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操作系统—信息时代的关键基础设施来源:人民日报     日期:[2023-06-25]

核心阅读

信息时代,操作系统无处不在。它管理和控制计算资源,构建起丰富的行业应用生态,不仅是计算机系统的关键,也是计算机产业发展的基石。信息时代关键领域的安全保障离不开自主可控的操作系统

 

2023年2月21日,习近平总书记在主持二十届中共中央政治局第三次集体学习时强调:“要打好科技仪器设备、操作系统和基础软件国产化攻坚战,鼓励科研机构、高校同企业开展联合攻关,提升国产化替代水平和应用规模,争取早日实现用我国自主的研究平台、仪器设备来解决重大基础研究问题。”

信息时代,操作系统无处不在。操作系统是计算机的核心总控软件。我们知道,计算机硬件包括中央处理器(CPU)、内存、显卡、硬盘等,计算机软件包含操作系统和应用软件等,常见的微信、QQ、WPS等应用软件就运行在操作系统之上。如果没有操作系统,计算机软硬件都无法正常工作。无论是我们日常使用还是专业领域所必需的信息化设备,都离不开操作系统。卫星上有星载操作系统,飞机上有机载操作系统,舰船上有舰载操作系统,新能源汽车则搭载车载操作系统,现在的智能家电往往也通过操作系统进行各个功能的调度管理。操作系统是计算机系统的调度指挥和管理中心,是信息时代的关键基础设施。

在信息时代发展的不同阶段,操作系统呈现不同形态

操作系统的本质是管理和控制计算资源。在信息时代发展的不同阶段,计算资源的表现形式不同,操作系统也呈现不同形态。

在单个计算机作为计算资源的时代,操作系统管理的硬件计算资源包括运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备等,管理的软件计算资源则是基于操作系统开发的应用软件。随着互联网技术的快速发展,多台计算机可通过一组通用协议连在一起,共同作为计算资源提供服务,这时候操作系统需要管理的硬件资源就要加进网络中其他计算机设备,需要管理的软件资源就包括单机应用软件和网络上分布式运行的应用软件。在这个阶段,人们熟悉的Windows操作系统是代表产品,我们国家开发的麒麟操作系统也越来越受到欢迎。

移动互联网时代,操作系统管理的硬件计算资源还要包括移动体,管理的软件计算资源既包括互联网时代的应用软件,更包括大量运行于移动体之上的应用软件。管理移动体计算资源的典型操作系统有iOS、安卓和鸿蒙操作系统等。

近年来,卫星技术发展迅猛,规模化部署后的通信卫星借助卫星转发器中继信号,可完成各个节点之间的数据传输,构建成一张卫星网络。相应的,通过部署驻留在平流层的飞艇,借助飞艇转发器中继信号,也可构建飞艇网络。这些通信网络的出现,推动人类社会迈入物联网时代。原来电信网络、互联网络覆盖不到的地方,如今可以轻松实现连接。在物联网时代,操作系统管理的计算资源可分为三大类:一类是传感器,包括各种物理传感器、化学传感器、摄像头等;第二类是网络资源,包括局域网络、互联网络、电信网络、卫星网络等,涉及的传输协议多种多样;第三类是泛在的人工智能应用软件或系统。此阶段的操作系统形态更像是一个管理平台,可以称之为物联网操作系统平台,由通用计算机操作系统和运行其上的平台软件组成。可以看出,随着信息时代的发展演进,操作系统管理计算资源的本质内涵没有变化,但外延已发生很大变化,操作系统的基础性、重要性地位更加凸显。

操作系统是计算机产业发展的基石,是信息安全的重要保障

我们知道,高速公路、高速铁路等基础设施建设都要遵循一定的标准,比如宽度、速度、桥梁隧道、路灯照明等都有设计标准。这些标准为运行其上的各类车辆提供了设计制造、运行维护等方面的依据,保证整个高速公路网、高速铁路网安全、通畅、高效。操作系统就如同信息时代的高速公路和高速铁路,它管理软硬件计算资源的接口标准,是信息时代各类计算资源有序协调、运转、发挥作用的关键依托。可以说,操作系统的“标准”决定了软硬件资源工作运行的“标准”。

围绕操作系统所构建的大量硬件系统、软件系统,都深度依赖于操作系统的核心技术机理。在一个操作系统之上开发的应用软件,往往不能很顺畅地运行于另外的操作系统之上。比如,操作系统对硬件驱动设备的管控机制,决定了硬件设备厂商如何编制相应的驱动程序。同样,操作系统对应用软件的开发机制支持,决定了应用软件开发商如何开发相关应用软件。无论是对硬件的管控机制,还是对应用软件的开发机制支持,操作系统对信息时代的技术生态来说都是关键依托、关键底座。

在信息时代,人们认识计算机,常常从认识操作系统开始;对相关人员计算机能力的考察,往往也依据其对操作系统的使用熟练程度。随着移动互联网的兴起,支撑众多应用的移动操作系统,更是全社会使用频度最高的操作系统。各行业各领域信息化系统的建设、运行过程中,也基于相应的操作系统,培养了一批开发、运维、专业化使用的人才。可以说,信息化建设的技术、产品和人才生态很大程度上都建立在操作系统的基础之上。操作系统不仅是计算机系统的关键,也是计算机产业发展的基石,更是信息安全的重要保障。

操作系统产品研制需要系统性持续布局

鉴于操作系统的基石作用,信息时代关键领域的安全保障离不开自主可控的操作系统。自主研制国产操作系统是必然选择。我国从上世纪80年代以来,持续布局操作系统的研制工作,并取得一定成果。比如麒麟操作系统,特别是其中的麒麟服务器操作系统产品比较成熟稳定,已应用于金融、交通、通信、能源、教育等重点行业。嫦娥探月、天问探火、神舟十三号翱翔天际的背后,都有麒麟操作系统保驾护航。国产操作系统技术实力与日俱增,自主可控成效明显。

操作系统产品研制作为一项系统工程,需要系统性持续布局。操作系统是有限的,操作系统所管理的硬件计算资源和软件计算资源则不计其数,应用生态丰富多样。应用生态的完善与操作系统功能性能的完善之间具有相互正反馈效应。操作系统的应用生态越丰富,越有助于其功能性能的完善;操作系统越完善,基于操作系统的开发者、企业等就会越多,应用生态就越丰富。因此,生态体系建设是自主可控操作系统成功的关键所在。

操作系统是产业信息化、数字化的源头活水,基于操作系统能够构建起丰富的行业应用生态,有力推动产业生态发展。我们国家拥有非常丰富的操作系统应用场景,应用生态的丰富和多元从根本上决定了国产操作系统的内生动力和高质量发展。后续应加大需求牵引力度,同时在基础研究、应用基础研究方面协同发力,攻坚克难。操作系统的底座作用与应用系统的牵引作用相互发力、螺旋上升,最终通过政府引导与市场机制相结合的方式,达到动态平衡发展,形成良好的信息产业生态格局。相信通过联合攻关,打赢操作系统国产化攻坚战,必将有力保障国家信息产业安全和经济社会高质量发展。

(作者为北京航空航天大学软件学院教授)

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