在人类的认知世界中，我们总是习惯于把事物按照个体对象来感知和总结，例如，一辆汽车，一座房子，一个人，一棵树等等。同时，一个对象又可以分解成多个小的对象，例如，一辆汽车由发动机，轮胎，方向盘等各种组件组成；再进一步，又可以分解成更加微小的对象，例如，发动机可以分解成若干个小零件构成；更进一步，每个微小的汽车零件，又可以分解成极小的分子、原子组成。这是人类对现实世界的认知模式，我们可以总结如下几个基本概念：
1、对象，个体是组成客观世界的基本单位。
2、对象，个体的定义可以宏观，也可以微观，主要根据我们认知的层次需求。
3、对象之间可能有相互作用和依赖的关系。
4、对象可能会随着时间的流失，其本身发生变化。
5、大多数对象存在于有限的空间和时间中。
6、任何一个对象个体都是唯一的，世界上没有完全相同的两片树叶。
7、有生命对象，和无生命对象。
8、…………
人们已经证实，对象概念符合人类认知的思维习惯，有利于软件开发和应用，传统的面向对象设计语言如c++,java等正被主流与用于各种软件系统的开发。但是目前，这些传统的面向对象程序设计并没有做到完全的面向对象理念。例如：当我们用c++开发应用程序时，在源代码中设计定义类：
Class classXxx{,,,,,,};
再根据类去定义对象：
classXxx objXxx;
然后调用对象的函数或访问对象的变量：
objXxx.Function(,,,);
xxx = objXxx.Variable;
源代码是这样写的，它具备面向对象的特性，但是，当编译链接后生成可执行文件（例如.exe）运行起来后，我们不能再看见和接触这个对象objXxx。也就是说，在传统的面向对象程序设计中，我们仅仅只能在源代码开发阶段使用有面向对象特性，一旦源代码被编译链接运行，所有对象的特性完全丢失，这是一种不完全的面向对象软件设计方法，不符合人类的思维习惯，必然会给应用和开发带来诸多的不方便。
我们下面将要讨论的技术，就是要实现最彻底的面向对象系统，我们暂时称之为：矩阵系统matrix
matrix是一种完全面向对象化管理的操作系统，其基本概念是：一切皆对象。一个文件，一个程序，一个驱动，都是一个对象个体，从他们的设计、创建开始到编译运行，自始自终都具备对象的一切属性。无论是开发的源代码，还是编译过后产生的二进制体，我们在matrix中所看到的，都是对象模型。举个例：
当我们设计一个串口驱动程序时，在开发阶段，是这样描述的：（假如这个驱动的名字为objUart）
Object objUart
{
定义对象自身变量：
……
对象接口函数：
int GetBaudRate();
void SendData();
…………
…….
}
在编译阶段，编译器以每个对象为基础，编译生成对应的二进制对象实体，objUart.o, （注意：这并不是传统系统中的二进制对象文件）,objUart.o拥有一切对象信息，包括自身的数据以及对外公共接口等，以便当这个对象被装载进入matrix系统后，其他装入的对象可以进行访问。
运行阶段，objUart.o会被装载进入matrix系统内存，其它的应用软件（确切地说应该是其他对象），便可以在matrix系统中直接访问这个串口对象公共接口。
例如我们接下来开发另一个应用程序对象objA，将要调用上面串口对象接口，
源代码开发这样写：
object objA
{
……
objUart.GetBaudRate(); 获得其串口波特率。
objUart.SendData(,,,); 向串口发送数据。
……
}
编译生成二进制对象objA.o，然后装载进入matrix系统运行。
需要注意的是，对象objUart和objA是两个完全独立的对象个体，他们在开发和编译阶段完全可以互不相干，只有在运行时，并且两个对象都已经装载进入matrix系统，才发生相互作用关系。当其中一个对象并不存在时，系统也不会发生崩溃。例如，当objUart对象不在系统时，objA在调用串口对象接口时，会收到一个来自系统的消息，表明串口对象缺席，进而做出相应处理。
通过上面的实例体验，我们大概了解这种全面向对象程序设计的基本概念，没错，一切皆对象，从设计、编程，编译到装载运行，所有的一切都是基于对象以及互动的概念，我们设计一个软件系统，将主要集中考虑的是各个对象功能，以及对象之间的互动关系，这正好类似于我们现实世界环境，不同的是，现实世界的对象由分子原子组成，而matrix系统里的对象，则是由代码和数据组成。
Matrix核心是实现这一切技术的基石，下面我们来看看matrix系统的架构。
如图所示，matrix的核心由下面几部分组成：
1、基本的多线程、处理机调度内核。 为适应matrix系统设计需求，我们开发了一款名为e-kernel的基本多任务调度内核，有64个任务优先级，其中32个优先级用于实时调度，另外32个优先级用于一般任务调度。E-kernel支持单处理机，对称多处理机、非对称混合多处理机。非对称混合多处理机MMP是matrix系统引进的一种新的概念，基本目的是允许不同类型的处理机共同存在系统中，以满足各种不同的数据处理需要。例如，一个系统中可以有通用处理机，用于一般程序运行，也需要数字信号处理机，用于数学运算，也可为图形专用的处理机等，这些不同类型处理机共同存在于系统中，统一由e-kernel进行管理和调度。需要注明的是，在matrix系统中，我们会以函数为单位，为每一个函数标记一个匹配的处理机类型，以便调度到合适的目标处理机上运行。
2、基本的存储管理单元。 包括内存管理和外存管理，为对象运行时提供内存空间，也可为对象数据永久存储提供外部磁盘空间。在matrix系统里，各个对象按照一定的层次关系组织起来，当一个对象载入matrix系统后，这个对象就永久的存在于matrix系统中，而不管系统是否掉电上电，或重新启动。由此可见，对象体首先是存在于外部永久存储空间上，然后再根据需要，部分载入内存进行运行。存储管理单元也为对象开发屏蔽了大量细节技术，当我们开发设计一个对象时，根本不再需要考虑内外存访问使用等问题，就可以直接在对象中引用，例如，在对象中定义两个变量Va,Vb：
object objXxx
{
……
int Va; 一般程序变量，放在内存，系统掉电、重启将不能保存。
int saved Vb; 可存储变量，系统掉电、重启将保留当前值。关键字saved表示这个变量放在外存空间。
……
}
3、对象管理器。 对象管理器是matrix系统对象存在的基础，管理对象的载入、移出，组织对象在matrix系统中的层次关系，以及实现对象之间的互动。
4、根对象mx。 根对象mx有两个作用，第一，是一切对象载入到matrix系统的基点，类似于传统文件系统里的根目录；第二，为其他对象提供基本的内核服务，例如：我们可以调用mx.CreateThread（，，，，，）来创建一个线程。根对象mx是与matrix核心一起开发并紧密的绑定在一起的。
5、接入/接出单元。 这是matrix系统对象跟外界交互的基本接口，主要包括：调试接口，本机或交叉调试；操作显示接口，简单的控制台shell，复杂的图形界面操作等，实现人与对象互动；各种网络通信接口，互联网，移动通信网等，方便在各种网络中对象之间互动。
注意：以上并不是构成matrix系统的必须部分，在一个功能更加简单的matrix系统中，可能只存在一个控制对象和网络通信接口，例如一个网络温度传感器，放在珠穆朗玛峰山顶，我们可以在非常遥远的北京某一matrix系统设备上，方便地获得当前山顶温度，使用下面句法：
(IP:128.123.113.2)mx .TemSensor . GetTempreture();
(IP:128.123.113.2)表示这个温度传感器对象所在matrix系统的网络IP接入/接出地址。
举这样例子或许并无多大实用意义，这里主要是想说明matrix系统的简易方便使用的特性。同理，我们可以再举个例子，获取某辆汽车轮胎气压，语法如下：
(Cell: 13312345678)mx.MyCar.GetTierPressure();
(Cell: 13312345678)表示这辆汽车对象是通过移动网接入到matrix系统网络。
matrix系统的对象模型定义和互动：
在传统的面向对象基础上，我们扩展了对象结构，定义了一种更加符合人类思维习惯，功能更加强大的对象模型。
类的定义：
class className <类继承列表>
{
head: 这个段是对象的基本信息特征之数据结构（有待具体标准化定义）
private: 这是私有段
int data;
protect: 这是受保护的段，跟传统的定义有所区别，这个段的数据外部只能读
char *ss;
struct store xxxx; int const abc;
public: 这是公共段
float abc;
int Function（）；
interrupt: 这是中断服务程序挂接段
INT_16 : status intUartSend(int, void *);
INT_27 : status intTimer(int void *);
message: 这是消息函数段
MX_CLICK : status onClick(int, int, int, int);
WM_DOUBLECLICK : status onDoubleClick(int, int, int, int);
event: 这是响应事件的函数段
EV_MOVE<parameters> : status move (int, void *);
EV_HIT <parameters> : status Hit(int, void *);
space: 这是存储空间定义段，定义对象运行所需动态内存空间。
heap <store=memory, unit=8, total=4096>;
pool <store=memory, unit=4KB, total=16MB>;
};
对象的定义：
className objName
{
和类定义相同，需要重定义的变量，函数，直接在对象中进行重定义，例如，如下重定义内存空间段：
space: 这是存储空间定义段，定义对象运行所需动态空间。
heap <store=memory, unit=4, total=8KB>;
pool <store=memory, unit=2KB, total=32MB>;
};
跟传统面向对象不同的是，matrix系统也可以不需要类的支持，直接定义对象：
object objXxx
{
head：
private:
int Function();
………..
…..
space:
};
定义上面对象的私有成员函数：
objXxx :: int Function();
matrix系统可以在运行时刻复制已有的对象：
object objCopy; 首先，定义一个空对象。
objCopy = ObjectCopy(objXxx); 复制已有对象到空对象
objCopy.Function(); 调用复制对象的成员函数。
matrix对象描述语言，对象编译器，对象处理机，对象接口总线：
实现matix系统，我们还需要一个基本的工具链，那就是描述matrix对象的一种新型高级语言和他的编译器，这个对象描述语言基于c/c++，并作了相当大的扩展，我们暂时定义为e语言。e语言应该是一个比较灵活的语言，代码设计以对象（或类）为基本单位，及所有的代码都是包含（属于）在某个对象里面的。e语言支持高级语言和低级语言的混合编程、编译。生成的输出结果以每个对象为单位的2进制的对象体，用于装载、连接进入matrix系统。为方便开发，也可以支持多个对象体融入一个对象文件，一次性连接载入matrix系统。
对象处理机的开发，是为了更加很好的适应matrix对象这种工作模型，主要有两点考虑：对象互动的安全性和对象装载的灵活性。
matrix系统对象装载可以在任何时刻，任何内存地址，这就要求二进制对象具备可重定位特点。常规的处理机架构下，比如ARM处理机，需要进行动态连接，对象内部所使用的相对地址必须根据载入内存的地址进行变动，这会消耗大量的时间。对象处理机可以解决这一问题，对象处理机有一组基址寄存器，分别用于代码段，数据段，堆栈段，扩展数据段访问，以及对象互动访问。代码、数据的寻址都是基于这些基址寄存器，并有着访问权限，越界检查的功能，可以非常灵活的进行对象重定位，以及相对安全的对象互动。这种技术跟x86系列处理机段寻址结构类似，但相对简单高效，并且在现有的处理机基础上很容易实现。不可否认，就要被遗弃的段访问技术，在matrix系统里将会派上很大用场。
对象接口总线，前面讲到，对象体二进制文件装载进入matrix系统，成为可运行的一个对象，这是一种对象入住matrix系统的方式，还有另一种方式，那就是通过对象总线的连接进入matrix系统。比如说一个智能家庭的中心控制器，是一个matrix系统，我们可以通过对象总线，把各种按照对象规范设计的家电设备连接到中心控制器，于是就可以通过这个中心控制器，以对象方式访问各种家电设备对象。例如：打开电视机，mx.TV.PowerOn();
对象运行时连接技术：
matrix系统中每个对象都是独立的代码、数据空间，对象之间的互动访问必须保证高效率，如下两个对象objA和objB，相互调用对方的公共接口函数实现互动。
object objA object objB
{ {
objB . Function(,,,); objA . Function(,,,);
} }
两个对象独立设计和编译，它们只需要知道对方公共函数的调用方式即可，当两个对象编译后载入到matrix系统时，它们并不知道对方具体存在于什么内存位置，更不可能知道对方的公共函数的地址，同时为了保证效率问题，它们之间也不可能通过系统调用的方式来实现互动，这就需要一种新的技术实现直接对象间调用，我们称之为运行时连接技术，例如：当objA第一次运行到调用objB的函数时，会发送一个对象连接请求信号到matrix核心，matrix核心进行各种权限检查，如果符合要求，就直接把这个函数地址连接到objA内部，当下一次调用该函数时，objA就不必要再次向系统发送请求，直接可以调用这个函数。这就是所谓运行时连接技术，它跟人们之间相互交流，从生疏到熟悉的认识过程非常相识。
matrix系统的优势：
一个新颖的系统，可能并不是很容易地列举出来一大堆优点缺点，也许只有往后的运用，才能逐渐的体现其各种优势所在，对创作者来说，往往就是一个不经意的信息，导致整个想法的产生，总结归纳如下几点：
1、简单、高效的程序设计：完全的对象化，更加符合人类思维习惯的代码设计，让程序设计更加注重对象功能的实现，而不用再去学习复杂的系统方面知识或架构、工具方面等技术。
2、统一的程序设计：一切皆对象，程序设计就是对象设计，不再像传统系统那样，分为各种各样的软件类型，协议，开发等等。对象之间耦合也是统一的格式，更加方便分工合作开发、以及重复使用其他人的智慧成果。
3、灵活开放的系统组成：以对象为基础构建的系统，可以根据实际运用需要，增加、裁减、或选择不同的对象个体。
4、便利的网络互动：以对象为基础网络通信或编程，完全不需要了解各种复杂的网络知识和技术，网络对象之间和本地对象之间的互动通信，除了速度有差别以外，其他完全没有区别。
5、数字地球：各种仪器仪表互连提供统一标准。
6、虚拟现实世界。
matrix是一个巨大的工程：
1）首先是matrix系统本身的实现，包括matrix 核心，e语言编译器，开发工具等（如果要想获得更好的对象运行性能，对象处理机架构也必须被实现。）
2）matrix系统各种技术规格、对象规范的定义和文档撰写，需要一个专门组织机构来负责，并且是免费开放的。
3）矩阵网络的实现，多网合一，各种中间层设备和通信软件，需要各个厂商合作。
matrix系统开发现状：
matrix系统思想来自电影《黑客帝国》，作者经过多年的努力，利用业余时间，致力于开发并实现了matrix核心里面的多任务调度e-kernel第一版，接下来会继续开发第二版内核的同时，将定义完备的matrix对象模型和e语言语法。往后的任务会更加艰巨，希望新的力量加入，一起来实现这个有趣的工程。
联系邮箱：mx65536@gmail.com