操作系统（Operating system，OS）所有管理计算机系统的软硬件都是汽车行业的关键软件平台。简单的控制程序从几千行代码到大Linux、macOS、iOS和Windows每个操作系统在功能、程序大小、复杂性、开发工作、硬件需求、维护成本等方面都存在很大差异。
虽然有维基百科全书Linux和QNX等主流操作系统的基本介绍，但涉及车载操作系统的信息则少之又少。本文将在介绍操作系统基本概念的同时，着重讲述车载操作系统的发展情形与趋势。
操作系统提供计算机硬件和应用程序之间的接口，通过遵循编程到操作系统中的规则和程序，限制应用程序使用硬件；提供简化应用程序开发和执行的服务，包括将程序加载到内存、与传感器和执行器通信、存储结果等各种硬件资源管理的功能，还包括如中间件、库及其他系统软件功能。
操作系统的性能和生态系统对于开发软件定义汽车所需的应用程序和软件平台至关重要。良好的车载操作系统需要大型生态系统和可靠的架构支持。
车载操作系统要求如下表所示：
*ISO 26262认证:道路车辆功能安全国际标准；
*ASIL等级：Automotive Safety Integrity Level，汽车安全完整性等级；
*ADAS：Advanced Driver Assistance System，高级驾驶辅助系统；
*AV：Autonomous Vehicles，自动驾驶汽车；
*ECU：Electronic Control Unit，电子控制单元；
*OTA：Over-the-Air Technology，空中下载技术；
*RAM：Random Access Memory，随机存取存储器；
*MCU：Microcontroller Unit，微控制单元。
操作系统的特性决定了其能力。例如，单任务操作系统只能一次运行一个程序，而多任务操作系统可以同时运行多个程序。单用户操作系统不能区分用户，但允许多个程序同时运行；多用户操作系统允许多用户同时与系统交互，扩展多任务处理来运行多用户的程序，需要跟踪每个用户使用的软硬件资源。
核心是操作系统的核心，是基于硬件的第一层软件扩展，提供操作系统最基本的功能，也是操作系统工作的基础。核心负责管理系统的过程、内存、设备驱动程序、文件和网络系统，决定了系统的性能和稳定性，是连接应用程序和硬件的桥梁。主流操作系统有两种核心结构：宏核心和微核心。
宏内核整合了所有系统调用和操作系统服务，具有性能好、耦合度高的优点：一旦其中一个模块出现问题，其他所有模块都可能受到影响。Linux是宏内核操作系统的主流经典。
微内核的核心功能模块通常尽可能少，只提供操作系统的核心功能。与宏内核相比，微内核架构有更多的系统调用过程，性能相对较差，但耦合度相对较低，可伸缩性和可伸缩性更好，使系统更加稳定；其模块化操作系统结构更适合大多数汽车ECU系统，QNX实时操作系统是最好的。
虚拟机管理程序是一个小型软件平台，用于管理多个操作系统及其应用，又称虚拟机（VM，Virtual Machine）监视器视器都可以运行VM软件。在汽车领域，虚拟机管理程序的关键内容是如何将车载信息娱乐与功能安全(如备用监控器的音响主机显示器)相结合。
在汽车的性能中，安全无疑是人们最关心的，很多ECU所有具有功能安全认证的操作系统都需要。ISO 26262定义了汽车安全完整性等级ASIL，通过风险分析，确定危害事件，判断危害事件的严重性、暴露性和可控性，将安全等级从低到高分为QM/A/B/C/D，其中ASIL D最严格的等级。
所有基于AUTOSAR（Automotive Open System Architecture，汽车开放系统架构等操作系统Microsar操作系统、RTA操作系统和EB Tresos所有安全操作系统都有功能安全等级认证。汽车ECU其他三种常用操作系统为：Integrity RTOS、VxWorks和QNX。
然而，具有大型复杂软件代码的功能安全操作系统无法管理ECU，例如，复杂的车载信息娱乐系统ECU、ADASECU和AVECU。唯一的例外是QNX操作系统，它在ADAS和AV域ECU优势明显。
车载信息娱乐系统ECU对操作系统的性能要求较高，使性能相对较高Linux在过去的五年里备受青睐。Linux有一个致命的缺点:缺乏功能安全等级认证。功能安全应用程序需要作为基础Linux的ECU虚拟机管理程序操作系统成为系统的一部分Linux解决方案。
2022年5月，Red Hat公司和通用汽车宣布，双方将共同努力，从边缘推动软件定义汽车的发展。两家公司希望围绕红帽车载操作系统扩展创新的生态系统，这将是通用汽车Ultifi(将于2023年推出)软件平台的持续演进提供功能安全等级认证Linux操作系统基础。同时，其他Linux供应商(如谷歌)也将尝试获得功能安全等级认证。
操作系统成功的关键在于是否有巨大的生态系统支持——支持运行的软件越多，操作系统就越成功。拥有世界领先的微处理器平台和特定的MCU汽车等上行能力也很重要ECU主要基于ARM微处理器。此外，一个成功的操作系统的软件开发环境也必须良好：车辆级别MCU几乎所有的应用软件都必须通过操作系统运行。
操作系统通常由汽车操作OEM（Original Equipment Manufacturer，影响其成本的主要因素是：
1.操作系统的许可成本包括操作系统核心、中间件和库软件(如数学、浮点、图形等)。Linux内核操作系统是一个免费的开源软件平台，但在大多数情况下，Linux需要支付中间件、部分库和商业发行版。
2.操作系统的大小直接影响操作软件及其应用所需的硬件数量，总代码的大小会影响所需的最大永久存储容量。在磁盘时代，大多数硬盘驱动器都足够大，但通过NAND芯片或eMMC（Embedded Multi Media Card，如今，当嵌入式多媒体存储卡）模块进行非易失性存储时，操作系统的扩大通常会增加额外的成本。
3、操作系统的占用空间是运行该操作系统及其应用程序所需的内存总量，因此操作系统运行时占用空间的大小也会影响系统的内存成本。
4.操作系统可能会影响MCU硬件成本。大型操作系统需要MCU性能更高，硬件资源更丰富，也会增加硬件成本。
ECU软件开发对汽车行业至关重要，其软件复杂性和相应的工作量也在增加。ECU软件开发通常由多个供应商提供（Software Development Kit，SDK）完成。
如今，SDK集成开发环境（Integrated Development Environment，IDE）替换。集成开发环境一般包括代码编辑器、编译器、调试器、图形用户界面等工具，集代码编写功能、分析功能、编译功能、调试功能于一体的开发软件服务套，已扩展到基于Web的IDE系统。
当下，Eclipse IDE已成为汽车及其他众多行业最受欢迎的软件开发系统。Eclipse基于开源代码的开源代码Java2001年11月，由于IBM由非营利软件供应商联盟贡献给开源社区Eclipse基金会管理。
除此之外，以Web中心软件开发也在迅速发展，Amazon AWS（Amazon Web Services，亚马逊云平台)特别活跃。AWS合作伙伴关系正在建立，以满足包括SaaS（SoftwareasaService，软件即服务)软件开发需求的功能。Microsoft Azure(基于云计算的微软操作系统)和其他操作系统也在经历类似的增长过程。
专注于功能安全应用程序的操作系统也是一种趋势，Apex.AI(自动驾驶操作系统开发商)就是一个典型的例子。
所有操作系统都应以安全为核心功能，支持基于云的硬件、软件和网络安全。
2.操作系统应加强系统服务，以满足要求OTA软件需要增强嵌入式软件和云功能的能力。
3、应扩展新功能，以满足车联网功能扩展的需要ECU需要数据提取。
随着ECU随着复杂性的增加，操作系统的复杂性也增加了。整车厂需要多个操作系统来覆盖广泛的领域ECU应用场景。
对于简单的ECU就整车厂而言，一般更喜欢基于AUTOSAR但不能适应车载信息娱乐等高端操作系统ECU复杂性ECU主要使用QNX或Linux作为操作系统，Linux是最受欢迎的车载信息娱乐操作系统，但在考虑功能安全时，ADAS和AVECU领域明显偏好QNX。
据媒体报道，包括公众和梅赛德斯在内的·几家整车厂，包括奔驰，正在讨论自主研发汽车操作系统。汽车操作系统的开发是一项艰巨的任务。操作系统的研发人员成本较高，而其生命周期可能长达30至40年，并且要保持定期更新和相对持续的技术改进。截至2022年，Linux已经发展了大约30年，QNX发展了近40年。
整体来看，针对此类生命周期较长的操作系统，最好的发展策略就是从最棘手的网络安全角度入手。对于低复杂性的ECU，Green Hills拥有最高的安全性和安全性认证，包括FAA（Federal Aviation Administration，美国联邦航空管理局）飞机使用认证；对于高端ECU，QNX拥有比Linux更高的安全性认证，并且很可能继续保持这一排名——即使一些Linux发行版已经获得了ISO 26262认证。QNX的微内核架构使操作系统更加安全；QNX可能会首先开发自动驾驶汽车的新标准——ISO 21448（预期功能安全），提供UL 4600（自动驾驶产品安全评估标准）和IEEE P2851（芯片的安全验证数据格式）等相关的功能。
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