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操作系统 摘要：电子计算机诞生以来, 计算机操作系统的研究取得了长足进展。现在, 操作系统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。在几十年的发展历程中, 各种操作系统应运而生,面对外国商业软件在中国的事实垄断, 重新审视中国基础软件发展战略、配套政策和实施方法已经到了刻不容缓的地步。有鉴于此, 文章比较了Windows、Unix和Linux三种操作系统的技术现状, 并结合国产操作系统的现状提出了发展我国软件产业的对策。关键词：操作系统 windows unix linux 现状 问题 发展引言：操作系统是控制其他程序运行，管理系统资源并为用户提供操作界面的系统软件的集合。操作系统（英语；Operating System，简称OS）是一管理电脑硬件与软件资源的程序，同时也是计算机系统的内核与基石。操作系统身负诸如管理与配置内存、决定系统资源供需的优先次序、控制输入与输出设备、操作网络与管理文件系统等基本事务。操作系统是管理计算机系统的全部硬件资源包括软件资源及数据资源;控制程序运行;改善人机界面;为其它应用软件提供支持等，使计算机系统所有资源最大限度地发挥作用，为用户提供方便的、有效的、友善的服务界面。操作系统是一个庞大的管理控制程序，大致包括5个方面的管理功能:进程与处理机管理、作业管理、存储管理、设备管理、文件管理。目前微机上常见的操作系统有DOS、OS/2、UNIX、XENIX、LINUX、Windows、Netware等。但所有的操作系统具有并发性、共享性、虚拟性和不确定性四个基本特征。目前的操作系统种类繁多，很难用单一标准统一分类。根据应用领域来划分，可分为桌面操作系统、服务器操作系统、主机操作系统、嵌入式操作系统。一 操作系统发展现状自20世纪中期电子计算机诞生以来, 计算机操作系统的研究取得了长足进展。现在, 操作系统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。在几十年的发展历程中, 各种操作系统应运而生, 现在最具代表性的是Windows、Unix和L inux三种操作系统。它们发展的最成熟, 对计算机科学技术的贡献最大。1Windows操作系统Windows是一款流行的操作系统, 在全球桌面操作系统市场中占有90%左右的份额, 同时在中低端服务器市场也有广泛的应用, 如Web服务器和数据库服务器。近年微软花费了大量的研发经费提高Windows运行企业大型程序的能力,以图扩展应用领域。Windows作为一个现代操作系统, 无论在技术方面, 还是在市场方面, 都是成功的。2UNIX类操作系统UNIX操作系统具有统一开放的事实标准和认证规范。该规范使不同UN IX操作系统上开发的应用程序可以轻松移植, 极大地促进了UNIX的发展和应用。IBM、升阳、惠普、思高集团、SGI等公司都在不停地发展各自的UNIX产品。UNIX已经成为大型机、服务器以及工作站的主要操作系统。UNIX商业化计划催生了GNU 计划, 推动了FreeBSD、Linux等开源UNIX类操作系统的发展。Linux作为UNIX技术的继承者, 日益得到越来越多的服务器设备、数据库和中间件等软硬件厂商的支持, 并对商业版UNIX系统构成很强的威胁。开源软件模式及其实现的价值越来越得到社会的认可。以开源Linux等为代表的类UNIX操作系统在不断地侵蚀UNIX的市场空间。3Linux操作系统无论从硬件还是从软件来讲, Linux都已经是一个成熟的操作系统。免费与开源的特性使得Linux对Windows的威胁也越来越大。在服务器和嵌入式系统市场上, Linux已经是主流的操作系统之一。Linux现正稳步拓展桌面操作系统市场。随着Linux的流行, 越来越多的厂商开始在其销售的计算机上预装Linux。 4W indows、Unix与L inux的比较分析 作为三大主流操作系统, Windows、Unix与L inux各有优劣。l 技术特性比较在服务器领域, Windows和Linux在性能上的提升以及对集群架构和高性能硬件支持的不断完善, 使得越来越多的用户选择这两种系统的服务器。UNIX的传统优势主要体现在硬件的高性能和高可靠性上。但随着AMD64、EM64T等x86体系开放平台的性能和可靠性不断提升, 特别是目前流行的多处理器和多核 硬件技术以及集群方面软件技术的不断成熟, 它们开始胜任高强度的计算和数据处理。在高性能计算机领域, Linux近几年取得快速进展, 目前已遥遥领先于Unix和Windows。在个人计算机领域, Windows系统界面友好统一。长时间的市场优势地位使得各硬件厂商为其提供了丰富的驱动程序, 且版本更新频繁。Linux的图形界面风格依发行版不同而不同。由于与内核分开, 图形界面系统的运行效率略低于Windows, 但稳定性更好。命令行界面则需要一定的计算机知识。驱动程序、软件支持不如Windows丰富, 但已经可以满足办公需求, 且Windows的差距正在缩小。另外, 源代码级别的可定制性也是Linux的重要特色。Unix在个人计算机的普及较低, 主要是具有较高计算机水平的人员在使用。l 安全性比较从安全性的角度来考虑, Linux设计优秀, 先天病毒免疫能力较强; 另外由于普及率不高, 所以病毒相对较少。然而,随着更多的Linux系统连接到局域网和广域网, 受攻击的可能也会越更高。日前, 各大Linux发行版厂商正在不断努力,加大对Linux发行版的安全性研发的投入。Windows经过不断的完善, 已经成长为一款安全性较好的操作系统。虽然针对Windows的各种病毒最多, 但这与其长时间的高市场占有率有很大关系。只要用户配置得当, 具有良好的使用习惯, Windows一般都能提供足够的安全保障。但Windows是一款闭源软件, 闭源引起的对后门程序的担忧,使得很多政府和机构出于信息安全的考虑, 放弃Windows而转向Linux。UNIX具有高效稳定的特点, 常常作为企业关键应用的操作系统。一般认为, 只要维护得当, UNIX具有较高的安全性。但这需要专业的技术人员, 维护费用也相对较高。l 资源消耗比较从消耗的资源来看, Windows系统越来越大, 占用的硬件资源越来越多, 数量庞大的命令行对系统稳定性也是一种威胁。此外, 所有这些也带来了能耗的提高。Linux对硬件要求较低, 可在较低档的机器上获得很好的性能, 其稳定性也值得称道。Linux系统及其平台之下的许多应用软件具有完善功能的同时又体积小巧、节省带宽及其它资源。小型化、可定制化是未来的趋势。不过也有人认为, 硬件资源的消耗不是严重问题, 因为其发展速度大大超过了操作系统的需求。计算机硬件的发展不会停下脚步。随着更高性能硬件的普及和成本的下降, 操作系统对硬件的要求可以在较低成本内得到满足。l 成本比较从成本上讲, Linux总体上要比Windows和Unix低。在服务器市场, UNIX服务器的成本最高。因此, 对于未来UNIX的发展, IBM、升阳、惠普和SGI等UN IX厂商巨头正处于两难选择。它们大都采取了“两条腿”走路的方法, 一条是UNIX, 另一条则是开放的基于工业标准的服务器系统,并与开源Linux兼容。在桌面领域, Windows系统的价格要远高于Linux, 在发展中国家这一问题更为突出。这是由Windows的开发模式和市场优势地位决定的。庞大的开发团队和软件规模使Windows的开发成本相对较高, 事实上的市场优势地位也使得微软敢于抬高价格。随着世界各国不断加大反垄断力度, 微软已开始推出价格较低的简装版Windows。与其它操作系统不同, Linux操作系统的内核是完全免费的, 虽然发行版可收取合理的利润, 但远远低于其它商业操作系统的售价, 很有吸引力。大部分用于Linux系统的软件都可以自由获取, 同样功能的软件也会有很多种选择。由于社区和厂商的努力, Linux操作系统的技术支持更容易获得,费用也更低。二 操作系统的发展趋势 操作系统功能的不断增加有两个方面原因：一个原因是不断满足用户的需求，另一个原因是新技术的不断出现。不断增加的功能并不是每个用户所能用得到的，然而操作系统作为一个标准的套装软件必须满足尽可能多用户的需要，于是系统不断膨胀，功能不断增加，并逐渐形成从开发工具到系统工具再到应用软件的一个平台环境。操作系统内核将呈现出多平台统一的趋势，传统的操作系统内核主要采用模块化设计技术，只能应用于固定的平台。嵌入式系统是以应用为中心的系统，不会像PC一样只有一种平台，但它会吸取PC的成功经验，形成不同行业的标准。1、何为嵌入式系统和嵌入式操作系统 Internet和网络的迅速普及应用，并向家庭领域不断扩展，使消费电子、计算机、通信一体化趋势日趋明显，嵌入式系统再度成为研究和应用的热点。 嵌入式系统被描述为：以应用为中心，软硬件可裁减的，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等综合性严格需求的专用计算机系统。 嵌入式操作是一种实时的、支持嵌入式系统应用的操作系统软件，他是嵌入式系统极为重要的组成部分，通常包括和硬件相关的底层驱动软件、系统内核、设备驱动接口、通信协议、图像界面。目前，嵌入式操作系统的品种较多，据统计，仅用于信息电器的嵌入式操作系统就有40种左右，其中较为流行的主要有： 视窗系统 CE、Palm OS、Real-Time Linux、VxWorks、pSOS、PowerTV及Microware 公司的OS-9。和通用操作系统相比较，嵌入式操作系统在系统实时高效性、硬件的相关依赖性、软件固态化及应用的专用性等方面具有较为突出的特点。 2、需要面向应用、专用特制的新一代嵌入式操作系统 在工业控制及其他相关领域的长期应用和商业竞争中已逐渐形成了一些较为成功的嵌入式操作系统，其中主流的嵌入式操作系统有视窗系统 CE、 Palm OS、Embedded Linux、VxWorks、pSOS及OS-9等。我们通过对这些系统进行分析认为，他们虽然提供了较为强大的类似于桌面操作系统的功能，但针对嵌入式系统的特征和特性而言，其一起的缺点是缺乏应用的高效性，网络连接功能较差，系统对应用程式研发支持相对较弱，因此，迫切需要面向应用的、专用特制的新一代嵌入式操作系统。 目前各种嵌入式Linux操作系统正迅速发展，已形成了能和视窗系统 CE等嵌入式操作系统进行有力竞争的局面。嵌入式Linux操作系统的迅速崛起，主要由于人们对免费软件的渴望和嵌入式系统应用的特制性，需求提供系统源码层次上的支持，而嵌入式Linux正适应了这一需求，他不仅具有开放原始码，系统内核小、效率高、内核网络结构完整，裁减后的系统非常适于如信息家电等嵌入式系统的研发。 特定应用的嵌入式实时操作系统（是指面向应用的、专用特制的嵌入式实时操作系统。他除具有基本的处理多任务、文件及设备驱动的操作系统功能之外，还具有如下系统特性： 面向特定应用的简化型系统调用接口，专门支持一种或一类嵌入式应用； 最小内核处理集，系统开销小，运行效率高，并可用于各种非计算机设备； 可伸缩性、可裁减的系统体系结构，提供多层次的系统体系结构； 具有各种即插即用的设备驱动接口； 具有网络如Internet或无线接入功能，提供TCP/UDP/IP/PPP协议支持及统一的 MAC 访问层接口，为各种移动计算设备预留接口。 3、ASOS（面向应用、专用特制的嵌入式操作系统）的应用前景分析 ASOS的发展前景将非常广阔。这类嵌入式操作系统不仅在传统的工业控制和商业管理领域有极其广泛的应用空间，如智能工控设备、IC卡等，而且在信息家电领域的应用更具有极为广泛的潜力，例如机顶盒、WebTV、网络冰箱、网络空调等众多的消费类和医疗保健类电子设备，及在车载盒、智能交通等领域的应用也呈现出前所未有的生机。 l 信息家电领域 机顶盒、WebTV、网络冰箱、网络空调等众多的消费类和家庭医疗保健类电子设备将在未来几年取得快速发展，信息家电的个性化、区域化及季节化的趋势，为特定应用的嵌入式操作系统提供了应用发展空间。 l 医疗仪器领域 大量医疗仪器的应用，如嵌入式心脏起搏器、嵌入式放射设备及分析监护设备，都需要ASOS的支持，像各种化验设备，如肌动电流描记器、离散光度化学分析、分光光度计等，都需要使用高性能的、专用化的嵌入式系统来提高其精度和速度。引入ASOS后，现有的各种监护仪的功能和性能都将得到大幅度的提高。 l 智能汽车领域 随着无线通信和全球定位技术的日益成熟和广泛应用，集通信、信息、导航、娱乐和各类汽车安全电子系统于一体的车载盒会成为下一代和未来汽车的发展方向。由于足够的市场需求，车载盒必将成为近年来发展的热点，ASOS在该领域应用市场的规模未来几年里将迅速增加。 l 智能交通领域 随着人们对环境需求的不断提高，智能交通系统（ITS）必将是新世纪迅猛发展的支柱产业。特定应用的嵌入式操作系统将是发展智能综合路口控制机、路车交互系统、新型停车系统、高速公路的信息监视和收费综合管理系统的关键技术，其应用将确保智能交通系统的低成本和高性能，大大提高系统的可靠性和智能化程度。 三 个人观点操作系统的竞争已成为影响软件界走向的主要因素, 这是因为一旦确立了垄断地位就极难动摇。目前Windows在中国桌面市场具有事实上的垄断地位。它不但成为支撑其它软件的平台, 而且已集成或捆绑了愈来愈多的应用软件这些应用软件和Windows密切相关, 一方面, 它们依靠Windows垄断地位迅速打败对手占领市场; 另一方面, 它们取得的市场优势又进一步巩固了Windows的垄断地位。Linux提供了改变中国软件产业走向、摆脱Windows下游产业处境的机会。Linux已经是一个成熟的操作系统, 同时它又是开源的。只要遵守它的规则, 就可以在它的基础上发布自己的版本。同时, 基于Linux的自由软件也方兴未艾, 无论是国内外都有许多堪与微软相抗衡的软件在不断发布。 自