嵌入式系统领军者:风河系统公司及其VxWorks系统成长史

不同于个人电脑的Windows操作系统,我们在日常生活中使用的程序并无特别的优先级。而在军事国防、 航空航天等领域,设备对系统的响应时间有更加苛刻的要求,这就需要使用实时操作系统(Embedded Real-time Operation System)。VxWorks是由风河系统公司(Wind River System.Inc,以下简称风河公司)于1983年开发设计的嵌入式实时操作系统,也是目前为止应用最广的嵌入式实时操作系统之一。美国 F-16、FA-18 战斗机、B-2 隐形轰炸机和爱国者导弹,甚至连1997年4月在火星表面登陆的火星探测器,都使用了风河VxWorks操作系统。

随着5G时代的到来,嵌入式系统的迎来了高速发展的新机会。无论是工业生产、智能穿戴、智能医疗、智能家庭安防的数据使用效率会更高,所以,作为嵌入式系统的研发鼻祖,风河公司是如何发展起来的呢?


公司简介

风河系统公司(Wind River System Inc)于1981年在美国洛杉矶成立,因研发实时操作系统VxWorks而闻名,也是嵌入式系统和边缘计算操作系统的服务提供商,主要客户遍布国防、航天(NASA等)、汽车、工业控制、医疗等。


1993年,风河系统公司在纳斯达克上市,2009年,风河公司被英特尔收购。2018年,知名私募公司TPG从Intel收购了风河公司。

产品和商业模式

目前,风河系统公司的产品主要包括五大类:

嵌入式系统领军者:风河系统公司及其VxWorks系统成长史


嵌入式系统领军者:风河系统公司及其VxWorks系统成长史



风河的发展之路

风河公司的故事要追溯到40多年前。


1974年,创始人Jerry Fiddler在UIUC(伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校)完成了他的音乐学位,之后又读了计算机硕士,但在毕业后,并没有在伊利诺伊找到心仪工作。


于是,1977年,Jerry Fiddler奔赴加州,进入加州大学劳伦斯伯克利实验室(The University of California's Lawrence Berkeley Laboratory)工作。


期间,Jerry Fiddler在实验室编写了可以控制大型系统的计算机嵌入式软件,并开始研究可以实时运行的系统(平时使用的个人PC多是非实时操作系统),这段经历,为后面创建风河公司奠定了基础。


1981年,因为放不下心中的音乐梦,Jerry Fiddler辞掉了实验室的工作,准备继续做音乐。为了维持生计,Jerry开始了一项业务——提供商业化的实时软件咨询服务。早期客户包括国家橄榄球联盟、导演Francis Ford Coppola(执导经典电影《教父》)等。


同年,Fiddler休假期间,邀请伯克利的前同事David Wilner来帮忙,Wilner被Fiddler的公司业务所深深吸引,于是,在Fiddler度假回来后,二人一拍即合,成立了名为Wind River Systems的合伙公司(公司命名源于Fiddler度假的怀俄明州风河Wind River山脉)。


1983年,风河公司正式注册成立。Fiddler和David每人出了3000美元和一张办公桌,开始了创业之旅,二人以掷硬币的方式决定谁当CEO,Fiddler赢了。



1987年:启程软件制造之路


公司成立后,风河公司继续专注于实时软件技术咨询业务。1987年,对于风河是一个重大战略转折点,因为正是在这一年,风河开始研发独立的自有品牌软件。


早在20世纪80年代,风河管理层就判断"未来的计算将不是发生在台式电脑上,而是发生在日常生活中的无数电器中",而当时嵌入式还是一个极为新兴的领域。


“Future computing would take place not on a desktop PC, but inside the myriad appliances of everyday life.


对未来趋势的正确判断,是公司能够长远发展的重要因素。本着这样的信念风河首款独立研发的嵌入式实时操作系统VxWorks在1987年面世。


当时的风河管理层认为:未来越来越多的产品需要嵌入式微处理器,日常电器会不断趋向智能化,这些电器需要系统计算能力,就如同PC个人电脑需要微芯片一样,嵌入式微处理器也需要属于它的操作系统。然而,与PC的微处理器不同,嵌入式处理器通常只执行单项任务(例如:满足某些特定条件时,激活汽车的防抱死刹车系统或者调节冰箱温度等)


时间和反应速度是嵌入式技术中最重要的因素。


如果一个操作系统启动汽车的防抱死刹车功能,该操作系统必须能够在微秒内管理和编排无数的进程,也就是说,它必须 "实时 "工作,不能有延迟或滞后的时间


风河公司的VxWorks是首个可以为在很多产品上兼容的实时操作系统。VxWorks出现之后,设备制造商不再需要为每个特定的产品再单独定制一个嵌入式操作系统。


这种便捷性让VxWorks在行业内迅速普及。


由此,风河公司销售额一路飙升,从1991年的802万美元上升到1992年的1709万美元。


在大趋势发展的时代背景下,科技公司的技术互补,常常会推动新的产业进步。


1993年,风河为摩托罗拉公司的高性能微处理器单元设计了软件,而摩托罗拉在人类无线通信领域的发展中发挥了巨大作用。


1993年4月,风河公司在美国上市,融资1500万美元。同年,风河公司推出系统分析工具WindView,用于开发监测嵌入式软件和应用程序动态。


90年代中期:在波折中前行


成功上市后的风河公司并没有一帆风顺。由于经营管理模式问题,风河公司陷入低潮。


1993年,Fiddler的高级顾问David St. Charles离开风河,转而加入风河的老对家Integrated Systems 公司。


1994年,风河公司的股票跌到了历史最低点,销售额没有突破,利润骤降。


创始人Jerry Fiddlery意识到,风河需要商业经验更丰富的掌舵者才能恢复元气,当年3月,Jerry Fiddler辞去了CEO的职务,任命前Vantage分析系统公司的CEO Ronald Abelmann加入风河,成为风河公司的新一代CEO。


新官上任三把火,Ronald Abelmann迅速重组商业模式,精简人员,并大力拓展欧洲和日本市场。而老创始人Jerry Fiddler则继续专注于软件研发设计。


在Fiddler的技术领导下,1995年,风河推出了Tornado开发工具包。Tornado包括VxWorks的更新版本,以及一整套在微软和Unix环境下运行的工具。Tornado最大的优势在于灵活性,可以与自制或第三方工具集成。


1995年是风河公司发展最强劲的年度之一,Tornado开发工具包在1995年获得了《电子设计新闻》的 "年度嵌入式开发软件创新奖",当年公司收入飙升至3210万美元。


1996年,风河公司进行了二次增发,融资5000万美元,用于战略收购以及研发,并开始对初创科技企业进行投资,目的是将生产嵌入式微处理器的初创公司培养成风河的长期客户和合作伙伴。


1997年,VxWorks被选为美国宇航局NASA的Pathfinder(探路者)的操作系统,在美国宇航局的明星带动效应下,风河当年的销售额飙升到6400万美元新高,净利润(Net income)达1130万美元。


嵌入式系统领军者:风河系统公司及其VxWorks系统成长史

Pathfinder探路者 图片来源:NASA官网


1998年,嵌入式市场增速进一步加快,风河公司的市场占有率也逐步上升,每卖出的10个微处理器,就有9个是用于生产嵌入式产品。


当年《旧金山纪事报》报道:嵌入式系统市场的增速比PC市场要快得多,是科技公司的下一个机会来临点。


20世纪90年代末期,Jerry Fiddler就提到:"微处理器渗透了我们的生活,整个世界正在向嵌入式发展。处理器在墙壁中,在汽车里,它们不仅应用于计算机中,还会在我们的基础设施上发挥越来越重要的作用,未来更会全面应用于我们的交通、通信、能源医疗等系统。


IDC分析师曾预测,在1998年至2003年期间,嵌入式系统市场将增长76%(CAGAR),在2003年达到79亿美元。


当时(2000年前后)的技术专家也认为,未来将出现一个 "后PC "时代,消费者将不再购买笨重、昂贵的PC,转而会购买一系列专业工具来完成特定任务,例如,可以上网的 "智能 "手机,或是可以自动在食物不足时订购生鲜产品的智能冰箱。


2020年的今天来看,历史的确在朝着这样的方向发展。


当时,有两个因素推动了嵌入式系统市场的增长:


首先,计算机芯片的功能越来越强大,价格越来越便宜,导致芯片的普及率进一步上升。


其次,2000年前后互联网蓬勃发展,带来了大量的新机会。1999年7月,Jerry Fiddler在一篇专栏中宣称:"目前,风河触达的只是产品和电器的表层,而未来,这些产品和电器一定会和互联网连接起来"。消费者会越来越依赖数码相机和录音机、机顶盒以及它们与互联网的通信,这是未来人们生活必不可少的一部分。”


“我们正在进入一个新的世界,在这个世界里,互联网将不再只是连接电脑,而是以各种不同的方式连接人和事物。不仅是台式机上,我们的厨房、客厅、汽车和卧室,万物将会互联”


—Jerry Fiddler


这是2000年Jerry Fiddler对物联网的预言,2020年的今天,我们回望当年,他的预测基本都被今天的现实生活所验证。


竞争对手


并不止风河一家公司发现嵌入式系统的潜力。


在欧洲,1998年,诺基亚(欧洲)、Psion PLC(英国)和爱立信(Telefonaktiebolaget Ericsson LM)成立塞班公司,设计了EPOC操作系统,主要用于手机和无线设备。


在美国,风河公司最直接的竞对是Integrated Systems Inc,他们开发的pSOS嵌入式操作系统有一批忠实用户。而像微软公司这样的巨头,也想利用其PC操作系统领域的优势,进军嵌入式系统市场。


1998年4月,微软宣布对嵌入式操作系统Windows CE进行功能升级,Windows CE与微软的Windows系统具有兼容性(用户能够在嵌入式产品和PC之间轻松地传输数据)。


尽管微软进入嵌入式系统市场获得了市场关注,但在风河创始人Jerry Fiddler并不担心,因为整个嵌入式系统市场相对分散,风河公司拥有35%的市场份额,在电梯、汽车工业等领域仍有着传统巨头难以匹敌的优势。


20世纪90年代后期:挑战与美好前景


1998年,风河开始了系列战略收购。首先是收购Network Computer Inc和Zinc Software的系列专利,接着开始进军互联网嵌入式设备市场。


在购买了Xact公司的交换技术后,风河公司收购了便携式源代码供应商RouterWare。RouterWare提升了风河研发数据通信和电信设备软件的能力。1999年,风河推出了开发平台--Tornado II。


伟大的公司总会历经种种困难,1999年4月,时任CEO Abelmann因和创始人的理念不同,而选择辞职。Abelmann离开后,Jerry Fiddler再次扛起了CEO的重任。


Jerry定下了新一轮目标:2004年前,公司营目标是10亿美元,并且,他重新调整了公司架构。调整后的公司架构主要分为5大业务部门:

平台工程(Platform Engineering)

消费者(Consumer)

网络(Networks)

服务(Services)

运输/国防/工业(Transportation/Defense/Industrial)


1999年9月,风河聘请了半导体Applied Materials的高管Tom St.Dennis担任新CEO。


2000年,风河公司将老对手Integrated Systems及其子公司(包括Doctor Design、DIAB-SDS和TakeFive)收购。收购后,Jerry Fiddler继续担任董事长,而Integrated Systems的创始人Narend Gupta被任命为风河公司的副董事长。之后,风河又收购了Embedded Support Tools,该公司为嵌入式系统的编程、测试和调试提供硬件和软件工具。


2000年,风河发展顺风顺水,客户遍布美国工业界:安捷伦科技(Agilent Technologies, Inc)、洛克希德马丁公司(Lockheed-Martin Corp)、摩托罗拉和索尼等知名巨头都是风河的客户。同年6月,风河成立了2500万美元的风险投资基金(Wind River Ventures),目的是通过投资产品和技术背后的早期创新者,为行业增长持续赋能。


2000年,风河公司收购了Berkeley Software Design版本的Unix版本,旨在拓展除了商业软件之外的开源领域


注:BSD UNIX是另一使用较为广泛的UNIX版本是美国加州大学贝克利分校开发的BSD UNIX,该版本大量安装在SUN工作站上。1993年推出了4.4BSD版本。BSD是网络的主要平台,对DARPA的TCP/IP提供了支持,其中的网络文件系统(NFS)提供了与很多计算机机种的连接,NFS及AT&T开发的远程文件共享(RFS)使UNIX系统在网络支持方面保持领先地位


但风河公司收购BSDi不仅仅因为它的开源性质,更是为了要应对Linux时代的到来。当时微软首席执行官Steve Ballmer曾称,Linux是微软的第一大威胁。


虽然Linux是从服务器开始的,但Red Hat、MontaVista Software和Lineo等公司一直致力于Linux推向嵌入式市场。而LynuxWorks的前身是Lynx Real-Time Systems,它也是风河公司的老牌竞争对手之一。


向Linux进军


2003年10月3日,风河正式宣布向嵌入式Linux方向发力。同时,将开源作为公司发展的主要方向之一。下一代的IDE (Wind River Workbench)将结合Eclipse(一个开源的技术工具框架),使公司能够将更多开发资源用于新技术。


并且,风河开始将现有产品和服务套件作为对Linux操作系统和VxWorks的补充,加大服务扩展到支持客户构建基于Linux的设备,同Red Hat合作开发包含Red Hat Linux操作系统的平台。


接着,风河加入了Linux联盟开放源码开发实验室和论坛,以进一步拓展公司在Linux生态中的业务。


2006年3月,2006年3月风河公司以2000万美元的价格,收购了瑞典的Interpeak AB公司。Interpeak是研发网络、安全和移动中间件的公司,此次收购的目的是为风河的设备软件平台提供互补的、高质量网络安全技术,加强了公司为设备制造商提供更高的平台扩展性和扩大的安全和关键任务认证支持的能力。


正如时任风河公司CEO Ken Klein所说, "Wind River和Interpeak是DSO公司,"随着联网设备的爆炸性增长,设备制造商将需要一个高质量、安全的网络协议栈,该协议栈可以在我们的RTOS和基于Linux的平台上普遍运行。Interpeak的安全、可认证的网络专业技术将增强Wind River的DSO战略,提供标准化的设备软件开发方法,为客户构建任何类型的连接设备提供选择和灵活性。"


2008年,在进入Linux市场五六年之后,借着风河VxWorks的技术实力、销售渠道和品牌等优势,风河逐渐成为最大的嵌入式Linux厂商。嵌入式Linux+VxWorks满足了多层次的电信、军工、工业自动化、医疗电子、消费类电子应用,并使风河进入了广阔的手机市场。


Intel收购风河


2009年6月,风河公司被英特尔(Intel)以8.84亿美元的金额收购。Intel收购风河是为了进一步拓展除PC和服务器以外的业务。


Intel以CPU扬名天下,而风河擅长嵌入式实时操作系统(RTOS)。Intel因无处不在的PC使用自己品牌的CPU而名扬天下,而风河崛起于航天军工电信汽车。


Intel编织出了摩尔定律和钟摆定律,风河在2004年攒出了DSO生态环境,看起来毫不相配,然而,同样看重嵌入式路线和多核路线是两家公司的共性。


在本次收购之前,风河和Intel早有合作。


Intel旗下的MID和车载娱乐组织当中,风河是Atom(凌动)芯片的合作伙伴。在这个阶段,Intel将发展嵌入式等后PC时代产品视为重要的发展方向。当时,Intel CEO欧德宁把嵌入式系统作为其第四大发展领域(下图)。其他三个分别是消费电子产品、移动互联网终端领域、上网本。


嵌入式系统领军者:风河系统公司及其VxWorks系统成长史

表面上看,Intel是将风河纳入软件与服务事业部旗下,但它的真正目标是将触角伸向比PC、服务器更大的市场领域,所有的电子与高科技设备,都可能成为该公司的处理器与嵌入式解决方案的可能对象,包括消费电子、移动互联网终端以及嵌入式系统领域,涉及智能手机、MID、车用娱乐装置、网络设备、航天军事、电信、能源等。


Intel希望在这个比PC更大、规模可达数十亿美元的市场扮演重要角色。为了实现Intel的市场目标,Intel需要嵌入式软件厂商的支持。目前比较大的嵌入式OS厂商有微软、风河等。


由于ARM阵营的兴起,使Intel在微软心中的王者地位渐渐消失。而风河的各类产品完全可以满足嵌入式产品实时、高可靠性的需求。


Intel:为多核铺平道路


Intel五六年前发布了多核,多核最大的挑战是编程,可以说Intel把性能继续提高的难题推给了软件业,并且鼓励软件从业者“目前所有的软件编程人员都站在了同一起跑线上,都有可能成为新的微软。但是多核的编程挑战难以在短时间解决。而风河较擅长多核编程,因为嵌入式世界比CPU领域进入多核要早十多年,拥有从同构核到异构核,从几核到十几核、几十核等实战经验。


并且,风河的业务同英特尔在手持设备、嵌入式和消费电子领域的发展方向基本一致。


起初,风河的老客户会有担心,认为风河不再独立,听命于英特尔,而后续无法为客户和合作伙伴提供良好服务。然而,被Intel收购后,风河公司却越发展越好,超出了以往的业绩,Intel收购风河获得了良好的协同效应,也促进了风河公司的发展。


2009年,在被Intel收购之后,风河成为GENIVI联盟的创始成员,开始向车联网以及车内系统研发方向进军(GENIVI旨在塑造开源车载信息娱乐系统(IVI)和网联汽车的未来)2011 年,风河和Magneti Marelli为汽车行业创建了首个符合GENIVI标准的IVI解决方案。

2012 年,风河推出了物联网软件开发环境——风河Intelligent Device Platform。2014 年,为了适应物联网时代的开发需求,风河将VxWorks进行了改进,Intel推出了一系列搭载风河软件的物联网平台。

2014 年,风河推出Edge Management System(就是前面提到的风河Helix Device Cloud),是一款可将设备连接到云的软件平台。风河Helix是支持物联网产品和服务的产品集,通过新增的安全云连接功能扩展其产品。两年后,风河推出风河Helix Chassis汽车行业产品,包括风河Helix Cockpit和风河Helix Drive

截至2016年,VxWorks 653已被200多家企业客户应用于超过80架航空飞机的400多个项目中,是最受市场欢迎的嵌入式实时系统之一。


2017年,风河推出用于工业物联网的Titanium Control平台。


TPG Capital收购风河


2018年,因为业务发展方向的需求,英特尔公司将风河出售给私募公司TPG Capital LP。TPG合伙人Nehal Raj认为,物联网(IoT)、智能设备和边缘计算的融合发展,会给工业软件带来巨大的市场机会,这样的模式下,风河的发展会更加独立。而风河仍会是Intel重要战略合作伙伴。


今天的风河


现在,风河致力于边缘计算操作系统市场。随着各行各业越来越多地采用云原生架构和应用,再加上大量数据和信息不断地流动于网络边缘,嵌入式系统和设备的作用将变得越来越重要。


“单次部署不需要维护(Deploy Once and Leave Alone)”的模式已经不再适用于数字化世界—这个世界的运行基础在于网络边缘,应用需要具备高度适应能力,并且必须随着实际情况而调整。”


技术企业和科技创新,带来公司之间的相互赋能,又推动时代浪潮滚滚向前。


2021年,风河公司已走过40年,从一个种子,逐渐成长为参天大树,它的故事有很多借鉴意义:我们该如何看待技术路线变化,技术出身的CEO在管理公司时会遇到哪些可能的困难,以及,不同科技公司该如何取长补短,彼此支持,共同前进。


“莫道桑榆晚,为霞尚满天”!!!



参考文献:

1.Intel收购风河的战略意义 wangying ,EEPW电子产品世界

2.Cole, Bernard, 'Change Is Music to His Ears,' Electronic Engineering Times, December 28, 1998.

3.Fiddler, Jerry, 'Smart Solutions for Post-PC,' Electronic Engineering Times, July 5, 1999.

4.Fost, Dan, 'Taking On Microsoft,' San Francisco Chronicle, November 3, 1998.

5.Fuller, Brian, 'Wind River Sinks pSOS as ISI Takeover Plays Out,' Electronic Engineering Times, March 6, 2000.

6.Quinlan, Tom, 'Alameda, Calif.-Based Firm's Operating System Has the Right Connections,' San Jose Mercury News, September 20, 1999.

7.Stubbs, Christina, 'Wind River Goes on the Defensive Against Microsoft,' Red Herring, August 1, 1999.

8.Turner, Nick, 'Software for Sophisticated Chips,' Investor's Business Daily, January 2, 1996.

9.‘Wind River Systems Acquires RouterWare, Inc.,' EDGE, July 5, 1999.

10.International Directory of Company Histories, Vol. 37. St. James Press, 2001.

11.CSDN:Intel收购风河,为Embedded Processor铺路,Freescale如何应对?kevin881 2009-06-06 15:13:00

12.https://newsroom.intel.com/editorials/intels-wind-river-acquisition-a-lesson-in-independence/#gs.qicrue

13.风河WIND River官网

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页面更新:2024-05-08

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