移動智能終端操作系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展

石彪，賈世昌，朱越

1.北京賽寶工業(yè)技術(shù)研究院有限公司，北京 100000； 2.工業(yè)和信息化部電子第五研究所，廣東 廣州 510000

0 引言

近年來，智能終端系統(tǒng)呈現(xiàn)快速迭代發(fā)展趨勢，廣泛應(yīng)用于高端智能手機(jī)、智能電視盒子、高端平板應(yīng)用等重要領(lǐng)域。移動智能互聯(lián)網(wǎng)時代的影響改變了當(dāng)前移動互聯(lián)網(wǎng)智能終端和操作系統(tǒng)平臺技術(shù)體系的未來走向，而作為一套連接移動軟硬件、承載海量應(yīng)用資源的高性能移動互聯(lián)網(wǎng)終端和操作系統(tǒng)，也在全球智能終端產(chǎn)業(yè)中扮演著越來越重要的戰(zhàn)略角色，成為世界移動智能互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的主要戰(zhàn)略制高點(diǎn)。在這種發(fā)展背景下，手機(jī)操作系統(tǒng)也成為各方學(xué)者討論的重要焦點(diǎn)和重點(diǎn)研究的對象[1]。

1 移動智能終端操作系統(tǒng)的概念

從操作系統(tǒng)這一新技術(shù)門類的發(fā)展軌跡來看，物聯(lián)網(wǎng)智能終端操作系統(tǒng)已經(jīng)逐漸基本建成了這樣一套直接面向移動終端的應(yīng)用系統(tǒng)和應(yīng)用服務(wù)平臺系統(tǒng)，甚至是另一套完整的應(yīng)用服務(wù)平臺系統(tǒng)，其中還將包括智能終端的一些基礎(chǔ)模塊和相關(guān)服務(wù)模塊等應(yīng)用內(nèi)容。并且建立在各種智能硬件產(chǎn)品的操作系統(tǒng)上。傳統(tǒng)意義上或者更狹義的意義上，操作系統(tǒng)主要是指一個系統(tǒng)內(nèi)核層結(jié)構(gòu)和一個提供最簡單、最人性化操作的交互界面。通常，該操作系統(tǒng)僅具有這種系統(tǒng)的初級服務(wù)和能力。傳統(tǒng)上，狹義的操作系統(tǒng)只是為面向頂級用戶的初級應(yīng)用廠商和中小型軟件開發(fā)商提供一個基礎(chǔ)的操作系統(tǒng)功能支撐平臺和功能最基本、最實(shí)用、最簡便的支撐服務(wù)。大量最復(fù)雜、最重要的操作系統(tǒng)軟件基礎(chǔ)功能是由廣大初級操作系統(tǒng)應(yīng)用和軟件開發(fā)者自己開發(fā)的，開發(fā)和實(shí)現(xiàn)過程相對困難，工作量較大。隨著mobile Unix手機(jī)操作系統(tǒng)內(nèi)核開發(fā)技術(shù)的持續(xù)快速發(fā)展，手機(jī)操作系統(tǒng)內(nèi)核的狹義開發(fā)技術(shù)基本上越來越穩(wěn)定和成熟。主流廠商的移動操作系統(tǒng)內(nèi)核產(chǎn)品方案中，除了微軟Windows移動操作系統(tǒng)Phone內(nèi)核系列產(chǎn)品方案，內(nèi)核庫/移動系統(tǒng)庫趨于高度相似，技術(shù)方案基本都是針對移動Unix內(nèi)核/移動Linux內(nèi)核基礎(chǔ)平臺上的二次開發(fā)。由于傳統(tǒng)的硬件系統(tǒng)概念已經(jīng)逐漸不能完全滿足和適應(yīng)當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)時代靈活、快速、自由、創(chuàng)新的操作系統(tǒng)的各種技術(shù)需求，操作系統(tǒng)開始在其已有的軟硬件系統(tǒng)概念范疇的基礎(chǔ)上逐步擴(kuò)展和進(jìn)化，技術(shù)外延范圍開始進(jìn)一步延伸。操作系統(tǒng)從最初主要側(cè)重于計(jì)算機(jī)本身和硬件資源的智能優(yōu)化、管理控制、調(diào)度和控制的功能，逐步擴(kuò)展和發(fā)展到各種應(yīng)用開發(fā)系統(tǒng)和服務(wù)系統(tǒng)之間的結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了功能的延伸和完善以及深度優(yōu)化和整合。核心系統(tǒng)架構(gòu)層面上的服務(wù)系統(tǒng)中間件、應(yīng)用場景開發(fā)、平臺軟件集成等系統(tǒng)功能也將轉(zhuǎn)化為集成在其核心操作系統(tǒng)框架中的各個系統(tǒng)的有機(jī)功能和組件等重要核心部分，從而逐步形成這樣一個真正完整的集成各種應(yīng)用場景的核心操作系統(tǒng)平臺體系。如圖1所示，在移動互聯(lián)網(wǎng)時代，這種情況更加明顯[2]。

圖1 移動智能終端操作系統(tǒng)

2 國內(nèi)智能終端操作系統(tǒng)發(fā)展?fàn)顩r與問題分析

2.1 發(fā)展?fàn)顩r

近年來，我國地方政府部門和一些相關(guān)生產(chǎn)企業(yè)已經(jīng)開始高度重視新一代手機(jī)操作系統(tǒng)和其他智能終端操作系統(tǒng)的開發(fā)和研究。國內(nèi)眾多移動電信運(yùn)營商、互聯(lián)網(wǎng)公司等也積極參與了移動系統(tǒng)和應(yīng)用平臺的開發(fā)，并成功獲得了一些自己的技術(shù)創(chuàng)新。比如阿里巴巴開發(fā)生產(chǎn)的阿里云移動OS，小米公司也推出了基于Android的MIUI作為手機(jī)底層開發(fā)平臺系統(tǒng)之一，百度公司將推出易百度操作系統(tǒng)?；谠谖④浀腖inux基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)下開發(fā)的電話操作系統(tǒng)。目前國內(nèi)主流智能終端操作系統(tǒng)的研發(fā)大體可以分為兩種。一個主要應(yīng)用是企業(yè)要通過滿足和利用國內(nèi)外各種最新的技術(shù)需求，快速實(shí)現(xiàn)應(yīng)用于企業(yè)系統(tǒng)和開發(fā)項(xiàng)目的計(jì)算機(jī)軟硬件企業(yè)的自主軟件產(chǎn)品設(shè)計(jì)和開發(fā)，例如，滿足中國政府部門或某種企業(yè)的客戶的特殊業(yè)務(wù)需求；另一種方案基本上是完全按照目前國內(nèi)互聯(lián)網(wǎng)運(yùn)營商較為常見的系統(tǒng)所采用的系統(tǒng)開發(fā)模式進(jìn)行系統(tǒng)開發(fā)，針對目前全球市場主流系統(tǒng)進(jìn)行性能優(yōu)化、性能提升、系統(tǒng)升級開發(fā)進(jìn)行二次集成。雖然這種系統(tǒng)開發(fā)模式具有許多性能優(yōu)勢，如系統(tǒng)開發(fā)和運(yùn)行時間周期短、投資和運(yùn)行成本相對較小等。但是由于一些后門病毒攻擊和一些惡意軟件系統(tǒng)惡意攻擊的存在，無法同時達(dá)到最有效的系統(tǒng)防護(hù)。目前，來自Android、Symbian和iOS系統(tǒng)仍然是全球手機(jī)操作系統(tǒng)市場的主流巨頭。由此可見，未來國內(nèi)主流手機(jī)和智能終端操作系統(tǒng)市場將基本由海外陣營主導(dǎo)[3]。

2.2 存在的問題

目前中國移動互聯(lián)網(wǎng)智能終端操作系統(tǒng)市場的發(fā)展一直困擾著開發(fā)者的另一個重大而突出的問題，應(yīng)該主要包括以下三個方面：①系統(tǒng)市場化的深度開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化要求也不高。全球主流品牌的移動互聯(lián)網(wǎng)智能終端操作系統(tǒng)產(chǎn)品的商業(yè)化研發(fā)起步早于國內(nèi)其他系統(tǒng)產(chǎn)品，國內(nèi)市場的市場化產(chǎn)品研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化仍會相對較快滯后。產(chǎn)品本身原有系統(tǒng)的硬件和技術(shù)功能的配置以及系統(tǒng)軟件的性能也需要企業(yè)進(jìn)一步開發(fā)、改進(jìn)、升級和完善。②產(chǎn)品的外部數(shù)據(jù)接口系統(tǒng)不完全兼容。目前，我國移動互聯(lián)網(wǎng)智能終端操作系統(tǒng)基礎(chǔ)企業(yè)仍處于‘群龍無首’的落后發(fā)展局面，對外數(shù)據(jù)接口系統(tǒng)不完全兼容，削弱了我國廣大第三方開發(fā)者產(chǎn)品的巨大潛在吸引力。發(fā)展壯大的空間還是很有限的，很難撼動谷歌的壟斷市場地位。③軍工龍頭企業(yè)競爭力普遍不強(qiáng)，對原生Android平臺存在嚴(yán)重的技術(shù)路徑依賴。目前中國陣營還沒有出現(xiàn)類似谷歌和蘋果的超大型企業(yè)。常見的操作系統(tǒng)都是基于原生Android系統(tǒng)平臺基礎(chǔ)平臺上的系統(tǒng)深度優(yōu)化、集成和深度開發(fā)。但其原生Android系統(tǒng)核心技術(shù)架構(gòu)和操作系統(tǒng)核心技術(shù)路線完全受制于美國谷歌公司。在任何時候，也就是任何時候，它都可以拒絕在全球任何一家國內(nèi)運(yùn)營商的操作系統(tǒng)市場歧視獨(dú)立開發(fā)者和中國企業(yè)用戶。要想有效打破國內(nèi)企業(yè)終端移動設(shè)備和移動智能終端操作系統(tǒng)市場長期以來被國外一些著名廠商所壟斷的被動競爭局面，只有科學(xué)地設(shè)計(jì)并形成更加系統(tǒng)、更加合理協(xié)調(diào)的企業(yè)技術(shù)方案框架和整個產(chǎn)業(yè)組織管理架構(gòu)方案，才能聯(lián)合自強(qiáng)、協(xié)同合作、不斷創(chuàng)新，建成國內(nèi)相對開放、統(tǒng)一的企業(yè)移動終端操作系統(tǒng)平臺，提升整個市場平臺的競爭力（圖2）。

圖2 智能終端操作系統(tǒng)市場

3 主流的移動終端操作系統(tǒng)

3.1 iOS

iOS操作系統(tǒng)是指一系列類似Unix的操作系統(tǒng)。也是美國蘋果公司在Mac和OS平臺的基礎(chǔ)設(shè)施平臺上成功研發(fā)制造的第一款智能終端操作系統(tǒng)。構(gòu)建了包括核心操作系統(tǒng)層、核心服務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)層、媒體操作系統(tǒng)層在內(nèi)的完整系統(tǒng)四層架構(gòu)。目前，該產(chǎn)品已主要應(yīng)用于多種蘋果產(chǎn)品平臺應(yīng)用，包括iPhone、touch、iPad、蘋果電視等。以蘋果產(chǎn)品平臺的應(yīng)用為產(chǎn)品中心，從蘋果移動桌面無縫集成到移動桌面，依托封閉的安全體系環(huán)境，保障各蘋果平臺用戶數(shù)據(jù)的安全[5]。

蘋果手機(jī)系列憑借其優(yōu)秀易用的用戶交互應(yīng)用體驗(yàn)、時尚創(chuàng)新的獨(dú)特手機(jī)產(chǎn)品外觀和設(shè)計(jì)創(chuàng)新理念，以及擁有完善底層架構(gòu)技術(shù)iOS智能移動平臺系統(tǒng)，一直在蘋果世界吸引著大批忠實(shí)追隨者。截至2011年11月，根據(jù)美國科納仕公司的調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，目前，手機(jī)操作系統(tǒng)iOS已經(jīng)成功占據(jù)了從中國到全球智能手機(jī)總市場份額的30%以上，在美國的市場份額已經(jīng)增長到43%左右。美國的最新季度統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2012年蘋果市場份額進(jìn)一步提升至18.8%左右。在蘋果直到2013年第二季度的第四季度市場調(diào)查中，主要使用iOS系統(tǒng)運(yùn)營的蘋果手機(jī)平臺將占蘋果智能手機(jī)市場的17.6%左右，大約是蘋果的凈市場份額。

3.2 Android

Android系統(tǒng)是指Google于2007年11月正式發(fā)布的一款Linux操作系統(tǒng)?？蓮V泛應(yīng)用于移動智能手機(jī)、移動智能平板電腦等大多數(shù)移動通信終端設(shè)備。Android系統(tǒng)是一個四層的操作內(nèi)核架構(gòu)，從上到下可以分為應(yīng)用層、應(yīng)用框架層、運(yùn)行時框架層和Linux系統(tǒng)內(nèi)核層。近年來，Android智能手機(jī)系統(tǒng)的成功應(yīng)用發(fā)展迅速，正是由于其開源的環(huán)境和開放的合作開發(fā)模式，贏得了巨大的市場成功。市場份額和應(yīng)用程序開發(fā)人員的數(shù)量正在爆炸式增長[6]。

PALM的操作系統(tǒng)一度占據(jù)了全球90%以上的手機(jī)設(shè)備和PDA設(shè)備，占據(jù)了最大的市場份額。但后來索尼宣布徹底退出手機(jī)和PDA設(shè)備市場后，Palm又開始遭遇市場寒流，被微軟的Windows移動蠶食。黑莓手機(jī)是一款基于RIM的無線手持電子郵件問題解決終端設(shè)備。屏幕的超寬機(jī)身尺寸設(shè)計(jì)，以及QWERTY鍵盤帶來的更便捷的手勢輸入，可以讓這款已經(jīng)成功通過美國兩次認(rèn)證，全球市場份額一直排名第一的黑莓智能手機(jī)擁有黑莓經(jīng)典的外形，在中國除了認(rèn)證之外，對其他市場的影響幾乎為零。美國ABI公司的最新數(shù)據(jù)顯示，2013年后的第三季度，黑莓品牌在全球智能手機(jī)中的份額僅小幅下降至近1.5%，在蘋果和三星等強(qiáng)大競爭對手的攻勢戰(zhàn)過程中更是節(jié)節(jié)敗退。

4 移動智能終端操作系統(tǒng)發(fā)展特征與趨勢

4.1 開源化運(yùn)作不斷擴(kuò)大

從其技術(shù)屬性分析，目前的開源算法技術(shù)完全可以取代傳統(tǒng)的閉源算法，成為下一代移動智能互聯(lián)和智能終端操作系統(tǒng)研發(fā)的新主流。除了上述的開源操作系統(tǒng)概念之外，隨著對各種開源操作系統(tǒng)技術(shù)及其應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)展范圍認(rèn)識的深入和拓展，在應(yīng)用操作系統(tǒng)的中間件層乃至應(yīng)用系統(tǒng)的平臺層，也逐漸形成和發(fā)展了一系列性能相對穩(wěn)定、運(yùn)行良好的開源系統(tǒng)功能組件，這也是業(yè)界公認(rèn)的。Google是歷史上第一次成功的嘗試，開源模式已經(jīng)成功引入并應(yīng)用于各種移動智能終端。Android本身也是開源平臺技術(shù)快速發(fā)展帶來的革命性產(chǎn)品?？梢詮V泛采用Linux、WebKit等各種業(yè)界領(lǐng)先的現(xiàn)有開源平臺功能組件。在這個平臺上，Google通過全面的集成和優(yōu)化技術(shù)，將整個Android系統(tǒng)打造成為一站式的開源系統(tǒng)解決方案，擁有自己強(qiáng)大的產(chǎn)品競爭力。為手機(jī)行業(yè)用戶提供了從優(yōu)化的系統(tǒng)內(nèi)核層到完全集成優(yōu)化的系統(tǒng)中間件層，再到成熟完整的跨應(yīng)用多平臺層結(jié)構(gòu)的完整操作系統(tǒng)技術(shù)和實(shí)現(xiàn)模板，大大降低了開源操作系統(tǒng)的技術(shù)門檻，打破了國內(nèi)長期以來對以微軟iOS和Symbian系統(tǒng)為核心產(chǎn)品的閉源操作系統(tǒng)領(lǐng)域長期技術(shù)的壟斷。全球業(yè)界正在進(jìn)一步掀起企業(yè)進(jìn)入移動和智能終端移動操作系統(tǒng)開發(fā)領(lǐng)域的新的創(chuàng)業(yè)浪潮[7]。

4.2 技術(shù)架構(gòu)趨于穩(wěn)定

從操作系統(tǒng)的整體技術(shù)框架和發(fā)展方向來看，從Symbian、Palm、Windows操作系統(tǒng)到iOS、Android，移動終端操作系統(tǒng)的整體技術(shù)框架將繼續(xù)向上演進(jìn)。最后逐漸向上演進(jìn)，形成高度靈活、自由、高效的操作系統(tǒng)基礎(chǔ)架構(gòu)，由操作系統(tǒng)的底層內(nèi)核系統(tǒng)層、中間件服務(wù)層、應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)平臺軟件服務(wù)層、應(yīng)用平臺軟件層四大技術(shù)組織而成。其中，中間件層架構(gòu)是主要的核心系統(tǒng)組件層，可以簡單地分為底層封裝在上層，可以直接向上提供底層接口服務(wù)的核心函數(shù)庫，以及上層核心應(yīng)用服務(wù)支持的底層基礎(chǔ)函數(shù)庫。開發(fā)的平臺層架構(gòu)也可以簡單分為底層應(yīng)用運(yùn)行的開發(fā)環(huán)境平臺層架構(gòu)，底層核心應(yīng)用環(huán)境平臺框架層和頂層核心應(yīng)用開發(fā)引擎層和接口層，直接構(gòu)建運(yùn)行在底層，為其核心函數(shù)庫提供服務(wù)支持。因此，它可以提供全方位升級和打包的底層硬件能力、精心構(gòu)建的底層多媒體功能平臺以及其他應(yīng)用和服務(wù)的底層基礎(chǔ)和平臺能力，為底層基礎(chǔ)應(yīng)用和平臺及服務(wù)平臺能力提供直接支持和提供服務(wù)的能力，并提供能夠直接面向企業(yè)用戶需求并提供支持的最終產(chǎn)品的底層應(yīng)用平臺服務(wù)能力[8]。

5 結(jié)語

綜上所述，在相當(dāng)長的一段時間內(nèi)，移動終端智能操作系統(tǒng)都將圍繞iOS和Android展開演變。其他操作系統(tǒng)作為有益的補(bǔ)充，會對產(chǎn)業(yè)生態(tài)的競爭起到積極的推動作用，但很難改變現(xiàn)有的產(chǎn)業(yè)格局。