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1、全球及中国操作系统行业发展现状、中国操作系统面临的问题及未来发展趋势分析 我国操作系统经过近20年的发展,特别是2008年“核高基”重大专项实施以来,在技术、产品、市场、应用等方面取得了明显进展,些产品已经达到“可用、适用”的水平,并在国防、电信、能源、电子政务、电子商务、互联网、信息安全等领域得到较好应用。但是,国产操作系统软件和厂商与国际成熟软件和巨头之间仍然存在相当大的差距,尚不能满足经济和社会信息化的快速发展需求。特别是近期以云计算、物联网、大数据为代表的新轮信息技术浪潮席卷而来,新兴操作系统不断涌现,“窗口期”稍纵即逝。为此,我们必须更加清醒地认识到国产基础软件的“重要性、必要性、紧
2、迫性、艰巨性、复杂性和长期性”。在“十三五”乃至更长的段时期内,需要认清操作系统发展的新内涵、新趋势,把握新机遇、新挑战,制定新思路、新举措,形成可持续发展的操作系统发展生态。 概念与发展意义 概念与内涵 操作系统(OperatingSystem,简称Os)是承载各种信息设备和软件应用运行的基础平台,是配置在计算机硬件上的第一层软件。它是一组控制和管理计算机硬件和软件资源,合理地对各类作业进行调度以及方便用户的程序集合。操作系统是用来对整个计算机系统的硬件和软件资源进行配置和管理,控制所有应用程序运行,提供人机交互的平台,是计算机工作的灵魂,CPU、数据库、办公软件、中间件、应用软件等需要与操
3、作系统深度适配。现如今,操作系统发展迅速,逐步进入了社会生活的各个方面,涉及大型计算机、个人计算机、移动便携设备、其他自动化设备等各个层次的应用领域。 操作系统产业生态非常复杂,需要以操作系统为核心,支撑软件(数据库、中间件)、硬件(芯片、其他硬件厂商)、终端(基于嵌入式系统)、应用支持、教育和培训体系等各个方面的相互配合和支撑,形成可持续发展的产业生态。 自主操作系统不仅要拥有自主知识产权(一有),还应具备“可知、可编、可重构、可信、可用”等特征,需要利用开源成果,选择开源技术路线实现核心技术创新突破。“一有”是指要对最终的自主操作系统拥有自主知识产权,并处理好所使用的开源技术的知识产权问题
4、。开源技术要受到GPL协议的约束,目前我国现有基于开源的操作系统尚未遇到知识产权方面的明显纠纷,但这仅仅是因为这些系统尚无规模化应用,一旦我自主操作系统形成气候,必然会面临这方面的挑战,我们应及早谋划应对。“可知”是指对基于开源技术的操作系统应完全掌握其源代码。“可编”是指要做到操作系统的可编译、可验证,不仅完全自主编写代码,还拥有配套的开发平台、编译工具等。“可重构”是指面向具体的应用场景和安全需求,应能对基于开源技术的操作系统代码进行重构,形成定制化的新的体系结构。“可信”是指应通过可信计算技术增强自主操作系统免疫性,防范自主操作系统中的漏洞影响系统安全性。“可用”是指应做好应用程序与操作
5、系统的适配工作,确保原有应用程序等自动迁移到自主操作系统平台。全球操作系统及产业生态的发展现状与趋势 发展现状 从产业规模上看,全球OS市场规模保持稳定,但其产业生态带动作用持续增强。自2010年起,全球OS市场规模增速持续放缓,基本保持在320亿美元左右。全球操作系统领军企业微软在操作系统领域的营收自2010年起呈现出逐步下滑态势(2010年微软操作系统全球市场份额为78.6%)。尽管市场规模增长乏力,但OS在信息技术创新和产业发展的地位仍然较大。微软持续加大在OS领域的研发,并积极布局发展移动终端、平板、虚拟现实设备等新计算平台上的操作系统。谷歌一方面不断夯实其在智能手机OS领域的领先地位
6、,另一方面积极拓展桌面、物联网等操作系统市场。苹果则一如既往加大对自身品牌操作系统的优化,利用已经建立的产业生态扩大操作系统的市场地位。由此可见,操作系统在产业生态带动中的价值依然突出,依旧保持着在产业竞争中的核心地位。 从产业格局上看,通用型OS已被国际巨头占据先发优势,加快构建壁垒。在桌面OS领域,微软依旧占据着全球领先地位。截至2017年12月,全球桌面OS市场的绝大多数份额都被微软Windows所占据,非Windows产品市场份额总和仅为11.12%。在移动终端OS领域,截至2017年第一季度,谷歌主导的安卓的全球市场份额已经达到了85%,谷歌和苹果两家总市场份额达到99.79%,移动
7、OS市场已经呈现出“一大一小”的基本格局,相较于2010年,市场的集中度大幅提升。此外,微软、谷歌等国际巨头在OS领域的研发投入力度持续加大,通过不断的推进新产品的研发来确保自身在市场竞争中的优势地位,旧产品市场份额下降的同时新产品的市场份额会快速上升,从而使企业系列产品的市场份额总和保持稳定,持续的技术研发和产品更新构建了较为厚实的市场竞争壁垒,市场新进者基本无法撼动原有的市场格局。 从产业新领域布局上看,新兴领域Os发展迅速,国内外企业纷纷加快进入。随着信息技术的不断创新演进,新的计算平台也不断涌现,从而带来了对新计算平台OS的市场需求。全球主要科技企业都将新兴领域的OS作为其布局新业务市
8、场的重要抓手,积极研发新兴OS,抢占未来市场竞争的制高点。为了迎合云计算所带来的信息处理新架构,IBM、谷歌、亚马逊、百度、阿里巴巴等全球主要科技企业均研发了自身的云计算OS,谷歌、微软、阿里巴巴还分别研发了基于云服务的终端型云操作系统。 谷歌为了延续其在移动终端操作系统中的领导地位,依托其强大的研发能力,在其他新兴领域也加快了布局的步伐,2016年,谷歌发布了专门面向VR设备的Daydream操作系统,并且建立以Daydream为核心的VR产业生态体系。在物联网领域,全球科技巨头们都在积极布局,代表性的物联网操作系统有ARMmbedOS、谷歌的AndroidThings、微软的Windows
9、10IoTCore、华为的LiteOS等。此外,在车载OS、机器人OS、人工智能OS等领域,由于市场尚未形成垄断格局,各大科技企业都在积极研发,抢占市场竞争制高点。 从创新模式上看,开源社区建设受到普遍重视,基于开源模式的产业生态系统渐成气候。开源模式一直以来都是OS领域技术创新的重要途径,微软的WindowsOS和苹果的MacOS其前身都是开源OS。当前,在桌面操作系统领域,基于开源Linux的操作系统还占据了约3%的全球市场份额,在工控OS和服务器OS领域,这一比例更高。在全球Top500的超级计算机上,有99%的计算机使用的是Linux操作系统,同时,在大型商业企业如谷歌、IBM、Fac
10、ebook以及国家安全相关的服务器上,Linux操作系统也是主流选择。此外,开源Linux也极大推动了新型操作系统的研发和应用,例如谷歌的安卓OS就是以Linux为核心的,全球当前主要的物理网操作系统也都选用了Linux内核。除Linux之外,随着信息技术的不断创新演进,特别是开源模式成为各类新兴技术创新的主要方式,开源操作系统在整个操作系统技术和产业发展中的地位日益突出,基于开源模式的产业生态系统正在逐步形成。以物联网OS为例,全球绝大多数的物联网OS都采用的开源的开发模式。 国内操作系统产业现状 产业现状 尽管操作系统市场几乎被几家巨头公司垄断，但我国在过去十年间也取得了一定进展，操作系统
11、软件产品收入平稳增长。2018年全球企业基础设施软件市场规模2100亿美元左右，其中操作系统部分大约在280亿美元，中国市场约占10%的份额，约189亿元。2018年中国国产操作系统的市场规模约为15.13亿，则相当于约占销售市场份额的8%左右。我国操作系统收入及其在软件产品收入中占比情况我国操作系统出口收入及其占操作系统总收入比重 目前国家大力扶持发展以大数据、芯片、操作系统为主的高精尖产业，加大产业生态建设，中美科技摩擦在一定程度上会加速国产自主可控的进程，我国操作系统产业面临相当大的挑战与机遇。中关村智能终端操作系统产业联盟已构建起完善的操作系统产业链和生态链，82家成员单位覆盖产业生态
12、链各环节。智能终端操作系统产业链、生态链整体构成图 主要厂商 操作系统可细分为移动操作系统、物联网操作系统、嵌入式操作系统、桌面操作系统、服务器操作系统、云操作系统等领域，各细分领域均有其相对应的代表性企业。我国操作系统代表性企业 目前我国操作系统面临着以下亟待解决的问题 1）内核不统一，软硬件无法自由搭配，应用适配困难，工程化能力不高。 2）整体性能不佳，作业碎片化同质化，缺乏上下游联动。 3）产业基础薄弱，产业链供给上存在外设驱动，及常用工具软件、行业应用软件等关键软件缺失问题。 4）面向云计算、工业控制、智能制造等新技术的创新能力不足，无法保证长远可持续发展。 5）操作系统厂商从业人员相
13、对较少，力量分散，专业化水平不足。 发展趋势 跨终端OS平台将成为未来发展趋势。当前,随着计算平台的不断丰富,跨终端OS成为诸多OS研发厂商进行产品研发的重要方向。长期以来,微软在桌面、服务器OS领域占据了较大的市场份额,但在移动终端OS领域受到了谷歌的严峻挑战。为提升自身在移动终端OS领域的市场份额,微软正在着力打造能够跨PC和智能手机的新一代OS。从微软产品研发路径来看,Windows8和Windows10都强调了其操作系统在智能终端上的可操作性和易用性。Windows10为了扩大其兼容范围,提供了支持Web应用、传统桌面程序、安卓应用和iOS应用向Windows10平台的迁移等功能。此外
14、,谷歌也在着力推动其主导操作系统的跨平台使用,一方面,谷歌着力推动安卓适配平板电脑、VR设备、智能手表等新计算平台,另一方面,谷歌积极探索将适用于PC端的ChromeOS推广至移动智能终端。同时,谷歌还在秘密研发一种跨平台的全能型操作系统Fuchsia。应用驱动成为OS演进的重要动力。随着信息技术的不断演进和信息系统在生产生活中的加速普及,人类对于信息系统的要求也在不断提升,不仅要安全、可用,更要易用、友好。因此,作为连接底层硬件设备和上层应用软件的操作系统,其技术、功能、性能要求也在不断提升。从微软Windows操作系统发展历程来看,早期的产品主要关注于产品的稳定性和兼容性,而最新的Wind
15、ows产品则更强调资源配置的有效性,操作的便捷性和界面的友好性,提供了大量的面向用户操作的基本功能。 面对不同行业需求和应用场景的专业化OS将不断涌现。伴随信息系统的专业化发展,OS的专业化发展水平也将不断提升。在通用型操作系统领域,由于市场格局已经基本稳定,市场后来者很难获得广阔的发展空间。但在专业领域中,由于各行各业的业务重点不同、模式不同,对于OS的需求也不尽相同,专业化的OS发展前景较为广阔。同时,伴随开源技术的不断发展,开源OS降低了OS定制研发的门槛,有力推动了专业化Os的发展。例如,在高性能计算领域,绝大多数计算机都使用了Linux为操作系统内核。专业化OS也是我国操作系统产业发
16、展的重要途径,凝思科技在电力领域已经占据较大的市场份额,深度科技则在金融ATM机操作系统方向取得了突破。 网络应用模式下OS发展的方向有所转变。历史已经表明,操作系统的创新演进都是和底层硬件计算平台的演化紧密相关的。网络作为人们日常生产生活中的重要部分,操作系统也日益依赖于网络通信和资源共享,网络在操作系统演进中的作用和价值日益凸显。正是由于移动互联网的发展,移动终端OS才登上了历史舞台,并经过多年的市场竞争形成当前以安卓为主的竞争格局。从信息系统计算平台创新的方向来看,以互联网、移动互联网为基础、基于分布式架构、能够按需提供信息技术服务的云计算平台将成为未来最为主流的计算平台,因此,操作系统
17、也正在向云计算范式的转变,未来市场的竞争将以云计算为中心的操作系统生态为主。我国企业正在积极布局发展基于云的操作系统,典型代表如阿里巴巴研发的YunOS,其构建了基于云计算的运行环境和移动云应用框架,具有强大的兼容性和可扩展性,可用于智能手机、互联网汽车、互联网电视、智能家居、智能可穿戴等多种计算平台上。 我国操作系统的发展现状与发展思路 产品体系初步建立 在国家高度重视和大力支持,尤其是“核高基”国家科技重大专项的支持下,我国操作系统发展取得积极成效。国产服务器/桌面操作系统完成了自主可控的相关产品的研发与技术升级,研发了中标麒麟可信操作系统、中标麒麟服务器操作系统、方德高可信服务器操作系统
18、、红旗Linux桌面操作系统等,中标麒麟操作系统可支持龙芯、飞腾等5款主流架构中央处理器,并得到VMware等主流平台的认证。移动智能终端操作系统领域,国内典型的互联网企业(百度、阿里、网易等)、终端企业(华为、联想、乐视等)、电信运营商等根据自身技术特长和发展策略,研发了YunOS、MIUI、EUI、FreemeOS等移动智能终端操作系统,并根据企业定位和产业特点积极开展了产业化布局。工控操作系统领域,嵌入式Linux系统及组态软件近年来获得了快速的发展,形成了包括紫金桥Realinfo、纵横科技Hmibuilder、世纪星、三维力控、组态王KingView、MCGS、态神、uScada等在
19、内的一批国内产品。 云操作系统领域,百度、阿里巴巴、腾讯等互联网骨干企业的公共云服务平台已经具备了1OOOPB级数据处理能力,浪潮的云海云计算操作系统、华为的云操作系统FusionSphere、无锡江南计算所研制的vStar操作系统等私有云解决方案操作系统取得显著进展。 发展思路 重点突破、点面结合 重点突破跨平台、跨终端操作系统、云操作系统、嵌入式实时操作系统等核心关键技术。注重操作系统与中间件、数据库、办公软件等基础软件,以及CPU、芯片等关键硬件之间的协同发展,构建以自主可控操作系统为核心,关键基础软硬件协同适配的产业生态体系。 创新驱动、应用牵引 构建以企业为主体、产学研用紧密结合的操作系统创新体系,促进技术、产品、服务、模式创新相结合,增强产业可持续发展能力,推进自主可控操作系统在党政军和金融、能源、航天等关键行业的规模应用,形成应用、技术、产业良性互动的发展格局。 开源开放、分类施策 基于开源技术和开放架构,兼容主流应用生态,构建自主可控操作系统的技术体系和演进方向。针对桌面、服务器、移动、云计算、嵌入式等操作 系统不同的发展现状和需求,针对性地分领域制定发展路线图和时间表。