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鸿蒙3.0系统与华为仓颉编程语言，从系统级6层架构上深入分析

华为的鸿蒙系统3.0开始对9款手机的公测，这其中就包括p50系列的3款手机，mate40系列的5款手机，和一款12.6英寸的matepad pro。这让咱手里拿着的mate30备受冷落。但我自己心里就更加期待华为的仓颉编程语言。这么屈指一算，仓颉编程语言从4月2号开始内测以来已经两个多月了。因此，我预判，鸿蒙系统3.0会跟仓颉编程语言一起来到咱们的身边。

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那么在准备迎接鸿蒙系统3.0和仓颉编程语言之前，我这一期帮大家打一个坚实的基础。我相信许多朋友当说起来操作系统或者是编程语言的时候，脑子里其实是有点支离破碎，或者是一头雾水。我帮助大家从一个宏观的角度去鸟瞰，去把握和理解计算机科学体系中的坐标，让你独具一双慧眼，单单靠着你的直觉就能获得专业的视角。计算机科学包括六层架构，操作系统在第四层上，华为仓颉编程语言这样的应用级编程语言则处在第五层上。

咱们先从底部开始，所谓万丈高楼平地起嘛。咱们来先看基础：信息理论。任何学科的基础都是数学，当然计算机科学也不例外。这第一层就是关于数学理论的。咱们日常用的是十进制，计算机则是由0和1构建起来的是二进制。那数学也很简单，就是关于0和1的加法。比如1加1，在十进制中是等于2，而在二进制1加1等于10，这就是所有的数学基础，也就是这么简单。

但是还有更加往上抽象的一个层面的基础，就是咱们在高中时候学习的“布尔代数”。看似不起眼的“布尔代数”研究的是机器如何思考，如何让机器来获得智能这样的问题。

布尔在1854年就解决发表一篇“研究人类的思考规律”的论文，提出了“布尔代数”，为机器如何思考打下了理论基础。

布尔当时的想法很简单。他认为人是理性的，那么人是按照理性逻辑来思考问题的。于是，如果他能把大脑思考问题的逻辑，提炼抽象出来的话，那么是不是就能用这逻辑在大脑之外去思考呢？布尔的这项雄心勃勃的构思就是人工智能的雏形。你想呀，如果把这个逻辑提炼出来用在机器机械零件上，机械零件就会开始思考。如果用在电路上，这个电路是不是也就开始思考了呢。布尔代数咱们就很熟悉了，我就在这里就不带展开，我前面有一期就专门来讲述了这个机器来如何用布尔代数来思考，大家感兴趣可以看下那一期，我在这不展开浪费时间。

再往上第二层就是硬件，布尔他把理论抽象出来，将布尔代数应用到电路上，电路是不是也就能开始思考？哎，到了1938年，香农就首次把布尔代数应用到了电路上，于是这个电路就开始思考了。从最早的真空管到半导体晶体管（我前面那一期也专门讲过“机器如何用晶体管来思考”）然后到集成电路，再到现在这个大型的集成电路芯片。我们知道麒麟9000芯片用的Arm架构的指令集，指挥CPU工作的指令又叫机器码。比如“加法”就是用一串数字机器码00000011来表示。

然而你会发现，用机器码来指挥这个cpu或者电脑工作太麻烦了。一般人哪里能记住像前面的6个0和后面两个1来表示加减乘除的加呢。

正是困扰于此，科学家就此提出来编程语言。最早编程语言是汇编语言。比如前面表示加法的机器码00000011，汇编语言中将其抽象为add。然而，汇编语言也需要大量的记忆，一个指令一个指令的对应，也是太机械了。再往前一步，往上一层抽象就是系统级的编程语言：面向过程的C语言。

一门编程语言所要做的一个主要工作就是在机器和我们人类思考之间建立一座桥梁。我们是人类的思考逻辑，机器是机械 式逻辑思考问题。越高级的编程语言越符合我们人类的思考逻辑，越初级的编程语言则越贴近机器的逻辑。因此，我们用高级的编程语言比如C语言，将想做的事情表达出来，它会自动转换成机器码。

我喜欢的编程发展史上的第二大古老的语言：Lisp语言。

就是直接使用我们的抽象思考的语言。比如重复地来做一件事，重复说五遍“Hello”这个单词。Lisp将重复抽象为dotimes，do是做， times是多次，dotimes反复多次做。看见没，编程语言成了我们抽象的思考工具。

当然，华为仓颉语言也是在编程语言这里，但不是系统级的编程语言，咱们后面再说

当在第二层硬件之上发展出来高级的编程语言，有了系统级的编程语言比如C语言之后。大家就发现，我需要一个操作系统来处理日常的基本任务，比如文件管理，进程管理，内存管理，设备管理和用户管理等等。于是科学家着手用编程语言写操作系统。而事实上C语言在1969年的发明，也正是为了移植与开发UNIX操作系统。C语言的设计者丹尼斯·里奇同时也是Unix操作系统的发明人。到了1991年Linus用C语言写了Linux内核，也是目前安卓和鸿蒙系统的内核。

华为的EROFS超级文件系统并入Linux内核之后，无论是Linux还是安卓都打上了20%的华为烙印。

操作系统再往上一层就是我们日常的应用。比如听歌、看视频等apps就是在操作系统之上。这也好理解，先有了操作系统，才有我们的各种应用。由此也能理解，为什么像鸿蒙系统3.0如此重要，因为应用程序要运行在上面。这些应用程序就是用华为仓颉编程语言等应用级编程语言开发的。不过，目前咱们手机上的应用程序都是用Java开发。未来鸿蒙系统将会使用自研的仓颉语言开发鸿蒙应用。

应用程序的主要功能之一是沟通和交流。我们用Email发邮件，用通讯视频聊天，而Web应用技术构建起来当前的互联网信息大厦。

好了，我们总结一下。计算机科学的六层架构。

第1层是信息理论，研究如何在大脑之外实现思考，布尔代数是人工智能的雏形。第2层是硬件，布尔代数应用到电路上，晶体管开始思考，将数以亿计的晶体管雕刻到集成电路CPU中，CPU的机器码指挥计算机工作。第3层编程语言，从枯燥难记的机器码里发展出来汇编语言，再到系统级的C语言，构建起来人类思考与机器逻辑之间桥梁。第4层操作系统，C语言不是凭空而来，是为了开发Unix操作系统而发明，而操作系统是计算机里最大的软件。第5层应用软件，日常所有的apps都运行在操作系统之上。仓颉编程语言是给鸿蒙系统开发应用程序的专属开发语言。第六层沟通互联，就是我们目前的互联网技术，在网络里看书、听音乐，点一份外卖等等。

这就是计算机科学六层架构，鸿蒙操作系统与仓颉编程语言各就各位。用架构去思考和看问题，不仅能心中有数，还能独具一双慧眼。

华为推出的鸿蒙系统备受关注，那么鸿蒙系统性能到底是怎么样的？

第一、做OS要站在巨人肩膀而不是重新从头拧螺丝，自主就是从零开始的误解必须要打破。大家都知道，华为做鸿蒙系统，此前就表示将会是兼容安卓系统，并且还可以适用于Web以及应用等。不过，就目前的情况来看，笔者更加相信华为的鸿蒙系统应该是与安卓系统一样的基于Linux内核实现的操作系统，而不是纯粹的完全与安卓系统不一样，毕竟谷歌做安卓系统的时间太长了，华为想要从零开始做系统，显然有点不现实！

第二、操作系统是软件，但更需要软硬通吃。技术上OS的很多底层驱动和硬件相关，决定了一个成功的OS必然需要与芯片、终端硬件紧密协同。大家都知道，鸿蒙系统要实现的是手机、平板、穿戴设备、智能硬件等的互联共用一个平台，所以就必须实现硬件的支持，谷歌的安卓系统之所以强大，是因为有足够多的硬件来支持，所以华为想要做自己的系统，必须有更多的硬件都用上这个系统，同时更好地完成适配工作，才能不断壮大。

第三、真正的OS必须市场导向，接受市场的检验，源于市场用于市场。只有真正在市场打拼搏命的企业才能产生真正有竞争力的OS，觉不能做象牙塔里的项目。也就是说，虽然华为的鸿蒙系统对比谷歌安卓或者苹果iOS可能都会有不足，都应该与市面上的产品进行对比，因为即便你认为华为做系统时间太短，这样对比有点不公平，但对手不会给你同情，好用就是好用，太过难用也不能强求消费者买单。

第四、研发有竞争力的OS难，经营生态更难，但更加重要的是如何吸引更多的友商与开发者加入。我们相信华为有能力引领前行，也相信华为可以在鸿蒙系统之后逐渐为国产手机系统打开局面。然而，仅凭华为一己之力是断然难以与谷歌的安卓、苹果的iOS想抗衡的，华为更需要的是吸引小米、OPPO和vivo等友商也加入到开放国产系统的阵营当中来，或者是利用“方舟编译器”吸引更多的开发者加入到鸿蒙系统的研发与维护上来，这才能保证华为建立起生态。

鸿蒙系统有什么特别之处？

华为鸿蒙系统的特点有：分布式架构首次用于终端OS，实现跨终端无缝协同体验；确定时延引擎和高性能IPC技术实现系统天生流畅；基于微内核架构重塑终端设备可信安全。

1、分布式架构首次用于终端OS，实现跨终端无缝协同体验

鸿蒙OS的“分布式OS架构”和“分布式软总线技术”通过公共通信平台，分布式数据管理，分布式能力调度和虚拟外设四大能力。

将相应分布式应用的底层技术实现难度对应用开发者屏蔽，使开发者能够聚焦自身业务逻辑，像开发同一终端一样开发跨终端分布式应用，也使最终消费者享受到强大的跨终端业务协同能力为各使用场景带来的无缝体验。

2、确定时延引擎和高性能IPC技术实现系统天生流畅

鸿蒙OS通过使用确定时延引擎和高性能IPC两大技术解决现有系统性能不足的问题。确定时延引擎可在任务执行前分配系统中任务执行优先级及时限进行调度处理。

优先级高的任务资源将优先保障调度，应用响应时延降低25.7%。鸿蒙微内核结构小巧的特性使IPC（进程间通信）性能大大提高，进程通信效率较现有系统提升5倍。

3、基于微内核架构重塑终端设备可信安全

鸿蒙OS采用全新的微内核设计，拥有更强的安全特性和低时延等特点。微内核设计的基本思想是简化内核功能，在内核之外的用户态尽可能多地实现系统服务，同时加入相互之间的安全保护。微内核只提供最基础的服务，比如多进程调度和多进程通信等。

区别于“宏内核”，微内核采用同一套操作平台，针对不同硬件能力的产品进行部署，并采用分布式架构，提升效率。

华为鸿蒙系统的发展历程：

2012年，华为开始规划自有操作系统“鸿蒙”。

2019年5月24日，国家知识产权局商标局网站显示，华为已申请“华为鸿蒙”商标，申请日期是2018年8月24日，注册公告日期是2019年5月14日，专用权限期是从2019年5月14日到2029年5月13日。

2019年5月17日，由任教授领导的华为操作系统团队开发了自主产权操作系统——鸿蒙。

2019年8月9日，华为正式发布鸿蒙系统。同时余承东也表示，鸿蒙OS实行开源。

在中国信息化百人会2020年峰会上，华为消费者业务CEO余承东表示，鸿蒙os目前已经应用到华为智慧屏、华为手表上，未来有信心应用到1+8+N全场景终端设备上。

以上内容参考：百度百科－华为鸿蒙系统