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Saturday, 24 March 2012

嵌入式系统烽火再起 微软10年磨一剑

挡不住一众技术专家参加微软Teched 2009技术大会的澎湃热情。在Teched 2009技术盛典上,除了重装上阵的Windows7外,最大的亮点莫过于是微软一口气发布了两个嵌入式操作系统(OS):Windows Embedded CE 6.0 R3和Windows Embedded Standard 2011。在此之前,英特尔CEO欧德宁也曾表示“嵌入式系统将是英特尔的下一座宝藏”。非常巧合的是,这一想法和微软不谋而合。在Teched 2009上,微软也把嵌入式系统当作是下一座宝藏。
    目前,结合无线应用的嵌入式系统不但是开发者最感兴趣的话题,也是世界上最热门的话题之一。以前嵌入式操作系统的战火一般只在工业领域和大型智能设备 中燃烧。但随着3G无线技术的普及和嵌入式硬件设备性能的不断提升,便携式消费电子设备正方兴未艾,大大的推动着嵌入式设备急速增长。所以,虽然和PC领 域相比,嵌入式OS市场仍然很小,但正如“星星之火,可以燎原”一样,现在的嵌入式OS领域正被各大巨头视为未来的增长引擎。嵌入式OS烽火再起,微软称 霸的梦想胜算有几何?
    1. 微软10年磨一剑,全面布局以谋霸主地位
    当人们把目光聚集到微软新开发的搜索引擎,欲与谷歌争夺互联网霸主地位时,微软却已经在另一个重要领域施展拳脚了。在后PC时代,嵌入式系统将广泛应 用于便携式的消费领域和商用设备领域。从目前的态势来看,在嵌入式OS领域除了风河和Red Hat外,就很难有其它公司能与微软抗衡。那么,到底微软为称霸嵌入式OS领域都做了些什么事情呢?
    (1)微软深耕嵌入式领域的全套产品
    一般来说,嵌入式操作系统可以分为两类:一类是面向控制、通信等领域的实时操作系统,如风河公司的Vxworks和Psos、Qnx公司的Qnx、 Ati的Nucleus等;另一类是面向消费领域的实时操作系统,主要有微软Windows Embedded和Linux等。而根据国际知名市场研究公司VDC的估计,在未来消费电子和商用设备市场将会成为嵌入式操作系统的主战场。例如,智能移 动设备、GPS导航设备、DVD播放器、ATM机、零售POS系统、机顶盒、车用智能系统等。
    在探讨微软帝国称霸嵌入式OS系统胜算之前,让我们先了解一下其发展历史。微软从1996年发表WinCE第一个版本,到目前为止微软嵌入式操作系统 有两个内核:一个是WinCE 内核,包括Windows Mobile也是使用这个内核,它能支持各种便携设备的嵌入式应用。另外一个内核是Windows Embedded XP和WEPOS 使用的Windows XP内核,它是模块化的XP版本。WEPOS(Windows Embedded for POS)是一个专门为零售终端定制的嵌入式XP版本。
    由此可见,微软在嵌入式系统的策略,是具有硬实时的嵌入式操作系统WinCE 和Windows Mobile的目标是移动和通用的嵌入式设备,如手机、导航、PMP、机顶盒、工业控制设备和医疗仪器等。Windows Embedded XP 是一个非实时的嵌入式操作系统,目标是瘦客户机、零售机器、工厂生产线控制和技术外设存储和显示设备。另外,微软推出的.NET Micro Framework是针对微型设备和单片机市场的一个新产品,它是补偿WinCE不能支持的更小型的嵌入式应用。
    (2)10年磨一剑,微软全面布局嵌入式领域
    比较起不少已经有20多年历史的老牌嵌入式操作系统公司,微软还是一个新兵,但微软的整个产品线却在不断的发展和丰富中。在嵌入式OS领域,微软经过 10年磨一剑,积聚了巨大的优势。使到即使是风河这样老牌的嵌入式系统厂商,也很难阻挡微软在嵌入式领域前进的步伐。这既有微软自身的品牌优势、资金优 势,更有微软强势开拓第二帝国的雄心壮志。
    目前,微软完整的Windows Embedded系列产品包括:在Teched 2009上大出风头的Windows Embedded 6.0 R3的RTM版本,其最激动人心的功能是增强了支持多种消费类电子设备的无缝连接。Windows Embedded Standard 2011是针对Windows 7平台的模块化系统。为了适应嵌入式产品的定制化需求,微软将Windows 7拆成了一万多个组件,允许用户根据自己的需求进行二次开发,以定制尺寸更小的操作系统。此外,还有针对商用重要装置类型的解决方案Windows Embedded POSReady,这是以预先设定的工具套件形式提供给POS特定市场所需的各项功能;还有新推出的针对导航产品的Windows Embedded NavReady套件。
    俗话说:单打独斗的敌不过打群架的。微软根据嵌入式OEM制造商的不同需求进行差异化的设计,形成一系列的产品矩阵显然很有杀伤力。如果说个人电脑是微软的第一帝国的话,那么微软希望嵌入式OS是它的第二帝国。而且,在未来这将是一个比个人电脑更为庞大的帝国。
    2. 称霸嵌入式OS应具备什么条件?
    如今随着嵌入式设备市场步入一个爆发性的增长拐点,不但鼓舞着众嵌入式软件巨头在该领域的扩张野心,同时也加剧着竞争的白热化。据有关数据显示,预计 到2012年全球将有30亿个嵌入式设备交付。因此,嵌入式OS领域的各家巨头如微软、风河、Montavista、奇趣、PalmSource等都争先 恐后地进行圈地运动,力争在市场竞争格局尚未明朗之前占得先机。那么,在后PC时代,称霸未来嵌入式OS平台的条件是什么?微软在这个风涌云起的嵌入式 OS市场中又胜算有几何呢?
    (1)竞争核心:谁拥有更庞大的“生态链”
    因为嵌入式设备涉及到的应用非常多,而且差异性也很大。所以嵌入式开发与传统软件开发有着一个最大的区别:就是在嵌入式设备开发时,开发者需要综合考 虑硬件平台和软件平台的配合。在PC机平台上进行软件开发时,因其具有标准的CPU架构和运行平台,硬件上的开发方式和过程相对统一;而嵌入式开发则需要 考虑不同的硬件设备、CPU处理器和存储空间,再加上操作系统配合硬件BSP作的定制和裁剪。所以,相较于传统PC平台上的软件开发难度会大一些。而且, 对于嵌入式OEM厂商来说,缩短新产品的上市时间是他们最关心的问题,所以选用的OS平台最好是能提供完整的整体解决方案(例如,对各家CPU已经优化, 对不同硬件板BSP提供支持等)。因此,是否拥有一个庞大的“生态链”是各家嵌入式平台最大的竞争点。
    如果将嵌入式“生态链”与生物生态链相类比,那么嵌入式平台厂商是一条河流,而河里的生物是各家合作伙伴和OEM厂商。河里不但需要有大鱼(如CPU 合作伙伴),而且还需要有各式各样的虾兵蟹将(各OEM设备厂商)等。与生物生态链类似,嵌入式生态链的OEM厂商彼此命运攸关,或者说更像是共生关系。 如果生态链健康,那么所有参与者都能够繁衍生息;如果生态链不健康,所有参与者都会深受其害。因此,未来的嵌入式平台竞争不再是个体操作系统公司(如微 软、风河)之间的竞赛,而是平台生态链(Windows Embedded、VxWorks、Linux)之间的对抗。明智的平台厂商在制定战略时不应仅仅从自身出发,还应当顾及合作伙伴以及整个生态链的健康发 展。简单说就是:“得道者多助,失道者寡助。”
    从Teched 2009公布的资料来看,微软Windows Embedded的策略是加强和不同的CPU架构进行合作,如微软可适用于X86、SPGA、ARM、SH、SoCP等不同的CPU架构。同时,微软的合 作伙伴在全世界约有600多个,既包括了一些CPU伙伴,还有系统集成合作伙伴、硬件合作伙伴。而在嵌入式系统开发方面更是有5500多个OEM(原始设 备制造商)合作伙伴的支持。从这些资料来看,微软在解决嵌入式开发的生态链问题上有一个非常好的基础。
    (2)能否降低用户总体开发成本
    在消费类设备的嵌入式操作系统中,对微软构成最大威胁的莫过于许可证免费的Linux。由于嵌入式硬件种类繁多且供应商也很多,Linux凭借其开源 的特点深入业界欢迎。在Linux的开源领域中风河、Montavista和Red Hat可谓大名鼎鼎。但是,随着嵌入式系统日渐复杂,对操作系统的研发成本也越来越高了。相比Linux之下,Windows平台的优势日渐明显。因为财 大气粗的微软正不惜花费重金来加大投资,例如针对更宽广的领域提出垂直的专业解决方案。
    事实上在考虑一个嵌入式开发平台时,不仅要考虑付出的平台许可费用,还要考虑到开发成本、分销成本以及支持维护成本。当把所有的成本综合起来考虑时, 平台的许可费用只占总成本的10%左右。因此,面对免费许可的Linux平台,微软正以其总体成本低的优势来绞杀Linux的免费根基。因为作为全球第一 大软件厂商,微软在资金、技术等方面有着无可匹敌的优势,其产品也更为客户所信赖。另外,在产品的升级和更新换代方面,微软也能提供持续、稳定的保障,这 使得开发人员不致于因为嵌入式系统的发展而更换产品。在这一点上,微软无疑是获得了满分。
    (3)能否提供适用性最广的平台
    嵌入式平台需要满足两个条件才能得到OEM开发商的欢迎:一是适应性要最广;二是要满足不同行业的个性化需求。因为嵌入式设备涉及到的应用非常多、差 异性大。因此,OEM开发商往往希望能基于同样的技术和平台,就能打造出达到不同用户体验需求的程序。因此,只有适用性最广的平台,能把行业中需要的功能 和应用预先定制的平台,厂商能更快地将产品投放到市场的平台,才会更受到OEM开发厂商的欢迎。这在开发需求变化多端的消费类产品中是至关重要的一个因 素。
    微软提供的嵌入式OS方案基本上能很好的满足用户需求,例如Windows CE系列适用于对小型化特别敏感的用户,Windows Embedded Standard 则把Windows7上的技术转移到嵌入式设备上。对于特定的领域,微软也提供了特别的解决方案:一个是Windows Embedded NavReady主要用于导航仪设备,另一个是Windows Embedded POS Ready适合于POS系统开发。但风河公司的VxWorks平台在工业控制、航空国防等领域有强大的优势,而且近年开始支持在消费领域极为活跃的 Linux平台以及其它的RTOS(实时操作系统)平台。简单的说,风河公司在工业控制上占尽优势,而微软的优势则在消费领域。在产品线的完整适用性上, 双方可算是平分秋色,打成平手。
    (4)能否提供强大的技术支持和培训
    在嵌入式领域中,开发者面临的最大挑战是开发环境及开发效率问题。因为开发人员并不一定熟悉嵌入式开发环境及相关性能,这会严重的影响到开发效率。因此,OEM开发商都要花大量的人力和物力进行培训,而在嵌入式系统高速发展的今天,自家的培训就显得有些力不从心。
    从微软在Teched 2009公布的市场策略来看,使用微软Windows Embedded的客户不必投入资源用于技术支持和培训,因为微软有众多的培训和认证合作伙伴。这也是微软Windows Embedded一经推出,便能火爆的关键原因。相比之下,虽然开源的Linux曾经在一段时间内风靡一时,但毕竟没有大量的人力、物力以及技术实力的持 续投入,使到Linux系统在大规模商用时往往成为一纸空谈。在这一点上,微软众多的培训和认证合作伙伴可算是占有一定有优势。
    当然,随着技术发展、应用模式和竞争格局的不断变化,嵌入式软件的产业生态链环境也会不断的变化。在即将趋于白热化的嵌入式OS竞争中,微软无疑是取得了制高点。但嵌入式OS战火才刚刚点燃,鹿死谁手仍未可知。我们不防拭目以待,谁能笑到最后.

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