操作系统行业回顾与发展趋势

操作系统行业回顾与发展趋势

操作系统（OperalingSystem,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、LinuxsWindows、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（loT）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.

一、概况

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/AndroidsWindows,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一一配置在微型机上的系统软件.目前市场主

流的微软Windows］。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、第一个微机噪作系统CP/M

1973年，第一代通用8位微处理机芯片lntel8080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/MVl.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，由于芯片是SI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Lntel80286芯片的PC/AT,相应地，微软开发

出MS-D0S2.0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-D0S3.3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Intcl80386、80486等32位微机上.1995

年微软停止更新MS-DCS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Windowsl.O,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Windowsl.O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己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

日历、记事本、计算器；鼠标功能、

1.01985

多任务

2.01987窗口缩放、内存扩展

界面、人性化交互、内存管理；多

3.01990

国语

32位机、虚拟设备驱动(VxDs)支

3.11992

持、SDK、新图标、多媒体等

网络功能、耳插即用技术、局域网

3.111993

功能

3.21994Truetype^中文版Windows3.11

全32位机、Internet网络功能、

951995

内核NT4.0、“开始”工具条

lEExplorersFAT32文件系统、多

981998

显示器、呢bTV、内核NT4.1

内核NT5.1、家庭与商用版、内核

XP2001

NT5.1

内核NT6.1、DirectXlkIE8、支

72009

持GPU

分布式文件夹文件系统复制（NFSR）

服务、系统管理程序虚拟

82012化技术（Hyper-V）、Metro应用、

云服务（SkyDrive）＞新用

户界面

恢宴“开始”按钮、软键盘手势操

8.12013

作、Kiosk模式

生物识别技术、Cortana搜索、多

102015

桌面、放弃Metro风格

1995年，微软推出Windows95,较之以前的Windows3.1有许

多重大改进，采用了全32位处理技术，并兼容旧的16位应用程序，

使应用开发有了很好的延续，同时，在该系统中还集成了支持

Internet网络功能.1998年又推出95的改进版Windows98,是最后

一个仍兼容以前16位应用程序的Windows,其最主要的改进是把微

软公司自己开发的Internet浏览器整合到系统中，方便用户上网浏

览，另一个特点是增加对多媒体的支持.2001年微软发布了32位版

本的WindowsXP,同时提供家用和商业工作站两个版木，成为当时使

用最广泛的个人操作系统.同年，还发布了64位WindowsXP.

4、Unix/BSD/Linux多用户多任务操作系统

桌面操作系统领域，微软在长达近30年的时间里，几乎垄断

市场，在中高端服务器领域及移动、嵌入式设备领域，则以

Unix/Linux为主导.无论是苹果的OSX、iOS,还是谷歌的Android,

从本源与设计哲学上来说，都脱胎于Unix.

多用户多任务操作系统：允许多个用户通过各自的终端使用同

一台机器、共享主机系统中的各种资源，从而每个用户程序可进一步

分为几个任务，使之并发执行，以进一步提高资源利用率和系统吞

吐量的操作系统.

UnixOS是此类操作系统的典型代表，在大、中和小型机中所

配置的，多数是多用户多任务操作系统.随着开源免费的

Unix/Linux系统及其衍生版本出现，Unix/Linux在个人电脑上也迅

速流行起来，其中Unix版本包括OpenBSD、NetBSD、FreeBSD、

OpenSolaris等，Linux包括Debian、Mint、Ubuntu、Fedora、OpenSUSE、

CentOS、ArchLinux>RedHat等.国产本土化操作系统，发物于1999

年，且多数是基于Linux进行的二次开发，目前市场比较流行的诸

如Deepin、UbuntuKylin>NeoKyiin,皆由此而来.

二、UNIX操作系统

Unix诞生于美国Bell实验室.1965年，贝尔实验室开始一项

由通用电气（GE）和麻省理工学院（MIT）合作的MLLTICS计划——

建立一套多用户、多任务、多层次的操作系统.至1969年，因计划

进度慢，项目被暂停下来，次年，KenThompson将系统移植入PDP—7

机上，Unix操作系统雏形就此诞生，由于只能支持两位使用者，故

有人称之为“UNiplexedlnformationandComputingService,UNICS”，

取音为“UNIX”，也因此,1970年被视为“Unix元年”.

由于Unix在开发过程中，没有任何商业管理制度，从诞生于

AT&T公司到1979年其源码都是属于半公开状态——

允许Unix源码为各大学教学使用.到了20世纪70年代，AT&T注意

到Unix商业价值，在UnixVersion7之后，开始禁止大学使用源码,

包括教学使用.

1980年，Unix源代码不再对外开放，Unix操作系统因此裂变

成为两条主线：一个是AT&T的商业版本，另一个则是Berkeley开发

的半开源BSD（BerkeleySoftwareDistribution）Unix.前者衍生出

微软Xenix、IBM的AIX、Sun的Solaris和惠普的HP-UX,后者则衍

生出SunOS、NexTSTEP等.

Xenix：1980年前后，微软与SCO公司联合将UNIXVersion7

移植到Motorola公司的MC680xx微机上，后来又将其简化移植到

Tntel8080±,称之为Xenix.后SCO将SCO-Xenix改为SCOUnix,渐

渐成为微机版Unix主流操作系统.

SolarisOS：SUN公司于1982年推出的运行在Motorola680x0

平台上的UNIXOS.1988年，发布SUN0S4.0,把运行平台从早期的

Motorola680x0平台迁移到SPARC平台，并支持Intel8086.1992年

SUN发布了Solaris2.0.1998年开始，Sun公司推64位操作系统

501腐$2.7和2.8,这几款操作系统在网络特性、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.

苹果MacOSX、iOS从系统底层架构上，也延续了Unix的设计

思想与研究成果，其直接继承了BSD许多设计理念.IBM的AIX,惠

普的HP-UX和SUN公司的Solaris系统，都是非常重要的服务器操作

系统，其安全性、稳定性与可靠性，得到了市场的普遍认可，是中高

端服务器的主要参与者.

三、Linux操作系统

深刻改变操作系统市场的一个系统，是UNIX的一个重要变种,

最初是由芬兰大学生LinusTorvalds针对Intel80386开发而来，是

一套完全免费和自由传播的类Unix操作系统.Linux基于POSIX和

Unix的多用户、多任务、多线程和多处理器设计哲学，支持32位和

64位硬件，同时还继承了Unix以网络为核心的设计思想，是一个性

能稳定的多用户网络操作系统.

Linux操作系统采用了与Unix几乎完全一致的体系结构，具

有类似的设计哲学：

1、一切都是文件，每个软件都有确定用途

系统中的所有都是文件，包括命令、硬件和软件设备、进程等,

对于操作系统内核而言，这些都被视为拥有各自特性或类型的文件.

2、完全免费，源码符合GNUGeneralPublicLicense(GPL)协

议

用户可以通过网络或其他途径免费获得，可任意修改其源码，

只要符合GPL规定，就可以参与到开源项目的发展中，这极大地加

快了Linux的传播与对漏洞发现的效率，增加了系统的安全性与稳

定性.

3、兼容OPOSIXLO标准

系统可以通过模拟器（如Wine）运行DOS、Windows程序，为

相关应用，如专业软件、QQ、微信等短期生态短缺提供了一种临时性

解决方案.

4、广泛支持各类硬件平台

经过全球开发者共同努力，Linux操作系统各大主流发行版本

儿乎支持所有主流处理器，硬件驱动也日益完善，由于Linux内核

的精简、高效与网络设计，使得Linux操作系统适用于各类掌上电

脑、机顶盒、汽车电子或游戏机中.其中，Android市场的打开最成

功.

当前，Linux在全球已经有成百上千个发行版本，任何个人或

者机构，只要对Linux加入GPL开源协议，都可以对内核进行编译.

并且，即使发行版本众多，但系统所采用的内核仍是统一的.

尽管开源操作系统为世界提供了Windows之外的另一个选择，

很好地支持了从大型机到中小型机等各类设备，但在消费领域，却

没有像微软一样，出现一款成熟的商业桌面系统.一个原因是，没

有成熟的商业管理进行运作，生态缺位，无法形成统一的标准与专

业团队；另一个原因是，混乱的发行版本，提高了软件开发商的研发

难度，增加了研发成本.

四、Windows+Tntel强垄断时代

操作系统是承接硬件与应用软件的载体,具有典型的平台化与

规模化效应,与之对应,是规模化效应反向带来的标准化，这从

Windows成功地从Unix/Linux竞争中胜出，以及Android/iOS在

WindowsPhoneOS/SymbLan中脱颖而出可见一斑.Linux在开源自由与

经济角度，优于MSWindows,但由于没有巨头背书，统一标准,导致发

行版本混杂，且原生生态不足与用户体量都无法与Windows抗衡，

因而更无法吸引下游开发厂商为其开发应用，生态与标准是掣肘

Linux的主要原因.市场竞争格局.

根据调查数据显示，截至2019年8月，全球桌面操作系统市

场中，Windows市场占有率高达78.32%,远高于其他操作系统，位居

第二名的是苹果公司0SX,其市占率为13.22%,Linux、ChromeOS位

列第三、四名，占1.72乐0.86%市场.

2009-2019年全球桌面操作系统市场变化

W11IIII!^>tI

2019年8月全球桌面操作系统分布

•Windows

-OSX

•Linux

-ChromeOS

•Other

尽管用ndows至今仍有着近乎垄断的地位，但是，操作系统

市场竞争格局正在发生变化.过去10年，Windows操作系统的市占

率快速下滑，2009年，Windows以94.73%的市场地位，绝对垄断着

操作系统行业，10年间，市场份额持续下滑近20%,其中，主要竞争

对手来自于苹果公司的OSX,贡献了9%的市场份额.细分市场，美

国方面的变化则更为显著.早在2009年，苹果OSX即占了美国操作

系统市场10%份额，10年间，Windows持续走弱、OSX继续走强.截

至2019年8月，Windows仅占有美国PC市场1/3左右的市场份额，苹

果则接近1/5,其他操作系统，如Linux、ChromeOS等，则占据剩下

的12%份额.

2009—2019年美国桌面操作系统市场

Windows■OSX■Unux■ChromeOS■Other

2019年8月美国桌面操作系统市场

4824.31

•Windows

-OSX

•Linux

ChromeOS