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分析师：朱型檑
操作系统在ICT产业扮演重要角色，操作系统厂商将成为相应产业生态的主导者。
借助鸿蒙操作系统，华为将在生态、硬件、先发+持续创新三方面体现竞争优势，成为5G+IoT产业领军。
华为发布鸿蒙操作系统，同时将开源方舟编译器，主要体现发力物联网领域，预计将对华为各业务板块产生积极作用，并推动IoT产业进程，预计华为产业链众多公司将受益。
原因及逻辑
从技术、生态两角度看，操作系统对于ICT厂商而言具有重要意义，鸿蒙操作系统的推出，对华为、对我国自主可控进程的意义不言而喻。
微内核、方舟编译器是鸿蒙生态的两大核心要素。微内核更适应复杂的程序功能，且能够更灵活地移植至不同硬件平台;方舟编译器通过将编译过程提前至开发者环节提升应用执行效率，这一点对于多终端尤其是物联网边缘计算而言尤为重要。结合以上两大要素看，鸿蒙生而为IoT设计。
车联网、智慧城市、工业是华为IoT的三大应用方向，目前三大应用成熟度各有不同，鸿蒙操作系统预计将在三大领域起催化作用。
有别于大众的认识
市场认为华为鸿蒙操作系统的发布受外部环境影响，更多体现“谈判筹码”作用，但我们认为华为七年前就已开始布局操作系统领域，且鸿蒙已初步具备商用能力，长远看也与华为多终端战略相协同。
市场认为鸿蒙主要应用于手机操作系统并替代谷歌安卓，但我们认为从微内核、方舟编译器两要素看鸿蒙主要发力物联网，开源生态、ICT硬件基因、5G技术等优势下鸿蒙的发布与成熟将催化物联网产业进程。
▌华为七年沉淀，发力物联网操作系统“鸿蒙”
ICT领域之“大脑”，得系统者得天下
操作系统(OS，OperatingSystem)是管理计算机软硬件资源的“大脑”。常见ICT系统包括硬件和软件两部分，软件又可分为操作系统软件和应用软件。其中操作系统是介于硬件和应用软件之间的一层重要部分，是管理分配硬件资源、实现应用软件功能的重要载体。
操作系统在ICT领域扮演重要角色，其作用可从技术、生态两方面佐证:
技术角度看，操作系统在程序运行的过程中起重要作用。
一般而言，软件程序的运行需要四大要素：
a. 程序设计语言、编译系统、操作系统、指令集。粗略理解:1程序设计语言是编程的工具基础，包括常见的C、C++、Java、C#等;
b. 编译系统的作用是将编写好的程序语言“翻译”成机器能够识别的二进制码;
c.操作系统是调度资源、执行程序的“大脑”;
d.指令集则决定了程序以何种方式来执行。
可作以下类比:硬件相当于高速公路、铁路等基础设施资源，软件相当于驾驶员/旅客，而操作系统则相当于各种类型的交通工具。
汽车、火车等交通工具借助公路、铁路等基础设施得以行驶，驾驶员/旅客在交通工具上方能到达不同目的地。
操作系统则是向下对接硬件，使硬件资源的存在有实际意义，同时向上承载各类应用程序，得以实现各种应用功能;编译系统在程序运行的过程中，起到方向盘或导航仪的作用，将驾驶员(软件)的操作(程序指令)转化为车辆的位移(机器语言)。
(2) 生态角度看，总结Win-tel与我国自主可控历程，操作系统厂商处于ICT产业链的核心环节。Win-tel联盟下，微软股价随Win95、WinXP等版本的发布屡创新高。1980s微软与英特尔组成Win-tel联盟，使得Windows系统搭配x86的Intel处理器成为PC领域的绝对主流，二者结合后，在软硬件版本迭代、生产、销售等环节协同，一时形成“双寡头垄断”的格局。1995年Win95的发布首创了“桌面”的概念，使人机交互界面更加友好;WindowsXP的发布进一步稳固了微软在操作系统领域的领先地位。尽管芯片是ICT生态的底层核心，但Windows背后庞大的应用生态决定了微软对芯片商有较高话语权。微软于2018年公布Win10操作系统已拥有3500万个应用、超1.75亿个软件版本，支持1600万个硬件/驱动组合。微软三十余年积累海量开发者，拥有庞大的应用基础，因此对芯片架构的选择拥有一定话语权。在x86以外微软已针对ARM架构推出新一代操作系统，英特尔以外的芯片商将受益Win生态的拓展。另外，ICT领域自主可控不仅体现在以芯片为代表的硬件层，更需要操作系统带动生态可持续。“基础软件的短板主要在操作系统，芯片的短板主要在EDA(电子设计自动化)设计工具等领域”。芯片层的创新与投入一直是产业与资本的关注重点，但持续研发需要商用以及操作系统带动应用软件同步推进，如果没有商用阶段的现金流再投资，则芯片层的创新难以持续迭代。华为“鸿蒙”概念的公开时点虽受到外部环境影响，但实际已积淀大量商用经验。鸿蒙操作系统的发布时点体现重大意义，但并非是“从无到有”的过程，2012年华为就已开发物联网操作系统LiteOS，并在可穿戴设备、智能家居、车联网、LPWA等领域应用，是鸿蒙操作系统的雏形。LiteOS解决物联网应用成本、连接、安全三大痛点，体现华为早期就已探索布局IoT领域。(1) 低成本、低功耗。物联网需要海量终端接入，且大多数边缘设备为小型化、可移动，因此对续航能力与单位成本提出较高要求。LiteOS内核小于10k，同时通过MCU和通信模组二合一的OpenCPU架构，能够显著降低终端体积和终端成本。且超低功耗，甚至1节5号电池可工作5年。(2) 连接多样。物联网终端在不同场景下需要不同形式的网络连接，尤其进入到5G时代后，对系统的连接性能和兼容性要求严格。连接拓展性能强，支持6LoWPAN、WiFi、BTE、Zigbee等多种协议，且设备间可以自组网、自发现、互操作，能够满足物联网应用的不同连接需求。(3)安全。物联网边缘计算需要“云”+“端”协同，互联互通后数据泄露成为物联网系统的重大隐患。LiteOS以极小体积的内核实现了双向认证、差分升级、DTLS/DTLS+等机制。未来成熟商用的LiteOS将逐步融入鸿蒙操作系统，逐步增强鸿蒙生态的多终端开发能力。在鸿蒙之前，华为已形成HiLink(连接标准)+LiteOS(操作系统)+芯片(算力)的IoT“三件套”体系。在这一体系下，华为2C的智能家居、智能手机、手表手环等设备出货量已累计超过2亿件，2B的水电表、摄像头、单车等设备出货量已累计超过1亿件，拥有成熟稳定的商用方案。进一步LiteOS与鸿蒙结合，将在IoT领域形成强大合力。鸿蒙从设计之初就为多终端(如边缘计算IoT、服务器等)而生，微内核、方舟编译器作为鸿蒙操作系统生态的两大核心要素。微内核乃操作系统的一种结构形式，将系统实现各功能的模块化，更灵活，易于拓展、易于维护与更新迭代;编译器可视为人与机器的“翻译”，将人的程序语言翻译给计算机可理解并执行，是人与计算机之间实现沟通的桥梁。华为10年来在编译器与系统内核的布局演进，已经为鸿蒙操作系统和进军物联网做好了充足的铺垫。微内核与宏内核相对应，是操作系统的一种结构形式。操作系统的核心功能包括文件系统、内存和I/O设备管理、CPU调度等，宏内核即指操作系统将上述功能全部“打包集成”在内核里，不同的功能模块之间耦合度高，所以具有高效率的优点，代表系统包括Linux、Unix等)。微内核则将系统分为各个小的功能模块，仅将最核心的调度、内存管理功能保留在内核中，驱动、文件系统等以“外部模块”的形式与内核连接，相应的优势是易于拓展、易于维护与更新、稳定性高，代表系统包括Windows、MacOSX等。
微内核更适应复杂的程序功能，且能够更灵活地移植至不同硬件平台。微内核仅在操作系统的内核中保留最基本功能，大大降低了内核的开发难度;分布式思维，将非核心的程序和模块隔离在内核之外，因此当单一程序出现错误时不会影响系统整体功能;同时，微内核相比宏内核更易于移植，开发、更新周期也得以缩短。仿照第一部分，同样可作以下类比:若操作系统类比为车辆等交通工具，则不同内核结构相当于车辆的不同定制方式。宏内核相当于商用整车，而微内核则类似支持深度定制车。在行驶过程中，商用整车虽整体运行效率高，但如果某一部件出现故障，则需要专人、同款备件才能维修;而定制车的很多模块可替代性本身就非常强，且能够通过简单改装在不同路况下行驶(不同硬件环境)。鸿蒙微内核从底层即为物联网设计。
上述可知，微内核的最大特性是仅在内核中保留最核心功能，因此对于鸿蒙而言:连接实时性更好(响应时延降低25.7%、时延波动率降低55.6%)，同时结合5G低时延场景，尤其适用于工业控制、智能交通等物联网领域;可以做到故障隔离，最大程度保证系统的稳定性与安全性，在5G超多连接场景下更能满足万物互联的要求。鸿蒙微内核体现分布式的特点，解决IoT生态协同的痛点。目前已有操作系统基本只对应于某一种硬件，如Windows对应x86PC、iOS对应苹果手机等。
但IoT时代终端种类数量极大拓展，难以针对每种硬件分别开发操作系统或应用程序，不同硬件终端的生态无法共享协同，开发效率低。而鸿蒙实现了硬件解耦，即可针对应不同设备进行弹性部署(例如智慧屏、穿戴设备、车机、音箱、手机等)。同时创新的分布式软总线使得拥有不同功能的硬件可以彼此协同。例如:传统的相机、电视、音响等设备原本相互独立;但在鸿蒙的分布式软总线下，这些设备被“虚拟化”成摄像模组、显示模组、外放模组，并成为有机整体，用户无需另行设置即可按需调用各种功能，硬件终端之间形成相互协同。微内核是IoT操作系统演进方向，鸿蒙微内核之效率、安全性业内领先。一般微内核系统，由于驱动、文件系统等进程被外置，各模块之间的通信需要经过内核“搭桥”，因而效率往往比宏内核要低。但鸿蒙微内核对进程间通信进行了高度优化，使得鸿蒙相比QNX、Fuchisia效率提升3至5倍3。此外，由于微内核的代码数量远远少于宏内核，因此鸿蒙能够以对每行代码进行充分的“形式化”的安全验证，显著提升了内核安全性。方舟编译器最早系华为于2019年4月在P30系列手机发布会上公布，但实际积淀十年，定位是多终端系统。华为早期表示方舟编译器将大幅提升手机端安卓系统的运行效率，而开发编译器其实是协助鸿蒙操作系统更深层次布局边缘计算、服务器等领域。对传统编译器而言，编译时点、跨语言编译是制约应用程序执行效率的瓶颈。应用程序的执行要经过字节码到机器码的转换，程序员在编程时使用上述C、C++、Java、C#等程序语言，但硬件的执行逻辑是基于0和1的二进制。因此要让硬件能够“读懂”指令，就需要编译器把“程序语言”转译成“机器语言”。(1)编译时点:根据编译器工作时点的不同，编译方式可分为两种，但执行效率仍有提升空间。一种是“边执行、边翻译”，程序调用了某一句指令，编译器就实时将其转译为二进制码(早期版本安卓使用该方案，程序执行效率低下);另一种是引进高性能虚拟机(在安卓系统中为ART，即AndroidRunTime)，在程序安装时或系统空闲时就提前将代码转译完毕，进一步提升了程序执行效率，但新的问题在于程序安装时间长。(2)跨语言编译:程序往往使用不同语言编写，对编译效率产生较大影响。例如采用Java和C/C++等多种语言混合开发的应用程序，在运行时需要借助通用接口来协调不同代码(即JavaNativeInterface，JNI)。通用接口需要占用硬件资源，同时不同代码的协调本身就低效，所以传统编译器下跨语言应用的执行效率较低。方舟编译器对以上两大瓶颈的解决方案是:将编译过程提前至开发者环节。在安卓的体系下，一些复杂动态语义的编译仍需交由虚拟机完成。方舟编译器开发团队通过梳理Java的动态语义，进行了大规模的数据建模，尤其是在跨语言编译时，大大提高了动态语义分析的精度;另外，华为设计了一套具有核心专利的动态语义匹配机制，有效降低了运行时动态语义的开销。最终结果是，方舟编译器能够在应用程序执行之前，就将Java代码编译成机器语言，极大释放了硬件资源，这一点对于多终端尤其是物联网边缘计算而言尤为重要。方舟编译器对开发者友好，利于形成良好生态。过去安卓等系统避免在开发者环节涉及编译，一大原因是为了降低开发难度，开发者只需完成代码编写即可，而无需考虑如何跨语言编译。但方舟方案下将编译过程提前至开发环节，并不增加开发者负担，相反开发者还能通过方舟预置算法进行代码优化，还可自行开发代码优化算法，未来代码优化甚至有可能迁移至云端。开发环境友好是鸿蒙搭建良好生态的重要因素。对于方舟编译器，也可类比如下:过去ART虚拟机搭配安卓系统，相当于经验丰富的司机驾驶传统的手动挡汽车;而方舟编译器搭配鸿蒙操作系统，则相当于搭载了L4级别自动驾驶的车辆，车辆行驶可以随时根据车况、路况灵活调整，保证所有乘客的乘车体验均为最佳。兼容Java和C、C++等多种语言增强了鸿蒙即战力，并与自有麒麟、鲲鹏等硬件架构协同，形成类似Win-tel的软硬件格局。因此综合微内核、方舟编译器两大要素看，鸿蒙生而为物联网设计，并非单纯以手机操作系统为主要阵地。一方面，对于华为成熟的手机业务而言，做系统容易，但建生态难，当前安卓和苹果已构建了几乎不可打破的生态系统，在条件允许的情况下继续使用安卓对于华为是一种资源节约。进一步更通俗地解释:对于开发者编写的不同程序，只需经过方舟编译器的处理，鸿蒙操作系统即可顺利执行;且微内核下的鸿蒙可移植于不同平台。这样的系统特性天然适配于物联网时代的海量终端与海量应用。
苹果曾是3G、4G移动互联网时代成长的新兴巨头，回顾苹果的崛起路程，在生态、硬件、先发优势+持续创新三方面体现优势。在苹果之前，微软曾于1996年发布可运行于手机的WindowsCE操作系统;塞班于2001年发布symbianS60操作系统，一度获得诺基亚、三星、索尼爱立信、摩托罗拉、西门子等众多手机大厂支持，但由于symbian系统对开发者不友好、内核臃肿，在3G时代到来后苹果抓住移动互联网的机会推出iOS，并搭建拥有高质量应用的AppStore，强大的开发者生态不断增强苹果公司的生命力。相较之前的手机品牌，苹果拥有体系完整的硬件产业链，且在上下游拥有极强的议价能力，并在手机之外推出Macbook、iPod、iPad等产品，不断拓宽硬件“能力圈”。在优质生态的基础上，紧密的硬件产业链一方面可以提升公司盈利能力，另一方面软硬协同也极大提升了方案本身的使用体验。通过良性循环的生态+软硬件协同形成护城河之后，苹果不断前瞻移动设备领域的新技术、新应用，且能够持续迭代，逐步把持了行业的发展方向，最终成为移动互联网时代的一大巨头。但随着C端移动互联网红利见顶，苹果在5G+IoT时代增长乏力。随着技术演进，苹果近年来也暴露出一些问题:生态不如安卓开源;核心硬件受制于外部(比如基带依赖高通、英特尔);后续创新乏力(新款iPhone难言成功)。在5G+IoT时代，其他ICT厂商开始面临新的机会。
产业互联网新蓝海下，“华为之于物联网”可类比“苹果之于移动互联网”。鸿蒙与方舟编译器将开源，拥抱海量开发者。以手机端为例，方舟编译器与超过40个高质量App合作，明显优化Android操作系统的流畅度。在更广泛的IoT领域，方舟编译器支持多语言统一编译，也支持混合编程，实现“一次编程，多端使用”，极大降低了开发者负担(例如对于某款应用，只需要一次性完成代码，就可以适配于手机、电视、车机等多种终端)。因此借助方舟编译器，鸿蒙将搭建完善的IoT生态。华为拥有强大ICT硬件基因，已推出从底层硬件到中间件、操作系统，再到到编译工具、应用软件的全栈软硬件方案。类比苹果产业链，华为内部已基本形成核心硬件环节的自研，例如新发布的前端昇腾310+后端鲲鹏920的安防软硬标准化解决方案，又如自研基于鲲鹏920的Taishan服务器等全栈软硬件系统在山东移动BSS实现国产替代等。因此鸿蒙相比谷歌Fushcia等纯软件体现出硬件优势(苹果于2019年7月收购英特尔5G基带部门也体现自研芯片对系统生态的重要性)。鸿蒙前身LiteOS早已推出，拥有商用经验和先发优势。物联网基础是网络，华为在5G领域的深厚积淀。例如，其于2019年初发布首款商用5G多模终端芯片Balong5000和首款5G商用终端华为5GCPEPro。Balong5000在Sub-6GHz频段实现4.6Gbps、在毫米波频段达6.5Gbps的峰值下载速率，并支持SA和NSA组网，已经完全满足未来5G产业不同阶段的商业需求，相比行业标杆的高通X50已取得领先。华为5G技术的先发优势与持续创新是鸿蒙作为IoT多终端操作系统取得成功的保障。上述从生态、硬件、先发优势+持续创新三方面看，拥有操作系统将帮助华为在物联网领域拥有更强话语权，将沿苹果在移动互联网时代的路径，成长为5G+IoT的巨头。IoT是华为在产业物联网时代的重要布局，华为主要聚焦于基础设施领域。海量低成本终端设备连接需要保证联接可管可控，且全网连续覆盖，以及端侧(终端)、传输、云端安全。华为多年深耕ICT基础设施，全栈软硬件保证IoT方案稳定性。据华为2018年全联接大会，华为物联网联接数超过2亿，每月增长600万联接，日均API调用超过1.3亿，方案成熟度高。鸿蒙操作系统与华为“云+端”芯片形成强大合力，形成杀手锏应用。华为优质网络设备是IoT的连接基础，连接获得了大量数据，但只有通过智能分析才能够形成杀手锏应用。华为已在云侧和端测拥有昇腾、鲲鹏、麒麟等芯片，具备强大算力，叠加鸿蒙操作系统高效、灵活的执行能力，将培育大量高价值应用。车联网、智慧城市、工业是华为IoT的三大应用方向，目前三大应用成熟度各有不同，鸿蒙操作系统预计将在三大领域起催化作用。当前车联网更多是实现车与路的主动协同沟通，逐步实现从辅助驾驶到自动驾驶，并做到大大降低成本。基于C-V2X，华为已拥有完整的车联网硬件体系，具体包括芯片、OBU盒子、RSU实现路边感知设备、云端搜集数据和数据处理的V2X服务器等。我们预计未来终端的前装和后装市场、定位与地图(华为已获得甲级测绘资质，未来鸿蒙+巴龙5000芯片+高精地图具有想象空间)、后端数据处理(鸿蒙+Taishan服务器+鲲鹏芯片的强大算力组合)将是重要的产业方向。(2) 智慧城市:较为成熟，从互联网向物联网过渡。智慧城市是城市级网络接入、NB-IoT广覆盖、低成本低功耗特点的体现，我们预计未来拓展方向包括智慧园区(鸿蒙+安防领域基于鲲鹏/昇腾的HuaweiHoloSens)、智慧家居(鸿蒙+基于鸿鹄818芯片的荣耀智慧屏)等。工业互联网痛点之一在于网络连接，痛点之二在于行业Knowhow。网络连接的难题将在5G商用与网络切片推广后迎刃而解，华为将是网络基础设施的核心供应商;对于行业Knowhow，鸿蒙强调搭建生态圈，且具备开发者友好的特性，利于培育不同垂直行业客户并积累经验。此外华为已面向各行业推出“华为云EI智能体”，华为云已拥有超过100万开发者和企业用户，初步形成良性生态。综上，鸿蒙操作系统的推出将对华为各业务板块产生积极作用，并推动IoT产业进程，预计华为产业链众多公司将受益。报告来源：申万宏源
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