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国产操作系统行业发展趋势分析    一、操作系统发展历程    操作系统（OperatingSystem, 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、OSX、Android等操作系统. 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.     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/OSX、Linux/Android、Windows, 其中, Linux、OSX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.     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Windows10和苹果OSX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. 1第一个微机操作系统CP/M1973年，第一代通用8位微处理机芯片Intel8080发布，同一年，PL/M创始人GaryKildall博士开发了一个管理程序和数据程序。1974年，GaryKildall成立DigitalResearch（DR），并发布第一个微机操作系统ControlProgram-CP/MV1.3，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Intel8080、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/M2.2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。2磁盘操作系统（DOS）崛起1978年，微软BillGates开始为Intel8086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Intel80286芯片的PC/AT，相应地，微软开发出MS-DOS2.0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-DOS3.3版本。从1.0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640KB。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Intel80386、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。3桌面霸主sWindows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Windows1.0，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Windows1.0和Windows2.0，由于当时硬件平台只支持16位处理器，对Windows1.0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，微软针对Intel386和486等32位Windows3.1推出时，Windows已成为微型计算机的主流操作系统。Windows桌面操作系统发展历程版本年份增加的功能1.01985日历、记事本、计算器；鼠标功能、多任务2.01987窗口缩放、内存扩展3.01990界面、人性化交互、内存管理；多国语3.1199232位机、虚拟设备驱动（VxDs）支持、SDK、新图标、多媒体等3.111993网络功能、即插即用技术、局域网功能3.21994Truetype、中文版Windows3.11951995全32位机、Internet网络功能、内核NT4.0、“开始”工具条981998IEExplorer、FAT32文件系统、多显示器、WebTV、内核NT4.1XP2001内核NT5.1、家庭与商用版、内核NT5.172009内核NT6.1、DirectX11、IE8、支持GPU82012分布式文件夹文件系统复制（NFSR）服务、系统管理程序虚拟化技术（Hyper-V）、Metro应用、云服务（SkyDrive）、新用户界面8.12013恢复“开始”按钮、软键盘手势操作、Kiosk模式102015生物识别技术、Cortana搜索、多桌面、放弃Metro风格    操作系统是计算机的灵魂, 目前国外操作系统品牌几乎垄断了巨大的中国市场, 其中在桌面端、移动端的市占率分别超过94.75%、98.86%.     操作系统在计算机系统中处于承上启下的地位. IT产业存在着“硬件软件服务”的研发和生产链条. 操作系统是最贴近硬件的第一层软件, 虽属于系统软件, 却又不同于其他的系统软件, 其他系统软件都受操作系统的管理和控制, 得到操作系统的支持和服务. 操作系统是硬件的扩充, 为其他软件提供运行环境. 因此, 操作系统实际起着衔接下层物理设备及资源和上层软件应用及服务的作用. 操作系统在程序运行的过程中起到重要作用, 其功能重点在于微内核处理、内存调度、输入输出设备、文件和操作五种计算机资源的管理上. 操作系统上面可以装各种各样的应用软件, 是重要的流量入口, 作为最基本也是最为重要的基础性系统软件, 操作系统可细分为桌面操作系统、移动操作系统、服务器操作系统、云操作系统、嵌入式操作系统和物联网操作系统等领域. 操作系统应用概况上层应用软件OFFICE、Wind、微信、WPS、钉钉、浏览器操作系统DOS、Windows、XENIX、LINUX、Netware、UNIX底层硬件输出设备、输入设备、CPU、声卡、硬盘等主要操作系统的分类类别操作系统桌面操作系统Windows、MacOS、各种Linux发行版，ChromeOS移动操作系统IOS、Android、WP系统服务器操作系统Unix.、Linux、WindowsServer、Netware云操作系统Window、Centos、Ubuntu嵌入式操作系统C/OS1I(OS2)、C/OS-1l(OS3)、FreeRTOS、Tenux.RT-Thread、ChibiOS/RT、Unison、ZephyT、eCos、TI-RTOS、NXPMQX、Windows10loT物联网操作系统ContikiOS、LiteOS、RIOT、TinyOS、HuaweiLiteOS、AndroidThings、ARMmbedOS、Windows10loT、Core、Tizen、AliOS-Things、LiteOS、绿洲OS、SyixOS、TreeOS、RT-Thread、Ruf、MICO、CLinux、eLinux    二、国内操作系统市场份额情况    CPU+OS计算平台是全球信息技术产业更新和更迭的核心平台, 国内市场也是如此.     1、PC领域    微软和英特尔的Wintel联盟占据绝对主导, 微软是桌面操作系统的垄断者, Intel的x86芯片则占据着芯片市场的80%以上份额, Wintel联盟几乎控制着PC端设备的发展方向.     2019年Windows操作系统的市场占有率高达81.83%. 其他PC操作系统包括Linux、Unix、ChromeOS等市场份额较小. 尽管目前桌面操作系统仍然主要由微软公司的Windows系统占据主导地位, 但Wintel架构之外的桌面操作系统正逐渐占据一定的市场份额, 2019年1-8月份, Windows系统市场份额占比为87.66%, OSX系统市场份额占比为7.09%. 2012-2019年8月中国桌面操作系统市场份额占比    随着经济的发展, 全球进入移动互联网时代, 中国及美国PC渗透率均存在下降趋势, 2018年中国PC渗透率为21.8%, 与2013年的26.7%相比下降了4.9个百分点；美国PC渗透率为93.8%, 与2012年的105.1%相比下降了11.3个百分点.     随着半导体技术的更新换代, 操作系统历经了企业商用到个人计算机（PC）再到移动端三个阶段. 在移动互联网时代, 安卓和苹果占据手机操作系统市场绝大部分份额. 2019年1-8月Andriod系统市场份额占比达75.98%, iOS市场份额占比达22.88%. 2019年8月中国移动操作系统市场份额占比2012-2018年中国与美国操作系统渗透率    曾经中国操作系统能够满足基本的办公和家庭使用, 包括办公, 多媒体, 上网浏览等, 但是还有更多普通用户的应用需求还无法很好的支持, 尤其是游戏娱乐方面的应用缺乏更明显. 此外, 网银、政府报税系统等部分金融应用也无法支持国产操作系统.     国产操作系统厂商自通过主开发或与应用厂商联合开发的方式, 丰富自身应用生态. 比如深度操作系统自行开发了音乐播放器, 视频播放器, 在拼音输入法方面选择和搜狗合作, 把搜狗拼音输入法移植到Linux平台；国防科大开发了系统清理工具和具有中国特色的农历. 对于不支持操作系统的热门应用, 如QQ, 操作系统通过移植技术, 将Windows平台的应用移植到LINUX平台.     在中国工程院多位院士的倡导下, 由中国电子信息产业集团公司、中国电子科技集团公司、中国软件行业协会等企业和机构共同发起了中国智能终端操作系统产业联盟, 完成了包括国产芯片和固件、国产品牌整机、国产数据库、国产中间件、国产办公应用软件、国产杀毒软件、国产浏览器、国产影音播放软件、桌面和服务器操作系统软件在内的国产一体化软硬件平台联盟, 兼顾机构和个人市场, 适用于电信、金融、政府、军队等企业级关键应用, 改变国产操作系统缺乏软件和硬件支持的尴尬. 国产操作系统生态圈未能有效建立原因分析1与国外厂商存在技术差距国内对操作系统大多基于Linux内核开发，开发大多集中于内核外围的开发工具包、工具链以及图形工具等领域，缺乏对内核代码的研发。技术水平不足会导致操作系统与CPU等关键硬件适配不足，影响用户体验，进而使市场进一步缩小，无法形成规模效应，致使产业上下游厂商缺乏开发动力。2开发力量分散目前国内操作系统的公司普遍规模较小，大一些的有三、五百人，小的甚至不足百人，每年的研发投入至多数千万元，无论是人力还是财力投入方面，国内企业跟国外企业都相去甚远。以微软开发WindowsVista为例，Vista大约包含5千万行代码，算上修正掉的代码估计超过一亿行，内部版本超过上千个，每个版本都有所测试，为其做出贡献的正式工合约工临时工超过数万人，开发费用超过200亿美元。同时，由于国内产品差异性不足，商业模式也基本相同，同质竞争严重，低价竞争的情况时有发生。2006年，原信息产业部、国家版权局、商务部、财政部曾下发通知，要求计算机预装正版操作系统软件，以此给国产操作系统厂商获得启动市场的机会，但由于国产操作系统供应商之间缺乏协调，打起价格战，最后竟出现产品免费的乱象。3用户使用习惯固化及对国产产品缺乏信心用户对国产操作系统不了解、使用不习惯等也是导致其推广难的一个重要原因。微软的成功不仅是凭借其领先的技术优势，在很大程度上是其更加注重对用户习惯的培养，使用户习惯于Windows系统的界面表现形式和它的交互方式。虽然苹果有易用性更好的操作系统，但是因为大多数人都已经习惯于使用Windows系统，使得用户在从Windows系统迁移到苹果的操作系统的时候产生巨大的困难，所以许多苹果电脑仍然安装Windows系统。国产操作系统基本能满足政务办公需求，且性价比合理，只是由于使用习惯、对国产基础软件不了解、缺乏信心等原因，消费者从心理上还不能真正接受国产基础软件。    如今, 国产操作系统发展有了一定的成绩, 广泛应用于中国民生及信息相关行业, 包括国防、金融、政府、教育等众多行业, 其中有多个领域已进入核心应用架构. 目前, 芯片、大数据、操作系统等高端产业, 在国家大力扶持下加快发展进程, 加上中美摩擦进一步推动国产自主可控进程, 中国操作系统产业将迎接更大的挑战与机遇. 随着互联网的进一步发展及5G即将商用, 未来将有越来越多的智能终端设备, 而作为可以无缝衔接安全可靠的系统, 必然有极大的发展优势.     2、移动领域    目前, 移动端依旧是ARM+Android占据绝对领先地位. ARM芯片目前占手机和智能手机市场份额的75%, 虽然英特尔在移动互联网市场布局已久, 但是英特尔到目前为止依然无法和ARM形成正真正的竞争. 智能手机平板电脑现在依旧是ARM芯片的天下.     2019年, 由于5G手机的发布以及厂商加速清理旧设备库存, 中国市场运行Android操作系统的智能手机市场份额将从2018年的74.1%上涨到75.44%. iPhone方面, 2019年市场份额约为22.49%. 2019年中国市场移动端操作系    ARM+Android能够在移动互联网时代完成对底层CPU+OS计算平台的垄断,主要因为：    1.移动互联网带动下的手机应用兴起；    2.CPU+OS的紧密绑定, 通过硬件开放和软件开源的策略构建统一CPU指令集和OS内核标准的计算平台联盟, 提高ARM+Android联盟的竞争壁垒, 同时扩大生态. PC领域Wintel体系和移动领域ARM+Android体系的保护壁垒均较高, 主要因为在PC领域和移动端领域, 各自百万级甚至千万级的应用生态, 其重新构建成本都很大.     3、服务器领域    截至2018年末, WindowsServer2008目前依然是市场上最受欢迎的系统版本, 占据45%的市场, 随后是WindowsServer2013, 占比为24%. 微软总共占据了88%的市场. 2018年中国服务器端操作系统市场份额    因为过期的系统在网络上运行意味着安全隐患, 也有不少企业已经开始开展迁移工作, 然而这个进程是非常缓慢的. 主要是因为IT管理员认为没有立即升级的必要、缺乏升级时间、预算紧张等都是关键因素. 整体来看, 在服务器领域, 微软依旧占据了80%以上的市场, Linux整体有约13%的市场.     三、国产操作系统发展趋势分析    操作系统性能、用户数量和围绕操作系统进行开发的软硬件厂商, 是构建操作系统生态的关键要素. 操作系统易用性好, 符合用户的使用习惯, 将吸引大量用户使用. 用户发展到一定规模后, 软硬件开发厂商将有意愿围绕操作系统的开发相应驱动和应用, 形成丰富的软硬件应用生态, 从而吸引更多的用户使用. 操作系统、用户、软硬件开发厂商三个要素之间相互影响、相互促进、缺一不可, 形成一个成熟的操作系统生态圈.     （1）选择有前景的操作系统公司, 引导市场主动或被动形成寡头垄断形态. 虽然市场上不同技术和开发版本的操作系统较多, 但是具备核心生态的操作系统体系很少, 目前仅有Wintel、AppleOS、Linux做为最主要的操作系统体系, 其中Wintel在桌面和服务器领域具备绝对垄断优势.     操作系统使用者对操作系统的选择一直倾向于一致性, 只有共同生态的操作系统及软件体系, 才能最大化的实现计算方便性、通信实时性、存储有效性. Wintel自上个世纪90年代以来, 充分利用市场化手段, 在全球范围内打下坚实的客户使用基础；数以亿计的软件开发厂商, 都是基于Wintel的计算生态开发软件和测试程序. 客户和软件开发厂商的使用反身性, 也更加强了Wintel垄断者的优势；虽然, 后来的Linux以开源性打开一定市场, 但是生态系统的欠薄弱, 很难撼动微软的绝对领先优势.     目前国内的操作系统, 也在以统一为发展方向, 麒麟系操作系统整合, 统信软件的成立, 都是基于打造统一使用生态为目标, 减少内部损耗, 争取更多的市场份额.     重点看好麒麟系操作系统和UOS-深度操作系统在桌面端和服务器端的发展.     （2）依靠下游强产品力公司, 反向带动操作系统格局从而实现突破. Apple公司的操作系统是最好的例子, Apple公司以其在下游消费电子、PC领域的超强产品化能力为基础, 一直独立研发和发布AppleOS操作系统, 并且在市场上占据一定的份额. 对标苹果, 目前国内具备下游产品强研发和销售能力, 可以支撑上游操作系统独立化的公司, 华为是最强的代表. 华为的消费电子业务近年来发展迅猛, 已经打入国际市场, 华为在传统ICT领域的核心技术和产品优势, 也可以帮助华为更好地开拓未来的物联网市场. 华为2019年也计划推出自己的鸿蒙操作系统, 目标在未来物联网智能终端, 车机、音箱、可穿戴设备、智能家居等等这些应用场景. 重点看好鸿蒙操作系统在物联网领域的发展.     （3）强化开源迭代能力或软件端厂商的适配积极性调动. 开放、开源是软件技术创新的重要途径, 拥抱和融入开源是产业大趋势, 要取得产业与商业的竞争优势, 最大的难度在于产业链的支持. 充分利用开源、参与开源、支持开源发展操作系统, 是当前最为可行之路. 充分利用国内工程师红利, 利用开源社区、开源组织等加强操作系统的软件迭代能力. 国内信创操作系统企业及有实力的软件企业宜联合起来, 建设自己可主导的原生态“操作系统-应用软件”体系, 汇聚资源共同发展. 这既有利于OS的发展, 又可提升国内软件的自主度, 加速实现自主软硬件产业体系的群体突破.     （4）批量采购, 投入实战场景, 不断打破提高竞争力. 操作系统的发展最终还是要为使用者提供真正的价值, 只有把可观数量的信创操作系统投入实际应用场景, 并且在实际应用过程发现问题并改进, 操作系统的产品质量才有可能得到大的改进与完善. 参考Windows操作系统也经历了超过10年以上的使用磨合期, 国内操作系统厂商应该考虑尽快将研发的产品投入实战场景, 并且与上游CPU、下游应用软件厂商积极合作, 多家联合合作提高开源操作系统的产品质量, 最终目标是实现国产操作系统的生态体系建设, 以满足信创及商用领域更广泛的使用需求.