國內操作系統OS分析（上）
一．操作系統（OS）概述
操作系統（OS，Operating System），是管理、控制計算機軟硬件資源的計算機程序，併爲用戶提供一個與系統交互的操作界面。OS是配置在計算機硬件上的第一層軟件，是計算機系統的核心與基石。
核心功能：操作控制與資源管理、硬件設備驅動、應用接口調用。（包括進程管理、作業管理、文件管理、存儲管理、設備管理、網絡管理等。）
操作系統是計算機的靈魂，目前國外操作系統品牌幾乎壟斷了巨大的中國市場，其中在桌面端、移動端的市佔率分別超過94.75%、98.86%。根據Gartner的統計數據，2018年中國的操作系統市場容量在189億以上，其中國外操作系統品牌幾乎在中國市場處於壟斷地位。
截至2019年8月，在中國的桌面操作系統市場領域，微軟Windows的市佔率87.66%，蘋果OSX的市佔率爲7.09%，合計爲94.75%；在中國的移動操作系統市場領域，谷歌Android的市佔率爲75.98%，蘋果iOS的市佔率爲22.88%，合計爲98.86%。
核心構件: 【內核】+【進程、線程、管程、類程】
在開源操作系統生態不斷成熟的背景下，中國的國產操作系統依託開源生態和政策東風正快速崛起，市場潛力巨大，未來發展前景值得期待。中國桌面操作系統當前呈現兩大特徵：
· 一是Windows+Intel架構依舊統治着整個民用市場
· 二是Wintel閉源架構從趨勢上來看，正面臨以Linux爲代表的日趨成熟的開源生態的挑戰。
中國的操作系統國產化浪潮源於20世紀末，歷經二十餘年，厚積薄發、屢敗屢戰。目前，依託開源生態以及政策東風，正快速崛起，湧現出了一大批以Linux爲主要架構爲國產操作系統，如中標麒麟、銀河麒麟、深度Deepin、華爲鴻蒙等，未來的廣闊發展前景值得期待。
在國產操作系統廠商中，目前中標麒麟、銀河麒麟、深度Deepin、華爲鴻蒙各有所長，在競閤中不斷加大國產廠商的市場話語權和佔有率。其中：
· 中標麒麟在政務市場領域具有領先優勢；
· 銀河麒麟在軍隊市場領域的資源深厚；
· 深度Deepin長期在國際開源排名中處於前12名，且近日與華爲Magicbook合作推出首款基於Deepin的筆記本電腦，正式試水民用市場；
· 華爲鴻蒙在5G時代的IOT領域具有巨大先發優勢。
二．操作系統演進
2.1 桌面霸主Windows單用戶多任務OS
作爲單用戶單任務操作系統，無論是CP/M，還是MS-DOS，都只能在同一時間處理一個程序。單用戶多任務操作系統，指僅允許單用戶上機，但允許用戶把程序分爲若干個任務併發執行，進而有效改善系統性能。目前在32 位微機上配置的操作系統基本上都是單用戶多任務操作系統，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Windows 1.0，微軟操作系統從此進入單用戶多任務階段，1985 、1987 年微軟分別推出Windows 1.0和Windows 2.0，由於當時硬件平臺只支持16 位處理器，對Windows 1.0 和2.0不能很好支持，1990年，微軟針對人機交互界面、內存管理都進行了改進，同時添加了多國語版本，迅速佔領市場，至1993年，微軟針對Intel 386和486等32位Windows 3.1推出時，Windows已成爲微型計算機的主流操作系統。
1995年，微軟推出Windows 95，較之以前的Windows 3.1有許多重大改進，採用了全32 位處理技術，併兼容舊的16位應用程序，使應用開發有了很好的延續，同時，在該系統中還集成了支持Internet 網絡功能。
1998 年又推出95的改進版Windows 98，是最後一個仍兼容以前16 位應用程序的Windows，其最主要的改進是把微軟公司自己開發的 Internet 瀏覽器整合到系統中，方便用戶上網瀏覽，另一個特點是增加對多媒體的支持。2001年微軟發佈了32 位版本的Windows
XP，同時提供家用和商業工作站兩個版本，成爲當時使用最廣泛的個人操作系統。同年，還發布了64位Windows XP。
2.2 Unix/BSD/Linux多用戶多任務操作系統
桌面操作系統領域，微軟在長達近30年的時間裏，幾乎壟斷市場，在中高端服務器領域及移動、嵌入式設備領域，則以Unix/Linux爲主導。無論是蘋果的OS X、iOS，還是谷歌的Android，從本源與設計哲學上來說，都脫胎於Unix。
多用戶多任務操作系統：允許多個用戶通過各自的終端使用同一臺機器、共享主機系統中的各種資源，從而每個用戶程序可進一步分爲幾個任務，使之併發執行，以進一步提高資源利用率和系統吞吐量的操作系統。
Unix OS是此類操作系統的典型代表，在大、中和小型機中所配置的，多數是多用戶多任務操作系統。隨着開源免費的Unix/Linux系統及其衍生版本出現，Unix/Linux在個人電腦上也迅速流行起來，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。國產本土化操作系統，發軔於1999年，且多數是基於Linux進行的二次開發，目前市場比較流行的諸如Deepin、Ubuntu Kylin、NeoKylin，皆由此而來。
UNIX操作系統
Unix誕生於美國Bell實驗室。1965年，貝爾實驗室開始一項由通用電氣（GE）和麻省理工學院（MIT）合作的MULTICS計劃——建立一套多用戶、多任務、多層次的操作系統。至1969年，因計劃進度慢，項目被暫停下來，次年，Ken Thompson將系統移植入PDP－7機上，Unix操作系統雛形就此誕生，由於只能支持兩位使用者，故有人稱之爲“UNiplexed Information and Computing Service，UNICS”，取音爲“UNIX”，也因此，1970年被視爲“Unix元年”。
由於Unix在開發過程中，沒有任何商業管理制度，從誕生於AT&T公司到1979年Unix Version 7，其源碼都是屬於半公開狀態——允許Unix源碼爲各大學教學使用。到了20世紀70年代，AT&T注意到Unix商業價值，在 Unix Version 7之後，開始禁止大學使用源碼，包括教學使用。
1980年，Unix源代碼不再對外開放，Unix操作系統因此裂變成爲兩條主線：一個是AT&T的商業版本，另一個則是Berkeley開發的半開源BSD（Berkeley Software Distribution） Unix。前者衍生出微軟Xenix、IBM的AIX、Sun的Solaris和惠普的HP-UX，後者則衍生出Sun OS、NexTSTEP等。
Xenix：1980年前後，微軟與SCO公司聯合將UNIX Version 7移植到Motorola 公司的MC 680xx微機上，後來又將其簡化移植到Intel 8080 上，稱之爲Xenix。後SCO將SCO-Xenix改爲SCO Unix，漸漸成爲微機版Unix主流操作系統。
Solaris OS：SUN 公司於1982 年推出的運行在Motorola 680x0 平臺上的UNIX OS。1988年，發佈SUN OS 4.0，把運行平臺從早期的Motorola 680x0平臺遷移到SPARC平臺，並支持Intel 8086。1992年SUN發佈了Solaris2.0。1998年開始，Sun公司推64位操作系統Solaris 2.7和2.8，這幾款操作系統在網絡特性、互操作性、兼容性以及易於配置和管理方面均有很大的提高。
此外 ，蘋果Mac OS X、iOS從系統底層架構上，也延續了Unix的設計思想與研究成果，其直接繼承了BSD許多設計理念。IBM的AIX，惠普的HP-UX和SUN公司的Solaris系統，都是非常重要的服務器操作系統，其安全性、穩定性與可靠性，得到了市場的普遍認可，是中高端服務器的主要參與者。
Linux操作系統
深刻改變操作系統市場的一個系統，是UNIX的一個重要變種，最初是由芬蘭大學生Linus Torvalds 針對Intel 80386 開發而來，是一套完全免費和自由傳播的類Unix操作系統。Linux基於POSIX和Unix的多用戶、多任務、多線程和多處理器設計哲學，支持32位和64位硬件，同時還繼承了Unix以網絡爲核心的設計思想，是一個性能穩定的多用戶網絡操作系統。
Linux操作系統採用了與Unix幾乎完全一致的體系結構，具有類似的設計哲學：
1）一切都是文件，每個軟件都有確定用途：系統中的所有都是文件，包括命令、硬件和軟件設備、進程等，對於操作系統內核而言，這些都被視爲擁有各自特性或類型的文件。
2）完全免費，源碼符合GNU General Public License（GPL）協議：用戶可以通過網絡或其他途徑免費獲得，可任意修改其源碼，只要符合GPL規定，就可以參與到開源項目的發展中，這極大地加快了Linux的傳播與對漏洞發現的效率，增加了系統的安全性與穩定性。
3）兼容POSIX1.0標準：系統可以通過模擬器（如Wine）運行DOS、Windows程序，爲相關應用，如專業軟件、QQ、微信等短期生態短缺提供了一種臨時性解決方案。
4）廣泛支持各類硬件平臺：經過全球開發者共同努力，Linux操作系統各大主流發行版本幾乎支持所有主流處理器，硬件驅動也日益完善，由於Linux內核的精簡、高效與網絡設計，使得Linux操作系統適用於各類掌上電腦、機頂盒、汽車電子或遊戲機中。其中，Android市場的打開最成功。
當前，Linux在全球已經有成百上千個發行版本，任何個人或者機構，只要對Linux加入GPL開源協議，都可以對內核進行編譯。並且，即使發行版衆多，但系統所採用的內核仍是統一的。
儘管開源操作系統爲世界提供了Windows之外的另一個選擇，很好地支持了從大型機到中小型機等各類設備，但在消費領域，卻沒有像微軟一樣，出現一款成熟的商業桌面系統。一個原因是，沒有成熟的商業管理進行運作，生態缺位，無法形成統一的標準與專業團隊；另一個原因是，混亂的發行版本，提高了軟件開發商的研發難度，增加了研發成本。
三. 操作系統近三十年格局演進
操作系統因計算機而生，並隨着計算技術、網絡技術與通信技術的發展而不斷迭代更新。從硬件技術和網絡通信變革角度，可將操作系統進化史劃分爲四個階段：第一階段，政企軍工；第二階段，微機桌面；第三階段，移動互聯；以及正在迎來的第四個階段，萬物互聯（A-IoT）。
微機受益於摩爾定律與互聯網，從而誕生了Windows，壟斷桌面操作系統達30多年。受益於3G/4G的快速發展，手機與平板等移動設備迅速普及，由此催生了Android與iOS等優秀的操作系統。隨着5G商用落地，信息時代正在進入第四個階段——萬物互聯（A-IoT）時代。
3.1 Windows+Intel強壟斷時代
操作系統是承接硬件與應用軟件的載體,具有典型的平臺化與規模化效應,與之對應,是規模化效應反向帶來的標準化，這從Windows成功地從Unix/Linux競爭中勝出,以及Android/iOS在Windows
Phone OS/Symbian中脫穎而出可見一斑。
Linux在開源自由與經濟角度,優於MS Windows,但由於沒有巨頭背書，統一標準,導致發行版本混雜，且原生生態不足與用戶體量都無法與Windows抗衡，因而更無法吸引下游開發廠商爲其開發應用，生態與標準是掣肘Linux的主要原因。
市場競爭格局
根據Statcounter顯示，截至2019年8月，全球桌面操作系統市場中，Windows市場佔有率高達78.32%，遠高於其他操作系統，位居第二名的是蘋果公司OSX，其市佔率爲13.22%，Linux、ChromeOS位列第三、四名，佔1.72%、0.86%市場。
儘管Windows至今仍有着近乎壟斷的地位，但是，操作系統市場競爭格局正在發生變化。過去10年，Windows操作系統的市佔率快速下滑，2009年，Windows以94.73%的市場地位，絕對壟斷着操作系統行業，10年間，市場份額持續下滑近20%，其中，主要競爭對手來自於蘋果公司的OSX，貢獻了9%的市場份額。
細分市場，美國方面的變化則更爲顯著。早在2009年，蘋果OSX即佔了美國操作系統市場10%份額，10年間，Windows持續走弱、OSX繼續走強。截至2019年8月，Windows僅佔有美國PC市場1/3左右的市場份額，蘋果則接近1/5，其他操作系統，如Linux、Chrome
OS等，則佔據剩下的12%份額。
谷歌ChromeOS在美國有一定市場地位，其市場佔有率高達4.82%，高於Linux的1.49%，ChromeOS作爲基於Linux而來的開源操作系統，主要發力教育領域，旨在打造一款基於Web的雲操作系統，隨着5G通信技術的不斷落地，Chrome OS或許會在未來佔據更多的市場空間。
中國市場，依舊是微軟Windows單家獨大。截至2019年8月，Windows與OS X佔據市場超過94.75%，Linux僅佔0.79%的市場份額，Wintel架構之外的桌面操作系統具有巨大的市場潛力。
