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在20世纪，终端（Terminal）通常指的是与大型主机系统交互的，由显示器、键盘等I/O设备组成的操作台设备，是 直接与用户交互的输入输出处理设备 。后来，终端的处理能力越来越强大，“终端”这个词已经约等于计算机系统，也就是人们常说的微型机或个人计算机（Personal Computer，PC）。到了21世纪，随着移动系统技术（包括软件和硬件）的发展，人们所说的终端，更多指的是笔记本计算机、智能手机、平板计算机等设备。并且，随着消费电子设备的发展，智能电视、智能眼镜、智能手表、智能手环等设备也已加入终端的行列。
近年来，智能终端（Smart Terminal）的概念在各种媒体中频繁被提及。从概念上讲，智能终端是相对于非智能终端而言的， “智能”的核心特征是功能的可扩展性 。在21世纪之前，面向消费市场的终端产品由于受软硬件能力的限制，大多属于非智能终端，出厂之后功能即被固化。功能可扩展的基础是有一个软件平台——操作系统。随着嵌入式软硬件技术和操作系统技术的发展及硬件成本的不断降低，智能终端由于功能灵活可扩展，迅速发展并快速取代了非智能终端，成为市场主流。
随着信息技术的飞速发展，网络已经成为现代社会的基础设施之一。从最初的“固定”互联网到如今的移动互联网、物联网（Internet of Things，IoT），网络技术的演进不断推动着智能终端的革新，二者之间的关系也日益紧密。首先，2000年开始的移动互联网的兴起，为移动智能终端的普及提供了强有力的支撑，手机、平板计算机等移动智能终端使用户能够随时随地访问互联网，逐渐成为日常生活的核心工具。随着支持eMBB、uRLLC、mMTC三大场景的5G网络的商用，进一步推动了 智能终端与网络的紧密结合 ，无论是智能家居设备、可穿戴设备，还是应用于工业、农业、医疗、交通等领域的设备，如工业平板计算机、智能电表、智能水文监测仪、医疗监控和诊断终端、智能网联汽车等，都能与网络连接、彼此协同工作，极大增强了终端设备的应用价值。
综上所述， 智能终端是一种嵌入式计算机设备，通常具有网络连接能力和人机交互能力，具备可以明确区分的操作系统与应用软件，可以动态配置操作系统并增减应用软件 。智能终端的核心构成包括硬件、操作系统和一系列可扩展的应用软件，如图1-1所示。
图1-1 智能终端构成
智能终端的硬件通常包括应用处理器（Application Processor，AP）、基带处理器（Baseband Processor，BP）、射频模块、电源管理模块、接口控制模块、传感器、显示屏、摄像头、内存、电池等。AP支持逻辑处理与计算，随着移动终端智能化发展，为了更好地支持高效智能计算与对3D、4K图像及视频的处理，AP在传统中央处理器（Central Processing Unit，CPU）的基础上，引入了神经处理单元（Neural Processing Unit，NPU）及图形处理单元（Graphics Processing Unit，GPU）等异构计算模块。BP实现通信信号处理功能，射频模块负责信号的收发，电源管理模块负责管理元器件的电力供应，接口控制模块负责各种外设接口的逻辑控制。传感器是能感受和测量某物理量并按照一定的规律将其转换成可用信号的器件或装置，能使智能终端更智能，是用户获得与智能终端良好交互体验必不可少的部件。智能终端常用的传感器包括光线传感器和距离传感器等。光线传感器可以根据环境光线的强弱自动调整屏幕亮度；距离传感器可以使屏幕靠近耳朵时候自动变暗，远离身体时自动变亮，可以防止用户误操作触摸屏。陀螺仪、光学心率传感器、运动传感器等也集成在相当多的智能可穿戴设备中。数字世界与物理世界融合的趋势正推动智能终端集成越来越多的传感器。这些传感器能够收集用户的各种生理数据和与环境相关的数据，从而提高设备理解用户及环境的能力。这些高度集成的传感器正在成为智能终端的核心特征之一，极大地扩展了智能终端的应用范围和智能化程度。而其他模块，也在智能终端时代取得了长足的发展。
从芯片形态上看，各类处理器与模块既可以以独立的形态存在，也可以高度集成于一个单片系统（System on a Chip，SoC）上。由于移动终端对轻、薄的极致追求，以可复用IP核为基础的SoC成为主流的芯片设计技术。但是，SoC对芯片的集成度及制造工艺提出了更高的要求，例如，2020年10月华为公司发布的移动终端SoC芯片麒麟9000采用了5 nm制造工艺，集成了8个CPU核、3个NPU核和24个GPU核。
CPU主要分为ARM架构和x86架构。ARM架构用于精简指令集计算机（Reduced Instruction Set Computer，RISC），而x86架构则采用英特尔公司设计的复杂指令集计算机（Complex Instruction Set Computer，CISC）。目前，以低功耗见长的ARM处理器已占据智能终端芯片市场总销售量的90%以上，ARM架构简介如表1-1所示。从RISC体系结构角度看，ARM架构从ARMv1演进到ARMv9。ARM的最新处理器内核架构又可分为Cortex不同系列，分别适用于不同应用领域，例如，Cortex-A系列多应用于高性能的移动智能终端领域，Cortex-M系列架构多应用于低功耗的工业控制嵌入式领域，Cortex-R系列架构则多应用于对实时性和可靠性要求高的领域。
表1-1 ARM架构简介
CPU遵循的是冯·诺依曼体系结构，大量空间用于放置存储单元与控制单元，相比之下算术逻辑部件（Arithmetic and Logic Unit，ALU）只占据了很小的一部分，因此，CPU更擅长处理逻辑控制，在进行大规模并行计算方面受到限制。与CPU相比，GPU已从图形处理器演进为通用并行计算加速器，是由大量运算单元组成的大规模并行计算器件，专门用于处理多重并行计算任务。近年来，人工智能技术得到广泛应用，移动应用对于高效移动智能计算的需求激增。由此，NPU成为当前中高端移动芯片的标配，NPU的工作原理是在电路层模拟人类神经元和突触，并使用深度学习指令集直接处理大规模的神经元和突触，一条指令完成一组神经元的处理。相比CPU和GPU，NPU通过突触权重实现存储和计算一体化，能够大幅提高智能计算效率。
操作系统是计算机系统中至关重要的基础性系统软件。它是计算机硬件与上层软件之间的桥梁，为用户和计算机硬件之间的交互提供了统一的接口。操作系统负责管理计算机的硬件和软件资源，并为计算机程序的运行提供基础环境。在计算机世界里，硬件资源之间、软件资源之间，以及硬件资源和软件资源之间的基本交互逻辑，都依赖操作系统进行定义和抽象。同时，人和计算机之间、计算机和计算机之间的基本交互逻辑也依赖操作系统进行定义和抽象。计算机硬件厂商需要按照操作系统定义和抽象的接口来设计与操作系统的交互，从而完成与其他计算机硬件及软件之间的交互。同理，计算机软件也需要按照操作系统定义的应用程序接口（Application Program Interface，API）完成与操作系统的交互，从而达成与计算机硬件及其他软件之间的交互。
操作系统在智能终端中处于核心枢纽的地位，能够使用基础通信服务，管理各种硬件资源，安装和运行丰富的扩展应用。智能终端的操作系统一般包括内核层、核心服务层和应用框架层。内核层实现内存管理、文件管理、电源管理等核心操作系统任务；核心服务层通过封装库函数为外部接口提供访问操作系统的服务，如安全性管理、媒体管理、SQLite引擎等；应用框架层为开发者提供各种开发组件，支持应用的运行，并负责处理屏幕触摸、页面显示等事件。
智能终端操作系统已经历了20多年的发展，图1-2给出了典型智能终端操作系统的诞生时间。早期，智能终端操作系统的研发由欧美企业主导。作为现代信息技术产业的核心技术之一，智能终端操作系统的重要性是毋庸置疑的。因此，近10年来我国在智能终端操作系统领域持续发力，已经拥有以开源鸿蒙操作系统（OpenHarmony）为代表的自主智能终端操作系统。
图1-2 典型智能终端操作系统诞生时间
1996年，微软发布了Windows CE操作系统，开始进军移动操作系统领域。2001年6月，塞班公司发布了塞班（Symbian）S60操作系统，该系统借助诺基亚庞大的客户群一度称霸当时的智能手机操作系统市场。2007年6月，苹果公司的iOS登上历史舞台，将移动电话、可触摸宽屏、网页浏览、手机游戏、手机地图等多种功能融为一体，主要用于iPhone、iPad、iPod touch、Apple TV等苹果公司的产品。2008年9月，谷歌公司研发的Android操作系统悄然出现，良好的用户体验与开放性的设计使其快速进入智能手机市场。2011年，面向移动智能终端的Android系统与iOS两强争霸的局面开始逐步形成。
2005年，韩国TmaxCore公司启动了兼容Windows操作系统的Tmax Window移动操作系统的研发。但是，随着Windows操作系统自身在移动终端市场的萎靡，Tmax Window早早地退出了市场。2011年9月，三星联合英特尔开发了Tizen移动操作系统，该系统主要应用于智能电视和智能手表等产品。但是，由于Android操作系统与iOS已占据大量市场，且韩国本土市场规模较小，Tizen至今也未能形成良好的移动操作系统生态。
我国自主智能终端操作系统经过十几年的发展，已取得了显著的成绩。2013年，元心科技基于Linux内核开发了元心操作系统（SyberOS），目前已发布了多个版本，能够满足不同用户的多样化需求。2019年8月，华为公司在华为开发者大会上正式发布了面向5G物联网和全场景的鸿蒙操作系统（HarmonyOS）。鸿蒙操作系统通过架构解耦，可弹性部署在不同形态的设备上；通过极简开发与一次开发、多端部署，为用户提供多种终端设备上的一致使用体验；面对多设备场景，支持应用在不同的设备之间自由流转，提供智慧协同的全新体验。可以看出，鸿蒙操作系统在设计理念上突破了传统单设备操作系统的设计假设和约束，是万物互联时代智能终端操作系统领域的一次大胆探索。
2020年9月，开放原子开源基金会接受华为公司贡献的智能终端操作系统基础能力相关代码，随后进行开源，并根据命名规则将该开源项目命名为OpenAtom OpenHarmony（简称OpenHarmony）。OpenHarmony和HarmonyOS之间是类似根社区版和商用发行版的关系，基于开源的OpenHarmony，任何公司都可以开发自己的商用发行版，如图1-3所示。
图1-3 OpenHarmony与HarmonyOS的关系
截至2024年12月，鸿蒙操作系统用户数已超过10亿。凭借国内良好的移动互联网及物联网环境、巨大的市场规模，我国自主研发的智能终端操作系统处于快速发展阶段。
智能终端操作系统向开发者开放了软件开发工具包（Software Development Kit，SDK），使开发者能够调用操作系统提供的丰富API开发丰富的扩展应用，造就了多姿多彩的智能终端操作系统生态环境。
随着移动互联网的快速发展与移动智能终端的普及，传统桌面互联网应用服务开始向移动互联网全面迁移，移动应用（以下简称“移动App”）逐渐成为用户最依赖的互联网入口。近年来，移动App的种类和数量持续增长，用户使用移动App的数量和时长逐年递增，移动App已成为承载手机用户上网的核心载体。根据相关数据，截至2023年年底，我国市场上监测到的移动App数量约为265万款。2023年，我国移动App下载量达到1134亿次，这使得中国成为当时全球移动App下载量最大的国家。线上购物、外卖、移动支付、短视频等移动App改变了人们的消费方式，网约车、共享单车等移动App为出行提供了极大便利，微博、微信等移动App扩大了人际交往的边界，在线教育App也为传统的线下授课与知识获取模式提供了有益的补充。第三方开发的应用通过应用商店分发，用户可以从应用商店下载应用并安装这些应用。应用商店的应用规模是衡量操作系统生态的一个重要指标，Android操作系统和iOS的应用规模都超过了百万，鸿蒙操作系统的应用规模正在迎头赶上。
与此同时，智能手表、智能电视、智能座舱等新型智能终端的应用生态蓬勃发展，各具特色。
智能手表作为可穿戴设备的重要代表，其应用生态主要围绕健康监测、智能交互和便捷生活展开。
健康监测： 智能手表搭载了先进的传感器和AI算法，能够实时监测用户的心率、血压、血氧饱和度等生理数据，并提供异常预警。部分智能手表还能分析用户的睡眠质量，提供个性化的改善建议。
智能交互： 智能手表内置语音助手功能，用户可以通过语音指令完成多种操作，如音乐播放、信息查询、日程安排等，极大地提升了使用便利性。同时，智能手表还支持与智能手机无缝连接，实现电话接听、信息推送等功能。
便捷生活： 智能手表具有丰富的应用生态，可以接入各种健康、运动、支付等服务。例如，用户可以通过智能手表实现在线支付、控制智能家居设备等，打造全面的智能生活体验。
智能电视已经超越了传统电视机的功能，其应用生态更加多元化和智能化。
娱乐功能： 智能电视配备高分辨率屏幕和优质的音响系统，提供影院级的视觉和听觉体验。用户可以通过智能电视在线观看高清影视、玩体感游戏等，享受丰富的娱乐体验。
个性化推荐： 智能电视集成强大的AI技术，能够深度学习用户的观看习惯，提供个性化的内容推荐。这使得用户在海量内容中能够快速找到自己喜欢的内容。
智能家居控制： 智能电视还可以作为智能家居的控制中心，用户通过电视屏幕即可控制家中的智能设备，如智能电灯、智能空调等，实现智能家居的便捷管理。
生活助手： 智能电视还具有工作助手、学习助手等多种功能。例如，用户可以利用电视处理工作事务、提升外语口语水平等。此外，智能电视还能根据用户的兴趣推荐旅游目的地和特色美食，为用户的旅行计划提供更多选择。
智能座舱作为汽车行业的创新成果，其应用生态主要围绕人机交互、个性化服务、安全舒适性和娱乐与信息服务展开。
人机交互： 智能座舱采用多种人机交互方式，如触控操作、语音识别、手势控制等。这些技术使得用户能够轻松操控车辆功能，如调节空调、播放音乐等。同时，智能座舱还支持多区域语音控制和手势识别，提高了驾驶的安全性与便利性。
个性化服务： 智能座舱能够根据用户的喜好和需求提供个性化的服务。例如，用户可以根据自己的喜好调整座椅和内饰，打造独一无二的驾驶环境。智能座舱还能根据乘客的身体状况自动调整座椅参数，以满足乘客对舒适性的要求。
安全舒适性： 智能座舱通过优化驾驶员、传感器与车辆系统的协同工作，提升驾驶安全性。例如，智能座舱可以实时监测驾驶员的疲劳程度，并在必要时发出预警。同时，智能座舱还具备自动调节空调、切换空气循环模式等功能，为用户提供舒适的乘坐体验。
娱乐与信息服务： 智能座舱还提供了丰富的在线音乐、视频、有声读物等内容，以及实时交通信息和新闻资讯。这使得车内人员能够在出行过程中享受娱乐和信息服务，实现与外界信息的无缝衔接。