開發QNX的主要目的是提供一個支持開放系統POSIX API，並且系統穩定，易於擴展爲各種應用系統：小到資源有限的嵌入式系統，大到高端的分佈式計算環境。QNX支持多個處理器家族，包括X86 ARM和powerPC
對於實時性要求高的應用系統，架構健壯也是基本要求，OS可以靈活的完全控制MMU硬件。
當然，簡單的設定這些目標並不能保證預期的結果。我們請你通讀System Architecture 指南，這樣可以對QNX實現方法，達到這些目標所採用的設計權衡。這樣，當你完成本指南，相信你會認可QNX Neutrino是第一個真正符合開放系統標準，可擴展，高度穩定的OS產品。
An embeddable POSIX OS?
如果按照當前最流行的做法來構建一個POSIX操作系統，你將會發現操作系統是UNIX，而UNIX對於嵌入式系統來說太龐大，有時並不適合。
實際POSIX並不等同於UNIX，儘管POSIX標準生根於UNIX，POSIX工作組把這個標準定義爲：接口，而非實現。因此我們可以認爲POSIX是一個實現標準，而UNIX OS是POSIX標準的一個實現。
感謝POSIX標準中的精確描述以及POSIX測試套，使得不採用傳統UNIX內核的操作系統也可以提供POSIX API，比如Linux，QNX。比較這些POSIX操作系統，我們會發現他們在外表上非常相似，有同樣的接口函數，工具集。但是當我們深窺這些系統的內部實現，性能以及穩定性，有可能千差萬別，這都歸於內部架構的不同。
儘管QNX採用non-UNIX架構，QNX實現了標準的POSIX API。通過採用微內核架構，OS發佈API的方式也變得非常靈活，可以根據需求增加和刪減API。
Product scaling
在微內核OS基礎上，可以通過包含或者排除提供功能的特定進程，定製需要的實時系統。
產品開發通常採用創建Product line的形式，一個包含全功能的OS，而不是對產品的每一個操作系統版本進行定製，開發者使用微內核可以很容易按需定製系統：增加文件系統，網絡，圖形用戶接口以及其他技術
這種擴展方法的優點包括：
- 可移植的應用代碼
- 公用工具可用來開發整個產品線
- 開發團隊經驗技術可項目複用
- 減少上市時間
Why POSIX for embedded systems?
實時應用開發面臨的一個問題：大多數實時操作系統傾向於提供私有API。由於缺乏產業標準，使用私有API反而是一個常見現象，對實時系統市場的調查顯示存在很多小作坊式私有操作系統。而POSIX提供了整合這個市場的良機。
在POSIX標準中，大部分嵌入式系統開發者感興趣的是如下標準：
- 1003.1 定義了進程管理API，設備I/O，文件系統I/O以及基本IPC。這個標準包含了一個UNIX OS的基本功能，對於大部分應用，這是最有用的標準。從C語言開發的角度來看，ANSI X3J11 C可以看做基本點，而進程管理，文件，tty設備等方便則不在ANSI C描述之內。
- Realtime Extensions - 在1003.1標準基礎上，定義了一組實時擴展。這些擴展包括信號量，進程調度優先級，信號實時擴展，高分辨率timer控制，增強IPCL原語，同步和異步I/O，以及實時連續文件支持建議。
- Threads - 進一步擴展了POSIX環境，包括：給定地址空間內，多線程的創建和管理。
- Additional Realtime Extensions - 進一步定義了實現標準。諸如attaching interrupt handlers得到了描述。
- Application Environment Profiles - 定義了幾個POSIX環境AEPs (Realtime AEP, Embedded Systems AEP等等)，適用不同的嵌入式應用場景。這些profiles定義了嵌入式OSs擁有的能力。
採用產業標準，除了趕潮流的動機，在嵌入式實時領域採用POSIX標準還有幾個特定好處：
- Multiple OS sources
硬件製造商不願意選擇單一來源的硬件部件，因爲這種部件可能有斷貨的可能。同樣的道理，製造商不願使用封閉的私有OS，因爲這會導致他們的應用源碼無法移植到其他平臺。
而對於符合POSIX標準的應用，開發者可以受用來自多個廠商的OS，開發者可以輕易把應用移植到遵守POSIX的操作系統之上。
- Portability of development staff
在嵌入式開發過程中，使用通用API，編程人員的一個實時系統經驗可以運用到其他項目中，即便使用不同的處理器和操作系統。此外，有UNIX和POSIX經驗的程序員可以很容易轉到嵌入式實時系統，因爲他們對實時系統API的非實時部分已經非常熟悉了。
- Development environment
即便在交叉編譯環境中，API也和嵌入式系統保持一致。無論host使用什麼操作系統(Linux, Windows, ...)或者target是什麼平臺(x86, ARM)，程序員不需要擔心平臺特定的endian,對齊和IO問題。
Why QNX Neutrino for embedded systems?
操作系統的主要責任是管理計算機資源，系統中的所有活動：調度應用程序，寫文件到磁盤，發送數據到網絡等，都應儘可能無縫的和透明的執行。
某些環境下要求嚴格的資源管理和調度請求。比如實時應用場景，需要操作系統能夠處理多個事件，並且確保操作系統能夠在指定時間內對事件作出響應。OS響應越好，留給應用在deadlines時間越多。
QNX Neutrino實時系統對於嵌入式實時應用是一個理想選擇。QNX可以被裁剪到很小的尺寸，並且提供多任務，線程，優先級驅動的進程剝奪，以及快速的上下文切換 - 一個實時操作系統必須具備的特質。此外，OS用標準POSIX API提供這些能力，並沒有爲了達到一個小系統而放棄POSIX標準。
QNX Neutrino也非常靈活。開發者很容易定製OS滿足他們的應用。從幾乎空架子的微內核配置加幾個小模塊，到全功能的網絡系統服務數百個用戶，自由的定製系統，僅使用哪些需要的功能
QNX Neutrino通過兩個基本原則，達到了獨一無二的有效，模塊和簡潔。
- 微內核構架
- 基於消息的進程鍵通信
Microkernel architecture
時髦詞通常從流行到不流行，開發商熱衷於使用時下的時髦詞來命名他們的產品，而不管這個詞是否適合產品
術語microkernel已經變得很流行，儘管很多新操作系統聲稱是"microkernels"(甚至號稱nanokernels)，這個術語光從字面並不算是很清晰的定義。
讓我們嘗試定義下microkernel。一個microkernel OS是一個小的內核，提供了最小集和的服務，最小服務集被一些可選的進程使用。可選進程提供的更高級別的OS功能。microkernel本身並不包含文件系統和其他傳統OS包含的服務；QNX通過可選進程提供這些服務。
設計一個microkernel OS並不是簡單的讓OS變小。一個microkernel OS應該包含OS方法調用的變化。模塊化是關鍵特點，尺寸反而不重要，如果僅僅因爲一個kernel尺寸比較小就稱之爲microkernel，顯然不復合這個特點。
microkernel提供的IPC服務用來把OS粘合在一起，這些服務的性能和靈活性決定了OS整體的性能。除了這些IPC服務，microkernel幾乎是實時執行的，不管是提供的服務還是他們的實時性能。
microkernel把一個執行劃分爲IPC services和服務提供進程。OS是由一組microkernel管理的線程實現的，用戶程序可以作爲普通應用程序，也可以是OS的功能擴展，供其他應用程序使用。OS本身就變得開放可擴展的。此外，用戶實現的OS擴展並不會影響core OS的穩定性。
某些實時系統在實現POSIX 1003.1標準遇到一個困難是，這些實時系統使用單進程，多線程模型，線程之間沒有內存保護機制。這樣的實時系統僅僅是POSIX多進程模型的一個子集，不能支持fork()函數調用。而QNX neutrino則完全利用MMU，完整的實現了POSIX進程模型。
下圖顯示了一個真正的microkernel提供的完全內存保護，不僅僅是用戶態應用，而且包括了OS components（device drivers, filesystems等）。
Figure 1. Conventional executives offer no memory protection.
Figure 2. In a monolithic OS, system processes have no protection.
Figure 3. A microkernel provides complete memory protection
QNX OS的第一個版本在1981年上市，....以上省略100字吹牛逼。
The OS as a team of processes
QNX neutrino RTOS包含了一個microkernel，以及被microkernel管理的一組合作進程。
像下圖所示，OS結構看起來更像一個team，而不是hierarchy，
Figure 1. The QNX Neutrino RTOS architecture.
QNX Nentrino做爲一個軟件總線，使得用戶可以動態加載和移除 OS模塊。
A true kernel
內核是操作系統的心臟。在某些系統中，kernel包含了很多功能，幾乎就是整個操作系統的實現。
但是我們的微內核是一個真正的內核，首先像一個實時執行kernel，尺寸非常小；其次，它僅僅包含非常少的基本功能：
- thread services - 實現POSIX 線程創建原語
- signal services - 實現POSIX signal原語
- message-passing services - 處理整個系統中所有系統間的message
- synchronization services - 實現POSIX thread-synchronization原語
- scheduling services - microkernel使用各種POSIX實時調度算法，調度線程執行。
- timer services - microkernel提供了豐富的POSIX timer服務
- process management services - microkernel和進程管理組成一個單元(稱爲procnto)。進程管理
和進程不同，Microkernel本身從來不會調度執行。當一個kernel調用，異常或者硬件中斷髮生時，處理器執行微內核代碼。
system processes
所有的OS服務（除了由microkernel/process manager module）,是通過standard processes處理的。
一個配置較全的系統可以包括如下系統進程：
- filesystem managers
- character device managers
- native network manager
- TCP/IP
System process vs user-write processes
系統進程本質上很難和用戶程序區分，他們使用相同的public API和kernel 服務。
正是這個架構給了QNX空前的可擴展性。因爲大部分OS services是以標準系統進程的方式提供，所以只需寫新程序即可提供新的OS服務。
實時上，操作系統和應用程序的邊界已經變得非常模糊，系統服務和應用之間的唯一區別就是系統服務管理資源給client應用
比如你寫了一個database server， 那麼如何劃分這個database server呢？
如同filesystem接收open read write(via message)請求一樣，database server從客戶端接收到數據庫訪問請求。filesystem和database server都向客戶端提供了訪問資源API。並且都是獨立的進程，可以由客戶端用戶實現，以及按需啓動和停止。
因此，一個database server可以被看做一個system process，也可以被看做一個application。不過真的無所謂了！重要的是OS允許修改OS標準部件前提下，實現該進程。對於定製嵌入式系統的開發者來說，可以不訪問OS源碼，就能擴展OS的功能給他們的特定應用。
device drivers
設備驅動允許OS和應用程序以一致的方式訪問底層硬件。
大多數OSs需要設備驅動緊緊綁定到OS內，QNX neutrino設備驅動以像標準進程一樣啓動和停止。因此，增加設備驅動並不會影響OS的其他部分，驅動本身可以像其他應用一樣開發和調試。
Interprocess communication
當即個線程並行運行時，如同典型的實時多任務環境，OS必須提供機制，使得這些進程可以彼此通信。
interprocess communication(IPC)，一個應用可以由多個進程組成，每個進程負責處理其中部分工作，IPC是這種設計的關鍵因素。
OS提供簡單 強大的一組IPC能力，可以簡化應用的協同進程的開發工作。
QNX as a message-passing operating system
QNX Neutrino是第一個用消息傳送實現IPC的商用操作系統，OS擁有的能力，簡潔以及優雅歸功於消息傳遞方法集成到整個系統。
在QNX Neutrino，一個消息是從一個進程傳送到另外進程的bytes包。OS本身並沒有賦予消息任何特定的含義，只有消息的發送者和接收者理解消息中數據的含義。
消息傳遞不僅允許進程間傳送數據，而且也提供了進程執行的一種同步方式。當進程發送，接收和響應消息時，進程經歷了各種狀態變化，這影響了進程何時運行，以及運行多久。知道他們的狀態和優先級，microkernel可以有效的調度所有進程，充分利用CPU資源。信息傳遞這個簡單，一致性的方法因此持續的影響整個系統運行。
實時和其他關鍵任務應用，通常需要一個可信賴的IPC，因爲構成這些應用的進程是強相關的。
QNX Neutrino消息傳遞施加的規則使得應用程序更可靠。
Network distribution of kernel
最簡單的形式，本地局域網爲幾個內部互聯計算機，提供了共享文件和外設的機制。QNX Neutrino遠不止這個簡單概念，它集成整個網絡到一個單一的，同質資源集合。
網絡中任意機器的任意線程可以直接使用其他任何機器的任何資源。從應用程序的角度，本地和遠程資源並沒有區別。因此應用程序也不需要特別處理來使用遠程資源。
用戶可以在網絡上任意位置訪問文件，使用任意的設備，在網絡上任意機器上運行應用程序。處理器可以使用一致的方法和網絡中的設備通信。OS中無處不在的消息傳遞IPC機制保證流暢，透明的網絡。