移动操作系统与应用开发概述.ppt

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1、移动操作系统,2013.lth,移动操作系统,课 程 概 述,移动操作系统专业必修课 学分 4学时 80考试课：期中（30%），期末（50%），平时（20%）课程主要内容：android系统应用开发16周（单周6，双周4）,本章学习目标：,了解通用计算机系统与嵌入式系统的区别与联系了解嵌入式系统典型硬件体系结构了解嵌入式系统微处理器架构掌握Arm架构和x86架构及各自特点了解嵌入式系统典型的软件结构了解各种移动操作系统及特点了解开放手机联盟的目的、组成和性质了解Android平台的发展历史掌握Android的特征,第1章 移动操作系统与应用开发概述,以智能手机、平板电脑为代表的智能移动设备的发

2、明极大地改变了人们的生活方式,创造了移动互联网的新时代。智能移动设备系统,简称移动系统,是嵌入式系统的一种。移动操作系统的应用开发是移动互联网发展的主要推动力，也是嵌入式开发领域中最绚烂的一颗明珠。,1.1 现代计算机系统的发展,由于应用的驱使，现代计算机发展分为2大分支：1.通用计算机系统 286,386,486，奔腾，酷睿.多核 向高速海量的数据处理能力发展。2.嵌入式计算机系统 传统的电子系统发展到智能化的现代电子系统。,通用计算机与嵌入式系统的对比,嵌入式系统是以应用为中心,以计算机技术为基础,并且软硬件是可裁剪的,适用于对功能、可靠性、成本、体积、功耗等有严格要求的专用计算机系统。移

3、动互联网设备系统,简称移动系统,是嵌入式系统的一种,它是针对移动互联网设备这一领域的系统。嵌入式系统与移动系统的关系如图：,嵌入式系统与移动系统,1.2、嵌入式与移动系统的典型结构,1.嵌入式系统典型硬件体系结构2.嵌入式系统微处理器架构3.嵌入式系统典型的软件结构,1.嵌入式系统典型硬件体系结构,一个最基本的计算机系统由哪些模块构成？冯诺依曼(VonNeumann)结构；哈佛(Har-vard)结构。,处理器，存储器，输入输系统，系统总线,1.冯诺依曼体系结构 此结构的最大特点是程序代码存储器和数据存储器统一编址,这样程序和数据使用同一个存储器,指令和数据共享同一总线 Intel8086,A

4、RM7,MIPS处理器等。,2.哈佛体系结构哈佛结构有两个显着特点:一是使用两个独立的存储器模块,分别存储指令和数据,每个存储模块都不允许指令和数据并存;二是使用独立的两条总线,分别作为CPU和每个存储器之间的专用通信路径,而这两条总线之间毫无关联。,摩托罗拉公司的MC68系列、Zilog公司的Z8系列、ARM9、10系列等，Intel凌动。,分为RISC和CISC两种类型,2.嵌入式系统微处理器架构,目前主流嵌入式微处理器系统采用RISC和CISC两种架构的都有1.ARM架构ARM(AdvancedRISCMachines,高级精简指令系统机器)是对一类RISC微处理器的通称。ARM是由一家

5、名为ARM的英国公司负责设计的。该公司专门从事基于RISC技术芯片的设计开发,作为知识产权供应商,该公司本身不直接从事芯片生产,靠转设计许可由合作公司生产各具特色的芯片,世界各大半导体生产商从ARM公司购买其设计的ARM微处理器核,根据各自不同的应用领域,加入适当的外围电路,从而形成自己的ARM微处理器芯片进入市场特点：属于RISC指令集，处理任务高效；节能；成本低廉；但应用软件不便移植。,2.x86架构x86系列CPU是在桌面机、服务器等上使用最多的CPUIA-32(IntelArchitecture-32)。英特尔推出第一代处理器8086以来,后续推出80286、80386、80486、P

6、entium等处理器都在兼容8086指令集的基础上对其进行了增强,所以又称x86架构。32是处理器的工作宽度,即同一时间内可以处理32位二进制数据。其他公司的处理器(如AMD32)兼容此架构,也属于IA-32架构。,IA-64是IntelArchitecture-64的缩写,是64位英特尔体系架构,其工作宽度是64位,其微架构彻底不同于x86架构。IA-64不兼容x86的软件,x86软件必须使用各种模拟形式才能运行在其上,采用IA-64典型的处理器的有英特尔Itanium。Intel64是64位的x86架构,其工作宽度是64位。最早由AMD公司推出,后来英特尔也推出了与之兼容的处理器,命名为E

7、M64T,后来才正式更名如此。采用此架构的处理器典型的有AMDAthlon64、英特尔Xeon。x86架构属于CISC。最近,为适应嵌入式系统的需要,英特尔专门推出适于嵌入式系统的x86处理器凌动。特点：属于CISC指令集，善于处理综合性任务；运算性能强大；兼容性好；生产工艺精良；但功耗大。,3.MIPS架构 由MIPS科技公司（美国）开发并授权，广泛被使用在许多电子产品、网络设备、个人娱乐装置与商业装置上。最早的MIPS架构是32位，最新的版本已经变成64位。也是RISC处理器。MIPS的意思是无内部互锁流水线的微处理器(MicroprocessorwithoutInterlockedPip

8、edStages)。与ARM一样,MIPS公司以IP(IntelligenceProperty,知识产权)核方式将MIPS微处理器内核提供给各个半导体公司进一步开发RISC架构的嵌入式微处理器。目前国产龙芯系列芯片也属于MIPS架构。如图是一款Sony游戏机所采用的MIPS芯片。,图是一款Sony游戏机所采用的MIPS芯片,4.PowerPC架构PowerPC是一种RISC架构的CPU。20世纪90年代,IBM、Apple和Motorola(摩托罗拉)公司开发PowerPC芯片成功,并制造出基于PowerPC的多处理器计算机。PowerPC架构的特点是可伸缩性好、方便灵活、开放性。PowerP

9、C的应用领域非常广泛,从手机到游戏机都能看到PowerPC的影子。PowerPC目前在通信、网络等领域得到了广泛的应用,例如交换机、路由器等。AppleMac系列PC机在转到x86架构之前,十几年来一直在使用PowerPC处理器。如图是一款IBM PowerPC601。,5.SuperHSuperH是用于高性能价格比、小型化和高性能功耗比的嵌入式RISC处理器。SuperH处理器广泛用于打印机、传真机、多媒体终端机、电视游乐器、机顶盒、CD-ROM、家用电器等等多种嵌入式系统中。,3.嵌入式系统典型的软件结构,嵌入式系统的软件结构,1.3 常见移动操作系统（手机操作系统）,在早期的手机内部是没

10、有智能操作系统的，所有的软件都是由手机生产商在设计时所定制的，因此手机在设计完成后基本是没有扩展功能的。后期的手机为了提高手机的可扩展性，使用了专为移动设备开发的操作系统，使用者可以根据需要安装不同类型的软件。操作系统对于手机的硬件配置要求较高，所产生的硬件成本和操作系统成本使手机的售价明显高于不使用操作系统的手机,1.3.1 手机操作系统,手机上的操作系统主要包括以下几种:AndroidiPhoneOSWindows Phone 8Symbian黑莓,Android由谷歌发布的开源手机系统Android的组成Linux操作系统、中间件和应用软件组成第一个完全定制、免费、开放的手机平台应用软件

11、使用Java语言开发较好的可移植性手机、平板电脑、电视,iOS 由苹果公司开发的操作系统iOS的系统构架核心操作系统层、核心服务层、媒体层和可轻触层多点触摸操作是iOS的用户界面基础,Windows Phone 82012年末发布移动设备操作系统“方格子”用户界面集成了Xbox Live游戏、社交网站和Zune音乐功能与Windows Mobile不兼容,黑莓系统加拿大RIM公司推出的一种移动操作系统特色是支持电子邮件推送功能主要针对商务应用，具有很高的安全性和可靠性,Symbian由塞班公司开发和维护，后被诺基亚收购实时多任务的32位操作系统功耗低、内存占用少、应用界面框架灵活不开放核心代码

12、，但公开API文档诺基亚最终决定放弃Symbian系统,1.3.2 Android起源,开放手机联盟开放手机联盟（Open Handset Alliance，OHA）由谷歌公司于2007年发起的一个全球性的联盟组织,成立时包含34家联盟成员,现在已经增加到82家联盟组织的目标研发移动设备的新技术，用以大幅削减移动设备开发与推广成本通过联盟各个合作方的努力，建立了移动通信领域新的合作环境，促进了创新移动设备的开发，创造了目前移动平台实现的用户体验口号：随时随地为每个人提供信息资讯。,开放手机联盟开放手机联盟成员（初期34个成员-目前82个）电信运营商半导体芯片商手机硬件制造商软件厂商商品化公司,

13、开放手机联盟电信运营商：中国移动通信、KDDI（日本）、NTT DoCoMo（日本）、Sprint Nextel（美国）、T-Mobile（美国）、Telecom（意大利）、中国联通、Softbank（日本）、Telefonica（西班牙）和Vodafone（英国）,开放手机联盟半导体芯片商：Audience（美国）、AKM（日本）、ARM（英国）、Atheros Communications（美国）、Broadcom（美国）、Intel（美国）、Marvell（美国）、nVIDIA（美国）、Qualcomm（美国）、SiRF（美国）、Synaptics（美国）、ST-Ericsson（意大利

14、、法国和瑞典）和Texas Instruments（美国）,开放手机联盟手机硬件制造商：Acer（中国台湾）、华硕（中国台湾）、Garmin（中国台湾）、宏达电子（中国台湾）、LG（韩国）、三星（韩国）、华为（中国）、摩托罗拉（美国）、索尼爱立信（日本和瑞典）和东芝（日本）,开放手机联盟软件厂商：Ascender Corp（美国）、eBay（美国）、谷歌（美国）、LivingImage（日本）、NuanceCommunications（美国）、Myraid（瑞士）、Omron（日本）、PacketVideo（美国）、SkyPop（美国）、Svox（瑞士）和SONiVOX（美国）,开放手机联盟商

15、品化公司：Aplix Corporation（日本）、Noser Engineering（瑞士）、Borqs（中国）、TAT-The Astonishing（瑞典）、Teleca AB（瑞典）和Wind River（美国）,Android发展史2007年11月5日，开放手机联盟（OHA）成立 2007年11月12日，谷歌发布Android SDK预览版，这是第一个对外公布的Android SDK，为发布正式版收集用户反馈,Android发展史2008年4月17日，谷歌举办总共1000万美金的Android开发者竞赛，奖励最有创意的Android程序开发者cab4me（出租车呼叫）、BioWal

16、let（生物特征识别）和CompareEverywhere（实时商品查询）,Android发展史2008年8月28日，谷歌开通Android Market，供Android手机下载需要使用的应用程序2008年9月23日，发布Android SDK v1.0版，这是第一个稳定的SDK版本2008年10月21日，谷歌公布Android平台的源代码,Android发展史2008年10月22日，第一款Android手机T-Mobile G1在美国上市，由中国台湾的宏达电子制造内置528MHz的Qualcomm MSM 7201A处理器有192MB RAM和256MB ROM的内存空间，提供侧面滑动的全

17、键盘2009年2月，发布Android SDK v1.1版修正1.0版本存在的缺陷，如设备休眠状态的稳定性问题、邮件冻结问题、POP3链接失败问题和IMAP协议的密码引用问题等,Android发展史2009年2月17日，第二款Android手机T-Mobile G2正式发售，仍由中国台湾的宏达电子制造2009年4月15日，发布Android SDK v1.5版此版本提升了性能表现，提高了摄像头的启动速度和拍摄速度，提高了GPS位置的获取速度,Android发展史2009年10月28日，发布Android 2.0（Eclair）新特性包括如数字变焦、多点触摸和多个账户邮箱2010年1月6日，谷歌

18、发布Google Nexus One使用SnapDragon 1GHz处理器3.7英寸AMOLED电容屏，由中国台湾的宏达电代工生产,Android发展史2010年5月21日，发布Android 2.2版（Froyo）此版本在企业集成、设备管理API、性能、网络共享、浏览器和市场等领域都提供了很多新特性。借助于新的Dalvik JIT编译器，CPU密集型应用的速度要比Android 2.1快25倍，并加入对Adobe Flash视频和图片的完美支持使用了Chrome V8引擎，JavaScript代码的处理速度要比Android 2.1快23倍将应用程序安装在microSD卡上，应用程序可以在

19、内部存储器和外部存储器上迁移,Android发展史2010年12月7日，发布Android 2.3（Gingerbread）此版本主要增强了对游戏的支持、多媒体影音和通讯功能。在游戏方面，增加了新的垃圾回收和优化处理事件，以提高对游戏的支持能力，原生代码可直接存取输入和感应器事件、EGL/OpenGL ES、OpenSL ES，并增加了新的管理窗口和生命周期的框架。在多媒体影音方面，支持VP8和WebM视频格式，提供AAC和AMR宽频编码，提供了新的音频效果器，比如混响、均衡、虚拟耳机和低频提升。在通讯方面，支持前置摄像头、SIP/VoIP和NFC（近场通讯）功能。,Android发展史201

20、0年12月7日，谷歌发布了第二款自主品牌的Android手机Google Nexus SCortex A8处理器，默认频率为1GHz512MB的RAM和16GB的内置闪存，但不支持存储卡扩展4.0英寸WVGA(480800)分辨率电容触摸屏幕。是第一款具备NFC功能的Android手机,Android发展史2011年1月6日，摩托罗拉发布了第一款Android 3.0的平板电脑Motorola Xoom。硬件上采用双核1GHz NVIDIA Tegra 2 处理器10.1寸1280 x800分辨率的触摸屏，内置有32GB存储，配有前置与后置摄像头，支持高清视频录制和播放功能,Android发展

21、史2011年2月3日，Android 3.0版本（Honeycomb）正式发布。专为平板电脑设计的Android系统，在界面上更加注重用户体验和良好互动性Android 3.0原生支持文件/图片传输协议，允许用户通过USB接口连接外不设备同步数据，或通过USB或蓝牙连接实体键盘进行更快速的文字输入改进了WiFi连接，搜索信号速度更快,Android发展史2011年5月10日，Android 3.1版本正式发布。作为Android 3.0的升级版，Android 3.1界面上做了一些美化与调整增加了对USB设备的支持，如USB鼠标、键盘和游戏控制器等。widget加入了可自定改变大小的功能。,A

22、ndroid发展史2011年10月19日，Android 4.0版本（冰淇淋三明治）正式发布。同时支持智能手机、平板电脑、电视等设备人脸识别功能，用户可以使用自拍相片设置屏幕锁基于NFC的Android Beam功能，可以让两部手机在接近到4厘米后交换信息，可交换的内容包括网站、联系人、导航、YouTube视频等，甚至是电子市场的下载链接.发布于2012年6月28日,Android4.1JellyBean(果冻豆),发布于2012年10月30日,Android4.2jellybean(果冻豆),Android发展史Android 4.2.2更新包于2013年2月11日发布，主要更新如下：性能及

23、稳定性的提升 一些错误修正 改善蓝牙A2DP流问题 Google Play在下载内容时会显示剩余的时间 在快速设置中长按WiFi和蓝牙图标可切换开关 当设备电量低于95%并开始无线充电时会发出提示音 在USB Debug加入白名单功能 优化电池耗电量，增加续航时间,Android发展史2013年7月24日与Nexus 7平板二代同步发表，主要更新如下：支持多用户登录，支持一台终端设备上有多个登录帐号。“蓝牙低功耗”功能，开启蓝牙后，耗电量相比之前大幅降低。支持更多缓冲器对象。新版OpenGL ES 3.0着色语言，支持32 位整数和浮点数据类型以及操作。增加多个纹理的支持，包括浮点纹理、深度纹

24、理、顶点纹理等等。多重渲染目标（Multiple Render Targets），让GPU一次性渲染多个纹理。多重采样抗锯齿（MSAA Render To Texture），让3D物体的边缘不出现毛刺，可提升图像效果。使用统一的纹理压缩格式ETC。,1.3.3 Android特点,1.在内存和进程管理方面，Android具有自己的运行时和虚拟机。Android为了保证高优先级进程运行和正在与用户交互进程的响应速度，允许停止或终止正在运行的低优先级进程，以释放被占用的系统资源Android进程的优先级并不是固定的，而是根据进程是否在前台或是否与用户交互而不断变化的Android为组件定义了生命周

25、期，并统一进行管理和控制2.在界面设计上，提供了丰富的界面控件加快了用户界面的开发速度，保证了Android平台上的程序界面的一致性Android将界面设计与程序逻辑分离，使用XML文件对界面布局进行描述，有利于界面的修改和维护,注：运行时，面向对象编程语言的运行环境,3.Android提供轻量级的进程间通讯机制Intent，使用跨进程组件通信和发送系统级广播成为可能4.Android提供了Service作为无用户界面、长时间后台运行的组件Service无需用户干预，可以长时间、稳定的运行，可为应用程序提供特定的后台功能,5.Android支持高效、快速的数据存储方式：SharedPrefer

26、ences（轻量级的存储类，主要是保存一些常用的配置比如窗口状态）文件存储轻量级关系数据库SQLite6.为了便于跨进程共享数据，Android提供了通用的共享数据接口ContentProvider可以无需了解数据源、路径的情况下，对共享数据进行查询、添加、删除和更新等操作,7.Android支持位置服务和地图应用可以通过SDK提供的API直接获取当前的位置，追踪设备的移动路线，或设定敏感区域可以将Google地图嵌入到Android应用程序中，实现地理信息可视化开发8.Android支持Widget插件可在开发桌面应用，实现比较常见的一些桌面小工具，或在主屏上显示重要的信息。9.Androi

27、d 支持使用C或C+开发应用程序的部分核心模块提高了程序的运行效率有助于增加Android开发的灵活性,由于Android的开放性特点,很多公司在此基础上进行了二次开发,推出自己特色的移动操作系统。这些系统一般都兼容原有的Android系统。这些系统主要有:SenseHTC公司自主研发的Sense,是一款基于Android系统研发的智能手机系统。小米(MIUI)系统MIUI是一个基于Android系统深度优化、定制、开发的第三方手机操作系统。现时MIUI系统由小米科技负责开发。它大幅修改了Android本地的用户接口并移除了其应用程序列表(Applicationdrawer)以及加入了大量来自

28、苹果公司iOS的设计元素。EmotionUI（华为）Blur(Motorola)中国移动OMS,1.3.4 其他Android系统,1.4 移动应用开发现状,近几年来，为android和iOS开发移动应用的开发者数量达到空前规模。谷歌、苹果、微软：用户及开发人员众多。对这一行业的普遍看法是，谷歌占据着移动市场老大的地位，拥有9亿用户，苹果其次，其iOS设备共卖出6亿部，微软位居第三，Windows Phone估计卖出了1,200万部（其中绝大部分，高达81%的Windows Phone由诺基亚卖出）。（2013年8月数据）,3巨头移动应用开发市场情况简表：,android:可以在PC,MAC和

29、linux下开放以linux为基础,有强大linux社区支持java25美元可以通过web下载应用程序支持flash开源，底层和上层都可以做，应用越来越广（智能电视，机顶盒，物联网），上层java，底层c|c+有运营商（移动，联通等）大力支持,ios:只能在MAC下开发以MAC OS为基础Objective C每年99美元只能在APP store下载应用程序不支持flashios只能做上层游戏及应用开发，范围较窄，有c语言基础，只适用苹果手机和ipad。工资高,android vs ios,Android人才市场分析：目前热招的Android技术相关岗位约有3882个从人才需求分2类：偏硬驱动

30、型，偏软应用型主要热招职位：Android软件工程师，Android应用开发工程师，Android操作系统驱动工程师，Android手机游戏开发师，Android游戏应用版本管理师，人机交互分析工程师，Android中间层开发工程师。Android人才就业前景非常乐观！,Android开发工具 1、Eclipse+ADT插件 2、Android SDKAndroid开发盈利方式 1、出售应用程序 2、应用程序免费，但在应用程序中添加广告,1.5 移动应用开发的特殊困难,首先,嵌入式系统资源受限其次,嵌入式系统的实时性再者,嵌入式的交互方式嵌入式的特殊用户体验要求和可靠性特点也给应用开发增加了难

31、度最后,嵌入式系统一般不支持本地(Native)环境开发（采用交叉编译）,移动应用是一个以热门应用驱动的市场，每一个应用开发人员都希望能够开发出下一款轰动市场的应用程序。随着移动领域正经历着一场重大变革，将涌现出一批移动应用程序开发爱好者，每个人都有机会成为明天的赢家。,本章内容回顾,1.1 现代计算机系统的发展：通用计算机系统与嵌入式系统1.2 嵌入式与移动系统的典型结构 1.2.1.嵌入式系统典型硬件体系结构 1.2.2.嵌入式系统微处理器架构 1.2.3.嵌入式系统典型的软件结构1.3 常见移动操作系统 1.3.1 常见手机操作系统介绍 1.3.2 android起源：开放手机联盟与android发展史 1.3.3 android系统特点 1.3.4 其他android系统1.4 移动应用开发现状：android与ios1.5 移动应用开发的特殊困难,第1章 习题,1.简述arm架构和x86架构，并说明各自特点？2.移动应用开发与通用计算机应用开发有哪些区别?3.简述Android系统的特点。4.思考移动应用开发的未来？,