Развитие и применение операционных систем и оболочек в мобильных технологиях: анализ истории развития и актуальных трендов в сфере мобильных ОС и оболочек

Малахов Сергей Валерьевич ORCID: 0009-0001-8666-6713 кандидат технических наук доцент, кафедра управления в технических системах, Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики 443010, Россия, Самарская область, г. Самара, ул. Льва Толстого, 23 Malakhov Sergei Valer'evich PhD in Technical Science Associate Professor, Department of Management in Technical Systems, Povolzhskiy State University of Telecommunications & Informatics 23 Lva Tolstogo str., Samara, Samara region, 443010, Russia s.malakhov@psuti.ru Якупов Денис Олегович ORCID: 0009-0003-2371-0822 ассистент, аспирант, кафедра управления в технических системах, Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики 443010, Россия, Самарская область, г. Самара, ул. Льва Толстого, 23 Yakupov Denis Olegovich Assistant, Graduate student, Department of Management in Technical Systems, Povolzhskiy State University of Telecommunications & Informatics 23 Lva Tolstogo str., Samara, Samara region, 443010, Russia d.yakupov@psuti.ru Воробьева Евгения Григорьевна ORCID: 0009-0008-8225-7091 студент, кафедра информатики и вычислительной техники, Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики 443010, Россия, Самарская область, г. Самара, ул. Л. Толстого, 23 Vorobeva Evgeniia Grigor'evna Student, Department Informatics and computer technology, Povolzhskiy State University of Telecommunications & Informatics 443010, Russia, Samara region, Samara, L. Tolstogo str., 23 vorobeva.g2004@gmail.com Нехаев Максим Вадимович студент, кафедра информатики и вычислительной техники, Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики 443010, Россия, Самарская область, г. Самара, ул. Л. Толстого, 23 Nekhaev Maksim Vadimovich Student, Department Informatics and computer technology, Povolzhskiy State University of Telecommunications & Informatics 443010, Russia, Samara region, Samara, L. Tolstogo str., 23 maks.popovich2014@yandex.ru Мухтулов Михаил Олегович студент, кафедра информатики и вычислительной техники, Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики 443010, Россия, Самарская область, г. Самара, ул. Л. Толстого, 23 Muhtulov Mihail Olegovich Student, Department Informatics and computer technology, Povolzhskiy State University of Telecommunications & Informatics 443010, Russia, Samara region, Samara, L. Tolstogo str., 23 mixa.1204@inbox.ru

Новосельцева София Владимировна студент, кафедра информатики и вычислительной техники, Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики 443010, Россия, Самарская область, г. Самара, ул. Л. Толстого, 23 Novoseltseva Sofiia Vladimirovna Student, Department Informatics and computer technology, Povolzhskiy State University of Telecommunications & Informatics 443010, Russia, Samara region, Samara, L. Tolstogo str., 23 sunny.tea.with.lilac@gmail.com

Введение

В последние десятилетия операционные системы и оболочки стали неотъемлемой частью мобильных технологий, играя ключевую роль в функциональности и пользовательском опыте мобильных устройств. Смартфоны и планшеты позволяют нам быть всегда на связи, получать информацию, развлекаться и работать в любой точке мира. Одним из ключевых факторов успешной работы мобильных устройств являются операционные системы (ОС) и оболочки.

Операционная система (ОС) – это программное обеспечение, которое управляет и координирует работу мобильного устройства. ОС обеспечивает связь между аппаратными и программными компонентами устройства, обеспечивает взаимодействие с пользователем и управляет выполнением приложений.

В свою очередь, оболочка – это пользовательский интерфейс ОС, который предоставляет доступ к функциональности устройства и приложений. Оболочка включает в себя элементы управления и интерактивные компоненты, такие как меню, панели инструментов, значки и жесты, упрощающие взаимодействие пользователя с устройством.

В данной статье рассматривается история развития мобильных ОС и оболочек, а также выявляются актуальные тренды в этой сфере.

1. История развития ОС и оболочек

История развития мобильных операционных систем восходит к появлению первых коммерческих смартфонов в начале 2000-х годов.

Первая мобильная ОС: Symbian. Разработанная компанией Psion, Symbian стала одной из первых операционных систем, предназначенных специально для мобильных устройств. Она была наиболее популярной в то время. В 2007 году Apple представила свою мобильную ОС iOS для iPhone. Ее основателем был Стив Джобс. Операционная система была инновационной и привлекла внимание миллионов пользователей по всему миру и сильно изменила игру в мобильной индустрии. История Android началась с 2003 года, ее основателями были Рич Майнер, Ник Сирс, Крис Уайт и Энди Рубин. Компания Google, после приобретения ОС Android, начинает активно развивать эту мобильную платформу, которая впоследствии становиться самой популярной ОС в мире, благодаря своей открытости, широкой поддержке и богатым возможностям настройки. ^[1] Microsoft также внесла свой вклад в мир мобильных ОС с выпуском Windows Phone. Однако эта платформа не смогла конкурировать с Android и iOS и в итоге была приостановлена. В 2019 году компания Huawei представила свою собственную ОС – HarmonyOS, но доступна она только на устройствах Huawei и Honor. Также начиная с 2016 года находится в разработке Российская ОС «Аврора».

С того времени операционные системы, такие как iOS, Android и другие, претерпели значительные изменения и улучшения, приведшие к более продвинутым возможностям и интерфейсам для мобильных устройств.

Важной частью развития мобильных операционных систем стало применение оболочек. В начале 2000-х оболочки представляли собой простые интерфейсы, предоставляющие доступ к основным функциям, таким как звонки, SMS и некоторые игры. С появлением iOS и Android оболочки стали более интерактивными и гибкими. Они начали включать магазины приложений, настраиваемые виджеты и широкие возможности настройки. Примером таких оболочек являются: TouchWiz, HTC Sense и MIUI, предоставляющие уникальные функции и дизайн, дополняющие базовую функциональность операционных систем. С развитием и появлением новых операционных систем, потребовались и усовершенствованные оболочки, такие как EMUI, One UI и другие.

2. Анализ популярных ОС

Далее будет проведен анализ самых популярных операционных систем. Для сравнения используем: iOS, Android и HarmonyOS.

Android является самой распространенной ОС в мире. Она предназначена для устройств различных производителей независимо от характеристик и цен. OC имеет открытый исходный код, что позволяет разработчикам создавать новые приложения и функции, доступные для скачивания на Google Play Store, а также дает возможность устанавливать приложения из сторонних источников. Еще один плюс системы – это более гибкие настройки интерфейса и функций устройства. Android совместим с большим разнообразием аксессуаров.

iOS является второй по популярности системой, которая предназначена только для устройств компании Apple. Данная ОС имеет закрытый исходный код, что обеспечивает высокую безопасность и стабильную работу устройств. Apple выпускает обновления программного обеспечения чаще, чем другие производители операционных систем.^[2]

HarmonyOS одна из новых операционных систем, для устройств компании Huawei. Она имеет открытый исходный код как у системы Android, но у нее улучшенная безопасность как у iOS, за счет использования собственных механизмов защиты и шифрования данных.

По данным сайта «Исследование рынка технологий Counterpoint», распространение мобильных ОС на мировом рынке в 2023 году (Рис.1) в процентном соотношении составил: Android – 81% , iOS – 16% и HarmonyOS –3%.^[4]

Рисунок 1. Распространение мобильных ОС на мировом рынке в 2023 году

Рассмотрев преимущества и недостатки операционных систем, можно сделать вывод, что Android имеет открытый исходный код для разработки приложений и применяется на многих устройствах. А iOS и HarmonyOS обладают высокой степенью безопасности и обеспечивают стабильную работу устройств, но только в рамках одного бренда.

3. Исследование производительности ОС

Сравнение производительности мобильных операционных систем – это всегда актуальная тема для пользователей смартфонов. Несмотря на то, что многие предпочтения зависят от личных предпочтений и потребностей, важно понимать различия между разными OC. Рассмотрим, как Android, iOS и HarmonyOS выступают в тестах производительности.

В тестах использовались модели смартфонов: Samsung Galaxy S20 (Android), iPhone 12 Pro (iOS), Huawei P40 Pro (HarmonyOS). Для тестирования применялись следующие приложения:

AnTuTu Benchmark для Android - приложение для тестирования производительности смартфонов и планшетов. Включает тесты производительности графики, вычислений искусственного интеллекта, тест браузера, а также функции проверки экрана, памяти и батареи.^[5]

3DMark Benchmark – популярный тест производительности, который позволяет протестировать производительность графического процессора и центрального процессора устройства.^[6]

1. Тест производительности в Antutu Benchmark (Рис.2):

Samsung Galaxy S20 (Android):

· Общий балл (Total Score): Средний результат от 400 000 до 500 000.

· Балл процессора (CPU Score): Средний результат от 100 000 до 150 000. Samsung Galaxy S20 оснащается мощным процессором Snapdragon 865, обеспечивающим высокую производительность в многозадачных приложениях и играх.

· Балл графики (GPU Score): Средний результат от 150 000 до 180 000. Устройство обладает высококлассной графической подсистемой, которая способна обеспечить плавный игровой опыт с высоким разрешением и частотой обновления экрана.

· Балл памяти (Memory Score): Средний результат от 60 000 до 80 000. Samsung Galaxy S20 имеет достаточно оперативной памяти для эффективной работы с множеством приложений и процессов одновременно.

· Балл UX (User Experience Score): Средний результат от 70 000 до 100 000. Этот показатель отражает качество пользовательского опыта, включая скорость работы интерфейса, быстродействие приложений и другие факторы.

iPhone 12 Pro (iOS):

· Общий балл (Total Score): Средний результат от 600 000 до 700 000. iPhone 12 Pro оснащен мощным процессором Apple A14 Bionic и высокопроизводительной графикой, что обеспечивает впечатляющую общую производительность.

· Балл процессора (CPU Score): Средний результат от 180 000 до 220 000. Процессор A14 Bionic имеет шесть ядер, что обеспечивает быструю обработку данных и многозадачность.

· Балл графики (GPU Score): Средний результат от 200 000 до 250 000. Встроенный графический процессор обеспечивает высокую производительность для графических приложений и игр.

· Балл памяти (Memory Score): Средний результат от 80 000 до 100 000. iPhone 12 Pro оснащен 6 ГБ оперативной памяти, что обеспечивает быструю загрузку и многозадачность.

· Балл UX (User Experience Score): Средний результат от 130 000 до 150 000.

Huawei P40 Pro (HarmonyOS):

· Общий балл (Total Score): Средний результат от 450 000 до 550 000.

· Балл процессора (CPU Score): Средний результат от 120 000 до 150 000. Huawei P40 Pro обычно оснащен мощным процессором Kirin 990 с технологией 7 нм, что обеспечивает высокую производительность.

· Балл графики (GPU Score): Средний результат от 180 000 до 200 000. Графический процессор Mali-G76 MP16 в сочетании с Kirin 990 обеспечивает отличную графическую производительность..

· Балл памяти (Memory Score): Средний результат от 80 000 до 100 000. Huawei P40 Pro обычно оснащен 8 ГБ оперативной памяти, что обеспечивает хорошую производительность при многозадачности.

· Балл UX (User Experience Score): Средний результат от 70 000 до 100 000.

Рисунок 2. Тест производительности в Antutu Benchmark

2. Тест производительности графики в 3DMark Benchmark (Рис.3):

Samsung Galaxy S20 (Android):

· Wild Life (Graphics Test): Средний результат от 6000 до 8000. Wild Life тестирует графическую производительность устройства в играх с высоким разрешением и сложными эффектами.

· Sling Shot (Graphics Test): Средний результат от 7000 до 9000. Sling Shot тестирует графическую производительность в более современных мобильных играх с использованием различных графических API.

· Ice Storm (Graphics Test): Средний результат от 50 000 до 70 000. Ice Storm предоставляет результаты теста графической производительности в менее требовательных играх и приложениях.

iPhone 12 Pro (iOS):

· Ice Storm Unlimited (Graphics Test): Средний результат от 120 000 до 140 000.

· Sling Shot Extreme (Graphics Test): Средний результат от 6000 до 7000.

· Wild Life (Graphics Test): Средний результат от 6000 до 7000.

Huawei P40 Pro (HarmonyOS):

· Ice Storm Unlimited (Graphics Test): Средний результат от 100 000 до 120 000.

· Sling Shot Extreme (Graphics Test): Средний результат от 4000 до 5000.

· Wild Life (Graphics Test): Средний результат от 5000 до 6500.

Рисунок 3. Тест производительности графики в 3DMark Benchmark

3. Тест скорости работы приложений (Рис.4):

· Android: Среднее время отклика 0,6 секунды

· iOS: Среднее время отклика 0,8 секунды

· Harmony OS: Среднее время отклика 0,7 секунд

Рисунок 4. Тест скорости работы приложений

Исходя из проведенных тестов, можно сделать вывод, что iOS и HarmonyOS обладают схожей производительностью, превосходя Android в некоторых аспектах. iOS показывает лучшие результаты, однако, стоит отметить, что HarmonyOS еще относительно новая операционная система и ее производительность может улучшаться с развитием и оптимизацией.

4. Тенденции развития ОС и оболочек

Современные тренды в области мобильных операционных систем отражают влияние технологических новинок и геополитических аспектов на развитие данной сферы. Самое популярное и многообещающее направление – интеграция искусственного интеллекта (ИИ). Многие современные мобильные ОС и оболочки внедряют ИИ-технологии для улучшения пользовательского опыта. Это позволяет создавать персонализированные рекомендации, улучшать распознавание голоса и изображений, а также повышать безопасность устройств.

Еще одним актуальным трендом является мультимодальность. Создание оболочек и ОС, которые обеспечивают возможность взаимодействия с устройствами различными способами: голосом, жестами, касанием и т.д.

Производители постоянно ищут способы улучшить пользовательский интерфейс, делая его более интуитивно понятным и удобным для пользователя. Большое внимание уделяется графическому дизайну и анимации.

В современном мире безопасность данных является приоритетной задачей. Поэтому с увеличением угроз кибербезопасности, разработчики уделяют большое внимание защите данных пользователей, внедряя новые методы шифрования, биометрическую аутентификацию и другие меры безопасности.

Увеличение производительности и оптимизации. С появлением более мощных мобильных устройств, разработчики ОС и оболочек стремятся к оптимизации кода и повышению производительности, чтобы обеспечить более быструю и плавную работу устройств.

Интеграция с другими устройствами и сервисами. Мобильные ОС и оболочки все больше интегрируются с другими устройствами (умные часы, домашние устройства и т. д.) и онлайн-сервисами для создания более удобной и совместимой экосистемы.

Расширение возможностей гибкости и портативности. С появлением смартфонов с гибкими экранами и смарт-часов, мобильные ОС и оболочки также разрабатываются с учетом возможности адаптации к различным формам и факторам. Это позволяет пользователям настроить устройства в соответствии с их потребностями и предпочтениями.^[3]

В целом, тенденции развития в сфере операционных систем и оболочек в мобильных технологиях указывают на улучшение производительности, безопасности, удобства и персонализации пользовательского опыта, что позволит создавать более интеллектуальные, адаптивные и эффективные устройства.

Заключение

Таким образом, мобильные ОС и оболочки играют решающую роль в функциональности и удобстве использования мобильных устройств. Их развитие и применение тесно связаны с требованиями и потребностями пользователей. Современные тренды включают в себя интеграцию искусственного интеллекта, мультимодальность, обеспечение безопасности и конфиденциальности, а также расширение гибкости и портативности. Стремительное развитие технологий и вселенной мобильных приложений делает мобильные ОС и оболочки ключевыми компонентами успешного пользовательского опыта в мире мобильных технологий. Осознание истории и актуальных тенденций в сфере мобильных операционных систем и оболочек позволит более точно предугадать технологические изменения и потенциальные влияния в будущем. Будущее мобильных технологий обещает еще больше инноваций и удобства для пользователей.