操作系統(tǒng)（OperatingSystem，OS），是配置在計(jì)算機(jī)硬件上的第一層軟件，是對(duì)硬件系統(tǒng)的第一次擴(kuò)充，占據(jù)整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)核心地位。從1945年第一臺(tái)計(jì)算機(jī)誕生至今，隨著半導(dǎo)體技術(shù)的快速迭代，操作系統(tǒng)也經(jīng)歷了企業(yè)商用、個(gè)人計(jì)算機(jī)（PC），再到移動(dòng)端三個(gè)階段，誕生了諸如Unix、Linux、Windows、OSX、Android等操作系統(tǒng)。隨著5G網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的不斷進(jìn)步，未來(lái)信息產(chǎn)業(yè)將朝著云計(jì)算與物聯(lián)網(wǎng)（IoT）趨勢(shì)發(fā)展，產(chǎn)能的爆發(fā)將為終端不同應(yīng)用場(chǎng)景帶來(lái)更多需求。

    一、概況

    1946年，第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)ENIAC誕生于賓夕法尼亞，ENIAC沒有操作系統(tǒng)，其交互只是在“人-硬件”的方式下進(jìn)行。20世紀(jì)50年代，晶體管出現(xiàn)并取代真空管，從而誕生了第二代計(jì)算機(jī)，由于功耗與體積大幅縮小、性能大幅提升，人機(jī)、CPU與I/O之間的效率矛盾日益突出，進(jìn)而產(chǎn)生了單道、多道批處理系統(tǒng)、分時(shí)系統(tǒng)和實(shí)時(shí)系統(tǒng)，而分時(shí)系統(tǒng)也最終演化成時(shí)下流行的多用戶多任務(wù)操作系統(tǒng)UNIX，以及它的變體Linux操作系統(tǒng)。

    根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景不同，可將操作系統(tǒng)分為服務(wù)器、桌面和移動(dòng)三大類，根據(jù)系統(tǒng)底層架構(gòu)不同，又可將其分為Unix/OSX、Linux/Android、Windows，其中，Linux、OSX為Unix衍生變體版本、Android則是基于Linux的一個(gè)發(fā)行版本，本部分從操作系統(tǒng)功能演進(jìn)角度，作出相應(yīng)分類。

    隨著超大規(guī)模集成電路（VLSI）和計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)發(fā)展，市場(chǎng)誕生了微機(jī)操作系統(tǒng)——配置在微型機(jī)上的系統(tǒng)軟件。目前市場(chǎng)主流的微軟Windows10和蘋果OSX就是典型的微機(jī)操作系統(tǒng)。然而，追溯最早誕生的微機(jī)操作系統(tǒng)，卻是配置在8位處理器上的CP/M。

    1、第一個(gè)微機(jī)操作系統(tǒng)CP/M

    1973年，第一代通用8位微處理機(jī)芯片Intel8080發(fā)布，同一年，PL/M創(chuàng)始人GaryKildall博士開發(fā)了一個(gè)管理程序和數(shù)據(jù)程序。1974年，GaryKildall成立DigitalResearch（DR），并發(fā)布第一個(gè)微機(jī)操作系統(tǒng)ControlProgram-CP/MV1.3，后陸續(xù)被各國(guó)微機(jī)廠商采用，圍繞它的軟件也呈爆炸地得到開發(fā)。1977年DR公司對(duì)CP/M進(jìn)行重寫，使其適配Intel8080、8085、Z80等8位芯片為基礎(chǔ)的多種微機(jī)上。1979年又推出帶有硬盤管理功能的CP/M2.2版本。由于CP/M具有較好的體系結(jié)構(gòu)、適應(yīng)性強(qiáng)、可移植性強(qiáng)以及易學(xué)易用等優(yōu)點(diǎn)，從而在8位微機(jī)中占據(jù)了統(tǒng)治地位，成為“標(biāo)準(zhǔn)八位機(jī)軟件總線”。但是，由于芯片VLSI技術(shù)的快速發(fā)展，CP/M在向16位CPU的轉(zhuǎn)化上錯(cuò)失機(jī)會(huì)，在以IBM的PC/AT以及兼容機(jī)為中心的16位個(gè)人計(jì)算機(jī)市場(chǎng)上，慘敗給微軟的DOS系統(tǒng)，后逐漸從市場(chǎng)上消失。

    2、磁盤操作系統(tǒng)（DOS）崛起

    1978年，微軟BillGates開始為Intel8086處理器編寫程序，1980年8月，蓋茨與IBM簽訂合同，同意為IBM的PC機(jī)開發(fā)操作系統(tǒng)，并以5萬(wàn)美元價(jià)格收購(gòu)QDOS操作系統(tǒng)。在對(duì)其進(jìn)行升級(jí)改造后，微軟于1981年發(fā)布了第一代16位機(jī)MS-DOS系統(tǒng)，并授權(quán)給IBM使用，第一臺(tái)IBM-PC機(jī)問世。該系統(tǒng)在CP/M基礎(chǔ)上進(jìn)行了較大擴(kuò)充，功能上有很大增強(qiáng)。因此，很快，裝有MS-DOS系統(tǒng)的IBM-PC便擊敗了當(dāng)時(shí)流行的8位機(jī)CP/M，并開啟了DOS統(tǒng)治桌面操作系統(tǒng)的時(shí)代，1983年IBM推出配有Intel80286芯片的PC/AT，相應(yīng)地，微軟開發(fā)出MS-DOS2.0版本，它不僅能支持硬盤設(shè)備，還采用了樹形目錄結(jié)構(gòu)文件系統(tǒng)。1987年微軟宣布MS-DOS3.3版本。

    從1.0到3.3版本，MS-DOS都屬于單用戶單任務(wù)操作系統(tǒng)，內(nèi)存被限制在640KB。1989年到1993年，微軟又先后推出多個(gè)MS-DOS版本，它們都可以配置在Intel80386、80486等32位微機(jī)上。1995年微軟停止更新MS-DOS系統(tǒng)，轉(zhuǎn)向Windows系統(tǒng)開發(fā)，由于系統(tǒng)的優(yōu)越性能受到當(dāng)時(shí)用戶廣泛歡迎，MS-DOS成為了事實(shí)上16位單用戶單任務(wù)操作系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)。

    3、桌面霸主sWindows單用戶多任務(wù)OS

    作為單用戶單任務(wù)操作系統(tǒng)，無(wú)論是CP/M，還是MS-DOS，都只能在同一時(shí)間處理一個(gè)程序。單用戶多任務(wù)操作系統(tǒng)，指僅允許單用戶上機(jī)，但允許用戶把程序分為若干個(gè)任務(wù)并發(fā)執(zhí)行，進(jìn)而有效改善系統(tǒng)性能。目前在32位微機(jī)上配置的操作系統(tǒng)基本上都是單用戶多任務(wù)操作系統(tǒng)，其中，最具代表性的是微軟的Windows系列。

    1985年，微軟嘗試推出第一款圖形操作系統(tǒng)Windows1.0，微軟操作系統(tǒng)從此進(jìn)入單用戶多任務(wù)階段，1985、1987年微軟分別推出Windows1.0和Windows2.0，由于當(dāng)時(shí)硬件平臺(tái)只支持16位處理器，對(duì)Windows1.0和2.0不能很好支持，1990年，微軟針對(duì)人機(jī)交互界面、內(nèi)存管理都進(jìn)行了改進(jìn)，同時(shí)添加了多國(guó)語(yǔ)版本，迅速占領(lǐng)市場(chǎng)，至1993年，微軟針對(duì)Intel386和486等32位Windows3.1推出時(shí)，Windows已成為微型計(jì)算機(jī)的主流操作系統(tǒng)。

    1995年，微軟推出Windows95，較之以前的Windows3.1有許多重大改進(jìn)，采用了全32位處理技術(shù)，并兼容舊的16位應(yīng)用程序，使應(yīng)用開發(fā)有了很好的延續(xù)，同時(shí)，在該系統(tǒng)中還集成了支持Internet網(wǎng)絡(luò)功能。1998年又推出95的改進(jìn)版Windows98，是最后一個(gè)仍兼容以前16位應(yīng)用程序的Windows，其最主要的改進(jìn)是把微軟公司自己開發(fā)的Internet瀏覽器整合到系統(tǒng)中，方便用戶上網(wǎng)瀏覽，另一個(gè)特點(diǎn)是增加對(duì)多媒體的支持。2001年微軟發(fā)布了32位版本的WindowsXP，同時(shí)提供家用和商業(yè)工作站兩個(gè)版本，成為當(dāng)時(shí)使用最廣泛的個(gè)人操作系統(tǒng)。同年，還發(fā)布了64位WindowsXP。

    4、Unix/BSD/Linux多用戶多任務(wù)操作系統(tǒng)

    桌面操作系統(tǒng)領(lǐng)域，微軟在長(zhǎng)達(dá)近30年的時(shí)間里，幾乎壟斷市場(chǎng)，在中高端服務(wù)器領(lǐng)域及移動(dòng)、嵌入式設(shè)備領(lǐng)域，則以Unix/Linux為主導(dǎo)。無(wú)論是蘋果的OSX、iOS，還是谷歌的Android，從本源與設(shè)計(jì)哲學(xué)上來(lái)說(shuō)，都脫胎于Unix。

    多用戶多任務(wù)操作系統(tǒng)：允許多個(gè)用戶通過各自的終端使用同一臺(tái)機(jī)器、共享主機(jī)系統(tǒng)中的各種資源，從而每個(gè)用戶程序可進(jìn)一步分為幾個(gè)任務(wù)，使之并發(fā)執(zhí)行，以進(jìn)一步提高資源利用率和系統(tǒng)吞吐量的操作系統(tǒng)。

    UnixOS是此類操作系統(tǒng)的典型代表，在大、中和小型機(jī)中所配置的，多數(shù)是多用戶多任務(wù)操作系統(tǒng)。隨著開源免費(fèi)的Unix/Linux系統(tǒng)及其衍生版本出現(xiàn)，Unix/Linux在個(gè)人電腦上也迅速流行起來(lái)，其中Unix版本包括OpenBSD、NetBSD、FreeBSD、OpenSolaris等，Linux包括Debian、Mint、Ubuntu、Fedora、OpenSUSE、CentOS、ArchLinux、RedHat等。國(guó)產(chǎn)本土化操作系統(tǒng)，發(fā)軔于1999年，且多數(shù)是基于Linux進(jìn)行的二次開發(fā)，目前市場(chǎng)比較流行的諸如Deepin、UbuntuKylin、NeoKylin，皆由此而來(lái)。

    二、UNIX操作系統(tǒng)

    Unix誕生于美國(guó)Bell實(shí)驗(yàn)室。1965年，貝爾實(shí)驗(yàn)室開始一項(xiàng)由通用電氣（GE）和麻省理工學(xué)院（MIT）合作的MULTICS計(jì)劃——建立一套多用戶、多任務(wù)、多層次的操作系統(tǒng)。至1969年，因計(jì)劃進(jìn)度慢，項(xiàng)目被暫停下來(lái)，次年，KenThompson將系統(tǒng)移植入PDP－7機(jī)上，Unix操作系統(tǒng)雛形就此誕生，由于只能支持兩位使用者，故有人稱之為“UNiplexedInformationandComputingService，UNICS”，取音為“UNIX”，也因此，1970年被視為“Unix元年”。

    由于Unix在開發(fā)過程中，沒有任何商業(yè)管理制度，從誕生于AT&T公司到1979年UnixVersion7，其源碼都是屬于半公開狀態(tài)——允許Unix源碼為各大學(xué)教學(xué)使用。到了20世紀(jì)70年代，AT&T注意到Unix商業(yè)價(jià)值，在UnixVersion7之后，開始禁止大學(xué)使用源碼，包括教學(xué)使用。

    1980年，Unix源代碼不再對(duì)外開放，Unix操作系統(tǒng)因此裂變成為兩條主線：一個(gè)是AT&T的商業(yè)版本，另一個(gè)則是Berkeley開發(fā)的半開源BSD（BerkeleySoftwareDistribution）Unix。前者衍生出微軟Xenix、IBM的AIX、Sun的Solaris和惠普的HP-UX，后者則衍生出SunOS、NexTSTEP等。

    Xenix：1980年前后，微軟與SCO公司聯(lián)合將UNIXVersion7移植到Motorola公司的MC680xx微機(jī)上，后來(lái)又將其簡(jiǎn)化移植到Intel8080上，稱之為Xenix。后SCO將SCO-Xenix改為SCOUnix，漸漸成為微機(jī)版Unix主流操作系統(tǒng)。

    SolarisOS：SUN公司于1982年推出的運(yùn)行在Motorola680x0平臺(tái)上的UNIXOS。1988年，發(fā)布SUNOS4.0，把運(yùn)行平臺(tái)從早期的Motorola680x0平臺(tái)遷移到SPARC平臺(tái)，并支持Intel8086。1992年SUN發(fā)布了Solaris2.0。1998年開始，Sun公司推64位操作系統(tǒng)Solaris2.7和2.8，這幾款操作系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)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。

    蘋果MacOSX、iOS從系統(tǒng)底層架構(gòu)上，也延續(xù)了Unix的設(shè)計(jì)思想與研究成果，其直接繼承了BSD許多設(shè)計(jì)理念。IBM的AIX，惠普的HP-UX和SUN公司的Solaris系統(tǒng)，都是非常重要的服務(wù)器操作系統(tǒng)，其安全性、穩(wěn)定性與可靠性，得到了市場(chǎng)的普遍認(rèn)可，是中高端服務(wù)器的主要參與者。

    三、Linux操作系統(tǒng)

    深刻改變操作系統(tǒng)市場(chǎng)的一個(gè)系統(tǒng)，是UNIX的一個(gè)重要變種，最初是由芬蘭大學(xué)生LinusTorvalds針對(duì)Intel80386開發(fā)而來(lái)，是一套完全免費(fèi)和自由傳播的類Unix操作系統(tǒng)。Linux基于POSIX和Unix的多用戶、多任務(wù)、多線程和多處理器設(shè)計(jì)哲學(xué)，支持32位和64位硬件，同時(shí)還繼承了Unix以網(wǎng)絡(luò)為核心的設(shè)計(jì)思想，是一個(gè)性能穩(wěn)定的多用戶網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)。

    Linux操作系統(tǒng)采用了與Unix幾乎完全一致的體系結(jié)構(gòu)，具有類似的設(shè)計(jì)哲學(xué)：

    1、一切都是文件，每個(gè)軟件都有確定用途

    系統(tǒng)中的所有都是文件，包括命令、硬件和軟件設(shè)備、進(jìn)程等，對(duì)于操作系統(tǒng)內(nèi)核而言，這些都被視為擁有各自特性或類型的文件。

    2、完全免費(fèi)，源碼符合GNUGeneralPublicLicense（GPL）協(xié)議

    用戶可以通過網(wǎng)絡(luò)或其他途徑免費(fèi)獲得，可任意修改其源碼，只要符合GPL規(guī)定，就可以參與到開源項(xiàng)目的發(fā)展中，這極大地加快了Linux的傳播與對(duì)漏洞發(fā)現(xiàn)的效率，增加了系統(tǒng)的安全性與穩(wěn)定性。

    3、兼容0POSIX1.0標(biāo)準(zhǔn)

    系統(tǒng)可以通過模擬器（如Wine）運(yùn)行DOS、Windows程序，為相關(guān)應(yīng)用，如專業(yè)軟件、QQ、微信等短期生態(tài)短缺提供了一種臨時(shí)性解決方案。

    4、廣泛支持各類硬件平臺(tái)

    經(jīng)過全球開發(fā)者共同努力，Linux操作系統(tǒng)各大主流發(fā)行版本幾乎支持所有主流處理器，硬件驅(qū)動(dòng)也日益完善，由于Linux內(nèi)核的精簡(jiǎn)、高效與網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，使得Linux操作系統(tǒng)適用于各類掌上電腦、機(jī)頂盒、汽車電子或游戲機(jī)中。其中，Android市場(chǎng)的打開最成功。

    當(dāng)前，Linux在全球已經(jīng)有成百上千個(gè)發(fā)行版本，任何個(gè)人或者機(jī)構(gòu)，只要對(duì)Linux加入GPL開源協(xié)議，都可以對(duì)內(nèi)核進(jìn)行編譯。并且，即使發(fā)行版本眾多，但系統(tǒng)所采用的內(nèi)核仍是統(tǒng)一的。

    盡管開源操作系統(tǒng)為世界提供了Windows之外的另一個(gè)選擇，很好地支持了從大型機(jī)到中小型機(jī)等各類設(shè)備，但在消費(fèi)領(lǐng)域，卻沒有像微軟一樣，出現(xiàn)一款成熟的商業(yè)桌面系統(tǒng)。一個(gè)原因是，沒有成熟的商業(yè)管理進(jìn)行運(yùn)作，生態(tài)缺位，無(wú)法形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)與專業(yè)團(tuán)隊(duì)；另一個(gè)原因是，混亂的發(fā)行版本，提高了軟件開發(fā)商的研發(fā)難度，增加了研發(fā)成本。

    四、Windows+Intel強(qiáng)壟斷時(shí)代

    操作系統(tǒng)是承接硬件與應(yīng)用軟件的載體,具有典型的平臺(tái)化與規(guī)�；�效應(yīng),與之對(duì)應(yīng),是規(guī)�；�效應(yīng)反向帶來(lái)的標(biāo)準(zhǔn)化，這從Windows成功地從Unix/Linux競(jìng)爭(zhēng)中勝出,以及Android/iOS在WindowsPhoneOS/Symbian中脫穎而出可見一斑。Linux在開源自由與經(jīng)濟(jì)角度,優(yōu)于MSWindows,但由于沒有巨頭背書，統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),導(dǎo)致發(fā)行版本混雜，且原生生態(tài)不足與用戶體量都無(wú)法與Windows抗衡，因而更無(wú)法吸引下游開發(fā)廠商為其開發(fā)應(yīng)用，生態(tài)與標(biāo)準(zhǔn)是掣肘Linux的主要原因。市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局。

    根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，截至2019年8月，全球桌面操作系統(tǒng)市場(chǎng)中，Windows市場(chǎng)占有率高達(dá)78.32%，遠(yuǎn)高于其他操作系統(tǒng)，位居第二名的是蘋果公司OSX，其市占率為13.22%，Linux、ChromeOS位列第三、四名，占1.72%、0.86%市場(chǎng)。

2009--2019年全球桌面操作系統(tǒng)市場(chǎng)變化

2019年8月全球桌面操作系統(tǒng)分布

    盡管Windows至今仍有著近乎壟斷的地位，但是，操作系統(tǒng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局正在發(fā)生變化。過去10年，Windows操作系統(tǒng)的市占率快速下滑，2009年，Windows以94.73%的市場(chǎng)地位，絕對(duì)壟斷著操作系統(tǒng)行業(yè)，10年間，市場(chǎng)份額持續(xù)下滑近20%，其中，主要競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手來(lái)自于蘋果公司的OSX，貢獻(xiàn)了9%的市場(chǎng)份額。細(xì)分市場(chǎng)，美國(guó)方面的變化則更為顯著。早在2009年，蘋果OSX即占了美國(guó)操作系統(tǒng)市場(chǎng)10%份額，10年間，Windows持續(xù)走弱、OSX繼續(xù)走強(qiáng)。截至2019年8月，Windows僅占有美國(guó)PC市場(chǎng)1/3左右的市場(chǎng)份額，蘋果則接近1/5，其他操作系統(tǒng)，如Linux、ChromeOS等，則占據(jù)剩下的12%份額。

2009--2019年美國(guó)桌面操作系統(tǒng)市場(chǎng)

2019年8月美國(guó)桌面操作系統(tǒng)市場(chǎng)

    谷歌ChromeOS在美國(guó)有一定市場(chǎng)地位，其市場(chǎng)占有率高達(dá)4.82%，高于Linux的1.49%，ChromeOS作為基于Linux而來(lái)的開源操作系統(tǒng)，主要發(fā)力教育領(lǐng)域，旨在打造一款基于Web的云操作系統(tǒng)，隨著5G通信技術(shù)的不斷落地，ChromeOS或許會(huì)在未來(lái)占據(jù)更多的市場(chǎng)空間。

ChromeOSvs.Windows

    中國(guó)市場(chǎng)，依舊是微軟Windows單家獨(dú)大。截至2019年8月，Windows與OSX占據(jù)市場(chǎng)超過94.75%，Linux僅占0.79%的市場(chǎng)份額，Wintel架構(gòu)之外的桌面操作系統(tǒng)具有巨大的市場(chǎng)潛力。

2019年8中國(guó)桌面操作系統(tǒng)市場(chǎng)

2019年8中國(guó)桌面操作系統(tǒng)分布

    五、Android/iOS移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代

    Android是一種基于Linux的自由及開放源代碼的操作系統(tǒng)。主要使用于移動(dòng)設(shè)備，如智能手機(jī)和平板電腦，由Google公司和開放手機(jī)聯(lián)盟領(lǐng)導(dǎo)及開發(fā)。

    Android操作系統(tǒng)最初由AndyRubin開發(fā)，主要支持手機(jī)，后來(lái)逐漸擴(kuò)展到平板電腦及其他領(lǐng)域上，如電視、數(shù)碼相機(jī)、游戲機(jī)、智能手表等。

    iOS是由蘋果公司開發(fā)的移動(dòng)操作系統(tǒng)。iOS與蘋果的macOS操作系統(tǒng)一樣，屬于類Unix的商業(yè)操作系統(tǒng)，其最初是設(shè)計(jì)給iPhone使用的，后來(lái)陸續(xù)套用到iPodtouch、iPad以及AppleTV等產(chǎn)品上。

    從宏觀上講，Android和iOS最大的不同是前者底層是Linux系統(tǒng)，后者是蘋果特有的封裝系統(tǒng)。蘋果特有的系統(tǒng)能夠保證在相同配置下，在顯示、動(dòng)畫和運(yùn)行效率上都優(yōu)于Android系統(tǒng)。另外一個(gè)區(qū)別是，Android是開源，可以擁有更多的自由和創(chuàng)造力；iOS閉源，提供標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)則和建議保證質(zhì)量。