2022年操作系统行业研究报告

第一章操作系统行业概况 1.1产业生态圈 操作系统是管理计算机硬件与软件资源的计算机程序。操作系统需要处理如管理与配置内存、决定系统资源供需的优先次序、控制输入设备与输出设备、操作网络与管理文件系统等基本事务。操作系统也提供一个让用户与系统交互的操作界面。 当前，我国数字经济和信息软件产业发展蓬勃，巨大的国内市场容量与高层次开放型经济体的逐渐形成，为企业研发自主操作系统提供了强大动力。今年6月，华为鸿蒙系统正式亮相，国产操作系统迈出市场化和商业化重要一步。 2021年9月30日，面向数字基础设施的开源操作系统欧拉（openEuler）全新发布，与鸿蒙实现内核技术共享。2021年11月9日，华为携手社区全体伙伴共同将欧拉开源操作系统正式捐赠给开放原子开源基金会，以推动操作系统产业快速发展。从服务器操作系统，升级为数字基础设施的操作系统，欧拉能够支持IT、CT、OT等数字基础设施全场景，覆盖服务器、云、边、嵌入式等各种设备形态的需求，能够更好地满足千行百业数字化转型的需求。” 图综合发展情况及产业链 资料来源：千际投行、资产信息网、iFinD 智能手机操作系统有SymbianOS、AndroidOS、WindowsPhone、iOS、Blackberry等。按照源代码、内核和应用环境等的开放程度划分，智能手机操作系统可分为开放型平台 （基于Linux内核）和封闭型平台（基于UNIX和Windows内核）两大类。 1996年，微软发布了WindowsCE操作系统，微软开始进入手机操作系统。2001年6月，塞班公司发布了SymbianS60操作系统，作为S60的开山之作，把智能手机提高了一个概念，塞班系统以其庞大的客户群和终端占有率称霸世界智能手机中低端市场。2007年6月，苹果公司的iOS登上了历史的舞台，手指触控的概念开始进入人们的生活，iOS将创新的移动电话、可触摸宽屏、网页浏览、手机游戏、手机地图等几种功能融合为一体。 2008年9月，当苹果和诺基亚两个公司还沉溺于彼此的争斗之时，AndroidOS，这个由Google研发团队设计的小机器人悄然出现在世人面前，良好的用户体验和开放性的设计，让AndroidOS很快地打入了智能手机市场。 AndroidOS和iOS系统不仅仅在智能手机市场份额中维持领先，而且这种优势仍在不断增加。作为成熟稳定的手机操作系统，Symbian仍占有一定的市场份额，有上升的潜力。 图手机操作系统第一阶段（1996-2008) 资料来源：千际投行、资产信息网、iFinD 车用操作系统被喻为“汽车的大脑”，国外厂商QNX（Blackberry，黑莓）、Linux（开源）、Android（Google）是底层汽车操作系统的核心玩家，QNX采用微内核架构，因内核小巧，运行速度极快，并且安全和稳定性高。因此，QNX常用于安全稳定性要求较高的数字仪表、智能驾驶系统中。但由于QNX为非开源系统，具有开发难度大、应用生态较弱等特点，而且需要商业收费。 相比QNX，再说Linux，它最大的优势在于开源，其具有很强的定制开发灵活度。通常情况下，人们基于Linux开发新的操作系统，是指基于LinuxKernel进一步集成中间件、桌面环境和部分应用软件。 最后是Android——被称为“发行版本Linux”的系统。Android是基于Linux开发的、最成功的产品之一。众所周知，Android应用生态最为丰富，且主要应用于移动设备，目前国内车载信息娱乐系统常基于Android开发。Android的主要优点包括：开源、灵活（可根据自身需要对原生Android进行定制化改造），可移植性强（Android手机上的APP不需要经过大修改就可以应用在车机上），有利于国内互联网厂商切入汽车领域，快速建立起车载软件生态。但其缺点也较为明显，安全性、稳定性差，系统漏洞带来较高风险，技术维护成本高以及过度依赖Google。 目前来看未来三大底层内核仍是主流。“QNX市占率超50%，Linux拥有AGL成员超100家，开源优点吸引了大量程序员，而Android拥有Google技术支撑，系统开源成本低。展望未来，Linux和Android市场份额将逐渐扩大。”斑马智行AliOS和华为HarmonyOS是 我国两大主要车用操作系统。不过，总体来看，目前车载操作系统（含智能座舱系统）自主率不足5%；而车控操作系统（含自动驾驶系统）均在研发合作当中。 图国内主要操作系统的分类 资料来源：千际投行、资产信息网、iFinD 操作系统在计算机系统中处于承上启下的地位。IT产业存在着“硬件—软件—服务”的研发和生产链条。操作系统是最贴近硬件的第一层软件，虽属于系统软件，却又不同于其他的系统软件，其他系统软件都受操作系统的管理和控制，得到操作系统的支持和服务。操作系统是硬件的扩充，为其他软件提供运行环境。因此，操作系统实际起着衔接下层物理设备及资源和上层软件应用及服务的作用。 操作系统在程序运行的过程中起到重要作用，其功能重点在于微内核处理、内存调度、输入输出设备、文件和操作五种计算机资源的管理上。操作系统上面可以装各种各样的应用软件，是重要的流量入口，作为最基本也是最为重要的基础性系统软件，操作系统可细分为桌面操作系统、移动操作系统、服务器操作系统、云操作系统、嵌入式操作系统和物联网操作系统等领域。 1.2市场份额分析 （1）PC领域的市场份额及历史分析 微软和英特尔的Wintel联盟占据绝对主导，微软是桌面操作系统的垄断者，Intel的x86芯片则占据着芯片市场的80%以上份额，Wintel联盟几乎控制着PC端设备的发展方向。2019年Windows操作系统的市场占有率高达81.83%。其他PC操作系统包括Linux、Unix、ChromeOS等市场份额较小。尽管目前桌面操作系统仍然主要由微软公司的Windows系统占据主导地位，但Wintel架构之外的桌面操作系统正逐渐占据一定的市场份额，2019年1-8月份，Windows系统市场份额占比为87.66%，OSX系统市场份额占比为7.09%。 图操作系统份额占比2012-2019 资料来源：千际投行、资产信息网、iFinD 随着经济的发展，全球进入移动互联网时代，中国及美国PC渗透率均存在下降趋势，2018年中国PC渗透率为21.8%，与2013年的26.7%相比下降了4.9个百分点；美国PC渗透率为93.8%，与2012年的105.1%相比下降了11.3个百分点。 （2）手机终端领域的市场份额及历史分析 目前，移动端依旧是ARM+Android占据绝对领先地位。ARM芯片目前占手机和智能手机市场份额的75%，虽然英特尔在移动互联网市场布局已久，但是英特尔到目前为止依然无法和ARM形成正真正的竞争。智能手机平板电脑现在依旧是ARM芯片的天下。根据IDC统计，2020年，由于5G手机的发布以及厂商加速清理旧设备库存，中国市场运行Android操作系统的智能手机市场份额将从2018年的74.1%上涨到75.44%，iPhone方面，2020年市场份额约为22.49%。 图手机操作系统第二阶段（2009-2012) 资料来源：千际投行、资产信息网、iFinD图手机操作系统第三阶段（2013-2021) 资料来源：千际投行、资产信息网、iFinD图2019年手机终端操作系统的市场份额 资料来源：千际投行、资产信息网、iFinD ARM+Android能够在移动互联网时代完成对底层CPU+OS计算平台的垄断，主要因为：移动互联网带动下的手机应用兴起； CPU+OS的紧密绑定，通过硬件开放和软件开源的策略构建统一CPU指令集和OS内核标准的计算平台联盟，提高ARM+Android联盟的竞争壁垒，同时扩大生态。PC领域Wintel体系和移动领域ARM+Android体系的保护壁垒均较高，主要因为在PC领域和移动端领域，各自百万级甚至千万级的应用生态，其重新构建成本都很大。 （3）服务器领域 截至2018年末，WindowsServer2008目前依然是市场上最受欢迎的系统版本，占据45%的市场，随后是WindowsServer2013，占比为24%。微软总共占据了88%的市场。 图2019年服务器端操作系统的市场份额 资料来源：千际投行、资产信息网、iFinD 1.3“全产业链”全景图谱分析 因为过期的系统在网络上运行意味着安全隐患，也有不少企业已经开始开展迁移工作，然而这个进程是非常缓慢的。主要是因为IT管理员认为没有立即升级的必要、缺乏升级时间、预算紧张等都是关键因素。整体来看，在服务器领域，微软依旧占据了80%以上的市场，Linux整体有约13%的市场。 图产业链发展 资料来源：千际投行资产信息网iFinD （1）“全产业链”上游——优质应用软件 图应用软件企业数量 资料来源：千际投行、资产信息网、iFinD （2）“全产业链”中游——多操作系统分布 图多操作系统分布 资料来源：千际投行、资产信息网、iFinD （3）“全产业链”下游——CPU等优质硬件设施使用 CPU 国产CPU芯片起步较晚，虽然与国际顶尖水平有一定的距离，但整体来看，已经完全具备商用和量产的能力。其中，鲲鹏、飞腾、龙芯的适配度和适用性较高。 图国产CPU 资料来源：千际投行、资产信息网、iFinD 鲲鹏芯片由华为公司研发，获得ARMv8架构的永久授权。处理器核、微架构和芯片均由华为自主研发涉及。华为公司开放服务器主板和PC主板，优先支持广大整机厂商发展自有品牌服务器和PC。通过产业联盟的方式一起完善产业链，扩大生态。飞腾芯片主要由中国电子集团（CEC）和国防科大共同开发，同样是基于ARM架构。飞腾芯片主要包括高性能服务器CPU、高性能桌面CPU和高端嵌入式CPU三个系列，从端到云皆可以提供核心算力支持。飞腾致力于打造PK生态，飞腾CPU+麒麟OS，已经与400家企业达成合作。 龙芯CPU是国产化程度最高的MISP架构芯片，由中科院计算所研发，在专用类、工控、嵌入式终端CPU等领域拥有较强优势，后陆续拓展至桌面端和服务器端。目前龙芯桌面端CPU在信创领域占有较高市场份额，在一些专项项目领域使用的均为龙芯芯片。但是，龙芯是唯一的基于MIPS架构的国产CPU，在目前ARM架构占优的格局下，生态拓展可能会受到一定影响。海光芯片由天津海光研发，基于AMD的ZEN架构，性能优异，但是2019年海光被美国列入实体名单，后续发展任重道远。兆芯芯片由上海兆芯集成电路有限公司研发，X86架构授权来自于台湾威盛电子；目前兆芯在信创领域份额较小，主要在上海地区有一定优势。申威芯片由江南计算所研发，起源于特殊应用领域，体系架构基于Alpha衍生而来，在信创领域，市场化能力较弱，份额较小。 基于OS的二次开发方式 图国产OS综合系统 资料来源：资产信息网千际投行 整体来看，国内信创产业解决方案主要集中在ARM+Linux体系，ARM芯片国内厂商可以得到完全授权，Linux系统为开源系统，整体体系的研发和迭代可以实现国内信创产业的完全控制。目前看产能不是大问题，产能能够快速提升。基础软硬件与现有的成熟体系相比，可能还有一定的差距，但是暂时的不成熟不构成绝对的劣势，Windows体系的成熟也经历了10-15年的迭代。只要在技术和产品的研发上，后续可以有更多的国内外软件厂商加入进来，国产的ARM+Linux体系完全可以进入商用阶段。国产操作系统可以借助关键应用项目为起点，后续建立起更加完备和商用的生态体系。 1.4以“Android”系统开源为例的开放型产品研究 安卓（Android）是一种基于Linux内核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，由美国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。2007年11月，Google与84家硬件制造商、软件开发商及电信营运商组建开放