操作系统演进：计算机导论（第2版）

总体上看，大型机与嵌入式系统使用了多样化的操作系统，其中Linux 显示出了相对较强的优势。而在个人计算机以及智能终端方面，操作系统市场基本被微软（Windows）、苹果（Apple）、谷歌（Android）三家所主导的操作系统所垄断。可穿戴设备领域还处于群雄角逐的阶段，当然越早入局的“玩家”未来越可能在这一潜力巨大的市场占得先机。

全球计算设备所使用的操作系统实际上反映了各国的核心IT 实力。IT 计算设备的发展为操作系统的研发和演进提供了基础；反过来，操作系统的发展又对IT 与产业的发展具有重要的支撑和助推作用。总体上看，操作系统的发展可分为4 个阶段：大/小型机阶段、PC阶段、智能移动阶段和智能可穿戴阶段。

比如在PC 阶段，微软的Windows 操作系统在2013 年之前始终占据桌面操作系统市场90％以上的份额，因此市场集中度非常高，而在可穿戴设备阶段，各厂商的操作系统都没有在市场中具有压倒性优势，因此市场集中度低。

智能移动终端以及可穿戴设备的出现，标志着操作系统的发展进入大互联网时代。在大互联网时代，既有以PC 为代表的桌面互联网，又有以移动终端为代表的移动互联网，而智能可穿戴移动终端的出现，促使操作系统的发展更加多样化，为全球厂商提供了更广阔的市场。大互联网时代具有社会化、即时化的鲜明特征，屏幕和操作系统的发展都呈现多元化趋势。

（1）20 世纪80 年代之前：大型机时代，UNIX 占主流。

①大型机操作系统。

操作系统最早在大型机上诞生，后来随着技术进步与产业革新，小型机、超级计算机陆续涌现，它们都要求操作系统有极高的稳定性、安全性和可靠性。

20 世纪40 年代前后，第一台计算机并没有操作系统。后来计算机数量不断增多，各家厂商为每一台不同型号的计算机创造不同的操作系统，导致为某计算机而写的程序无法移植到其他计算机上运行，即使同型号的计算机也不行。

20 世纪60 年代，IBM 公司研发的OS/360 操作系统是大型机里最为典型的操作系统。“大型机”一词，最初是指装在非常大的带框铁盒子里的大型计算机系统，以用来同小一些的迷你机和微型机区别，但大多数场合它是指以system/360 为代表和开始的一系列IBM 计算机。它们都使用OS/360 操作系统，其良好的系统兼容性促使system/360 取得很大成功。

目前IBM 公司最典型的大型机操作系统是搭配其Z 系列服务器的专用文字界面操作系统Z/OS。此外，其他厂商，如Unisys 的大型机也使用自己研发的操作系统，而Sun 公司和惠普公司的高端服务器使用类UNIX 系统。

②小型机操作系统。

1970 年前后，小型机也是企业、机构使用较多的计算设备。小型机操作系统一般使用UNIX 和Linux。1969 年，贝尔实验室在Multics 系统的基础上开发出UNIX 系统，而且为了提高平台移植能力和系统通用性，此操作系统在1973 年由C 语言重写。另一个使用较广的小型机操作系统是VMS。

中国市场上的小型机就是指UNIX 服务器，各厂商的UNIX 服务器使用自家的UNIX 版本。比如IBM 公司采用AIX 操作系统，Sun 公司、富士通公司采用Solaris 操作系统，惠普采用HP－UX 操作系统。UNIX 操作系统以其安全性、可靠性和专用服务器的高速运算能力获得大批小型机用户的青睐。

③超级计算机操作系统。

大型机、小型机等发展到现代，出现了性能更高的超级计算机。当前在大型计算领域，绝大部分超级计算机采用Linux 操作系统。

根据从Top500 网站了解的数据，对比2009 年11 月和2013 年11 月的超级计算机数据，使用Linux 操作系统的计算机的比例从89.20％增加到96.4％，其他操作系统中，UNIX、Mixed、Windows 的占比都有所下降。

在超级计算机领域，Linux 几乎占据整个市场。自身稳定性、开放性，以及全球开源社区对Linux 的贡献与反馈构成了Linux 的强大优势。

（2）20 世纪80 年代：PC 时代，Windows 垄断桌面。

PC 阶段的桌面操作系统几乎被微软公司垄断；紧随其后实行软硬一体化发展路线的苹果公司仅得到很小的份额；其他操作系统，如开源的Linux 的市场份额基本可以忽略。

2007—2013 年，全球桌面操作系统市场完全被微软公司和苹果公司所主导。Windows 的市场份额一直处于90％以上，但处于缓慢衰退的状态；Mac 的占比在逐渐增大，目前仍处于10％以内；其他操作系统的市场份额始终在2％以内。

20 世纪80 年代，PC 开始盛行。这时虽然PC 雏形初现，但其使用的操作系统却百花齐放。其中最有影响力的是IBM PC 产品搭载的微软MS－DOS 和IBM 自家的PC－DOS 系统。1984 年苹果公司推出Mac OS，并且与麦金塔什计算机捆绑销售。

虽然受到苹果公司的挑战，但微软MS－DOS 及其后续开发的Windows 3.1、Windows 95通过广泛授权，迅速占领了PC 市场的有利位置，成为PC 操作系统的主流产品。

就在商业化操作系统风生水起的时候，1983 年，理查德·马修·斯托曼创立了GNU（“GNU is Not Unix”的缩写）计划。1985 年，他又发起自由软件基金会。从此，自由开放、凝聚全球技术社区开发人员智慧的开源软件计划起步，大量高水平的开源软件不断诞生，1991 年开源操作系统Linux 的出现更是开源软件发展的具有历史意义的里程碑。

然而在很长的时期内，技术精良、安全可靠度极高的Linux 操作系统仅在科技专业人员那里受到好评，在消费者市场中却使喜欢视觉界面绚丽多彩、操作简单方便、能容忍一定瑕疵的普通用户敬而远之。

1998 年，微软公司推出Windows 98，在2000 年又发布Windows NT，在2001 年发布Windows XP，逐步巩固了个人操作系统的全球霸主地位，市场份额超过95％。1997 年乔布斯复出，苹果公司此后推出运行Mac OS X 的全新Mac 电脑，取代了早期的Mac OS。然而苹果公司坚持软硬件一体化，直到2007 年之前市场份额始终被牢牢压制在4％以内。虽然基于开源系统内核的Linux 也发行了若干世界范围内受到好评的版本，如Red Hat、Debian、Ubuntu、Fedora、CentOS、openSUSE，但这也撼动不了Windows 连续多年90％以上的市场占有率。

2014 年3 月，根据Net Market Share 和Stat Counter 的数据，微软公司在当年3 月份在台式机操作系统市场的份额为89.96％和89.22％。两家机构的数据说明，微软公司在桌面操作系统市场的垄断地位在一定程度上被动摇。

（3）2007 年：移动智能终端时代，谷歌公司的Android 和苹果公司的iOS 逐渐主导市场。

2007 年，搭载iOS 操作系统的苹果智能手机的出现标志着移动智能终端时代的到来。2007 年6 月29 日，苹果公司生产的iPhone 智能手机在美国上市。同样在2007 年，此前收购创业公司安卓的谷歌公司正式宣布研发基于Linux 平台的开源手机操作系统，谷歌公司通过与软、硬件开发商，设备制造商，电信运营商等其他有关各方结成深层次的合作伙伴关系，在移动产业内形成一个开放式的生态系统。

智能移动终端的出现是人类进入大互联网时代的首个标志，此时代表性的操作系统，总的来看由美国的两大巨头所掌控—谷歌（Android）＋苹果（Apple OS），即“双A”。其他智能终端操作系统如Windows、RIM、塞班（Symbian）等的市场份额较小。(www.chuimin.cn)

谷歌公司与苹果公司两家占了移动智能终端90％以上的份额，跟随其后的微软WP、RIM 等操作系统争抢剩余的10％市场，其他如塞班等甚至面临退市。

同时，一些新兴的操作系统也相继涌现，比如于2012 年公布、于2014 年巴塞罗那世界通信大会推出终端产品的火狐OS（Firefox OS），以及韩国三星公司与英特尔公司等合作推出的基于Linux 的Tizen 系统。

从操作系统内核的角度看，以Linux 为内核的操作系统如Firefox OS、Tizen 也有一定市场，但力量分散，各个国家的使用状况也不相同。尤其是在拥有5 亿移动网民的中国，国内尚没有任何一个基于Linux 独立发行版本的商业品牌，这导致我国的用户几乎全部使用美国厂商主导内核发展的操作系统。

移动操作系统的“双A”格局对包括桌面在内的全部计算设备操作系统格局带来重大冲击。根据调查机构的数据，Windows 在全部计算设备的市场份额在逐年收缩，而Android和iOS 明显还在持续扩张之中。

移动互联网不仅给Windows 带来了冲击，而且让芯片制造厂商进入洗牌阶段。使用ARM 架构的高通芯片在移动互联网领域取代了x86 架构的英特尔芯片的领头羊地位。在个人计算领域，Wintel 组成的平台联盟从20 世纪80 年代之后一直处于领先地位，直到移动互联网时代苹果公司的iOS 与谷歌公司的Andirod 出现，Wintel 的市场份额面临崩溃的威胁。

（4）2013 年：可穿戴设备时代，各操作系统厂商积极备战。

2013 年智能可穿戴设备的兴起，使操作系统的发展进入可穿戴设备时代。虽然各大IT互联网巨头纷纷布局，但是没有任何一家的操作系统能够取得霸主地位。

事实上，谷歌智能眼镜、苹果智能手表等概念几年前就被提出。除了谷歌公司、苹果公司外，众多IT 互联网巨头积极布局。从操作系统的角度来看，没有哪一家厂商的操作系统能够占领市场优势地位，目前各厂商的操作系统都存在很好的机会。而从国家发展自主可控、自主创新的操作系统的角度看，包括中国在内的各个国家均有机会。

2013 年年初，Pebble 公司发布了基于自家操作系统的Pebble 智能手表，谷歌公司在同年4 月发售首个开发者版眼镜。2014 年3 月，谷歌公司在苹果公司前面抢先推出Andriod 操作系统可穿戴版本——Android Wear，并展示了搭载该系统的概念手表。

目前在可穿戴设备领域走得比较快的有美国的谷歌公司、苹果公司、微软公司与Pebble公司，韩国的三星公司，日本的索尼公司等。与此同时，三星公司也推出了搭载自家Tizen操作系统的智能手表。

2013 年，中国的可穿戴设备市场同样风生水起。2013 年10 月，奇虎360 公司发布“360 儿童卫士”智能手环，正式进入可穿戴设备市场。此外，联想、中兴、百度等国内厂商也在紧锣密鼓地进行可穿戴设备的相关研发。

目前几乎所有智能可穿戴设备操作系统都在试图占领市场，包括谷歌公司的Andriod、苹果公司的iOS、基于Linux 的Tizen 以及其他独特的操作系统。除了上面提到的诸多厂商，未来会有越来越多的IT 互联网厂商使用既有的操作系统或独特的操作系统加入可穿戴设备时代的竞争大潮中。

（5）2014 年全球操作系统发展动态。

2014 年，在移动终端操作系统领域发生了两个变化。

一是谷歌公司宣布为了维护Andriod 系统平台的质量，开始收紧该系统授权政策，同时推迟了Andriod 代码的公开时间，增强对Andriod 的控制力。其一方面设立了谷歌移动服务（GMS）认证窗口开启和关闭的时间，另一方面要求厂商在设备开机界面中添加“Powered by Android”标识。厂商只有在添加Android 标志后才能取得GMS 的使用权。

二是在当年4 月3 日，微软公司表示，将为手机和平板电脑等屏幕小于9 英寸的移动设备免费提供Windows 操作系统。相比苹果公司在2013 年10 月宣布Mac OS X 免费，微软公司的步伐晚了半年。

谷歌公司的开源收紧政策和微软公司的部分免费政策表明，操作系统之争仍在继续，操作系统的未来格局仍然不确定。但有一点需要注意，真正掌握操作系统的3 家企业都是美国企业，这一全球格局在短期内很难改变。

2015 年1 月22 日，微软公司举行了Windows10 发布会。微软公司提出了“平台统一”的概念以及通用应用程序，Office、Outlook 和其他应用程序都展示了它们的跨平台特性，数字助理柯塔娜（Cortana）几乎无处不在。其中最大的惊喜是微软公司进军虚拟现实，其实这与目前的虚拟现实概念不同，微软公司展示的是全息技术。利用其HoloLens 眼镜，微软公司雄心勃勃地力图打造一个全新的虚拟与现实叠加的系统。

（6）部分国家在借鉴Linux 的基础上研发自主操作系统。

操作系统对计算安全的影响重大，在国际社会日益重视信息经济发展的背景下，各国都开始重视研发掌握更多话语权的自主操作系统。研究自主操作系统不一定从头开始，现有的Linux 系统成为很多国家研发自主操作系统的基础。俄罗斯、朝鲜、印度、古巴、日本、韩国等都在研发或计划推出自主性更强的操作系统。中国也曾推出基于Linux 内核的发行版本。

2010 年10 月，俄罗斯政府计划自主研发一套计算机操作系统，并且这一计划将由俄罗斯副总理牵头落实。此外，在俄罗斯已经有一款在Linux 的基础上发展的操作系统—ALT Linux。该系统的运营机构由两个大的俄罗斯自由软件计划合并而来。ALT Linux 面向不同的目的生产不同类型的发行版本，比如面向家庭计算机、办公计算机、企业服务器的各种桌面发行版本，面向教育机构的专用发行版本，以及面向低端计算机的发行版本。而且ALT Linux 拥有自己的基础开发设施和软件仓库—Sisyphus，它为所有不同类型的ALT Linux 提供基础应用软件。2010 年3 月初，俄罗斯媒体公开了朝鲜在Linux 操作系统的基础上改进的计算机操作系统——红星（Red Star）操作系统。

此外，印度、韩国表示计划开发一种新型的计算机操作系统，法国、古巴宣布它们已经自行开发了一套基于开源资源的操作系统，而日本的TRON 操作系统早在1984 年就出现了，定位于内嵌式操作系统，在微处理器中运行。TRON 和Linux 操作系统一样是公开源代码的软件。

在2000 年前后，我国诸多企业投身于Linux 国产化研发，其推出的发行版本以“红旗Linux”和“中标麒麟”为代表，后续一些有能力的IT 企业前赴后继，推出了自主品牌的操作系统产品。

中国首个宣布推出国产手机操作系统的是中国移动。2008 年，这款名为OMS 的系统上线，号称要与Android 并驾齐驱，打破几大国外智能系统的垄断。

2010 年，中国联通发布联通沃Phone 系统，沃Phone 系统得到了国家级的多项支持，被列为国家核心电子器件、高端通用芯片及基础软件产品重大科技专项支持的课题成果。

2013 年3 月2 日，阿里巴巴YunOS 网站上线，在阿里巴巴的推动下，YunOS 的发展没有停滞。在2014—2015 年，凭借与魅族科技有限公司合作，YunOS 曾一度占据国内手机操作系统份额的7％。这堪称YunOS 的巅峰时刻。

在2019 年8 月9 日，华为在东莞举行华为开发者大会，正式发布鸿蒙OS（Harmony OS）操作系统。鸿蒙OS 是一款“面向未来”、基于微内核的、面向全场景的分布式操作系统，它将适配手机、平板电脑、电视、智能汽车、可穿戴设备等多终端设备。

纵观全球操作系统的发展格局，可以将其总结为“从封闭到开放，再到封闭，然后再次开放”的发展特点。从IBM 产品专用操作系统的封闭授权，到服务器所使用的UNIX、Linux 开放授权，再到苹果Mac OS 的封闭授权、Windows 的商业授权，最后到Andriod 的开源授权，操作系统封闭与开放的斗争与演变既反映了IT 互联网产业自身不断更新迭代的内在要求，也显示了保守与创新是商业模式不断洗牌的催化剂。如今的操作系统市场风云变幻，中国企业能否在未来的操作系统市场中占有一席之地，值得期待。