国产操作系统浮沉录.docx

1、国产操作系统浮沉录国产操作系统浮沉录随着 5G 网络通信技术的不断进步，未来信息产业将朝着云计算与物联网（IoT）趋势发展，产能的爆发将为终端不同应用场景带来更多需求。大视野：半个世纪操作系统演进史1.1、什么是操作系统？操作系统（Operating System，OS），是配置在计算机硬件上的第一层软件，是 对硬件系统的第一次扩充，占据整个计算机系统核心地位。从 1945 年第一台计算 机诞生至今，随着半导体技术的快速迭代，操作系统也经历了企业商用、个人计 算机（PC），再到移动端三个阶段，诞生了诸如 Unix、Linux、Windows、OS X、 Android 等操作系统。随着 5G

2、网络通信技术的不断进步，未来信息产业将朝着云计算与物联网（IoT）趋势发展，产能的爆发将为终端不同应用场景带来更多需求。1946 年，第一台电子计算机 ENIAC 诞生于宾夕法尼亚，ENIAC 没有操作系统，其 交互只是在“人-硬件”的方式下进行。20 世纪 50 年代，晶体管出现并取代真空 管，从而诞生了第二代计算机。由于功耗与体积大幅缩小、性能大幅提升，人机、 CPU 与 I/O 之间的效率矛盾日益突出，进而产生了单道、多道批处理系统、分时 系统和实时系统。而分时系统也最终演化成时下流行的多用户多任务操作系统 UNIX，以及它的变体 Linux 操作系统。根据应用场景不同，可将操作系统分为

3、服务器、桌面和移动三大类，根据系统底层架构不同，又可将其分为 Unix/OS X、Linux/Android、Windows。其中，Linux、 OS X 为 Unix 衍生变体版本、Android 则是基于 Linux 的一个发行版本，本部分从 操作系统功能演进角度，作出相应分类。1.2、早期 CP/M、DOS 单用户单任务 OS随着超大规模集成电路（VLSI）和计算机体系结构发展，市场诞生了微机操作系 统配置在微型机上的系统软件。目前市场主流的微软 Windows 10 和苹果 OS X 就是典型的微机操作系统。然而，追溯最早诞生的微机操作系统，却是配置在 8 位处理器上的 CP/M。第一

4、个微机操作系统 CP/M1973 年，第一代通用 8 位微处理机芯片 Intel 8080 发布，同一年，PL/M 创始人 Gary Kildall 博士开发了一个管理程序和数据程序。1974 年，Gary Kildall 成 立 Digital Research（DR），并发布第一个微机操作系统 Control Program - CP/M V1.3，后陆续被各国微机厂商采用，围绕它的软件也呈爆炸地得到开发。1977 年 DR 公司对 CP/M 进行重写，使其适配 Intel 8080、8085、Z80 等 8 位芯 片为基础的多种微机上。1979 年又推出带有硬盘管理功能的 CP/M 2.

5、2 版本。由于 CP/M 具有较好的体系结构、适应性强、可移植性强以及易学易用等优点，从而 在 8 位微机中占据了统治地位，成为“标准八位机软件总线”。但是，由于芯片 VLSI 技术的快速发展，CP/M 在向 16 位 CPU 的转化上错失机会， 在以 IBM 的 PC/AT 以及兼容机为中心的 16 位个人计算机市场上，惨败给微软的 DOS 系统，后逐渐从市场上消失。磁盘操作系统（DOS）崛起1978 年，微软 Bill Gates 开始为 Intel 8086 处理器编写程序，1980 年 8 月，盖 茨与 IBM 签订合同，同意为 IBM 的 PC 机开发操作系统，并以 5 万美元价格收

6、购 QDOS 操作系统。在对其进行升级改造后，微软于 1981 年发布了第一代 16 位机 MS-DOS 系统，并授权给 IBM 使用，第一台 IBM-PC 机问世。该系统在 CP/M 基础上 进行了较大扩充，功能上有很大增强。因此，很快，装有 MS-DOS 系统的 IBM-PC 便击败了当时流行的 8 位机 CP/M，并开启了 DOS 统治桌面操作系统的时代。1983年 IBM 推出配有 Intel 80286 芯片的 PC/AT，相应地，微软开发出 MS-DOS 2.0 版 本，它不仅能支持硬盘设备，还采用了树形目录结构文件系统。1987 年微软宣布 MS-DOS 3.3 版本。从 1.0

7、 到 3.3 版本， MS-DOS 都属于单用户单任务操作系统，内存被限制在 640 KB。1989 年到 1993 年，微软又先后推出多个 MS-DOS 版本，它们都可以配置在 Intel 80386、80486 等 32 位微机上。1995 年微软停止更新 MS-DOS 系统，转向 Windows 系统开发，由于系统的优越性能受到当时用户广泛欢迎，MS-DOS 成为了事实上 16 位单用户单任务操作系统标准。1.3、桌面霸主 Windows 单用户多任务 OS作为单用户单任务操作系统，无论是 CP/M，还是 MS-DOS，都只能在同一时间处理 一个程序。单用户多任务操作系统，指仅允许单用户

8、上机，但允许用户把程序分 为若干个任务并发执行，进而有效改善系统性能。目前在 32 位微机上配置的操 作系统基本上都是单用户多任务操作系统，其中，最具代表性的是微软的 Windows 系列。1985 年，微软尝试推出第一款图形操作系统 Windows 1.0，微软操作系统从此进 入单用户多任务阶段。1985 、1987 年微软分别推出Windows 1.0和Windows 2.0， 由于当时硬件平台只支持 16 位处理器，对 Windows 1.0 和 2.0 不能很好支持。1990 年，微软针对人机交互界面、内存管理都进行了改进，同时添加了多国语版 本，迅速占领市场。至 1993 年，微软针

9、对 Intel 386 和 486 等 32 位 Windows 3.1 推出时，Windows 已成为微型计算机的主流操作系统。1995 年，微软推出 Windows 95，较之以前的 Windows 3.1 有许多重大改进，采用 了全 32 位处理技术，并兼容旧的 16 位应用程序，使应用开发有了很好的延续， 同时，在该系统中还集成了支持 Internet 网络功能。1998 年又推出 95 的改进 版 Windows 98，是最后一个仍兼容以前 16 位应用程序的 Windows，其最主要的改进是把微软公司自己开发的 Internet 浏览器整合到系统中，方便用户上网浏 览，另一个特点是

10、增加对多媒体的支持。2001 年微软发布了 32 位版本的 Windows XP，同时提供家用和商业工作站两个版本，成为当时使用最广泛的个人操作系统。同年，还发布了 64 位 Windows XP。1.4、Unix/BSD/Linux 多用户多任务操作系统桌面操作系统领域，微软在长达近 30 年的时间里，几乎垄断市场，在中高端服务 器领域及移动、嵌入式设备领域，则以 Unix/Linux 为主导。无论是苹果的 OS X、 iOS，还是谷歌的 Android，从本源与设计哲学上来说，都脱胎于 Unix。多用户多任务操作系统：允许多个用户通过各自的终端使用同一台机器、共享主 机系统中的各种资源，从

11、而每个用户程序可进一步分为几个任务，使之并发执行， 以进一步提高资源利用率和系统吞吐量的操作系统。Unix OS 是此类操作系统的典型代表，在大、中和小型机中所配置的，多数是多 用户多任务操作系统。随着开源免费的 Unix/Linux 系统及其衍生版本出现， Unix/Linux在个人电脑上也迅速流行起来。其中Unix版本包括OpenBSD、NetBSD、 FreeBSD、OpenSolaris 等，Linux 包括 Debian、Mint、Ubuntu、Fedora、OpenSUSE、 CentOS、ArchLinux、Red Hat 等。国产本土化操作系统，发轫于 1999 年，且多 数是

12、基于 Linux 进行的二次开发，目前市场比较流行的诸如 Deepin、Ubuntu Kylin、 NeoKylin，皆由此而来。UNIX 操作系统Unix 诞生于美国 Bell 实验室。1965 年，贝尔实验室开始一项由通用电气（GE） 和麻省理工学院（MIT）合作的 MULTICS 计划建立一套多用户、多任务、多层 次的操作系统。至 1969 年，因计划进度慢，项目被暂停下来。次年，Ken Thompson 将系统移植入 PDP7 机上，Unix 操作系统雏形就此诞生。由于只能支持两位使用者，故有人称之为“UNiplexed Information and Computing Servic

13、e，UNICS”， 取音为“UNIX”，也因此，1970 年被视为“Unix 元年”。由于 Unix 在开发过程中，没有任何商业管理制度，从诞生于 AT&T 公司到 1979 年 Unix Version 7，其源码都是属于半公开状态允许 Unix 源码为各大学教 学使用。到了 20 世纪 70 年代，AT&T 注意到 Unix 商业价值，在 Unix Version 7 之后，开始禁止大学使用源码，包括教学使用。1980 年，Unix 源代码不再对外开放，Unix 操作系统因此裂变成为两条主线：一 个是 AT&T 的商业版本；另一个则是 Berkeley 开发的半开源 BSD（Berkele

14、y Software Distribution） Unix。前者衍生出微软Xenix、IBM的AIX、Sun的Solaris 和惠普的 HP-UX，后者则衍生出 Sun OS、NexTSTEP 等。Xenix：1980 年前后，微软与 SCO 公司联合将 UNIX Version 7 移植到 Motorola 公 司的 MC 680xx 微机上，后来又将其简化移植到 Intel 8080 上，称之为 Xenix。后 SCO 将 SCO-Xenix 改为 SCO Unix，渐渐成为微机版 Unix 主流操作系统。Solaris OS：SUN 公司于 1982 年推出的运行在 Motorola 6

15、80x0 平台上的 UNIX OS。1988 年，发布 SUN OS 4.0，把运行平台从早期的 Motorola 680x0 平台迁移到 SPARC 平台，并支持 Intel 8086。1992 年 SUN 发布了 Solaris 2.0。1998 年开始，Sun 公司推 64 位操作系统 Solaris 2.7 和 2.8，这几款操作系统在网络特性、互操作性、兼容性以及易于配置和管理方面均有很大的提高。此外 ，苹果 Mac OS X、iOS 从系统底层架构上，也延续了 Unix 的设计思想与研 究成果，其直接继承了 BSD 许多设计理念。IBM 的 AIX，惠普的 HP-UX 和 SUN

16、公司 的 Solaris 系统，都是非常重要的服务器操作系统，其安全性、稳定性与可靠性， 得到了市场的普遍认可，是中高端服务器的主要参与者。Linux 操作系统深刻改变操作系统市场的一个系统，是 UNIX 的一个重要变种。最初是由芬兰大学 生 Linus Torvalds 针对 Intel 80386 开发而来，是一套完全免费和自由传播的类 Unix 操作系统。Linux 基于 POSIX 和 Unix 的多用户、多任务、多线程和多处理器设计哲学，支持 32 位和 64 位硬件。同时，还继承了 Unix 以网络为核心的设计思想，是一个性能稳定的多用户网络操作系统。Linux 操作系统采用了与

17、Unix 几乎完全一致的体系结构，具有类似的设计哲学：1、一切都是文件，每个软件都有确定用途系统中的所有都是文件，包括命令、硬件和软件设备、进程等，对于操作系统内 核而言，这些都被视为拥有各自特性或类型的文件。2、完全免费，源码符合 GNU General Public License（GPL）协议用户可以通过网络或其他途径免费获得，可任意修改其源码，只要符合 GPL 规定， 就可以参与到开源项目的发展中，这极大地加快了 Linux 的传播与对漏洞发现的 效率，增加了系统的安全性与稳定性。3、兼容 POSIX1.0 标准系统可以通过模拟器（如 Wine）运行 DOS、Windows 程序，为相

18、关应用，如专业 软件、QQ、微信等短期生态短缺提供了一种临时性解决方案。4、广泛支持各类硬件平台经过全球开发者共同努力，Linux 操作系统各大主流发行版本几乎支持所有主流处理器，硬件驱动也日益完善。由于 Linux 内核的精简、高效与网络设计，使得 Linux 操作系统适用于各类掌上电脑、机顶盒、汽车电子或游戏机中。其中， Android 市场的打开最成功。当前，Linux 在全球已经有成百上千个发行版本，任何个人或者机构，只要对 Linux 加入 GPL 开源协议，都可以对内核进行编译。并且，即使发行版本众多，但系统 所采用的内核仍是统一的。尽管开源操作系统为世界提供了 Windows 之

19、外的另一个选择，很好地支持了从大 型机到中小型机等各类设备，但在消费领域，却没有像微软一样，出现一款成熟 的商业桌面系统。一个原因是，没有成熟的商业管理进行运作，生态缺位，无法 形成统一的标准与专业团队；另一个原因是，混乱的发行版本，提高了软件开发 商的研发难度，增加了研发成本。浪淘沙：操作系统三十年竞争格局操作系统因计算机而生，并随着计算技术、网络技术与通信技术的发展而不断迭 代更新。从硬件技术和网络通信变革角度，可将操作系统进化史划分为四个阶段：第一阶段，政企军工阶段；第二阶段微机桌面；第三阶段移动互联，以及正在迎 来的第四个阶段，万物互联（AIoT）。随着 5G 商用落地，信息时代正在进

20、入第四个阶段万物互联时代。2.1、Windows+Intel 强垄断时代操作系统是承接硬件与应用软件的载体，具有典型的平台化与规模化效应，与之对应,是规模化效应反向带来的标准化，这从 Windows 成功地从 Unix/Linux 竞争中胜出，以及 Android/iOS 在 Windows Phone OS/Symbian 中脱颖而出可见一斑。Linux 在开源自由与经济角度,优于 MS Windows,但由于没有巨头背书，统一标准, 导致发行版本混杂，且原生生态不足与用户体量都无法与 Windows 抗衡，因而更 无法吸引下游开发厂商为其开发应用，生态与标准是掣肘 Linux 的主要原因。

21、市场竞争格局根据 Statcounter 显示，截至 2019 年 8 月，全球桌面操作系统市场中，Windows 市场占有率高达 78.32%，远高于其他操作系统。位居第二名的是苹果公司 OSX， 其市占率为 13.22%，Linux、ChromeOS 位列第三、四名，占 1.72%、0.86%市场。尽管 Windows 至今仍有着近乎垄断的地位，但是，操作系统市场竞争格局正在发 生变化。过去 10 年，Windows 操作系统的市占率快速下滑。2009 年，Windows 以 94.73%的市场地位，绝对垄断着操作系统行业，10 年间，市场份额持续下滑近 20%， 其中，主要竞争对手来自于

22、苹果公司的 OSX，贡献了 9%的市场份额。细分市场，美国方面的变化则更为显著。早在 2009 年，苹果 OS X 即占了美国操 作系统市场 10%份额，10 年间，Windows 持续走弱、OSX 继续走强。截至 2019 年 8 月，Windows 仅占有美国 PC 市场 1/3 左右的市场份额，苹果则接近 1/5，其他 操作系统，如 Linux、ChromeOS 等，则占据剩下的 12%份额。谷歌 ChromeOS 在美国有一定市场地位，其市场占有率高达 4.82%，高于 Linux 的 1.49%，ChromeOS 作为基于 Linux 而来的开源操作系统，主要发力教育领域，旨在打造一

23、款基于 Web 的云操作系统。随着 5G 通信技术的不断落地，Chrome OS 或 许会在未来占据更多的市场空间。2.2、Android/iOS 移动互联网时代Android 是一种基于 Linux 的自由及开放源代码的操作系统。主要使用于移动设 备，如智能手机和平板电脑，由 Google 公司和开放手机联盟领导及开发。Android 操作系统最初由 Andy Rubin 开发，主要支持手机，后来逐渐扩展到平板电脑及其 他领域上，如电视、数码相机、游戏机、智能手表等。iOS 是由苹果公司开发的移动操作系统。iOS 与苹果的 macOS 操作系统一样，属 于类 Unix 的商业操作系统，其最初

24、是设计给 iPhone 使用的，后来陆续套用到 iPod touch 、iPad 以及 Apple TV 等产品上。从宏观上讲，Android 和 iOS 最大的不同是前者底层是 Linux 系统，后者是苹果 特有的封装系统。苹果特有的系统能够保证在相同配置下，在显示、动画和运行 效率上都优于 Android 系统。另外一个区别是，Android 是开源，可以拥有更多 的自由和创造力；iOS 闭源，提供标准化规则和建议保证质量。市场竞争格局根据 Statcounter 显示，截至 2019 年 8 月，全球移动操作系统市场中，Android 市场占有率高达 75.44%，远高于其他操作系统，位

25、居第二名的是 iOS，其市占率 为 22.49%。BlackBerry、SymbianOS、Series 40 等其他移动操作系统占据剩余 2.07%的市场。由图 25 可以看出，近十年来全球移动操作系统的市场格局发生了很大的变化。在 2009 年 Series 40 占据了 35.49%的市场份额，iOS 贡献了 34.01%，Android 仅拥 有 2.41%的市场份额。在接下来的十年中，Series 40 移动操作系统的市占率快速 下滑，到 2019 年 8 月的市占率仅为 0.04%。iOS 在这十年间的市占率也在逐步下 降，在 2016 年达到最低点（19.29%），之后有所回升，

26、到 2019 年 8 月市占率达 到 22.49%。而 Android 移动操作系统则是一路高歌猛进，到 2019 年 8 月贡献了 75.44%的市场份额，拥有绝对的垄断地位。细分市场，美国方面的变化趋势与全球市场相近。但是 iOS 的市占率在这十年间 均较为稳定，除了 2010 年到 2012 年有小幅的下降，其余均在 50%以上。Android 操作系统在这十年间持续走强，在 2009 年仅拥有 6.16%的市占率，到 2019 年 8 月已经达到 44.5%，与 iOS 形成双寡头格局。中国市场方面，各种移动操作系统的兴衰变化数量更加复杂。2009 年 SymbianOS 占据了大部分

27、市场，但在 2010 年达到最大值（71.49%）后便迅速下降，到 2019 年8月仅占据0.03%。Unknown在2009年到2012年短暂地兴起，最高达到33.36%， 之后便走向衰弱，到 2019 年 8 月仅拥有不到 1%的市场份额。Android 和 iOS 移动 操作系统在中国市场中均持续走强，但前者的发展速度更为迅猛。截至 2019 年 8 月，Android 占据市场 75.98%，iOS 占 22.88%。2019 年的中国市场与全球市场结 构相似，说明中国移动操作系统的市场格局对全球影响较大。2.3、夹缝生存的本土化操作系统随着数字与信息化推进，网络信息安全已经成为大国角

28、逐的核心竞争要素。操作系统作为软硬件纽带，在安全领域扮演着核心地位，发展本土化操作系统，是国 家防范网络攻击与威胁需要直接面对的问题。典型如 2008 年微软黑屏事件、2010 年 Stuxnet 震网病毒事件、2013 年棱镜门与 2017 年 Intel 芯片 Minix 泄漏风险。政策支持当前，无论是服务器，还是桌面与移动端，中国自主研发的操作系统都只占有着非常低的水平，亦主要局限于政府等领域。2011 年以来，国家各个层面出台一系 列政策，支持推进国产自主化建设应用，鼓励在操作系统、数据库、中间件和办公软件等领域的研发，为操作系统国产本土化提供了政策基础。二十年操作系统国产本土化之路中

29、国操作系统本土化始于 20 世纪末，并多以 Unix/Linux 为基础二次开发为主。过去 20 年，曾诞生超过 20 多个不同版本，较为市场熟知的有红旗 Red Flag、深 度 Deepin、优麒麟 Ubuntu Kylin、中标麒麟 Neokylin、银河麒麟 Kylin 与中科 方德等。但是，由于中国软件市场的开放、微软系统生态的攻势与知识产权等问 题，本土化操作系统在市场幸存下来者寥寥无几，且多数系统仅限于政府领域， 并以政府补贴为主，支持研发与应用，国产化之路依然坎坷。Xteam Linux1999年4月8日，中国第一款基于Linux/Fedora的国产操作系统Xteam Linu

30、x 1.0 发布，开启操作系统国产化之路，系统发行售价 48 元，受到市场广泛关注。次年 底，发行主体北京冲浪软件在港交所挂牌上市，并在24 个交易日内上涨265.79%。但是，由于没有形成应用生态，支持并占据市场，Xteam Linux 系统于 2003 年 5-pre 版本后宣布停更，股价也应声随之下跌，达 90%。目前公司已经退出操作系统领 域，且股价长期低于 0.10 元，第一次尝试以失败告终。蓝点 Blue Point1999 年 9 月 7 日，深圳信科思公司（蓝点）成立，起源于一个著名的内核黑客小 组 OpenUnix Network Studio，该小组包含了一些在中国最为著名

31、的 Unix/Linux优秀人物。10 月 1 日，公司发布了基于红帽 Red Hat 的 BLPT Linux 1.0，成为深 圳市高交会 11 大推荐项目之一。12 月 8 日，蓝点与 TCL 建立合作，在主打产品 全部预装蓝点 Linux，月出货量达 15 万套，成为中文 Linux 最大供货商，占国内 市场 80%以上。2000 年 3 月 7 日，公司 BluePoint Linux Software（BLPT） 借壳美股上市，上 市第一天即从 4 美元暴涨 400%以上至 22 美元，同年 8 月，Linux 产品荣获 “Linux 操作系统市场占有率第一品牌奖”。遗憾的是，2000 年，互联网金融泡沫破灭， 在资本市场仅仅风云两年后，系统停更，从美国市场黯然退出。红旗 Red Flag2000 年 6 月，中科院软件研究所和上海联创共同组建北京中科红旗，注资 96 万 美元。并发布桌面版、工作站版、数据中心服务器版、HA 集群版和红旗嵌入式 Linux 等产品。然而，2013 年 4 月，公司爆出资金链断裂问题，2014 年解散清算。8 月， 五甲万京收购中科红旗，使红旗品牌得以延续。中标麒麟/银河麒麟/优麒麟/湖南麒麟 Neokylin/Kylin/Ubuntu Kylin/Kylinsec