2.3.1　超級終端的用戶體驗

傳統的單機操作系統提供了對插接在物理主板上的硬件設備進行管理的能力，而超級終端系統不再依賴于物理接口的連接，其管理的是通過無線/有線網絡連接在一起的多臺物理設備。超級終端具有如下特征。

第一，超級終端是一個邏輯集合，單一類型的多臺設備或者不同類型的多臺設備都可以組成超級終端，例如兩部手機，一部手機與一臺平板計算機，或者一個智能手表、一臺車機和兩部手機，等等。接入超級終端的具體形態是多樣的，系統并不要求有某個特定類型設備的存在。

第二，超級終端打破了單臺物理設備的邊界，將組成超級終端的所有設備的軟硬件資源（包括CPU、內存、存儲、網絡、顯示器、傳感器等硬件資源，以及文件、數據、系統服務、用戶程序等軟件資源）進行整合，形成一個統一的資源池，提供給系統服務和用戶程序使用，軟件可使用簡單歸一的訪問方式訪問不同物理設備上的硬件資源。

第三，超級終端的硬件能力是動態變化的，并非一成不變。組成超級終端的物理設備在不同的時間和空間可能存在不同的硬件組合。譬如，某一時刻，某一物理設備掉電或離開當前網絡后，超級終端會失去某些硬件能力；另一時刻，某一物理設備加入超級終端，超級終端會得到某些硬件能力。

超級終端并非物理設備的簡單疊加，它既利用了每臺設備的特征，又屏蔽了設備之間的差異，它是從系統底層開始，自下而上地進行邏輯和業務的整合。

1. 超級終端涉及的典型設備

基于HarmonyOS構成的超級終端本質上是分布式系統，并無真正的中心設備，只是隨用戶操作的場景不同，存在邏輯上的臨時中心設備。每種類型的HarmonyOS設備都具備一些獨有特征，在不同場景下，在超級終端中承擔不同的職責。幾種典型設備說明如下。

智能手機/平板計算機：具有較強的計算能力和較高的便攜性，可存儲大量的用戶數據。智能手機通常（但并非必須）是超級終端的中心設備，而具有更大屏幕的平板計算機，通常在閱讀、影音娛樂及輕辦公場景下處于中心地位。

PC：主要用于辦公領域，其便攜性弱于平板計算機，支持較復雜的軟件操作，在辦公等復雜場景中處于中心地位。典型產品如便攜式計算機等。

可穿戴設備：可提供時間和用戶健康信息數據，比手機具有更高的用戶觸達時效性，常在運動、健康場景中處于中心地位。典型產品如智能手表、智能手環等。

車機設備：可滿足用戶出行、駕駛過程中的信息獲取和娛樂需求，電源供應更持久，常在出行場景中處于中心地位。

XR設備：從消費電子產品的角度來看，通常是娛樂設備，也可用于工業與醫療行業。典型產品如AR/VR產品。

智能電視：具備較強的智慧化能力和媒體處理能力、超大的顯示屏幕及持久在線能力，常在家庭娛樂場景中處于中心地位。

音頻設備：分為音頻輸入設備和音頻輸出設備，可提供與用戶的語音交互能力和影音娛樂的音頻播放能力。典型產品如耳機、智能音箱等。

網絡設備：具有強大的網絡接入能力、較強的計算能力和持久在線能力，部分網絡設備（如部分型號的家用路由器）還具備大容量的存儲能力。

智能家電：可提供家用設備的自動控制功能，部分智能家電可提供遠程控制或跨端控制能力。典型產品如智能電冰箱、智能空調、智能窗簾、智能門鎖、智能燈具、智能攝像頭、智能烤箱、智能油煙機、智能電飯煲、體脂秤等。

需要說明的是，超級終端包含的設備不是固定不變的，隨著生態發展，會有更多類型的設備添加到超級終端中。

2. 超級終端典型交互方式

回顧人機交互的發展史，可以看到，隨著終端設備的演進，其交互方式也經歷了革命性的變化。幾個關鍵的轉變是：1868年，打字機鍵盤出現，字母和數字的輸入逐步被鍵盤輸入取代，鍵盤輸入成為計算機的主要輸入與操作方式；1968年，世界上的第一個鼠標誕生于美國斯坦福大學，開啟了計算機世界圖形人機交互方式的新紀元；1993年，IBM發布了全球第一款觸摸操作的“智能手機”——IBM Simon。2007年以后，越來越多的智能手機開始采用觸摸屏，典型的例子如iPhone，因其支持多點觸控操作而名震一時。

然而，以上幾種交互方式都只能解決單設備的問題。超級終端是跨越多臺物理設備的系統，面臨更加復雜的場景，以前的單機交互方式無法滿足超級終端場景下的交互訴求。如果繼續沿用各自單設備的交互方式，當業務在多臺設備之間流轉時，用戶可能會感到無所適從，用戶需要不斷切換交互方式，滿足設備的交互要求。這種交互方式是以設備為主的，不是以用戶為中心的，因此在超級終端場景下，需要構建一套全新的交互方式，我們稱其為“基于多設備的人—機和機—機交互”，該交互方式的核心特征如下。

一致性（Consistence）：一致性要求可跨越多臺不同類型的設備，其交互方式內在是一致的，不會給用戶帶來困擾或理解困難。

連續性（Continuity）：連續性要求用戶的交互體驗可以從一臺設備延續到另外一臺設備，不出現中斷。

互補性（Complementarity）：互補性是指借助多種設備的自身優勢，彼此互補，共同完成交互任務。

簡單性（Concision）：消費者可像使用單設備一樣簡單地使用超級終端，低學習成本是用戶體驗的基礎。

公共性（Communality）：公共性是指可能被多人分時使用的設備要處理好在多用戶間共同使用的場景。

協作性（Collaboration）：協作性解決的是多用戶同時使用某臺公共設備的交互問題。

對于單人多設備的交互，超級終端下的用戶交互問題可以抽象為以下幾個操作。

拉起：拉起是指運行于物理設備A上的用戶程序通過軟件指令，使某用戶程序在物理設備B上開始執行。

遷移：遷移是指將一個處于運行態的軟件實體從一臺物理設備上轉移到另外一臺物理設備上，并且轉移后能夠維持其運行的上下文環境。

協同：協同是指運行在兩臺物理設備上的軟件實體通過交互協作的方式完成用戶任務。

多人多設備的交互包括多個超級終端間的交互和一個超級終端下不同用戶間的交互。

多個超級終端間的交互需要先建立不同用戶設備的業務和設備互信，然后在此業務和設備互信范圍內進行多人、多設備的交互，例如跨用戶的數據共享、業務遷移或協同，如圖2-1所示。設備互信僅支持當前業務，不允許擴大到其他業務。超級終端間的設備互信具有存續周期，例如業務結束后立即取消互信，或者業務結束并等待某一固定時間后取消互信。

一個超級終端下不同用戶間的交互一般采用系統“多用戶”的方式。多用戶提供兩種并發方式，一種是一個時間段內只允許激活一個用戶，另一種是可以同時激活多個用戶。同時激活多個用戶也存在兩種方式，一種是一次只允許一個用戶在前臺激活，另一種是同時允許多個用戶在前臺激活。多用戶模式下激活用戶的交互方式與單人多設備的交互方式相同，此處不贅述。

圖2-1　超級終端系統抽象和交互邏輯

遷移主要解決用戶在多設備之間交互的連續性問題。

當用戶擁有多臺物理設備時，由于其活動范圍的變化，具體交互的物理設備也可能發生變化。例如，用戶起初在書房用手機觀看視頻，隨后又希望轉移到客廳用電視繼續觀看。對操作系統而言，支持遷移需要在技術上維護軟件實體的上下文環境，包括用戶程序訪問的數據、文件、硬件及用戶程序的運行狀態等。對用戶來說，遷移操作應當是統一的、便捷的、高效的、無不良影響的。對于連續遷移或遷回場景，操作系統都能夠確保軟件實體始終維持其狀態，用戶進行遷移操作不應該有任何額外的操作或心理負擔。

為了簡化遷移過程，需要同時支持不同指令集平臺間的遷移。HarmonyOS并不支持用戶程序在任意執行時刻的上下文環境轉移。它采用一種有限狀態可重入的方式實現遷移。具體的可重入的狀態及確定每個狀態的數據模型集合必須由用戶程序開發者定義。例如，音樂播放器的狀態是由正在播放的音頻文件和當前播放時長決定的，其數據模型集合是音頻文件的名稱和保存路徑，以及當前播放時長。HarmonyOS提供封裝的API，方便開發者輕松地定義、管理數據模型，并完成遷移操作。

為了保證用戶交互的一致性，遷移的入口由操作系統統一提供。對于用戶程序遷移后的一致性，由開發者和系統共同維護。例如，當用戶程序從手機遷移到電視之后，其控件、樣式、布局等應當盡可能與遷移前的狀態保持一致。“一致”并不意味著“一樣”，針對智能手機、平板計算機或電視屏幕的特征，其UI也應當進行相應的適配。

協同是指通過多臺物理設備完成一項任務的操作，這種操作通常利用設備的互補能力。不同類型的設備，由于其算力、尺寸、便攜性、外圍設備能力不一樣，具有不同的特點和適用的領域。利用設備的互補能力，可提升終端能力和用戶體驗。協同操作一定是涉及多臺設備的，下面以人們常見的設備組合來舉例介紹協同可以完成的功能。

智能手機+智能手表：當用戶在室外的時候，可能不方便拿出智能手機，但智能手表是隨時觸手可及的，這時候智能手表就可以利用智能手機的強大計算和通信能力來完成一些任務，例如付款、查看地圖、回復消息等。

智能手機/平板計算機 + 智慧屏：智慧屏具有更大的屏幕，通常會有多人同時觀看。傳統電視存在一個較大的痛點，即需要一個特定的設備來進行遙控操作。一方面，遙控器很容易丟失；另一方面，遙控器的按鈕控制方式靈活度不夠，已經遠遠落后于時代。借助超級終端的能力，可以利用智能手機或平板計算機這類更易交互的設備來完成對電視的遙控。智能手機和平板計算機還可以充當電視的副屏，為用戶展示一些輔助或互動信息。

為簡單起見，這里我們僅描述了兩臺設備組合的協同。實際上，協同完全可以發生在更多的設備之間，也未必需要兩臺不同類型的設備。

協同所產生的價值遠超兩臺設備所具有的價值的簡單組合。下面以典型的場景為例，介紹超級終端的具體應用，以便讀者更好地理解，同時為開發者提供更多的想象空間。

教育關懷：目前，網課已經成為K12教育主流的居家學習手段。然而，據教育部統計，使用平板計算機作為網課的教學工具使中小學生近視率上升。借助超級終端可以通過智能手機/平板計算機+智慧屏的協同，在智慧屏上播放老師的視頻課程，師生互動則利用智能手機/平板計算機進行操作，并搭配智慧屏的攝像頭對學生的學習情況進行人像采集、AI計算等。這種協同一方面降低了學生近視率，另一方面提高了學生的學習效率。

智慧辦公：隨著移動生態的發展，用戶對移動辦公和輕辦公的訴求越來越強烈；智能手機逐漸成為個人的數據中心，平板計算機因其屏幕的優勢，開始部分取代PC，智慧屏則具有多人共享的特點。例如，辦公類軟件可以結合對用戶的理解，在用戶進行生產創作時，提供“智慧屏+平板計算機+智能手機”的協同方式，智慧屏用于查看，平板計算機用于文字輸入，智能手機則輔助進行頁面切換、備注等。又如，在視頻會議場景下，可以利用平板計算機進行內容共享，利用智能手機進行內容選擇等控制操作，方便共享數據的同時，也可以保護用戶隱私。

運動健康：越來越多的運動愛好者選擇在家運動，譬如用戶使用跑步機跑步時，智能手表可實時采集用戶的心率等健康信息，智能手機/智慧屏等設備可提供科學健身指導與社交分享功能。

3. 超級終端的管理方式

（1）賬號

超級終端以所屬者（即自然人）為中心，軟件系統通過賬號來描述自然人。超級終端建立在賬號的基礎上，同一個賬號的多臺設備屬于同一個自然人，因此這些設備彼此間是默認互信的。但不同人的設備因為所屬賬號不同，將被互相隔離，以確保每個人的個人數據、隱私和資產的安全。考慮到不同用戶之間也存在交換數據的需求，系統需要提供相應機制以進行跨賬號的授權。在授權完成之后，賬號不同的設備也可以進行信息交換，甚至完成遷移和協同操作。

（2）用戶程序管理

若用戶程序支持多設備安裝，系統會自動同步用戶程序圖標到超級終端內其他設備的桌面上。若該用戶程序在某設備上無法運行，則該設備的桌面上不會出現該用戶程序的圖標。若用戶在超級終端上卸載某用戶程序，用戶程序會從超級終端內全局卸載，超級終端內所有設備的桌面都不會再顯示該用戶程序圖標。

（3）外圍設備管理

為了更好地管理超級終端內的外圍設備資源，系統提供統一的外圍設備管理入口——多設備控制中心。用戶可以在多設備控制中心中查看和操作超級終端內的所有外圍設備，如屏幕、攝像頭、麥克風、揚聲器等。用戶在使用外圍設備時，可在多設備控制中心進行相關的外圍設備切換操作。例如，用戶正在使用手機和家人視頻聊天，通過多設備控制中心可以從手機攝像頭切換到電視攝像頭，這樣對方就可以看到用戶使用電視攝像頭所拍攝到的畫面；用戶也可在多設備控制中心里選擇其他設備的屏幕，這樣可以將當前的屏幕畫面投射到選擇的屏幕上。

（4）數據管理

用戶數據不再與單一物理設備綁定，在超級終端中，用戶數據可跨設備實時同步，用戶所創建的資料、圖像、視頻、音頻等都會被保存到用戶數據目錄中。在超級終端中，用戶程序可隨時隨地保存數據，在超級終端的任意終端上再次調用時都可以恢復到最后一次操作的狀態。用戶程序被卸載時，用戶程序數據會隨用戶程序的卸載從超級終端中被刪除，且不可被恢復。

4. 超級終端的用戶程序形態：原子化服務

操作系統的核心功能之一是提供用戶程序的運行環境。用戶程序一般指由業務開發者開發的軟件實體，該實體可運行在操作系統平臺上，并為最終用戶提供特定服務。而用戶程序一般需要基于操作系統對外開放的能力開發。作為新一代操作系統的HarmonyOS必然需要定義匹配其目標的新的用戶程序框架。根據HarmonyOS的設計理念，我們試圖通過理解消費者和開發者在萬物互聯場景下的訴求，尋找其用戶程序框架的需求和輸入。

（1）服務隨人走，無縫在多設備上遷移

設想一個持續導航的場景，用戶首先在家通過手機提前規劃好出行路線；當用戶來到停車場，啟動車機后，導航任務自動從手機遷移到車機上；導航過程中，通知智能手表關鍵導航事件信息（譬如左轉、右轉等），智能手表通過震動提示用戶；用戶下車后繼續使用步行或騎行導航，導航任務又自動從車機切換回到智能手機或智能手表，用戶可以通過智能手機或智能手表繼續使用導航服務。通過該業務場景，我們可以提煉出以下服務訴求。

服務可調度：根據實際場景中的設備能力和策略，調度服務在合適的設備上運行；服務功能單一；服務可運行在多種設備上；服務可獨立加載/運行；用戶程序體積應盡可能小，以適應多種設備。

服務可組合：服務支持和其他服務運行在同一設備或在不同設備上，通過協同為最終用戶提供業務服務；服務的程序接口規范化。

服務可重入：用戶程序可在多種設備之間無縫遷移。

（2）服務找人

設想一個基于場景進行服務推薦的業務場景，用戶在抵達景區或加油站時，系統根據用戶的偏好自動向用戶推薦景區信息服務或根據汽車油箱狀態推薦加油服務。通過該業務場景，我們可以提煉出以下服務訴求。

服務免安裝：服務不用事先安裝，用完不用卸載，即用即走。

服務可直達：可一步直達具體業務，免去用戶多步操作。

服務易更新：用戶體驗到的是服務的最新版本。

現有智能終端操作系統提供的App主要存在一個問題：一個App包含太多功能，由眾多功能組合成所謂的“超級App”，超級App功能繁雜、體積龐大，需要先下載、安裝后才能使用，安裝后會占用用戶設備較大的存儲空間，但對于大多數功能，用戶極少甚至從未使用，且用戶難以發現服務入口。這種現狀無法實現萬物互聯場景下的服務隨人走、按需下載、在多設備上無縫遷移、服務一步直達等關鍵業務體驗。為了改變現狀，HarmonyOS提出原子化服務這一新的用戶程序設計和開發理念。

HarmonyOS用戶程序由一組原子化服務組成。原子化服務是HarmonyOS用戶程序的基本組成部分，具備以下關鍵特征。

實現單一功能：原子化服務中的“原子”強調單一且對用戶有使用價值的功能，不特別關注是否可拆分。

可被第三方調用：原子化服務可被其他開發者在運行態調用。

系統統一調度：原子化服務是系統調度的基本單元，譬如業務跨設備遷移基于原子化服務能力實現。

支持跨端運行：原子化服務可以在不同類型的設備之間遷移，這就要求原子化服務必須支持在多個終端上運行。

可即點即用、即用即走：滿足一定體積要求的原子化服務不用事先安裝，可按需下載，支持單獨加載、運行，用完后不必手動卸載。

支持一步直達：原子化服務對外暴露業務入口，調用時可一步直達具體業務，免去用戶進入主入口后的多步操作。

對外接口規范：原子化服務的接口滿足系統定義的接口規范，方便被不同的第三方調用，對外接口支持跨版本兼容。

包占用空間小：原子化服務可獨立打包，包占用空間小，這樣才能做到按需快速下載，給用戶流暢的業務體驗。

通過原子化服務的用戶程序，HarmonyOS可為用戶提供全新的多端融合體驗，實現服務隨人走；通過多終端協同實現復雜的多端融合體驗，使多終端能力互助成為現實。

在用戶使用層面，HarmonyOS上運行的用戶程序有兩種：傳統方式的需要安裝的用戶程序（稱作HarmonyOS應用），提供特定功能、免安裝的用戶程序（稱作原子化服務）。

在用戶程序的實現層面，能力（Ability）是HarmonyOS技術體系中對用戶程序中每一個對用戶有使用意義的單一特性功能集合的抽象，也稱為HA（Harmony Ability，鴻蒙能力）。HA是鴻蒙用戶程序的基本組成結構。鴻蒙用戶程序包以App Pack（Application Package）形式發布，它由一個或多個HAP（Harmony Ability Package，鴻蒙能力程序包）及描述每個HAP屬性的配置文件組成。HAP是HA的部署包。一個用戶程序可以包含一個或多個HA，一個HA的代碼實現中可以包含多個Ability類的實例。

HA的開發模型在所有設備上都是統一的，HA能夠在不同設備上運行。HA在運行過程中通過運行上下文來獲取當前設備的運行環境，包括系統服務的能力集、設備硬件規格（如屏幕分辨率和大小等）、設備系統屬性（如主題、字體、深色模式等）。開發者通過對業務的“原子化”設計，抽象出不同的原子化服務，分別實現獨立的HA，再通過“搭積木”的方式來實現具體的業務功能。

5. 超級終端的分布式體驗

HarmonyOS為了給用戶提供完整的超級終端體驗，除了在硬件層進行多端互助之外，還需在軟件層通過分布式技術進行多端協同。一般意義上的分布式系統通常具備以下關鍵特征。

伸縮性：隨著負載的變化而變化，根據需要向網絡添加或移除處理節點。

并發性：多實例同時運行，多任務同時處理。

可用性：一般采用去中心化設計，故障節點的業務可以轉移到其他節點而不受影響。

透明性：對開發者或最終用戶屏蔽底層信息，向其提供抽象的邏輯單元。

一致性：支持信息共享和消息傳遞，確保數據的一致性，以提高容錯性、可靠性和可訪問性。

傳統的分布式系統需要應對海量并發業務，追求業務的高性能和高可靠性。HarmonyOS的分布式特性可為特定用戶提供超級終端體驗，更強調“業務隨人走”的能力。

從通信角度來看，傳統的分布式系統采用專有光通信網絡，能夠為分布式網絡提供高可靠、高吞吐量的通信能力；而HarmonyOS的分布式特性基于WiFi、藍牙或無線網絡，通信環境復雜，吞吐量受限，通信鏈路可靠性也難以保障。

從業務類型角度來看，傳統的分布式網絡基于計算節點、通信節點、存儲節點等，基本用于數據的處理和存儲；而HarmonyOS的分布式網絡還涉及用戶交互事件處理等。

從電源供應角度來看，傳統分布式網絡有持續、穩定的電源供應，一般采用業務和性能優先原則；HarmonyOS的分布式網絡中的部分設備節點為移動終端設備，需要充分考慮業務、性能和功耗的平衡。

從分布式網絡構成角度來看，傳統分布式網絡通常使用同構對稱的計算節點矩陣；HarmonyOS分布式網絡連接手機、平板計算機、可穿戴設備、智能家電等異構設備，同時受限于不同設備的通信能力，是非對稱式的，即HarmonyOS支持的是異構非對稱的分布式。

HarmonyOS的分布式特性和傳統的分布式特性的主要差異表現在“人”的因素對分布式系統的影響上。

HarmonyOS分布式采用分層設計，各層能力相互解耦，下層向上層提供能力，穩定的層間接口確保任一層實現的變動都不會對相鄰層產生影響。HarmonyOS分布式分層架構如圖2-2所示。

圖2-2　HarmonyOS分布式分層架構

通信層分布式：為了實現各終端設備的互相訪問，需要通過通信協議把多臺設備連接起來。當有新設備加入或現有設備離開時，HarmonyOS能夠及時發現，并動態重構分布式網絡。在HarmonyOS里，由分布式軟總線子系統提供該能力。分布式軟總線子系統的基本功能是發現（Discovery）、連接（Connection）、組網（Networking）和傳輸（Transmission）。軟總線對基礎通信能力（如WiFi、藍牙、無線網絡的基礎數據通信能力等提供統一組織和統籌管理服務，其本身不具備基礎通信能力。軟總線提供多業務并發時的優先級控制及資源沖突決策，以分級提供資源，根據可用網絡資源實時調整業務質量、動態QoS（Quality of Service，服務質量）調度等能力，從而構建快速發現、快速連接、動態組網及高吞吐量的傳輸能力，實現設備快速接入。

數據層分布式：通過軟總線技術，數據可以在多臺設備之間有序流動和同步，這些數據包括設備的Profile數據、分布式文件系統元數據，以及與用戶和用戶程序相關的分布式數據。通過數據層分布式，實現文件、數據跨端訪問，以及用戶程序之間的跨端共享等，這樣的能力由HarmonyOS的分布式數據管理子系統和分布式文件子系統提供。為用戶提供多設備之間數據的一致性體驗，是分布式數據管理面臨的核心挑戰。用戶在不同設備上通過用戶程序可以訪問同一用戶數據，而不感知數據具體存儲在哪臺設備上，系統向開發者和用戶呈現全局唯一的數據視圖，開發者像訪問本地數據一樣訪問跨設備的數據，達到“數據隨人走”的超級終端體驗目標。

服務層分布式：服務層分布式對超級終端中的系統資源進行統一管理，形成一個邏輯軟硬件資源池，為上層用戶程序提供統一的調用接口，對開發者屏蔽具體的內部實現細節。分布式任務管理支持跨設備任務調度、HA跨設備遷移和多設備協同能力。通過分布式硬件管理，完成硬件的跨設備發現、接入、硬件資源池化、全局硬件資源能力調用、業務數據與硬件資源的映射，以及多流數據同步等，達成硬件能力互助。分布式事件管理提供跨設備的系統事件和應用事件通知能力。

應用層分布式：系統為用戶程序開發提供高效的分布式用戶程序開發框架，基于此框架的用戶程序可最終為用戶提供形形色色的超級終端體驗。分布式用戶程序開發框架提供數據同步和業務遷移能力：開發者只需要定義分布式對象，系統即可自動進行用戶數據跨設備同步，保證設備之間數據的一致性；開發者只需要完成幾個接口的回調處理，即可支持業務任務從一臺設備遷移到另一臺設備，高效滿足超級終端的“連續性”要求。分布式用戶程序開發框架還提供多端協同能力，讓用戶可以同時與多臺設備進行協作交互，并支持將其中一臺設備作為另一臺設備的輸入。系統還為用戶程序提供基本的分布式接口調用，如跨設備拉起服務、跨設備拉起第三方HA（如音樂播放HA、導航HA）和跨設備進行跨用戶程序接口調用等。

6. 超級終端的硬件互助

前文提到了如何向用戶提供多設備的協同體驗，也就是通過多臺物理設備共同完成一項任務，多設備的能力可互補，能夠極大地提升單一終端的能力和用戶體驗。協同體驗分為硬件互助和軟件協同，這里我們重點講解硬件互助。

傳統操作系統中的設備彼此獨立，操作系統只管理單設備的硬件資源，其他設備的硬件資源對當前設備不可見。能否打破單設備硬件的限制，聯合其他設備的硬件來實現一個新的設備組合？如圖2-3所示，手機作為中心設備，與電視4K屏幕、無人機外部攝像頭和車載GPS組成一臺虛擬設備。這臺虛擬設備打破了原有手機的硬件限制，它有兩個屏幕（一個是電視4K屏幕，一個是手機屏幕），除手機自身的攝像頭外，還增加了一個可大范圍移動的外部攝像頭；支持定位能力的設備增加到兩個。操作系統通過軟件技術整合了4臺設備，給上層用戶程序提供更強大的系統能力，App可用的系統能力得到極大的擴展。譬如，用戶在駕駛房車旅行途中，利用無人機提供沿途風景的俯視視角，通過房車電視4K屏幕觀看無人機拍攝的實時視頻，同時分享視頻給遠方的朋友、家人。通過手機屏幕，用戶可以和朋友、家人聊天，以及對攝像頭進行姿態控制，通過車載GPS可以獲得比手機GPS更精準的定位服務。多臺硬件設備通過能力互助，發揮各自設備的優勢，為用戶提供了“1+1 > 2”的業務體驗。

圖2-3　超級終端硬件互助示意

HarmonyOS通過軟件技術將相關硬件元素抽象為不同類型的驅動文件，硬件元素包括手機處理器、電視4K屏幕、車載GPS、無人機外部攝像頭，還有其他硬件設備。抽象后再將硬件元素通過虛擬化技術放入硬件資源池中進行統一管理，這樣就用軟件完全定義了一個全新的硬件系統，這個硬件系統是柔性的、動態變化的。一個消費者ID（賬號）下的所有硬件可以組成一個超級終端，HarmonyOS統一管理放入硬件資源池中的所有硬件，并為運行在HarmonyOS上的用戶程序提供可以調用這個超級終端硬件資源池中所有硬件的能力。如圖2-4所示，在多攝像頭直播場景下，直播App可以同時訪問多個攝像頭，這些攝像頭分別來自手機、平板計算機和手持攝像機。用戶程序就像訪問本地攝像頭一樣訪問了3臺設備的攝像頭，操作系統把3臺設備的攝像頭拼裝在一起，形成一個有多個攝像頭的新設備。

HarmonyOS的設計理念是要構建全場景、多設備的超級終端分布式體驗，這就要求打破傳統物理硬件的邊界，由操作系統把相關硬件動態組合拼裝，定義一個新的產品形態，用戶仿佛擁有一個支持全場景的超級終端設備。從操作系統技術層面講，實現上述設計理念的技術屬于虛擬化技術，和通常的虛擬化技術相比，其虛擬化粒度更細，可達到單個數據結構和外圍設備功能的粒度；而且它是跨設備的動態虛擬化。

圖2-4　HarmonyOS軟件定義分布式硬件