操作系统（OperatingSystem，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、Linux、Windows、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（IoT）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/Android、Windows，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——配置在微型机上的系统软件。目前市场主流的微软Windows10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、第一个微机操作系统CP/M

    1973年，第一代通用8位微处理机芯片Intel8080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/MV1.3，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VLSI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Intel80286芯片的PC/AT，相应地，微软开发出MS-DOS2.0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-DOS3.3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Intel80386、80486等32位微机上。1995年微软停止更新MS-DOS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Windows1.0，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Windows1.0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已成为微型计算机的主流操作系统。

    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本，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，发轫于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、NeoKylin，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MULTICS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“UNiplexedInformationandComputingService，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UnixVersion7，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Intel8080上，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SUNOS4.0，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Solaris2.7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0POSIX1.0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几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+Intel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/Symbian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OSX，其市占率为13.22%，Linux、ChromeOS位列第三、四名，占1.72%、0.86%市场。

2009--2019年全球桌面操作系统市场变化

2019年8月全球桌面操作系统分布

    尽管Windows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

2019年8月美国桌面操作系统市场

    谷歌ChromeOS在美国有一定市场地位，其市场占有率高达4.82%，高于Linux的1.49%，ChromeOS作为基于Linux而来的开源操作系统，主要发力教育领域，旨在打造一款基于Web的云操作系统，随着5G通信技术的不断落地，ChromeOS或许会在未来占据更多的市场空间。

ChromeOSvs.Windows

    中国市场，依旧是微软Windows单家独大。截至2019年8月，Windows与OSX占据市场超过94.75%，Linux仅占0.79%的市场份额，Wintel架构之外的桌面操作系统具有巨大的市场潜力。

2019年8中国桌面操作系统市场

2019年8中国桌面操作系统分布

    五、Android/iOS移动互联网时代

    Android是一种基于Linux的自由及开放源代码的操作系统。主要使用于移动设备，如智能手机和平板电脑，由Google公司和开放手机联盟领导及开发。

    Android操作系统最初由AndyRubin开发，主要支持手机，后来逐渐扩展到平板电脑及其他领域上，如电视、数码相机、游戏机、智能手表等。

    iOS是由苹果公司开发的移动操作系统。iOS与苹果的macOS操作系统一样，属于类Unix的商业操作系统，其最初是设计给iPhone使用的，后来陆续套用到iPodtouch、iPad以及AppleTV等产品上。

    从宏观上讲，Android和iOS最大的不同是前者底层是Linux系统，后者是苹果特有的封装系统。苹果特有的系统能够保证在相同配置下，在显示、动画和运行效率上都优于Android系统。另外一个区别是，Android是开源，可以拥有更多的自由和创造力；iOS闭源，提供标准化规则和建议保证质量。