1、 电 子 元 器 件 与 信 息 技 术|125人工智能与智能制造移动智能终端操作系统技术发展石彪1，贾世昌1，朱越2（通信作者）1.北京赛宝工业技术研究院有限公司，北京100000；2.工业和信息化部电子第五研究所，广东广州510000摘要：本文探讨了基于移动通信网络的智能终端领域中应用操作系统和应用系统技术的技术融合与演进，从应用系统技术的发展与范畴、技术架构、技术属性、技术演进与发展、技术趋势与预测策略基本维度，对当代中国基于移动通信网络的智能终端的应用操作系统架构及相关技术的发展历程进行了全面系统的分析与透视。我国系统团队已逐步在智能移动通信终端操作系统技术领域展开全面探索和技术深度布
2、局，但公司自研产品的系统技术性能仍远未得到系统技术人员的进一步提升。关键词：移动智能；终端操作系统；移动通信网络；智能终端系统中图分类号:TN925+.1文献标志码:ADOI:10.19772/ki.2096-4455.2022.12.027 0引言近年来，智能终端系统呈现快速迭代发展趋势，广泛应用于高端智能手机、智能电视盒子、高端平板应用等重要领域。移动智能互联网时代的影响改变了当前移动互联网智能终端和操作系统平台技术体系的未来走向，而作为一套连接移动软硬件、承载海量应用资源的高性能移动互联网终端和操作系统，也在全球智能终端产业中扮演着越来越重要的战略角色，成为世界移动智能互联网产业快速发展
3、的主要战略制高点。在这种发展背景下，手机操作系统也成为各方学者讨论的重要焦点和重点研究的对象1。1移动智能终端操作系统的概念从操作系统这一新技术门类的发展轨迹来看，物联网智能终端操作系统已经逐渐基本建成了这样一套直接面向移动终端的应用系统和应用服务平台系统，甚至是另一套完整的应用服务平台系统，其中还将包括智能终端的一些基础模块和相关服务模块等应用内容。并且建立在各种智能硬件产品的操作系统上。传统意义上或者更狭义的意义上，操作系统主要是指一个系统内核层结构和一个提供最简单、最人性化操作的交互界面。通常，该操作系统仅具有这种系统的初级服务和能力。传统上，狭义的操作系统只是为面向顶级用户的初级应用厂
4、商和中小型软件开发商提供一个基础的操作系统功能支撑平台和功能最基本、最实用、最简便的支撑服务。大量最复杂、最重要的操作系统软件基础功能是由广大初级操作系统应用和软件开发者自己开发的，开发和实现过程相对困难，工作量较大。随着mobile Unix手机操作系统内核开发技术的持续快速发展，手机操作系统内核的狭义开发技术基本上越来越稳定和成熟。主流厂商的移动操作系统内核产品方案中，除了微软Windows移动操作系统Phone内核系列产品方案，内核库/移动系统库趋于高度相似，技术方案基本都是针对移动Unix内核/移动Linux内核基础平台上的二次开发。由于传统的硬件系统概念已经逐渐不能完全满足和适应当前
5、互联网时代灵活、快速、自由、创新的操作系统的各种技术需求，操作系统开始在其已有的软硬件系统概念范畴的基础上逐步扩展和进化，技术外延范围开始进一步延伸。操作系统从最初主要侧重于计算机本身和硬件资源的智能优化、管理控制、调度和控制的功能，逐步扩展和发展到各种应用开发系统和服务系统之间的结构，进一步实现了功能的延伸和完善以及深度优化和整合。核心系统架构层面dianzi yuanqijian yu xinxijishu 电 子 元 器 件 与 信 息 技 术126|上的服务系统中间件、应用场景开发、平台软件集成等系统功能也将转化为集成在其核心操作系统框架中的各个系统的有机功能和组件等重要核心部分，从而
6、逐步形成这样一个真正完整的集成各种应用场景的核心操作系统平台体系。如图1所示，在移动互联网时代，这种情况更加明显2。图 1移动智能终端操作系统2国内智能终端操作系统发展状况与问题分析2.1发展状况近年来，我国地方政府部门和一些相关生产企业已经开始高度重视新一代手机操作系统和其他智能终端操作系统的开发和研究。国内众多移动电信运营商、互联网公司等也积极参与了移动系统和应用平台的开发，并成功获得了一些自己的技术创新。比如阿里巴巴开发生产的阿里云移动OS，小米公司也推出了基于Android的MIUI作为手机底层开发平台系统之一，百度公司将推出易百度操作系统。基于在微软的Linux基础设施系统下开发的电
7、话操作系统。目前国内主流智能终端操作系统的研发大体可以分为两种。一个主要应用是企业要通过满足和利用国内外各种最新的技术需求，快速实现应用于企业系统和开发项目的计算机软硬件企业的自主软件产品设计和开发，例如，满足中国政府部门或某种企业的客户的特殊业务需求；另一种方案基本上是完全按照目前国内互联网运营商较为常见的系统所采用的系统开发模式进行系统开发，针对目前全球市场主流系统进行性能优化、性能提升、系统升级开发进行二次集成。虽然这种系统开发模式具有许多性能优势，如系统开发和运行时间周期短、投资和运行成本相对较小等。但是由于一些后门病毒攻击和一些恶意软件系统恶意攻击的存在，无法同时达到最有效的系统防护
8、。目前，来自Android、Symbian和iOS系统仍然是全球手机操作系统市场的主流巨头。由此可见，未来国内主流手机和智能终端操作系统市场将基本由海外阵营主导3。2.2存在的问题目前中国移动互联网智能终端操作系统市场的发展一直困扰着开发者的另一个重大而突出的问题，应该主要包括以下三个方面：系统市场化的深度开发和产业化要求也不高。全球主流品牌的移动互联网智能终端操作系统产品的商业化研发起步早于国内其他系统产品，国内市场的市场化产品研发和产业化仍会相对较快滞后。产品本身原有系统的硬件和技术功能的配置以及系统软件的性能也需要企业进一步开发、改进、升级和完善。产品的外部数据接口系统不完全兼容。目前，
9、我国移动互联网智能终端操作系统基础企业仍处于群龙无首的落后发展局面，对外数据接口系统不完全兼容，削弱了我国广大第三方开发者产品的巨大潜在吸引力。发展壮大的空间还是很有限的，很难撼动谷歌的垄断市场地位。军工龙头企业竞争力普遍不强，对原生Android平台存在严重的技术路径依赖。目前中国阵营还没有出现类似谷歌和苹果的超大型企业。常见的操作系统都是基于原生Android系统平台基础平台上的系统深度优化、集成和深度开发。但其原生Android系统核心技术架构和操作系统核心技术路线完全受制于美国谷歌公司。在任何时候，也就是任何时候，它都可以拒绝在全球任何一家国内运营商的操作系统市场歧视独立开发者和中国企
10、业用户。要想有效打破国内企业终端移动设备和移动智能终端操作系统市场长期以来被国外一些著名厂商所垄断的被动竞争局面，只有科学地设计并形成更加系统、更加合理协调的企业技术方案框架和整个产业组织管理架构方案，才能联合自强、协同合作、不断创新，建成国内相对开放、统一的企业移动终端操作系统平台，提升整个市 电 子 元 器 件 与 信 息 技 术|127人工智能与智能制造场平台的竞争力（图2）。3主流的移动终端操作系统3.1iOSiOS操作系统是指一系列类似Unix的操作系统。也是美国苹果公司在Mac和OS平台的基础设施平台上成功研发制造的第一款智能终端操作系统。构建了包括核心操作系统层、核心服务应用系统
11、层、媒体操作系统层在内的完整系统四层架构。目前，该产品已主要应用于多种苹果产品平台应用，包括iPhone、touch、iPad、苹果电视等。以苹果产品平台的应用为产品中心，从苹果移动桌面无缝集成到移动桌面，依托封闭的安全体系环境，保障各苹果平台用户数据的安全5。苹果手机系列凭借其优秀易用的用户交互应用体验、时尚创新的独特手机产品外观和设计创新理念，以及拥有完善底层架构技术iOS智能移动平台系统，一直在苹果世界吸引着大批忠实追随者。截至2011年11月，根据美国科纳仕公司的调查数据显示，目前，手机操作系统iOS已经成功占据了从中国到全球智能手机总市场份额的30%以上，在美国的市场份额已经增长到4
12、3%左右。美国的最新季度统计数据显示，2012年苹果市场份额进一步提升至18.8%左右。在苹果直到2013年第二季度的第四季度市场调查中，主要使用iOS系统运营的苹果手机平台将占苹果智能手机市场的17.6%左右，大约是苹果的净市场份额。3.2AndroidAndroid系统是指Google于2007年11月正式发布的一款Linux操作系统。可广泛应用于移动智能手机、移动智能平板电脑等大多数移动通信终端设备。Android系统是一个四层的操作内核架构，从上到下可以分为应用层、应用框架层、运行时框架层和Linux系统内核层。近年来，Android智能手机系统的成功应用发展迅速，正是由于其开源的环境
13、和开放的合作开发模式，赢得了巨大的市场成功。市场份额和应用程序开发人员的数量正在爆炸式增长6。PALM的操作系统一度占据了全球90%以上的手机设备和PDA设备，占据了最大的市场份额。但后来索尼宣布彻底退出手机和PDA设备市场后，Palm又开始遭遇市场寒流，被微软的Windows移动蚕食。黑莓手机是一款基于RIM的无线手持电子邮件问题解决终端设备。屏幕的超宽机身尺寸设计，以及QWERTY键盘带来的更便捷的手势输入，可以让这款已经成功通过美国两次认证，全球市场份额一直排名第一的黑莓智能手机拥有黑莓经典的外形，在中国除了认证之外，对其他市场的影响几乎为零。美国ABI公司的最新数据显示，2013年后的
14、第三季度，黑莓品牌在全球智能手机中的份额仅小幅下降至近1.5%，在苹果和三星等强大竞争对手的攻势战过程中更是节节败退。图 2智能终端操作系统市场dianzi yuanqijian yu xinxijishu 电 子 元 器 件 与 信 息 技 术128|4移动智能终端操作系统发展特征与趋势4.1开源化运作不断扩大从其技术属性分析，目前的开源算法技术完全可以取代传统的闭源算法，成为下一代移动智能互联和智能终端操作系统研发的新主流。除了上述的开源操作系统概念之外，随着对各种开源操作系统技术及其应用领域发展范围认识的深入和拓展，在应用操作系统的中间件层乃至应用系统的平台层，也逐渐形成和发展了一系列性
15、能相对稳定、运行良好的开源系统功能组件，这也是业界公认的。Google是历史上第一次成功的尝试，开源模式已经成功引入并应用于各种移动智能终端。Android本身也是开源平台技术快速发展带来的革命性产品。可以广泛采用Linux、WebKit等各种业界领先的现有开源平台功能组件。在这个平台上，Google通过全面的集成和优化技术，将整个Android系统打造成为一站式的开源系统解决方案，拥有自己强大的产品竞争力。为手机行业用户提供了从优化的系统内核层到完全集成优化的系统中间件层，再到成熟完整的跨应用多平台层结构的完整操作系统技术和实现模板，大大降低了开源操作系统的技术门槛，打破了国内长期以来对以微
16、软iOS和Symbian系统为核心产品的闭源操作系统领域长期技术的垄断。全球业界正在进一步掀起企业进入移动和智能终端移动操作系统开发领域的新的创业浪潮7。4.2技术架构趋于稳定从操作系统的整体技术框架和发展方向来看，从Symbian、Palm、Windows操作系统到iOS、Android，移动终端操作系统的整体技术框架将继续向上演进。最后逐渐向上演进，形成高度灵活、自由、高效的操作系统基础架构，由操作系统的底层内核系统层、中间件服务层、应用系统开发平台软件服务层、应用平台软件层四大技术组织而成。其中，中间件层架构是主要的核心系统组件层，可以简单地分为底层封装在上层，可以直接向上提供底层接口服务的核心函数库，以及上层核心应用服务支持的底层基础函数库。开发的平台层架构也可以简单分为底层应用运行的开发环境平台层架构，底层核心应用环境平台框架层和顶层核心应用开发引擎层和接口层，直接构建运行在底层，为其核心函数库提供服务支持。因此，它可以提供全方位升级和打包的底层硬件能力、精心构建的底层多媒体功能平台以及其他应用和服务的底层基础和平台能力，为底层基础应用和平台及服务平台能力提供直接支持和提供服
