嵌入式操作系统.doc

嵌入式操作系统: 争夺制高点 本刊编辑 范新宇- 2001年4月4日，恒基伟业公司携“商务通”系列产品亮相Comdex/China 2001展会，而长城集团也让观展者亲眼目睹了最新上市的“掌上王”系列掌上电脑。 -对于目前发展迅速的手持信息产品来说，其最关键的核心技术就是嵌入式操作系统。正如Palm公司副总裁Jerry Jalaba所说: 谁的操作系统最受欢迎，谁就将成为真正的胜利者。嵌入式操作系统可以广泛应用于PDA、掌上电脑、手机、信息家电（网络冰箱、机顶盒）等嵌入式设备。据专家预测，2001年全球嵌入式操作系统及相关开发调试环境的销量为12.6亿美元，到2003年将达到16亿美元。在中国市场上，如果每年手机销量以1500万台的数量增加，以每台手机销售价2000元计，其中嵌入式操作系统软件价格占10%计，每年对于嵌入式操作系统的需求就是30亿元人民币。而在掌上电脑领域，年销量百万台的规模就可以形成一个每年达上亿元的嵌入式操作系统市场。 掌上明珠 各竞风流 -据Gartner Dataquest预测，到2004年，全球掌上电脑销售量将达到3300万台，营业额为80亿美元。在一些市场分析家看来，掌上电脑的市场规模超过PC只是时间早晚的问题。据有关方面统计，2000年我国掌上电脑产量接近500万台，预示着这一产业将进入高速发展时期，为此国内外厂商纷纷推出自己的品牌产品。2001年，已在全球销售1100万部掌上电脑的美国Palm公司表示，要在北京筹建中国内地的营销总部，并声称要以2倍于恒基伟业的广告投入打开中国市场。国际知名的掌上电脑公司Handspring也通过其在亚洲地区的独家代理台湾上奇科技公司，在内地批量销售该公司的产品。2001年3月，美国Compaq公司在京举行“iPaq进入中国”产品发布会，而HP早在2000年就树立起高端领域的品牌形象。与之相对应，商务通、名人、联想、方正、桑夏、TCL等国内品牌雄心勃勃，要在市场上有所作为。而长城、步步高等新生力量纷纷抢滩登陆，就连浪潮等一些国内传统PC厂商也投入技术力量，准备在适当时机切入这一市场。 -目前用于掌上电脑的嵌入式操作系统主要有Palm公司的Palm OS、Microsoft公司的Windows CE，它们以每年两位数的增长速度成为这一领域的佼佼者。从全球范围来看，由于Handspring公司和Sony公司也被授权使用Palm OS操作系统，致使Palm OS的市场份额占到将近90%。Palm OS的优势在于可以让用户灵活方便地定制操作系统以适合自己的习惯，而且其市场运作经验丰富，资本雄厚，目前也正在通过第三方软件商进行中文化工作，如果一旦移师中国市场，将成为本地软件厂商在这一领域最大的竞争对手。而Microsoft公司通过为Casio、Compaq和HP公司提供Pocket PC操作系统四面出击，显得咄咄逼人。但是由于其Windows CE 3.0系统过分追求各种功能的集成化，包括内置MP3播放器、高分辨率显示等，使得软件过于臃肿，模块化不强，在版本控制上不易实现量体裁衣的设计，尤其是OEM厂商还要向Microsoft公司支付较高的版权费用，致使装有Windows CE的中文掌上电脑成本居高不下。 -值得注意的是，目前在中国内地，70%左右的PDA产品采用了不可移植的专用操作系统，其原因在于，过去的PDA产品依靠简单的计算功能就可以满足用户需求，而且国内很多企业从做电子字典起家，其产品并不需要操作系统平台的支持。但是随着无线上网应用的日渐普及，专用操作系统扩展性差的弱点日益暴露出来。而Windows CE和Palm OS的共同特点就是非专用化，扩展能力更强。例如Palm OS作为通用平台，可以在其上开发很多应用软件，为用户提供更多的增值服务。 -与Microsoft“维纳斯”计划的一场笔墨之争，使北京凯思软件集团的Hopen OS嵌入式操作系统倍受瞩目，它由一个体积很小的微内核及一些可以根据需要进行定制的系统模块组成，但目前离成熟的商业化还有一个过程。1999年，深圳桑夏高科技股份有限公司成功开发国内第一个拥有自主知识产权的中文嵌入操作系统桑夏2000，2000年10月又推出英文版桑夏2000和国内第一台软硬件完全自主研发的经理人掌上电脑。2000年底桑夏操作系统平台对OEM厂商开放。桑夏2000操作系统是国家“863计划”重大项目和“九五科技攻关”的重大项目，它针对中国人的使用习惯进行设计。与现有的中文Windows CE相比，首先它精简了代码量，仅为后者的1/51/10; 其二是运行高效。在同样的CPU频率下，处理速度要快5倍; 其三，硬件资源配置灵活。可裁剪，可配置，方便行业应用的转移; 其四，Windows CE需要速度很高的CPU和存储容量来支撑，而桑夏2000对硬件要求相对较低，无形中降低了系统的总体拥有成本。在图形处理、网络支持、PC兼容性、开放性等方面该产品都有不俗表现，而且使用费低廉，适用于掌上型、便携型个人移动计算设备（如掌上电脑、PDA）、通讯设备（如手机、GPS、高档寻呼机、股票信息机）以及机顶盒等信息家电产品。桑夏2000模块化的结构体系提供了用户定制的可能性，即产品设计者或系统集成者可根据各自的用户需求、硬件配置对操作系统的模块不断进行裁减或扩充，以适应不同类别、不同型号产品的实际需求。但是作为第一代国产嵌入式操作系统，桑夏2000在应用软件资源上还有待积累。例如目前基于Palm OS的开发商已有1500家，应用软件达上万种，与硬件开发商的合作也更为紧密，而桑夏的软件开发商不足百余家，应用软件不过上千种，尚不足以与Palm OS和Windows CE庞大的ISV群体相较量。 Linux能否有所作为 -2001年，桌面Linux系统的装机量呈现下滑趋势，Windows的霸权地位仍然难以撼动，而服务器市场则是Sun、IBM和HP的三分天下。惟有在嵌入式操作系统领域，所有的厂商都站在同一条起跑线上。根据一家专门提供嵌入式Linux系统信息的网站（http:/www.L）的调查显示，有52%的用户决定在未来2年内使用Linux作为嵌入式系统的开发原型，而只有21%的人仍然使用专有操作系统，19%的人仍然使用Windows系列操作系统做嵌入式系统开发。 -对于不少国内嵌入式操作系统开发商来说，以Linux作为突破口似乎是很自然的一种选择。因为操作系统是一个高投入、高回报的产业，需要深厚的技术和市场积累。对于基础薄弱、国际竞争力差的国内软件厂商来说，从头开发新的操作系统难度很大，不但要花费相当长的时间，难以找到众多的优秀开发人才，更要冒很大的商业风险。引入实时性能之后的Linux则是适合嵌入式系统开发的有价值的工具。因为它带有Unix用户所熟悉的完善的开发工具，几乎所有的Unix系统和应用软件都已移植到Linux之上。Linux还提供了TCP/IP网络协议以及Internet客户和服务器软件，还有可选择多种窗口管理器的X Windows。 C、C+、Java和其他语言的编译器也可从中得到。在某些方面，用户甚至会发现Linux比Windows更为成熟完善，也更易于使用。难怪目前正在开发的嵌入式操作系统中，49%的项目选择Linux作为嵌入式操作系统。目前从红旗Linux公司、蓝点公司、冲浪平台公司到TurboLinux公司，几乎国内所有的Linux开发商都已涉足嵌入式操作系统领域，并希望最终获得回报。国家“863计划”嵌入式操作系统总体组负责人、北京共创开源软件有限公司副总经理刘明宝先生认为，嵌入式Linux在未来两三年内能够与Windows CE和PalmOS形成三分天下的局面。 -2001年初，共创开源软件公司发布了高可用的面向Internet应用设备的CC-Linux 1.0嵌入式操作系统，其目标产品是机顶盒与PDA。CC-Linux基本系统由嵌入式Linux内核、嵌入式GUI、嵌入式系统开发工具及系统应用软件构成。与Windows CE和Palm OS相比，CC-Linux的优势在于：1. 源代码的开放有效降低了系统成本; 2. 在二进制开发上不会受到系统开发商拒绝提供源码的限制，并且与台式机上Linux的API兼容性更好，因此ISV可以充分利用现有的桌面Linux应用软件资源；3CC-Linux对Linux内核重新进行了合理裁剪，加入了适合于嵌入式设备的各种功能，例如通过改变源代码增加了内存管理模块和电源管理模块，并提供完善的嵌入式中文GUI，包括支持第三方的中文输入接口; 4. 作为操作系统开发者，共创开源公司还为用户提供了较为丰富和完善的解决方案，如基于Viewml的实用化浏览器版本和电子邮件收发等系统级应用软件、与PC实现数据同步的软件以及在Intel平台上运行的MP3播放器和游戏软件等。 -目前全球嵌入式Linux操作系统不下几十种，但是国内各家Linux厂商分散开发的现状，使大家只能在低水平上进行竞争，无法形成一个真正具有竞争力的阵营。甚至有的厂商试图封闭源代码，无形中破坏了Linux最根本的自由软件精神。如何避免Linux阵营的分裂，重蹈Unix的覆辙，这是值得Linux厂商注意的问题。事实上，嵌入式Linux如果缺乏标准化的支持和推进，就难以形成一个完整的产业链，与Palm OS和Windows CE阵营相抗衡。其实，国内厂商不妨尝试合作开发的方式，因为未来在这一领域的获利空间并不局限于底层的嵌入式操作系统，而更多的来自于提供专用的应用软件等个性化服务方面。业内人士也已意识到建立行业性标准和基于Linux开发的平台规范的重要性。2000年10月11日，非营利机构自由标准团体FSG在第三届亚特兰大Linux展示会上正式发布了全球第一个Linux开发平台规范LDPS。2001年3月16日，由中国软件评测中心、HP、IBM、Intel、联想等5家公司共同携手建立了Linux开放实验室（Linux Open Lab）。而早在1999年成立的共创软件联盟，也正在致力于通过与相关国际组织的合作，共同建立嵌入式Linux的行业标准。 -近年来嵌入式Linux操作系统发展速度较快，但是一些技术问题仍有待解决。具体说来，阻碍嵌入式Linux操作系统产品化的主要因素在于，Linux本身只解决了操作系统中最关键的内核部分，还没有真正实用化，需要为用户提供图形用户界面、第三方系统级应用软件（如电子邮件系统）和专用开发工具的支持。与此同时，开发新的GUI还要解决不同版本的兼容问题。Palm OS目前已得到万余种应用软件以及众多系统集成商的支持，而嵌入式Linux平台上的应用软件（如浏览器、电子邮件和系统管理软件等）还不够成熟。此外，不同于通用架构的PC产品，嵌入式Linux提供商要为不同的硬件厂商提供针对其产品的开发平台，还要为众多的ISV提供开发工具，否则只能让ISV在PC平台上进行仿真开发。可以说，目前基于Linux的整体产业链还没有完全成形。 记者点评 -嵌入式操作系统对于全面推动国内软件产业整体发展的重要意义不言而喻。在自主版权的嵌入式操作系统平台支持下，将会诞生一批SKD、数据库、支持工具和应用软件开发商，带动更多软件企业的兴起，使中国软件业一改在桌面软件产业的被动局面，实现整体跨越式发展。同时，它也将为信息电器厂家提供发展与创新的机会，并为信息服务商提供新的信息平台,使信息运营商能够扩充新的用户群体。此外，联网将成为未来嵌入式设备的基本功能，嵌入式操作系统也将成为构筑国家信息安全的关键环节之一。2001年，随着宽带互联网走近我们的生活，带动了嵌入式设备市场新的发展热潮，而在嵌入式操作系统领域，还没有哪一家国外厂商形成垄断局面。这也为我们发展自主版权的嵌入式操作系统提供了难得的机遇和广阔的发展空间。 -据业内专家介绍，目前嵌入式操作系统的关键技术包括可定制的实时内核技术、硬件平台支持技术、嵌入式GUI技术、嵌入式中文支持技术、电源管理技术、操作系统仿真调试技术、应用软件及设备驱动仿真技术、嵌入式人机接口技术、通信协议支持/扩展技术以及系统管理、窗口管理、浏览器等系统应用软件。围绕这些领域展开的技术层面上的竞争，将决定国内嵌入式软件厂商能否