統廠商處於ICT產業鏈的核心環節。

Win-tel聯盟下,微軟股價隨Win95、WinXP等版本的發佈屢創新高。

1980s微軟與英特爾組成Win-tel聯盟,使得Windows系統搭配x86的Intel處理器成為PC領域的絕對主流,二者結合後,在軟硬件版本迭代、生產、銷售等環節協同,一時形成“雙寡頭壟斷”的格局。

1995年Win95的發佈首創了“桌面”的概念,使人機交互界面更加友好;WindowsXP的發佈進一步穩固了微軟在操作系統領域的領先地位。

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儘管芯片是ICT生態的底層核心,但Windows背後龐大的應用生態決定了微軟對芯片商有較高話語權。

微軟於2018年公佈Win10操作系統已擁有3500萬個應用、超1.75億個軟件版本,支持1600萬個硬件/驅動組合。

微軟三十餘年積累海量開發者,擁有龐大的應用基礎,因此對芯片架構的選擇擁有一定話語權。在x86以外微軟已針對ARM架構推出新一代操作系統,英特爾以外的芯片商將受益Win生態的拓展。

另外,ICT領域自主可控不僅體現在以芯片為代表的硬件層,更需要操作系統帶動生態可持續。“基礎軟件的短板主要在操作系統,芯片的短板主要在EDA(電子設計自動化)設計工具等領域”。

芯片層的創新與投入一直是產業與資本的關注重點,但持續研發需要商用以及操作系統帶動應用軟件同步推進,如果沒有商用階段的現金流再投資,則芯片層的創新難以持續迭代。

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早期鴻蒙雛形LiteOS就已體現華為發力IoT

華為“鴻蒙”概念的公開時點雖受到外部環境影響,但實際已積澱大量商用經驗。

鴻蒙操作系統的發佈時點體現重大意義,但並非是“從無到有”的過程,2012年華為就已開發物聯網操作系統LiteOS,並在可穿戴設備、智能家居、車聯網、LPWA等領域應用,是鴻蒙操作系統的雛形。

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LiteOS解決物聯網應用成本、連接、安全三大痛點,體現華為早期就已探索佈局IoT領域。

(1) 低成本、低功耗。物聯網需要海量終端接入,且大多數邊緣設備為小型化、可移動,因此對續航能力與單位成本提出較高要求。LiteOS內核小於10k,同時通過MCU和通信模組二合一的OpenCPU架構,能夠顯著降低終端體積和終端成本。且超低功耗,甚至1節5號電池可工作5年。

(2) 連接多樣。物聯網終端在不同場景下需要不同形式的網絡連接,尤其進入到5G時代後,對系統的連接性能和兼容性要求嚴格。連接拓展性能強,支持6LoWPAN、WiFi、BTE、Zigbee等多種協議,且設備間可以自組網、自發現、互操作,能夠滿足物聯網應用的不同連接需求。

(3)安全。物聯網邊緣計算需要“雲”+“端”協同,互聯互通後數據洩露成為物聯網系統的重大隱患。LiteOS以極小體積的內核實現了雙向認證、差分升級、DTLS/DTLS+等機制。

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未來成熟商用的LiteOS將逐步融入鴻蒙操作系統,逐步增強鴻蒙生態的多終端開發能力。

在鴻蒙之前,華為已形成HiLink(連接標準)+LiteOS(操作系統)+芯片(算力)的IoT“三件套”體系。

在這一體系下,華為2C的智能家居、智能手機、手錶手環等設備出貨量已累計超過2億件,2B的水電錶、攝像頭、單車等設備出貨量已累計超過1億件,擁有成熟穩定的商用方案。進一步LiteOS與鴻蒙結合,將在IoT領域形成強大合力。

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微內核、方舟編譯器是鴻蒙生態的兩大核心要素

鴻蒙從設計之初就為多終端(如邊緣計算IoT、服務器等)而生,微內核、方舟編譯器作為鴻蒙操作系統生態的兩大核心要素。

微內核乃操作系統的一種結構形式,將系統實現各功能的模塊化,更靈活,易於拓展、易於維護與更新迭代;編譯器可視為人與機器的“翻譯”,將人的程序語言翻譯給計算機可理解並執行,是人與計算機之間實現溝通的橋樑。

華為鴻蒙操作系統全景解構

華為10年來在編譯器與系統內核的佈局演進,已經為鴻蒙操作系統和進軍物聯網做好了充足的鋪墊。

華為鴻蒙操作系統全景解構

鴻蒙微內核從底層即為物聯網設計

微內核與宏內核相對應,是操作系統的一種結構形式。操作系統的核心功能包括文件系統、內存和I/O設備管理、CPU調度等,宏內核即指操作系統將上述功能全部“打包集成”在內核裡,不同的功能模塊之間耦合度高,所以具有高效率的優點,代表系統包括Linux、Unix等)。

微內核則將系統分為各個小的功能模塊,僅將最核心的調度、內存管理功能保留在內核中,驅動、文件系統等以“外部模塊”的形式與內核連接,相應的優勢是易於拓展、易於維護與更新、穩定性高,代表系統包括Windows、MacOSX等。


華為鴻蒙操作系統全景解構


微內核更適應複雜的程序功能,且能夠更靈活地移植至不同硬件平臺。微內核僅在操作系統的內核中保留最基本功能,大大降低了內核的開發難度;分佈式思維,將非核心的程序和模塊隔離在內核之外,因此當單一程序出現錯誤時不會影響系統整體功能;同時,微內核相比宏內核更易於移植,開發、更新週期也得以縮短。

仿照第一部分,同樣可作以下類比:若操作系統類比為車輛等交通工具,則不同內核結構相當於車輛的不同定製方式。宏內核相當於商用整車,而微內核則類似支持深度定製車。

在行駛過程中,商用整車雖整體運行效率高,但如果某一部件出現故障,則需要專人、同款備件才能維修;而定製車的很多模塊可替代性本身就非常強,且能夠通過簡單改裝在不同路況下行駛(不同硬件環境)。

華為鴻蒙操作系統全景解構

鴻蒙微內核從底層即為物聯網設計。

上述可知,微內核的最大特性是僅在內核中保留最核心功能,因此對於鴻蒙而言:連接實時性更好(響應時延降低25.7%、時延波動率降低55.6%),同時結合5G低時延場景,尤其適用於工業控制、智能交通等物聯網領域;可以做到故障隔離,最大程度保證系統的穩定性與安全性,在5G超多連接場景下更能滿足萬物互聯的要求。

鴻蒙微內核體現分佈式的特點,解決IoT生態協同的痛點。目前已有操作系統基本只對應於某一種硬件,如Windows對應x86PC、iOS對應蘋果手機等。


華為鴻蒙操作系統全景解構


但IoT時代終端種類數量極大拓展,難以針對每種硬件分別開發操作系統或應用程序,不同硬件終端的生態無法共享協同,開發效率低。而鴻蒙實現了硬件解耦,即可針對應不同設備進行彈性部署(例如智慧屏、穿戴設備、車機、音箱、手機等)。同時創新的分佈式軟總線使得擁有不同功能的硬件可以彼此協同。

例如:傳統的相機、電視、音響等設備原本相互獨立;但在鴻蒙的分佈式軟總線下,這些設備被“虛擬化”成攝像模組、顯示模組、外放模組,併成為有機整體,用戶無需另行設置即可按需調用各種功能,硬件終端之間形成相互協同。

華為鴻蒙操作系統全景解構

微內核是IoT操作系統演進方向,鴻蒙微內核之效率、安全性業內領先。一般微內核系統,由於驅動、文件系統等進程被外置,各模塊之間的通信需要經過內核“搭橋”,因而效率往往比宏內核要低。但鴻蒙微內核對進程間通信進行了高度優化,使得鴻蒙相比QNX、Fuchisia效率提升3至5倍3。

此外,由於微內核的代碼數量遠遠少於宏內核,因此鴻蒙能夠以對每行代碼進行充分的“形式化”的安全驗證,顯著提升了內核安全性。

方舟編譯器是鴻蒙的取勝關鍵

方舟編譯器最早系華為於2019年4月在P30系列手機發佈會上公佈,但實際積澱十年,定位是多終端系統。華為早期表示方舟編譯器將大幅提升手機端安卓系統的運行效率,而開發編譯器其實是協助鴻蒙操作系統更深層次佈局邊緣計算、服務器等領域。

對傳統編譯器而言,編譯時點、跨語言編譯是制約應用程序執行效率的瓶頸。應用程序的執行要經過字節碼到機器碼的轉換,程序員在編程時使用上述C、C++、Java、C#等程序語言,但硬件的執行邏輯是基於0和1的二進制。因此要讓硬件能夠“讀懂”指令,就需要編譯器把“程序語言”轉譯成“機器語言”。

(1)編譯時點:根據編譯器工作時點的不同,編譯方式可分為兩種,但執行效率仍有提升空間。

一種是“邊執行、邊翻譯”,程序調用了某一句指令,編譯器就實時將其轉譯為二進制碼(早期版本安卓使用該方案,程序執行效率低下);另一種是引進高性能虛擬機(在安卓系統中為ART,即AndroidRunTime),在程序安裝時或系統空閒時就提前將代碼轉譯完畢,進一步提升了程序執行效率,但新的問題在於程序安裝時間長。

(2)跨語言編譯:程序往往使用不同語言編寫,對編譯效率產生較大影響。

例如採用Java和C/C++等多種語言混合開發的應用程序,在運行時需要藉助通用接口來協調不同代碼(即JavaNativeInterface,JNI)。通用接口需要佔用硬件資源,同時不同代碼的協調本身就低效,所以傳統編譯器下跨語言應用的執行效率較低。

方舟編譯器對以上兩大瓶頸的解決方案是:將編譯過程提前至開發者環節。在安卓的體系下,一些複雜動態語義的編譯仍需交由虛擬機完成。方舟編譯器開發團隊通過梳理Java的動態語義,進行了大規模的數據建模,尤其是在跨語言編譯時,大大提高了動態語義分析的精度;另外,華為設計了一套具有核心專利的動態語義匹配機制,有效降低了運行時動態語義的開銷。

最終結果是,方舟編譯器能夠在應用程序執行之前,就將Java代碼編譯成機器語言,極大釋放了硬件資源,這一點對於多終端尤其是物聯網邊緣計算而言尤為重要。

華為鴻蒙操作系統全景解構

方舟編譯器對開發者友好,利於形成良好生態。過去安卓等系統避免在開發者環節涉及編譯,一大原因是為了降低開發難度,開發者只需完成代碼編寫即可,而無需考慮如何跨語言編譯。

但方舟方案下將編譯過程提前至開發環節,並不增加開發者負擔,相反開發者還能通過方舟預置算法進行代碼優化,還可自行開發代碼優化算法,未來代碼優化甚至有可能遷移至雲端。開發環境友好是鴻蒙搭建良好生態的重要因素。

對於方舟編譯器,也可類比如下:過去ART虛擬機搭配安卓系統,相當於經驗豐富的司機駕駛傳統的手動擋汽車;而方舟編譯器搭配鴻蒙操作系統,則相當於搭載了L4級別自動駕駛的車輛,車輛行駛可以隨時根據車況、路況靈活調整,保證所有乘客的乘車體驗均為最佳。

兼容Java和C、C++等多種語言增強了鴻蒙即戰力,並與自有麒麟、鯤鵬等硬件架構協同,形成類似Win-tel的軟硬件格局。

因此綜合微內核、方舟編譯器兩大要素看,鴻蒙生而為物聯網設計,並非單純以手機操作系統為主要陣地。一方面,對於華為成熟的手機業務而言,做系統容易,但建生態難,當前安卓和蘋果已構建了幾乎不可打破的生態系統,在條件允許的情況下繼續使用安卓對於華為是一種資源節約。

進一步更通俗地解釋:對於開發者編寫的不同程序,只需經過方舟編譯器的處理,鴻蒙操作系統即可順利執行;且微內核下的鴻蒙可移植於不同平臺。這樣的系統特性天然適配於物聯網時代的海量終端與海量應用。

華為鴻蒙操作系統全景解構

藉助鴻蒙,華為將成“5G+IoT時代的蘋果”

蘋果曾是3G、4G移動互聯網時代成長的新興巨頭,回顧蘋果的崛起路程,在生態、硬件、先發優勢+持續創新三方面體現優勢。

(1) 生態

在蘋果之前,微軟曾於1996年發佈可運行於手機的WindowsCE操作系統;塞班於2001年發佈symbianS60操作系統,一度獲得諾基亞、三星、索尼愛立信、摩托羅拉、西門子等眾多手機大廠支持,但由於symbian系統對開發者不友好、內核臃腫,在3G時代到來後蘋果抓住移動互聯網的機會推出iOS,並搭建擁有高質量應用的AppStore,強大的開發者生態不斷增強蘋果公司的生命力。

華為鴻蒙操作系統全景解構

(2) 硬件

相較之前的手機品牌,蘋果擁有體系完整的硬件產業鏈,且在上下游擁有極強的議價能力,並在手機之外推出Macbook、iPod、iPad等產品,不斷拓寬硬件“能力圈”。在優質生態的基礎上,緊密的硬件產業鏈一方面可以提升公司盈利能力,另一方面軟硬協同也極大提升了方案本身的使用體驗。

(3)先發優勢+持續創新

通過良性循環的生態+軟硬件協同形成護城河之後,蘋果不斷前瞻移動設備領域的新技術、新應用,且能夠持續迭代,逐步把持了行業的發展方向,最終成為移動互聯網時代的一大巨頭。

但隨著C端移動互聯網紅利見頂,蘋果在5G+IoT時代增長乏力。隨著技術演進,蘋果近年來也暴露出一些問題:生態不如安卓開源;核心硬件受制於外部(比如基帶依賴高通、英特爾);後續創新乏力(新款iPhone難言成功)。在5G+IoT時代,其他ICT廠商開始面臨新的機會。


華為鴻蒙操作系統全景解構


產業互聯網新藍海下,“華為之於物聯網”可類比“蘋果之於移動互聯網”。

(1) 生態

鴻蒙與方舟編譯器將開源,擁抱海量開發者。以手機端為例,方舟編譯器與超過40個高質量App合作,明顯優化Android操作系統的流暢度。在更廣泛的IoT領域,方舟編譯器支持多語言統一編譯,也支持混合編程,實現“一次編程,多端使用”,極大降低了開發者負擔(例如對於某款應用,只需要一次性完成代碼,就可以適配於手機、電視、車機等多種終端)。因此藉助方舟編譯器,鴻蒙將搭建完善的IoT生態。

(2) 硬件

華為擁有強大ICT硬件基因,已推出從底層硬件到中間件、操作系統,再到到編譯工具、應用軟件的全棧軟硬件方案。類比蘋果產業鏈,華為內部已基本形成核心硬件環節的自研,例如新發布的前端昇騰310+後端鯤鵬920的安防軟硬標準化解決方案,又如自研基於鯤鵬920的Taishan服務器等全棧軟硬件系統在山東移動BSS實現國產替代等。

因此鴻蒙相比谷歌Fushcia等純軟件體現出硬件優勢(蘋果於2019年7月收購英特爾5G基帶部門也體現自研芯片對系統生態的重要性)。

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(3) 先發優勢+持續創新

鴻蒙前身LiteOS早已推出,擁有商用經驗和先發優勢。物聯網基礎是網絡,華為在5G領域的深厚積澱。例如,其於2019年初發布首款商用5G多模終端芯片Balong5000和首款5G商用終端華為5GCPEPro。

Balong5000在Sub-6GHz頻段實現4.6Gbps、在毫米波頻段達6.5Gbps的峰值下載速率,並支持SA和NSA組網,已經完全滿足未來5G產業不同階段的商業需求,相比行業標杆的高通X50已取得領先。華為5G技術的先發優勢與持續創新是鴻蒙作為IoT多終端操作系統取得成功的保障。

華為鴻蒙操作系統全景解構

操作系統意味著應用平臺與流量入口。

上述從生態、硬件、先發優勢+持續創新三方面看,擁有操作系統將幫助華為在物聯網領域擁有更強話語權,將沿蘋果在移動互聯網時代的路徑,成長為5G+IoT的巨頭。

鴻蒙將完善華為IoT生態,催化產業進程

IoT是華為在產業物聯網時代的重要佈局,華為主要聚焦於基礎設施領域。海量低成本終端設備連接需要保證聯接可管可控,且全網連續覆蓋,以及端側(終端)、傳輸、雲端安全。

華為多年深耕ICT基礎設施,全棧軟硬件保證IoT方案穩定性。據華為2018年全聯接大會,華為物聯網聯接數超過2億,每月增長600萬聯接,日均API調用超過1.3億,方案成熟度高。

鴻蒙操作系統與華為“雲+端”芯片形成強大合力,形成殺手鐗應用。華為優質網絡設備是IoT的連接基礎,連接獲得了大量數據,但只有通過智能分析才能夠形成殺手鐗應用。

華為已在雲側和端測擁有昇騰、鯤鵬、麒麟等芯片,具備強大算力,疊加鴻蒙操作系統高效、靈活的執行能力,將培育大量高價值應用。

車聯網、智慧城市、工業是華為IoT的三大應用方向,目前三大應用成熟度各有不同,鴻蒙操作系統預計將在三大領域起催化作用。

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華為鴻蒙操作系統全景解構

操作系統在ICT產業扮演重要角色,操作系統廠商將成為相應產業生態的主導者。

藉助鴻蒙操作系統,華為將在生態、硬件、先發+持續創新三方面體現競爭優勢,成為5G+IoT產業領軍。

華為發佈鴻蒙操作系統,同時將開源方舟編譯器,主要體現發力物聯網領域,預計將對華為各業務板塊產生積極作用,並推動IoT產業進程,預計華為產業鏈眾多公司將受益。

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華為鴻蒙操作系統全景解構

原因及邏輯

從技術、生態兩角度看,操作系統對於ICT廠商而言具有重要意義,鴻蒙操作系統的推出,對華為、對我國自主可控進程的意義不言而喻。

微內核、方舟編譯器是鴻蒙生態的兩大核心要素。微內核更適應複雜的程序功能,且能夠更靈活地移植至不同硬件平臺;方舟編譯器通過將編譯過程提前至開發者環節提升應用執行效率,這一點對於多終端尤其是物聯網邊緣計算而言尤為重要。結合以上兩大要素看,鴻蒙生而為IoT設計。

車聯網、智慧城市、工業是華為IoT的三大應用方向,目前三大應用成熟度各有不同,鴻蒙操作系統預計將在三大領域起催化作用。

有別於大眾的認識

市場認為華為鴻蒙操作系統的發佈受外部環境影響,更多體現“談判籌碼”作用,但我們認為華為七年前就已開始佈局操作系統領域,且鴻蒙已初步具備商用能力,長遠看也與華為多終端戰略相協同。

市場認為鴻蒙主要應用於手機操作系統並替代谷歌安卓,但我們認為從微內核、方舟編譯器兩要素看鴻蒙主要發力物聯網,開源生態、ICT硬件基因、5G技術等優勢下鴻蒙的發佈與成熟將催化物聯網產業進程。

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▌華為七年沉澱,發力物聯網操作系統“鴻蒙”

ICT領域之“大腦”,得系統者得天下

操作系統(OS,OperatingSystem)是管理計算機軟硬件資源的“大腦”。常見ICT系統包括硬件和軟件兩部分,軟件又可分為操作系統軟件和應用軟件。其中操作系統是介於硬件和應用軟件之間的一層重要部分,是管理分配硬件資源、實現應用軟件功能的重要載體。

操作系統在ICT領域扮演重要角色,其作用可從技術、生態兩方面佐證:

技術角度看,操作系統在程序運行的過程中起重要作用。

一般而言,軟件程序的運行需要四大要素:

a. 程序設計語言、編譯系統、操作系統、指令集。粗略理解:1程序設計語言是編程的工具基礎,包括常見的C、C++、Java、C#等;

b. 編譯系統的作用是將編寫好的程序語言“翻譯”成機器能夠識別的二進制碼;

c.操作系統是調度資源、執行程序的“大腦”;

d.指令集則決定了程序以何種方式來執行。

可作以下類比:硬件相當於高速公路、鐵路等基礎設施資源,軟件相當於駕駛員/旅客,而操作系統則相當於各種類型的交通工具。

汽車、火車等交通工具藉助公路、鐵路等基礎設施得以行駛,駕駛員/旅客在交通工具上方能到達不同目的地。

操作系統則是向下對接硬件,使硬件資源的存在有實際意義,同時向上承載各類應用程序,得以實現各種應用功能;編譯系統在程序運行的過程中,起到方向盤或導航儀的作用,將駕駛員(軟件)的操作(程序指令)轉化為車輛的位移(機器語言)。


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(2) 生態角度看,總結Win-tel與我國自主可控歷程,操作系統廠商處於ICT產業鏈的核心環節。

Win-tel聯盟下,微軟股價隨Win95、WinXP等版本的發佈屢創新高。

1980s微軟與英特爾組成Win-tel聯盟,使得Windows系統搭配x86的Intel處理器成為PC領域的絕對主流,二者結合後,在軟硬件版本迭代、生產、銷售等環節協同,一時形成“雙寡頭壟斷”的格局。

1995年Win95的發佈首創了“桌面”的概念,使人機交互界面更加友好;WindowsXP的發佈進一步穩固了微軟在操作系統領域的領先地位。

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儘管芯片是ICT生態的底層核心,但Windows背後龐大的應用生態決定了微軟對芯片商有較高話語權。

微軟於2018年公佈Win10操作系統已擁有3500萬個應用、超1.75億個軟件版本,支持1600萬個硬件/驅動組合。

微軟三十餘年積累海量開發者,擁有龐大的應用基礎,因此對芯片架構的選擇擁有一定話語權。在x86以外微軟已針對ARM架構推出新一代操作系統,英特爾以外的芯片商將受益Win生態的拓展。

另外,ICT領域自主可控不僅體現在以芯片為代表的硬件層,更需要操作系統帶動生態可持續。“基礎軟件的短板主要在操作系統,芯片的短板主要在EDA(電子設計自動化)設計工具等領域”。

芯片層的創新與投入一直是產業與資本的關注重點,但持續研發需要商用以及操作系統帶動應用軟件同步推進,如果沒有商用階段的現金流再投資,則芯片層的創新難以持續迭代。

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早期鴻蒙雛形LiteOS就已體現華為發力IoT

華為“鴻蒙”概念的公開時點雖受到外部環境影響,但實際已積澱大量商用經驗。

鴻蒙操作系統的發佈時點體現重大意義,但並非是“從無到有”的過程,2012年華為就已開發物聯網操作系統LiteOS,並在可穿戴設備、智能家居、車聯網、LPWA等領域應用,是鴻蒙操作系統的雛形。

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LiteOS解決物聯網應用成本、連接、安全三大痛點,體現華為早期就已探索佈局IoT領域。

(1) 低成本、低功耗。物聯網需要海量終端接入,且大多數邊緣設備為小型化、可移動,因此對續航能力與單位成本提出較高要求。LiteOS內核小於10k,同時通過MCU和通信模組二合一的OpenCPU架構,能夠顯著降低終端體積和終端成本。且超低功耗,甚至1節5號電池可工作5年。

(2) 連接多樣。物聯網終端在不同場景下需要不同形式的網絡連接,尤其進入到5G時代後,對系統的連接性能和兼容性要求嚴格。連接拓展性能強,支持6LoWPAN、WiFi、BTE、Zigbee等多種協議,且設備間可以自組網、自發現、互操作,能夠滿足物聯網應用的不同連接需求。

(3)安全。物聯網邊緣計算需要“雲”+“端”協同,互聯互通後數據洩露成為物聯網系統的重大隱患。LiteOS以極小體積的內核實現了雙向認證、差分升級、DTLS/DTLS+等機制。

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未來成熟商用的LiteOS將逐步融入鴻蒙操作系統,逐步增強鴻蒙生態的多終端開發能力。

在鴻蒙之前,華為已形成HiLink(連接標準)+LiteOS(操作系統)+芯片(算力)的IoT“三件套”體系。

在這一體系下,華為2C的智能家居、智能手機、手錶手環等設備出貨量已累計超過2億件,2B的水電錶、攝像頭、單車等設備出貨量已累計超過1億件,擁有成熟穩定的商用方案。進一步LiteOS與鴻蒙結合,將在IoT領域形成強大合力。

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微內核、方舟編譯器是鴻蒙生態的兩大核心要素

鴻蒙從設計之初就為多終端(如邊緣計算IoT、服務器等)而生,微內核、方舟編譯器作為鴻蒙操作系統生態的兩大核心要素。

微內核乃操作系統的一種結構形式,將系統實現各功能的模塊化,更靈活,易於拓展、易於維護與更新迭代;編譯器可視為人與機器的“翻譯”,將人的程序語言翻譯給計算機可理解並執行,是人與計算機之間實現溝通的橋樑。

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華為10年來在編譯器與系統內核的佈局演進,已經為鴻蒙操作系統和進軍物聯網做好了充足的鋪墊。

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鴻蒙微內核從底層即為物聯網設計

微內核與宏內核相對應,是操作系統的一種結構形式。操作系統的核心功能包括文件系統、內存和I/O設備管理、CPU調度等,宏內核即指操作系統將上述功能全部“打包集成”在內核裡,不同的功能模塊之間耦合度高,所以具有高效率的優點,代表系統包括Linux、Unix等)。

微內核則將系統分為各個小的功能模塊,僅將最核心的調度、內存管理功能保留在內核中,驅動、文件系統等以“外部模塊”的形式與內核連接,相應的優勢是易於拓展、易於維護與更新、穩定性高,代表系統包括Windows、MacOSX等。


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微內核更適應複雜的程序功能,且能夠更靈活地移植至不同硬件平臺。微內核僅在操作系統的內核中保留最基本功能,大大降低了內核的開發難度;分佈式思維,將非核心的程序和模塊隔離在內核之外,因此當單一程序出現錯誤時不會影響系統整體功能;同時,微內核相比宏內核更易於移植,開發、更新週期也得以縮短。

仿照第一部分,同樣可作以下類比:若操作系統類比為車輛等交通工具,則不同內核結構相當於車輛的不同定製方式。宏內核相當於商用整車,而微內核則類似支持深度定製車。

在行駛過程中,商用整車雖整體運行效率高,但如果某一部件出現故障,則需要專人、同款備件才能維修;而定製車的很多模塊可替代性本身就非常強,且能夠通過簡單改裝在不同路況下行駛(不同硬件環境)。

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鴻蒙微內核從底層即為物聯網設計。

上述可知,微內核的最大特性是僅在內核中保留最核心功能,因此對於鴻蒙而言:連接實時性更好(響應時延降低25.7%、時延波動率降低55.6%),同時結合5G低時延場景,尤其適用於工業控制、智能交通等物聯網領域;可以做到故障隔離,最大程度保證系統的穩定性與安全性,在5G超多連接場景下更能滿足萬物互聯的要求。

鴻蒙微內核體現分佈式的特點,解決IoT生態協同的痛點。目前已有操作系統基本只對應於某一種硬件,如Windows對應x86PC、iOS對應蘋果手機等。


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但IoT時代終端種類數量極大拓展,難以針對每種硬件分別開發操作系統或應用程序,不同硬件終端的生態無法共享協同,開發效率低。而鴻蒙實現了硬件解耦,即可針對應不同設備進行彈性部署(例如智慧屏、穿戴設備、車機、音箱、手機等)。同時創新的分佈式軟總線使得擁有不同功能的硬件可以彼此協同。

例如:傳統的相機、電視、音響等設備原本相互獨立;但在鴻蒙的分佈式軟總線下,這些設備被“虛擬化”成攝像模組、顯示模組、外放模組,併成為有機整體,用戶無需另行設置即可按需調用各種功能,硬件終端之間形成相互協同。

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微內核是IoT操作系統演進方向,鴻蒙微內核之效率、安全性業內領先。一般微內核系統,由於驅動、文件系統等進程被外置,各模塊之間的通信需要經過內核“搭橋”,因而效率往往比宏內核要低。但鴻蒙微內核對進程間通信進行了高度優化,使得鴻蒙相比QNX、Fuchisia效率提升3至5倍3。

此外,由於微內核的代碼數量遠遠少於宏內核,因此鴻蒙能夠以對每行代碼進行充分的“形式化”的安全驗證,顯著提升了內核安全性。

方舟編譯器是鴻蒙的取勝關鍵

方舟編譯器最早系華為於2019年4月在P30系列手機發佈會上公佈,但實際積澱十年,定位是多終端系統。華為早期表示方舟編譯器將大幅提升手機端安卓系統的運行效率,而開發編譯器其實是協助鴻蒙操作系統更深層次佈局邊緣計算、服務器等領域。

對傳統編譯器而言,編譯時點、跨語言編譯是制約應用程序執行效率的瓶頸。應用程序的執行要經過字節碼到機器碼的轉換,程序員在編程時使用上述C、C++、Java、C#等程序語言,但硬件的執行邏輯是基於0和1的二進制。因此要讓硬件能夠“讀懂”指令,就需要編譯器把“程序語言”轉譯成“機器語言”。

(1)編譯時點:根據編譯器工作時點的不同,編譯方式可分為兩種,但執行效率仍有提升空間。

一種是“邊執行、邊翻譯”,程序調用了某一句指令,編譯器就實時將其轉譯為二進制碼(早期版本安卓使用該方案,程序執行效率低下);另一種是引進高性能虛擬機(在安卓系統中為ART,即AndroidRunTime),在程序安裝時或系統空閒時就提前將代碼轉譯完畢,進一步提升了程序執行效率,但新的問題在於程序安裝時間長。

(2)跨語言編譯:程序往往使用不同語言編寫,對編譯效率產生較大影響。

例如採用Java和C/C++等多種語言混合開發的應用程序,在運行時需要藉助通用接口來協調不同代碼(即JavaNativeInterface,JNI)。通用接口需要佔用硬件資源,同時不同代碼的協調本身就低效,所以傳統編譯器下跨語言應用的執行效率較低。

方舟編譯器對以上兩大瓶頸的解決方案是:將編譯過程提前至開發者環節。在安卓的體系下,一些複雜動態語義的編譯仍需交由虛擬機完成。方舟編譯器開發團隊通過梳理Java的動態語義,進行了大規模的數據建模,尤其是在跨語言編譯時,大大提高了動態語義分析的精度;另外,華為設計了一套具有核心專利的動態語義匹配機制,有效降低了運行時動態語義的開銷。

最終結果是,方舟編譯器能夠在應用程序執行之前,就將Java代碼編譯成機器語言,極大釋放了硬件資源,這一點對於多終端尤其是物聯網邊緣計算而言尤為重要。

華為鴻蒙操作系統全景解構

方舟編譯器對開發者友好,利於形成良好生態。過去安卓等系統避免在開發者環節涉及編譯,一大原因是為了降低開發難度,開發者只需完成代碼編寫即可,而無需考慮如何跨語言編譯。

但方舟方案下將編譯過程提前至開發環節,並不增加開發者負擔,相反開發者還能通過方舟預置算法進行代碼優化,還可自行開發代碼優化算法,未來代碼優化甚至有可能遷移至雲端。開發環境友好是鴻蒙搭建良好生態的重要因素。

對於方舟編譯器,也可類比如下:過去ART虛擬機搭配安卓系統,相當於經驗豐富的司機駕駛傳統的手動擋汽車;而方舟編譯器搭配鴻蒙操作系統,則相當於搭載了L4級別自動駕駛的車輛,車輛行駛可以隨時根據車況、路況靈活調整,保證所有乘客的乘車體驗均為最佳。

兼容Java和C、C++等多種語言增強了鴻蒙即戰力,並與自有麒麟、鯤鵬等硬件架構協同,形成類似Win-tel的軟硬件格局。

因此綜合微內核、方舟編譯器兩大要素看,鴻蒙生而為物聯網設計,並非單純以手機操作系統為主要陣地。一方面,對於華為成熟的手機業務而言,做系統容易,但建生態難,當前安卓和蘋果已構建了幾乎不可打破的生態系統,在條件允許的情況下繼續使用安卓對於華為是一種資源節約。

進一步更通俗地解釋:對於開發者編寫的不同程序,只需經過方舟編譯器的處理,鴻蒙操作系統即可順利執行;且微內核下的鴻蒙可移植於不同平臺。這樣的系統特性天然適配於物聯網時代的海量終端與海量應用。

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藉助鴻蒙,華為將成“5G+IoT時代的蘋果”

蘋果曾是3G、4G移動互聯網時代成長的新興巨頭,回顧蘋果的崛起路程,在生態、硬件、先發優勢+持續創新三方面體現優勢。

(1) 生態

在蘋果之前,微軟曾於1996年發佈可運行於手機的WindowsCE操作系統;塞班於2001年發佈symbianS60操作系統,一度獲得諾基亞、三星、索尼愛立信、摩托羅拉、西門子等眾多手機大廠支持,但由於symbian系統對開發者不友好、內核臃腫,在3G時代到來後蘋果抓住移動互聯網的機會推出iOS,並搭建擁有高質量應用的AppStore,強大的開發者生態不斷增強蘋果公司的生命力。

華為鴻蒙操作系統全景解構

(2) 硬件

相較之前的手機品牌,蘋果擁有體系完整的硬件產業鏈,且在上下游擁有極強的議價能力,並在手機之外推出Macbook、iPod、iPad等產品,不斷拓寬硬件“能力圈”。在優質生態的基礎上,緊密的硬件產業鏈一方面可以提升公司盈利能力,另一方面軟硬協同也極大提升了方案本身的使用體驗。

(3)先發優勢+持續創新

通過良性循環的生態+軟硬件協同形成護城河之後,蘋果不斷前瞻移動設備領域的新技術、新應用,且能夠持續迭代,逐步把持了行業的發展方向,最終成為移動互聯網時代的一大巨頭。

但隨著C端移動互聯網紅利見頂,蘋果在5G+IoT時代增長乏力。隨著技術演進,蘋果近年來也暴露出一些問題:生態不如安卓開源;核心硬件受制於外部(比如基帶依賴高通、英特爾);後續創新乏力(新款iPhone難言成功)。在5G+IoT時代,其他ICT廠商開始面臨新的機會。


華為鴻蒙操作系統全景解構


產業互聯網新藍海下,“華為之於物聯網”可類比“蘋果之於移動互聯網”。

(1) 生態

鴻蒙與方舟編譯器將開源,擁抱海量開發者。以手機端為例,方舟編譯器與超過40個高質量App合作,明顯優化Android操作系統的流暢度。在更廣泛的IoT領域,方舟編譯器支持多語言統一編譯,也支持混合編程,實現“一次編程,多端使用”,極大降低了開發者負擔(例如對於某款應用,只需要一次性完成代碼,就可以適配於手機、電視、車機等多種終端)。因此藉助方舟編譯器,鴻蒙將搭建完善的IoT生態。

(2) 硬件

華為擁有強大ICT硬件基因,已推出從底層硬件到中間件、操作系統,再到到編譯工具、應用軟件的全棧軟硬件方案。類比蘋果產業鏈,華為內部已基本形成核心硬件環節的自研,例如新發布的前端昇騰310+後端鯤鵬920的安防軟硬標準化解決方案,又如自研基於鯤鵬920的Taishan服務器等全棧軟硬件系統在山東移動BSS實現國產替代等。

因此鴻蒙相比谷歌Fushcia等純軟件體現出硬件優勢(蘋果於2019年7月收購英特爾5G基帶部門也體現自研芯片對系統生態的重要性)。

華為鴻蒙操作系統全景解構

華為鴻蒙操作系統全景解構

(3) 先發優勢+持續創新

鴻蒙前身LiteOS早已推出,擁有商用經驗和先發優勢。物聯網基礎是網絡,華為在5G領域的深厚積澱。例如,其於2019年初發布首款商用5G多模終端芯片Balong5000和首款5G商用終端華為5GCPEPro。

Balong5000在Sub-6GHz頻段實現4.6Gbps、在毫米波頻段達6.5Gbps的峰值下載速率,並支持SA和NSA組網,已經完全滿足未來5G產業不同階段的商業需求,相比行業標杆的高通X50已取得領先。華為5G技術的先發優勢與持續創新是鴻蒙作為IoT多終端操作系統取得成功的保障。

華為鴻蒙操作系統全景解構

操作系統意味著應用平臺與流量入口。

上述從生態、硬件、先發優勢+持續創新三方面看,擁有操作系統將幫助華為在物聯網領域擁有更強話語權,將沿蘋果在移動互聯網時代的路徑,成長為5G+IoT的巨頭。

鴻蒙將完善華為IoT生態,催化產業進程

IoT是華為在產業物聯網時代的重要佈局,華為主要聚焦於基礎設施領域。海量低成本終端設備連接需要保證聯接可管可控,且全網連續覆蓋,以及端側(終端)、傳輸、雲端安全。

華為多年深耕ICT基礎設施,全棧軟硬件保證IoT方案穩定性。據華為2018年全聯接大會,華為物聯網聯接數超過2億,每月增長600萬聯接,日均API調用超過1.3億,方案成熟度高。

鴻蒙操作系統與華為“雲+端”芯片形成強大合力,形成殺手鐗應用。華為優質網絡設備是IoT的連接基礎,連接獲得了大量數據,但只有通過智能分析才能夠形成殺手鐗應用。

華為已在雲側和端測擁有昇騰、鯤鵬、麒麟等芯片,具備強大算力,疊加鴻蒙操作系統高效、靈活的執行能力,將培育大量高價值應用。

車聯網、智慧城市、工業是華為IoT的三大應用方向,目前三大應用成熟度各有不同,鴻蒙操作系統預計將在三大領域起催化作用。

華為鴻蒙操作系統全景解構

(1) 車聯網:快速興起的IoT場景。

當前車聯網更多是實現車與路的主動協同溝通,逐步實現從輔助駕駛到自動駕駛,並做到大大降低成本。基於C-V2X,華為已擁有完整的車聯網硬件體系,具體包括芯片、OBU盒子、RSU實現路邊感知設備、雲端蒐集數據和數據處理的V2X服務器等。

我們預計未來終端的前裝和後裝市場、定位與地圖(華為已獲得甲級測繪資質,未來鴻蒙+巴龍5000芯片+高精地圖具有想象空間)、後端數據處理(鴻蒙+Taishan服務器+鯤鵬芯片的強大算力組合)將是重要的產業方向。

(2) 智慧城市:較為成熟,從互聯網向物聯網過渡。

智慧城市是城市級網絡接入、NB-IoT廣覆蓋、低成本低功耗特點的體現,我們預計未來拓展方向包括智慧園區(鴻蒙+安防領域基於鯤鵬/昇騰的HuaweiHoloSens)、智慧家居(鴻蒙+基於鴻鵠818芯片的榮耀智慧屏)等。

(3) 工業:5G提供新機會。

工業互聯網痛點之一在於網絡連接,痛點之二在於行業Knowhow。網絡連接的難題將在5G商用與網絡切片推廣後迎刃而解,華為將是網絡基礎設施的核心供應商;對於行業Knowhow,鴻蒙強調搭建生態圈,且具備開發者友好的特性,利於培育不同垂直行業客戶並積累經驗。此外華為已面向各行業推出“華為雲EI智能體”,華為雲已擁有超過100萬開發者和企業用戶,初步形成良性生態。

綜上,鴻蒙操作系統的推出將對華為各業務板塊產生積極作用,並推動IoT產業進程,預計華為產業鏈眾多公司將受益。(報告來源:申萬宏源/分析師:朱型檑)

樂晴智庫,深度行業研究 (公眾號ID: lqzk767,網站:www.767stock.com)

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