軟體是推動新一代資訊技術發展的核心動力，作業系統在軟體技術體系中處于海神針的位置。目前，主流的桌面作業系統主要是微軟Windows、蘋果MacOS，各種Linux發行版和谷歌Chrome OS，移動作業系統有蘋果的IOS、谷歌的Android、微軟的WP系統，伺服器作業系統主要是Unix、Linux、Windows Server和Netware，而雲作業系統主要是Windows和Linux。
本系列聚焦作業系統技術，從作業系統概述、架構，到伺服器作業系統、嵌入式作業系統、物聯網作業系統、雲作業系統，甚至巨型通用作業系統進行全面分析。由于篇幅限制，内容分為多個示範文稿。
計算機體系結構簡介
作業系統是計算機系統構成的重要組成部分，普通PC計算機系統從下到上分為四個層次：硬體（提供基本的計算資源，包括CPU、記憶體、I/O裝置等）作業系統、系統、應用程式、使用者和使用者。總體而言，硬體位于底部，完全由作業系統封裝。上層系統和應用程式不能直接處理硬體，使用者不能直接操縱硬體提供基本資源，是以硬體必須通過作業系統調用來實作硬體管理。
英特爾的CPU将特權級别分為四個級别：RING0，RING1，RING2，RING3;作業系統（核心）的代碼在 ring0 的最高操作級别上運作，您可以使用特權指令來控制中斷、修改頁表、通路裝置等。
現代作業系統主要具有多程式、多任務、分時制的特點。任何使用者程式的操作都必須是 CPU 執行的指令，I/O 作為輸入和輸出。兩者都是不可或缺的。
作業系統元件
從設計師的角度來看，作業系統是一堆子產品以及它們之間的互相聯系。構成作業系統的基本單元通常稱為元件，而基本的作業系統元件是核心、程序、線程和管。其中，核心是一組程式子產品，它們同時提供程序的基本功能和基本操作，作為可信軟體，核心通常駐留在核心空間中，在核心狀态下運作，可以通路硬體裝置和所有主記憶體空間，是程式中唯一可以執行特權指令的部分。作業系統的核心結構可以分為單一的核心結構、層次結構和微核結構。
單核結構所有作業系統在單個程式中運作在核心狀态下，層次結構由單體系統理論優化，微核心結構将作業系統劃分為小的、定義明确的子產品，隻有一個子產品——微核心——在核心狀态下運作，而其餘的子產品，由于它們的功能比較弱， 像普通使用者程序一樣運作，實作作業系統的高可靠性。
作業系統具有以下五種管理功能
1）裝置管理：主要負責核心與外圍裝置資料互動，硬體裝置管理的本質，包括輸入輸出裝置配置設定、初始化、維護和回收等。
2）作業管理：管理負責人互動、圖形界面或系統任務。
3）檔案管理：涉及檔案的邏輯組織和實體組織、目錄結構和管理等。
4）過程管理：過程存在的唯一标志是PCB（過程控制塊），它負責維護過程的資訊和狀态。流程管理的本質是系統采用一定的流程排程算法來處理每個任務的合理配置設定。
5）存儲管理：如何存儲資料以及如何組織資料。
作業系統分類
作業系統類型非常多樣化，安裝在不同機器上的作業系統可以從簡單到複雜，從物聯網終端中的嵌入式作業系統，手機上的移動作業系統到超級計算機上的大型作業系統。某些作業系統內建了圖形使用者界面，而其他作業系統僅使用指令行界面。
目前，桌面作業系統主要是微軟的Windows，蘋果的MacOS，各種Linux發行版，谷歌的Chrome OS，移動作業系統有蘋果的IOS，谷歌的Android，微軟的WP系統等，伺服器作業系統分為四大類型：Unix，Linux，Windows Server和Netware，雲作業系統也主要由Windows Linux壟斷， Linux分為兩種類型的開源作業系統，Ubuntu和Centos。
對于嵌入式作業系統，市場上沒有一個作業系統可以适合所有不同類型的嵌入式應用，商用嵌入式作業系統經曆了四個發展階段：RTOS核心、RTOS、通用作業系統嵌入式（如嵌入式Linux和嵌入式Windows）和面向Android的嵌入式作業系統。在大多數嵌入式作業系統的核心中，都有一個實時作業系統（RTOS）。
物聯網作業系統遵循嵌入式作業系統中的技術，現在可以分為兩種類型，一種是實時的，一種是通用的。
中國的桌面作業系統市場主要由微軟的Windows系統占據。根據Statcounter的統計資料，截至2019年4月，Windows系統占中國桌面作業系統份額的90%。移動作業系統領域由谷歌的Android（約75%）和蘋果的IOS（約25%）主導。
作業系統開發的曆史程序
作業系統發展于上世紀中葉，通過單批系統、多批次系統、分時系統、實時系統等階段，發展出各種類型操作特點的通用作業系統。在這個過程中，微軟、蘋果、谷歌等公司都奠定了行業優勢，成功在作業系統市場占有一席之地。
1、Linux發展曆史及國外主流發行
Linux是一個自由的、開源的類UNIX作業系統，允許任何個人或組織在基于GPL的基礎上自由使用Linux的所有底層源代碼，以及修改和重新定義它們。Linux發行版指的是通常被稱為Linux作業系統‖，包括：Linux核心，GNU庫和各種系統工具，指令行shell，圖形界面底部的X視窗系統以及頂部的桌面環境。
主要差別在于當今市場最密集的Windows系統之間：Windows具有更高的學習和參考門檻，但可用資源支援更廣泛，而Linux基于Web，可以輕松通路最新資源。但是，Linux桌面發行版太多，導緻市場過于分散。而早些年缺乏應用支援，常用的軟體和字型支援不足，已經改善了很多，生态問題得到了緩解。THEI和ABI都不夠穩定。Linux也受到蘋果MacOS X的打擊，這導緻市場佔有率收緊。
2、Linux的開發速度慢
微軟在Linux增長的第一個十年中有效地抑制了市場。目前，Linux占有率較高的市場主要集中在伺服器市場。Linux發行版也經常被用作超級計算機作業系統。Linux也是智能手機和平闆電腦等移動裝置的重大發展，Android作業系統基于Linux核心。
我國Linux系統的發展始于上世紀末，随着Linux在20世紀90年代的誕生和開源運動的興起，Linux憑借與生俱來的優勢開源已經成為國内作業系統發展的主流，絕大多數國産計算機作業系統都是基于Linux的作業系統的二次開發。由世界各地的程式員和外國巨頭維護的Linux核心本身就是一個更先進的核心，在技術層面上看不到革命性變化的可能性。是以，在技術上沒有必要推翻Linux核心并重寫新核心，更不用說Linux是開源和免費的，允許國内開發人員使用它進行研發。
3、安卓開發
Android目前占移動作業系統的最大份額，Statcounter顯示，截至2019年6月，谷歌Android占全球移動作業系統的76.02%，蘋果iOS占22.91%，其餘平台占不到1%。目前在國産手機上運作的幾乎所有系統都基于谷歌的Android作業系統。中國頂級手機廠商所占份額，即華為、OPPO、VIVO、小米等廠商都有自己改裝的Android系統。
4、開源安卓、閉源谷歌移動服務
Android是一個基于Linux的免費開源作業系統，由Google和Open Phone Alliance上司和開發。雖然Android是一個開源的免費系統，但實際上隻有AOSP的系統源代碼可以免費使用，而谷歌在Android上運作的GMS服務是閉源的，需要谷歌的授權才能使用。根據GMS的說法，谷歌給予Android手機不同程度的許可，将Android手機的制造商分為三個級别：
1. 免費使用安卓作業系統，但不可内聯GMS;（主要在中國大陸銷售的Android手機上）
2.嵌入了GMS部分服務，但手機不能被谷歌烙上烙印;
3. 所有 GMS 服務均嵌入其中，也可以由 Google 注冊商标。如果Google GMS服務内置于Android手機中，則相當于Google官方認證的産品。
目前在國外銷售的幾乎所有Android手機都依靠GMS來提供推送通知、使用者資料雲存儲等服務。但是，國内使用者不依賴GMS服務，GMS服務在中國不可用，GMS服務在中國有相應的國内軟體替換。
Linux和Android之間的生态比較摘要
Android 和 Linux 都是經過驗證的作業系統，即使在專門的嵌入式和移動應用程式環境中，它們也能運作現成的中間件和打包應用程式。但是，這兩個開源作業系統在開發，內建和托管方面從軟體堆棧的底部到頂部都有所不同，這會影響找到最佳部署解決方案的方式和位置。
作業系統可細分為移動作業系統、物聯網作業系統、嵌入式作業系統、桌面作業系統、伺服器作業系統、雲作業系統等領域，每個細分都有其相應的代表性企業。
今天，我們介紹一個基于Linux核心的作業系統——雲針cloudneedle作業系統。
微芯
Cloud needle OS是基于Linux核心自主研發的作業系統，豐富的硬體産品線，目前擁有雲産品伺服器、終端産品電腦、平闆電腦、電視機和手機以及物聯網産品廣告機和工業控制機，從雲端到終端，終端到物聯網的所有生态裝置都通過。
優勢
Cloud Needle OS是基于Linux核心通過LFS（Linux從零開始，從頭開始編譯LINUX安裝的方法）從頭開始自建的作業系統，該技術是完全自主和可控的。
Cloud Needle OS擁有自研的應用生态系統，不受美國"卡脖子"的影響，也不需要下載下傳流量最少就能體驗到各種應用，使用者體驗更好。
市場趨勢
Cloud Needle OS将美國的Chrome Os和印度的Kai OS配對。根據2020年IDC報告，帶有Chrome OS的Chromebook的銷量是帶有IOS的Mac boos的兩倍，而Kai OS是印度僅次于Android的第二大作業系統。根據Chrome OS和Kai OS的市場案例，雲針OS的市場佔有率在未來可用。
中國作業系統面臨緊迫問題
1）核心不統一，軟硬體不能自由比對，應用适應困難，工程能力不高。
2）整體性能不好，操作-碎片化‖-均質化‖，缺乏上下遊關聯。
3）産業基礎薄弱，産業鍊供應中存在外圍驅動因素，缺乏常用工具軟體、行業應用軟體等關鍵軟體。
4）雲計算、工業控制、智能制造等新技術的創新能力不足以保證長期可持續發展。
5）作業系統廠家員工相對較少，動力分散，專業化水準不足。
好在這樣的外部環境下，我們中國已經研發出了完全自主的全生态營運體系，真正實作了核心統一，軟硬體可以自由搭配，應用适配問題得到了解決，那麼就可以帶動上下遊産業鍊，對于雲計算、工業控制、智能制造等新技術的創新能力是發自内心的。 優化産業結構更新，確定長期可持續發展。
Cloud Needle Cloudneedle——國産作業系統不僅直接以Winows、Android、Apple（IOS、MAC）的标準為标準，還采用了各自截然不同的理念和理念，完全筆直相容目前國際國内市場大部分終端裝置（包括晶片）和軟體，真正解決了中國目前"脖子捏"的項目！生态環境适應性強，使用者友好。