目錄

系統簡介

發展簡史

1. 1980年代前
2. 20世紀80年代
3. 20世紀90年代
4. 2000年以后

年表

主要功能

1. 資源管理
2. 程序控制
3. 人機交互
4. 進程管理
5. 內存管理

組成部分

內核結構

分類

流行的主要操作系統

1. 個人電腦
2. 大型電腦

常見類型

術語

1. 通用與專用、嵌入式
2. 即時與非即時
3. 尋址寬度

未來發展

展開

系統簡介

發展簡史

1. 1980年代前
2. 20世紀80年代
3. 20世紀90年代
4. 2000年以后

年表

主要功能

1. 資源管理
2. 程序控制
3. 人機交互
4. 進程管理
5. 內存管理

組成部分

內核結構

分類

流行的主要操作系統

1. 個人電腦
2. 大型電腦

常見類型

術語

1. 通用與專用、嵌入式
2. 即時與非即時
3. 尋址寬度

未來發展

展開

編輯本段系統簡介

　　操作系統的功能包括管理計算機系統的硬件、軟件及數據資源；控制程序運行；改善人機界面；為其它應用軟件提供支持等，使計算機系統所有資源最大限度地發揮作用，為用戶提供方便的、有效的、友善的服務界面。 　　許多操作系統制造者對OS的定義也不大一致，例如有些OS集成了圖形用戶界面，而有些OS僅使用文本接口，而將圖形界面視為一種非必要的應用程序。 　　操作系統理論在計算機科學中為歷史悠久而又活躍的分支，而操作系統的設計與實現則是軟件工業的基礎與內核。

編輯本段發展簡史

1980年代前

　　第一部計算機并沒有操作系統。這是由于早期個人電腦的建立方式（如同建造機械算盤）與效能不足以執行如此程序。 　　但在1947年發明了晶體管，以及莫里斯·威爾克斯（Maurice Vincent Wilkes）發明的微程序方法，使得電腦不再是機械設備，而是電子產品。系統管理工具以及簡化硬件操作流程的程序很快就出現了，且成為操作系統的基礎。 　　到了1960年代早期，商用電腦制造商制造了批次處理系統，此系統可將工作的建置、調度以及執行序列化。此時，廠商為每一臺不同型號的電腦創造不同的操作系統，因此為某電腦而寫的程序無法移植到其他電腦上執行，即使是同型號的電腦也不行。 　　到了1964年，IBM推出了一系列用途與價位都不同的大型電腦IBM System/360，大型主機的經典之作。而它們都共享代號為OS/360的操作系統（而非每種產品都用量身訂做的操作系統）。讓單一操作系統適用于整個系列的產品是System/360成功的關鍵，且實際上IBM目前的大型系統便是此系統的后裔；為System/360所寫的應用程序依然可以在現代的IBM機器上執行！ 　　OS/360也包含另一個優點：永久貯存設備—硬盤驅動器的面世（IBM稱為DASD（Direct access storage device））。另一個關鍵是分時概念的建立：將大型電腦珍貴的時間資源適當分配到所有使用者身上。分時也讓使用者有獨占整部機器的感覺；而Multics的分時系統是此時眾多新操作系統中實踐此觀念最成功的。 　　1963年，奇異公司與貝爾實驗室合作以PL/I語言建立的Multics，是激發1970年代眾多操作系統建立的靈感來源，尤其是由AT&T貝爾實驗室的丹尼斯·里奇與肯·湯普遜所建立的Unix系統，為了實踐平臺移植能力，此操作系統在1969年由C語言重寫；另一個廣為市場采用的小型電腦操作系統是VMS。

20世紀80年代

　　第一代微型計算機并不像大型電腦或小型電腦，沒有裝設操作系統的需求或能力；它們只需要最基本的操作系統，通常這種操作系統都是從ROM讀取的，此種程序被稱為監視程序（Monitor）。 　　1980年代，家用電腦開始普及。通常此時的電腦擁有8-bit處理器加上64KB內存、屏幕、鍵盤以及低音質喇叭。而80年代早期最著名的套裝電腦為使用微處理器6510（6502芯片特別版）的Commodore C64。此電腦沒有操作系統，而是以一8KB只讀內存BIOS初始化彩色屏幕、鍵盤以及軟驅和打印機。它可用8KB只讀內存BASIC語言來直接操作BIOS，并依此撰寫程序，大部分是游戲。此BASIC語言的解釋器勉強可算是此電腦的操作系統，當然就沒有內核或軟硬件保護機制了。此電腦上的游戲大多跳過BIOS層次，直接控制硬件。 　　早期最著名的磁盤啟動型操作系統是CP/M，它支持許多早期的微電腦，且被MS-DOS大量抄襲其功能。 　　最早期的IBM PC其架構類似C64。當然它們也使用了BIOS以初始化與抽象化硬件的操作，甚至也附了一個BASIC解釋器！但是它的BASIC優于其他公司產品的原因在于他有可攜性，并且兼容于任何符合IBM PC架構的機器上。這樣的PC可利用Intel-8088處理器（16-bit寄存器）尋址，并最多可有1MB的內存，然而最初只有640KB。軟式磁盤機取代了過去的磁帶機，成為新一代的儲存設備，并可在他512KB的空間上讀寫。為了支持更進一步的文件讀寫概念，磁盤操作系統（Disk Operating System，DOS）因而誕生。此操作系統可以合并任意數量的磁區，因此可以在一張磁盤片上放置任意數量與大小的文件。文件之間以檔名區別。IBM并沒有很在意其上的DOS，因此以向外部公司購買的方式取得操作系統。 　　1980年微軟公司利用騙術取得了與IBM的合約，并且收購了一家公司出產的操作系統，在將之修改后以MS-DOS的名義出品，此操作系統可以直接讓程序操作BIOS與文件系統。到了Intel-80286處理器的時代，才開始實作基本的儲存設備保護措施。MS-DOS的架構并不足以滿足所有需求，因為它同時只能執行最多一個程序（如果想要同時執行程式，只能使用TSR的方式來跳過OS而由程序自行處理多任務的部份），且沒有任何內存保護措施。對驅動程序的支持也不夠完整，因此導致諸如音效設備必須由程序自行設置的狀況，造成不兼容的情況所在多有。某些操作的效能也是可怕地糟糕。許多應用程序因此跳過MS-DOS的服務程序，而直接存取硬件設備以取得較好的效能。雖然如此，但MS-DOS還是變成了IBM PC上面最常用的操作系統（IBM自己也有推出DOS，稱為IBM-DOS或PC-DOS）。MS-DOS的成功使得微軟成為地球上最賺錢的公司之一。 　　而1980年代另一個崛起的操作系統異數是Mac OS，此操作系統緊緊與麥金塔電腦捆綁在一起。此時一位施樂帕羅奧托研究中心員工Dominik Hagen訪問了蘋果電腦的史蒂夫·喬布斯，并且向他展示了此時施樂發展的圖形化使用者界面。蘋果電腦驚為天人，并打算向施樂購買此技術，但因帕羅奧托研究中心并非商業單位而是研究單位，因此施樂回絕了這項買賣。在此之后蘋果一致認為個人電腦的未來必定屬于圖形使用者界面，因此也開始發展自己的圖形化操作系統。現今許多我們認為是基本要件的圖形化接口技術與規則，都是由蘋果電腦打下的基礎（例如下拉式菜單、桌面圖標、拖曳式操作與雙點擊等）。但正確來說，圖形化使用者界面的確是施樂創始的。

20世紀90年代

　　Apple I電腦，蘋果電腦的第一代產品。延續80年代的競爭，1990年代出現了許多影響未來個人電腦市場深厚的操作系統。由于圖形化使用者界面日趨繁復，操作系統的能力也越來越復雜與巨大，因此強韌且具有彈性的操作系統就成了迫切的需求。此年代是許多套裝類的個人電腦操作系統互相競爭的時代。 　　上一年代于市場崛起的蘋果電腦，由于舊系統的設計不良，使得其后繼發展不力，蘋果電腦決定重新設計操作系統。經過許多失敗的項目后，蘋果于1997年釋出新操作系統——MacOS的測試版，而后推出的正式版取得了巨大的成功。讓原先失意離開蘋果的Steve Jobs風光再現。 　　除了商業主流的操作系統外，從1980年代起在開放原碼的世界中，BSD系統也發展了非常久的一段時間，但在1990年代由于與AT&T的法律爭端，使得遠在芬蘭赫爾辛基大學的另一股開源操作系統——Linux興起。Linux內核是一個標準POSIX內核，其血緣可算是Unix家族的一支。Linux與BSD家族都搭配GNU計劃所發展的應用程序，但是由于使用的許可證以及歷史因素的作弄下，Linux取得了相當可觀的開源操作系統市占率，而BSD則小得多。 　　相較于MS-DOS的架構，Linux除了擁有傲人的可移植性（相較于Linux，MS-DOS只能運行在Intel CPU上），它也是一個分時多進程內核，以及良好的內存空間管理（普通的進程不能存取內核區域的內存）。想要存取任何非自己的內存空間的進程只能通過系統調用來達成。一般進程是處于使用者模式（User mode）底下，而執行系統調用時會被切換成內核模式（Kernel mode），所有的特殊指令只能在內核模式執行，此措施讓內核可以完美管理系統內部與外部設備，并且拒絕無權限的進程提出的請求。因此理論上任何應用程序執行時的錯誤，都不可能讓系統崩潰（Crash）。 　　另一方面，微軟對于更強力的操作系統呼聲的回應便是Windows NT于1993年的面世。 　　1983年開始微軟就想要為MS-DOS建構一個圖形化的操作系統應用程序，稱為Windows（有人說這是比爾·蓋茨被蘋果的Lisa電腦上市所刺激）。 　　一開始Windows并不是一個操作系統，只是一個應用程序，其背景還是純MS-DOS系統，這是因為當時的BIOS設計以及MS-DOS的架構不甚良好之故。 　　在1990年代初，微軟與IBM的合作破裂，微軟從OS/2（早期為命令行模式，后來成為一個很成功但是曲高和寡的圖形化操作系統）項目中抽身，并且在1993年7月27日推出Windows NT 3.1，一個以OS/2為基礎的圖形化操作系統。 　　并在1995年8月15日推出Windows 95。 　　直到這時，Windows系統依然是建立在MS-DOS的基礎上，因此消費者莫不期待微軟在2000年所推出的Windows 2000上，因為它才算是第一個脫離MS-DOS基礎的圖形化操作系統。 　　Windows NT系統的架構為：在硬件階層之上，有一個由微內核直接接觸的硬件抽象層（HAL），而不同的驅動程序以模塊的形式掛載在內核上執行。因此微內核可以使用諸如輸入輸出、文件系統、網絡、信息安全機制與虛擬內存等功能。而系統服務層提供所有統一規格的函數調用庫，可以統一所有副系統的實作方法。例如盡管POSIX與OS/2對于同一件服務的名稱與調用方法差異甚大，它們一樣可以無礙地實作于系統服務層上。在系統服務層之上的副系統，全都是使用者模式，因此可以避免使用者程序執行非法行動。 　　DOS副系統將每個DOS程序當成一進程執行，并以個別獨立的MS-DOS虛擬機器承載其運行環境。另外一個是Windows 3.1 NT 模擬系統，實際上是在Win32副系統下執行Win16程序。因此達到了安全掌控為MS-DOS與早期Windows系統所撰寫之舊版程序的能力。然而此架構只在Intel 80386處理器及后繼機型上實作。且某些會直接讀取硬件的程序，例如大部分的Win16游戲，就無法套用這套系統，因此很多早期游戲便無法在Windows NT上執行。 　　Windows NT有3.1．3.5．3.51與4.0版。 　　Windows 2000是Windows NT的改進系列（事實上是Windows NT 5.0）、Windows XP（Windows NT 5.1）以及Windows Server 2003（Windows NT 5.2）、Windows Vista（Windows NT 6.0）、Windows 7(Windows NT 6.1）也都是立基于Windows NT的架構上。 　　而本年代漸漸增長并越趨復雜的嵌入式設備市場也促使嵌入式操作系統的成長。 　　現代操作系統通常都有一個使用的繪圖設備的圖形化使用者界面，并附加如鼠標或觸控面版等有別于鍵盤的輸入設備。舊的OS或效能導向的服務器通常不會有如此親切的接口，而是以命令行接口（CLI）加上鍵盤為輸入設備。以上兩種接口其實都是所謂的殼，其功能為接受并處理使用者的指令（例如按下一按鈕，或在命令提示列上鍵入指令）。 　　選擇要安裝的操作系統通常與其硬件架構有很大關系，只有Linux與BSD幾乎可在所有硬件架構上執行，而Windows NT僅移植到了DEC Alpha與MIPS Magnum。 　　在1990年代早期，個人電腦的選擇就已被局限在Windows家族、類Unix家族以及Linux上，而以Linux及Mac OS X為最主要的另類選擇，直至今日。 　　大型機與嵌入式系統使用很多樣化的操作系統。大型主機近期有許多開始支持Java及Linux以便共享其他平臺的資源。嵌入式系統近期百家爭鳴，從給Sensor Networks用的Berkeley Tiny OS到可以操作Microsoft Office的Windows CE都有。

2000年以后

　　至2005年為止，用于通用計算機上的分布的操作系統主要兩個家族：類Unix家族和微軟Windows家族。而主機系統和嵌入式操作系統使用多樣的系統，并且很多和Windows、Unix都沒有直接的聯系。類Unix家族包括多個組織的操作系統，其中有幾個主要的子類包括System V、BSD和Linux。這里'Unix'是一個商標，開發組織允許使用操作系統在一個定義前提下自由地開發。這名字是通用大型設置操作系統類似組織 Unix。Unix系統運行在從巨型機到嵌入式系統的多種機器架構上。Unix主要使用于重要的商務服務器系統以及學院和工程環境中的工作站之上。和 AT&T Unix不同，自由軟件比如Linux和BSD逐步開始流行，并且開始進入桌面操作系統領域。和一些Unix操作系統不同，像惠普公司的HPUX和IBM 公司的AIX是設計僅運行在客戶購買的設備上，其中有一些特殊的（比如SUN公司的Solaris）可以運行在客戶購買設備和基于工業標準的PC上。 APPLE公司的Mac OS X是一個BSD特例，以取代早期小型市場上的蘋果公司Mac OS，眾多流行的Unix操作系統正在走向一體。 微軟公司的Windows操作系統家族起源于早期的IBM PC環境中的MS-DOS，現在版本是基于新的Windows NT內核，第一次是在OS/2中制定。和Unix不同，Windows只能運行在32位和64位的x86 CPU（如Intel或者AMD的芯片）上，盡管早期有版本運行于DEC Alpha，MIPS 和 PowerPC體系結構。今天Windows是一個流行的操作系統，在全球桌面市場中占有90%左右的份額，同時在中低端服務器市場也有廣泛的應用，如 Web服務器和數據庫服務器。 　　大型機系統，比如IBM公司的Z/OS，和嵌入式操作系統比如QNX、eCOs和PalmOS都是和Unix和Windows無關的操作系統，而 Windows CE、Windows NT Embedded 4.0和Windows XP Embedded都是和Windows相關的。 　　老的操作系統停留在市場包括類似IBM Windows的OS/2．來自惠普的VMS(以前的DEC);蘋果公司的Mac OS操作系統、非Unix先驅蘋果公司Mac OS X，以及AmigaOS，第一個圖形用戶界面的操作系統，包括對于普通用戶的高級的多媒體能力。

編輯本段年表

　　

年表

年份	系統名稱
1956年	GM-NAA I/O
1959年	SHARE Operating System
1960年	IBSYS
1961年	CTSS MCP (Burroughs Large Systems)
1962年	GCOS
1964年	EXEC 8 OS/360 （宣稱） TOPS-10
1965年	Multics （宣稱） OS/360 （上市） Tape Operating System （TOS）
1966年	DOS/360 （IBM） MS/8
1967年	ACP （IBM） CP/CMS ITS WAITS
1969年	TENEX Unix
1970年	DOS/BATCH 11 （PDP-11）
1971年	OS/8
1972年	MFT (operating system) MVT RDOS SVS VM/CMS
1973年	Alto OS RSX-11D RT-11 VME
1974年	MVS （MVS/XA）
1975年	BS2000
1976年	CP/M TOPS-20
1978年	Apple DOS 3.1 （蘋果公司第一個操作系統） TripOS VMS Lisp Machine （CADR）
1979年	POS NLTSS
1980年	OS-9 QDOS SOS XDE (Tajo) Xenix
1981年	MS-DOS
1982年	Commodore DOS SunOS (1.0) Ultrix
1983年	Lisa OS Coherent Novell NetWare ProDOS
1984年	Macintosh OS （系統 1.0） MSX-DOS QNX UniCOS
1985年	AmigaOS Atari TOS MIPS OS Oberon operating system Microsoft Windows 1.0 （Windows第一版）
1986年	AIX GS-OS HP-UX
1987年	Arthur IRIX （SGI推出的第一個版本號是3.0） Minix OS/2 （1.0） Microsoft Windows 2.0
1988年	A/UX （蘋果電腦） LynxOS MVS/ESA OS/400
1989年	1989年 NeXTSTEP （1.0） RISC OS SCO Unix （第三版）
1990年	Amiga OS 2.0 BeOS （v1） OSF/1 Microsoft Windows 3.0
1991年	SunOS 4.1.x Linux
1992年	386BSD 0.1 Amiga OS 3.0 Solaris 2.0 （SunOS 4.x的繼承者，以SVR4為基礎，而非BSD） Microsoft Windows 3.1
1993年	Solaris 2.1 Solaris 2.2 Solaris 2.3 Plan 9 （第一版） FreeBSD NetBSD Microsoft Windows NT 3.1 （第一版NT）
1994年	Solaris 2.4
1995年	Solaris 2.5 Digital UNIX （aka Tru64） OpenBSD OS/390 Microsoft Windows 95
1996年	Microsoft Windows95 OSR2(OSR=OEMServicerelease) （即：Windows 97) Microsoft Windows NT 4.0
1997年	Solaris 2.6 Inferno Mac OS 7.6 （第一版官方正式命名為Mac OS） SkyOS
1998年	Solaris 7 （第一款64位元Solaris版本，是2.7舍棄主版本號的稱謂） Microsoft Windows 98
1999年	AROS Mac OS 8 Microsoft Windows 98 Second Edition
2000年	Solaris 8 AtheOS Mac OS 9 MorphOS Microsoft Windows 2000 Microsoft Windows Me Mac OS X Public Beta （公開測試版）（2000年9月13日）
2001年	Mac OS X 10.0 Cheetah（印度豹）（2001年3月24日） Amiga OS 4.0 （2001年5月） Mac OS X 10.1 Puma（美洲獅）（2001年9月25日） Microsoft Windows XP z/OS
2002年	Solaris 9 for SPARC Microsoft Windows XP 64-bit Edition Windows XP Tablet PC Edition Windows XP Media Center Edition Syllable Mac OS X 10.2 Jaguar（美洲虎）（2002年8月23日）
2003年	Solaris 9 for x86 Microsoft Windows Server 2003 （2003年3月28日） Microsoft Windows XP 64-bit Edition - 以Microsoft Windows Server 2003為基礎，同一天釋出。 Mac OS X 10.3 Panther（黑豹）（2003年10月24日）
2004年	Microsoft Windows XP Media Center Edition
2005年	Solaris 10 Microsoft Windows XP Professional x64 Edition Mac OS X 10.4 Tiger（老虎）（2005年4月29日）
2006年	Microsoft Windows Vista
2007年	Mac OS X 10.5 Leopard（美洲豹）（2007年10月26日）
2008年	Ubuntu 8.04 LTS OpenSolaris 08/05 Ubuntu 8.10 OpenSolaris 08/11 Windows Server 2008
2009年	Ubuntu 9.04 Mac OS X v10.6 Snow Leopard （雪豹）（2009年8月28日） Windows Server 2008 R2 windows 7 Ubuntu 9.10 Chrome OS
2010 年	ubuntu 10.04 ubuntu 10.10
2011年	Ubuntu11.04 Ubuntu11.10 Mac OS X 10.7 Lion
2012年	OS X 10.8 Mountain Lion Ubuntu12.04 Microsoft Windows 8

編輯本段主要功能

　　操作系統的主要功能是資源管理，程序控制和人機交互等。計算機系統的資源可分為設備資源和信息資源兩大類。設備資源指的是組成計算機的硬件設備，如中央處理器，主存儲器，磁盤存儲器，打印機，磁帶存儲器，顯示器，鍵盤輸入設備和鼠標等。信息資源指的是存放于計算機內的各種數據，如文件，程序庫，知識庫，系統軟件和應用軟件等。 　　操作系統位于底層硬件與用戶之間，是兩者溝通的橋梁。用戶可以通過操作系統的用戶界面，輸入命令。操作系統則對命令進行解釋，驅動硬件設備，實現用戶要求。以現代觀點而言，一個標準個人電腦的OS應該提供以下的功能： 　　進程管理（Processing management） 　　記憶空間管理（Memory management） 　　文件系統（File system） 　　網絡通訊（Networking） 　　安全機制（Security） 　　使用者界面（User interface） 　　驅動程序（Device drivers）

資源管理

　　系統的設備資源和信息資源都是操作系統根據用戶需求按一定的策略來進行分配和調度的。操作系統的存儲管理就負責把內存單元分配給需要內存的程序以便讓它執行，在程序執行結束后將它占用的內存單元收回以便再使用。對于提供虛擬存儲的計算機系統，操作系統還要與硬件配合做好頁面調度工作，根據執行程序的要求分配頁面，在執行中將頁面調入和調出內存以及回收頁面等。 　　處理器管理或稱處理器調度，是操作系統資源管理功能的另一個重要內容。在一個允許多道程序同時執行的系統里，操作系統會根據一定的策略將處理器交替地分配給系統內等待運行的程序。一道等待運行的程序只有在獲得了處理器后才能運行。一道程序在運行中若遇到某個事件，例如啟動外部設備而暫時不能繼續運行下去，或一個外部事件的發生等等，操作系統就要來處理相應的事件，然后將處理器重新分配。 　　操作系統的設備管理功能主要是分配和回收外部設備以及控制外部設備按用戶程序的要求進行操作等。對于非存儲型外部設備，如打印機、顯示器等，它們可以直接作為一個設備分配給一個用戶程序，在使用完畢后回收以便給另一個需求的用戶使用。對于存儲型的外部設備，如磁盤、磁帶等，則是提供存儲空間給用戶，用來存放文件和數據。存儲性外部設備的管理與信息管理是密切結合的。 　　信息管理是操作系統的一個重要的功能，主要是向用戶提供一個文件系統。一般說，一個文件系統向用戶提供創建文件，撤銷文件，讀寫文件，打開和關閉文件等功能。有了文件系統后，用戶可按文件名存取數據而無需知道這些數據存放在哪里。這種做法不僅便于用戶使用而且還有利于用戶共享公共數據。此外，由于文件建立時允許創建者規定使用權限，這就可以保證數據的安全性。

程序控制

　　一個用戶程序的執行自始至終是在操作系統控制下進行的。一個用戶將他要解決的問題用某一種程序設計語言編寫了一個程序后就將該程序連同對它執行的要求輸入到計算機內，操作系統就根據要求控制這個用戶程序的執行直到結束。操作系統控制用戶的執行主要有以下一些內容：調入相應的編譯程序，將用某種程序設計語言編寫的源程序編譯成計算機可執行的目標程序，分配內存儲等資源將程序調入內存并啟動，按用戶指定的要求處理執行中出現的各種事件以及與操作員聯系請示有關意外事件的處理等。

人機交互

　　操作系統的人機交互功能是決定計算機系統“友善性”的一個重要因素。人機交互功能主要靠可輸入輸出的外部設備和相應的軟件來完成。可供人機交互使用的設備主要有鍵盤顯示、鼠標、各種模式識別設備等。與這些設備相應的軟件就是操作系統提供人機交互功能的部分。人機交互部分的主要作用是控制有關設備的運行和理解并執行通過人機交互設備傳來的有關的各種命令和要求。

進程管理

　　不管是常駐程序或者應用程序，他們都以進程為標準執行單位。當年運用馮紐曼架構建造電腦時，每個中央處理器最多只能同時執行一個進程。早期的OS（例如DOS）也不允許任何程序打破這個限制，且DOS同時只有執行一個進程（雖然DOS自己宣稱他們擁有終止并等待駐留（TSR）能力，可以部分且艱難地解決這問題）。現代的操作系統，即使只擁有一個CPU，也可以利用多進程（multitask）功能同時執行復數進程。進程管理指的是操作系統調整復數進程的功能。 　　由于大部分的電腦只包含一顆中央處理器，在單內核（Core）的情況下多進程只是簡單迅速地切換各進程，讓每個進程都能夠執行，在多內核或多處理器的情況下，所有進程通過許多協同技術在各處理器或內核上轉換。越多進程同時執行，每個進程能分配到的時間比率就越小。很多OS在遇到此問題時會出現諸如音效斷續或鼠標跳格的情況（稱做崩潰（Thrashing），一種OS只能不停執行自己的管理程序并耗盡系統資源的狀態，其他使用者或硬件的程序皆無法執行）。進程管理通常實現了分時的概念，大部分的OS可以利用指定不同的特權等級（priority），為每個進程改變所占的分時比例。特權越高的進程，執行優先級越高，單位時間內占的比例也越高。交互式OS也提供某種程度的回饋機制，讓直接與使用者交互的進程擁有較高的特權值。

內存管理

　　根據帕金森定律：“你給程序再多內存，程序也會想盡辦法耗光”，因此程序設計師通常希望系統給他無限量且無限快的內存。大部分的現代電腦內存架構都是階層式的，最快且數量最少的寄存器為首，然后是高速緩存、內存以及最慢的磁盤儲存設備。而OS的內存管理提供尋找可用的記憶空間、配置與釋放記憶空間以及交換內存和低速儲存設備的內含物……等功能。此類又被稱做虛擬內存管理的功能大幅增加每個進程可獲得的記憶空間（通常是4GB，即使實際上RAM的數量遠少于這數目）。然而這也帶來了微幅降低執行效率的缺點，嚴重時甚至也會導致進程崩潰。 　　內存管理的另一個重點活動就是借由CPU的幫助來管理虛擬位置。如果同時有許多進程儲存于記憶設備上，操作系統必須防止它們互相干擾對方的內存內容（除非通過某些協議在可控制的范圍下操作，并限制可存取的內存范圍）。分割內存空間可以達成目標。每個進程只會看到整個內存空間（從0到內存空間的最大上限）被配置給它自己（當然，有些位置被OS保留而禁止存取）。CPU事先存了幾個表以比對虛擬位置與實際內存位置，這種方法稱為分頁（paging）配置。 　　借由對每個進程產生分開獨立的位置空間，OS也可以輕易地一次釋放某進程所占據的所有內存。如果這個進程不釋放內存，OS可以退出進程并將內存自動釋放。

編輯本段組成部分

　　操作系統理論研究者有時把操作系統分成四大部分： 　　驅動程序- 最底層的、直接控制和監視各類硬件的部分，它們的職責是隱藏硬件的具體細節，并向其他部分提供一個抽象的、通用的接口。 　　內核- 操作系統之最內核部分，通常運行在最高特權級，負責提供基礎性、結構性的功能。 　　接口庫- 是一系列特殊的程序庫，它們職責在于把系統所提供的基本服務包裝成應用程序所能夠使用的編程接口（API），是最靠近應用程序的部分。例如，GNU C運行期庫就屬于此類，它把各種操作系統的內部編程接口包裝成ANSI C和POSIX編程接口的形式。 　　外圍- 所謂外圍，是指操作系統中除以上三類以外的所有其他部分，通常是用于提供特定高級服務的部件。例如，在微內核結構中，大部分系統服務，以及UNIX/Linux中各種守護進程都通常被劃歸此列。 　　當然，本節所提出的四部結構觀也絕非放之四海皆準。例如，在早期的微軟視窗操作系統中，各部分耦合程度很深，難以區分彼此。而在使用外核結構的操作系統中，則根本沒有驅動程序的概念。因而，本節的討論只適用于一般情況，具體特例需具體分析。 　　操作系統中四大部分的不同布局，也就形成了幾種整體結構的分野。常見的結構包括：簡單結構、層結構、微內核結構、垂直結構、和虛擬機結構。

編輯本段內核結構

　　內核是操作系統最內核最基礎的構件，因而，內核結構往往對操作系統的外部特性以及應用領域有著一定程度的影響。盡管隨著理論和實踐的不斷演進，操作系統高層特性與內核結構之間的耦合有日趨縮小之勢，但習慣上，內核結構仍然是操作系統分類之常用標準。 　　內核的結構可以分為單內核、微內核、超微內核、以及外核等。 　　單內核結構是操作系統中各內核部件雜然混居的形態，該結構于1960年代（亦有1950年代初之說，尚存爭議），歷史最長，是操作系統內核與外圍分離時的最初形態。 　　微內核結構是1980年代產生出來的較新的內核結構，強調結構性部件與功能性部件的分離。20世紀末，基于微內核結構，理論界中又發展出了超微內核與外內核等多種結構。盡管自1980年代起，大部分理論研究都集中在以微內核為首的“新興”結構之上，然而，在應用領域之中，以單內核結構為基礎的操作系統卻一直占據著主導地位。 　　在眾多常用操作系統之中，除了QNX和基于Mach的UNIX等個別系統外，幾乎全部采用單內核結構，例如大部分的Unix、Linux，以及Windows（微軟聲稱Windows NT是基于改良的微內核架構的，盡管理論界對此存有異議）。 微內核和超微內核結構主要用于研究性操作系統，還有一些嵌入式系統使用外核。 　　基于單內核的操作系統通常有著較長的歷史淵源。例如，絕大部分UNIX的家族史都可上溯至1960年代。該類操作系統多數有著相對古老的設計和實現（例如某些UNIX中存在著大量1970年代、1980年代的代碼）。另外，往往在性能方面略優于同一應用領域中采用其他內核結構的操作系統（但通常認為此種性能優勢不能完全歸功于單內核結構）。

編輯本段分類

　　目前的操作系統種類繁多，很難用單一標準統一分類。根據應用領域來劃分，可分為桌面操作系統、服務器操作系統、主機操作系統、嵌入式操作系統； 　　根據所支持的用戶數目，可分為單用戶(MSDOS、OS/2．Windows)、多用戶系統(UNIX、MVS)； 　　根據源碼開放程度，可分為開源操作系統(Linux、Chrome OS)和不開源操作系統(Mac OS、Windows)； 　　根據硬件結構，可分為網絡操作系統(Netware、Windows NT、OS/2 warp)、分布式系統(Amoeba)、多媒體系統(Amiga)、網絡操作系統和分布式操作系統等； 　　根據操作系統的使用環境和對作業處理方式來考慮，可分為批處理系統(MVX、DOS/VSE)、分時系統( Linux、UNIX、XENIX、Mac OS)、實時系統(iEMX、VRTX、RTOS，RT WINDOWS)； 　　根據操作系統的技術復雜程度，可分為簡單操作系統、智能操作系統（見智能軟件）。所謂簡單操作系統，指的是計算機初期所配置的操作系統，如IBM公司的磁盤操作系統DOS/360和微型計算機的操作系統CP/M等。這類操作系統的功能主要是操作命令的執行，文件服務，支持高級程序設計語言編譯程序和控制外部設備等； 　　根據指令的長度分為8bit, 16bit, 32bit, 64bit的操作系統。

編輯本段流行的主要操作系統

個人電腦

　　個人電腦市場從硬件架構上來說目前分為兩大陣營，PC機與Apple電腦。它們支持的操作系統： 　　1^[1] 由微軟公司生產 　　2 Unix類操作系統 　　如SOLARIS，BSD系列（FREEBSD，openbsd，netbsd，pcbsd） 　　3 Linux類操作系統 　　如Ubuntu，Suse Linux，Fedora，等 　　4 Mac操作系統 　　由蘋果公司生產（Darwin），一般安裝于MAC電腦。

大型電腦

　　最早的操作系統是針對20世紀60年代的大型主結構開發的，由于對這些系統在軟件方面做了巨大投資，因此原來的計算機廠商繼續開發與原來操作系統相兼容的硬件與操作系統。這些早期的操作系統是現代操作系統的先驅。現在仍被支持的大型主機操作系統包括： 　　Burroughs MCP-- B5000，1961 to Unisys Clearpath/MCP， present. 　　IBM OS/360 -- IBM System/360， 1964 to IBM zSeries， present 　　UNIVAC EXEC 8 -- UNIVAC 1108， 1964， to Unisys Clearpath IX， present. 　　現代的大型主機一般也可運行Linux或Unix變種。

編輯本段常見類型

　　批處理操作系統 　　批處理(Batch Processing)操作系統的工作方式是：用戶將作業交給系統操作員，系統操作員將許多用戶的作業組成一批作業，之后輸入到計算機中，在系統中形成一個自動轉接的連續的作業流，然后啟動操作系統，系統自動、依次執行每個作業。最后由操作員將作業結果交給用戶。 　　批處理操作系統的特點是：多道和成批處理。 　　分時操作系統 　　分時(Time Sharing)操作系統的工作方式是：一臺主機連接了若干個終端，每個終端有一個用戶在使用。用戶交互式地向系統提出命令請求，系統接受每個用戶的命令，采用時間片輪轉方式處理服務請求，并通過交互方式在終端上向用戶顯示結果。用戶根據上步結果發出下道命。分時操作系統將CPU的時間劃分成若干個片段，稱為時間片。操作系統以時間片為單位，輪流為每個終端用戶服務。每個用戶輪流使用一個時間片而使每個用戶并不感到有別的用戶存在。分時系統具有多路性、交互性、“獨占”性和及時性的特征。多路性指，伺時有多個用戶使用一臺計算機，宏觀上看是多個人同時使用一個CPU，微觀上是多個人在不同時刻輪流使用CPU。交互性是指，用戶根據系統響應結果進一步提出新請求(用戶直接干預每一步)。“獨占”性是指，用戶感覺不到計算機為其他人服務，就像整個系統為他所獨占。及時性指，系統對用戶提出的請求及時響應。它支持位于不同終端的多個用戶同時使用一臺計算機，彼此獨立互不干擾，用戶感到好像一臺計算機全為他所用。 　　常見的通用操作系統是分時系統與批處理系統的結合。其原則是：分時優先，批處理在后。“前臺”響應需頻繁交互的作業，如終端的要求； “后臺”處理時間性要求不強的作業。 　　實時操作系統 　　實時操作系統(RealTimeOperatingSystem，RTOS)是指使計算機能及時響應外部事件的請求在規定的嚴格時間內完成對該事件的處理，并控制所有實時設備和實時任務協調一致地工作的操作系統。實時操作系統要追求的目標是：對外部請求在嚴格時間范圍內做出反應，有高可靠性和完整性。其主要特點是資源的分配和調度首先要考慮實時性然后才是效率。此外，實時操作系統應有較強的容錯能力。 　　網絡操作系統 　　網絡操作系統是基于計算機網絡的，是在各種計算機操作系統上按網絡體系結構協議標準開發的軟件，包括網絡管理、通信、安全、資源共享和各種網絡應用。其目標是相互通信及資源共享。在其支持下，網絡中的各臺計算機能互相通信和共享資源。其主要特點是與網絡的硬件相結合來完成網絡的通信任務。 　　分布式操作系統 　　它是為分布計算系統配置的操作系統。大量的計算機通過網絡被連結在一起，可以獲得極高的運算能力及廣泛的數據共享。這種系統被稱作分布式系統(DistributedSystem) 。它在資源管理，通信控制和操作系統的結構等方面都與其他操作系統有較大的區別。由于分布計算機系統的資源分布于系統的不同計算機上，操作系統對用戶的資源需求不能像一般的操作系統那樣等待有資源時直接分配的簡單做法而是要在系統的各臺計算機上搜索，找到所需資源后才可進行分配。對于有些資源，如具有多個副本的文件，還必須考慮一致性。所謂一致性是指若干個用戶對同一個文件所同時讀出的數據是一致的。為了保證一致性，操作系統須控制文件的讀、寫、操作，使得多個用戶可同時讀一個文件，而任一時刻最多只能有一個用戶在修改文件。分布操作系統的通信功能類似于網絡操作系統。由于分布計算機系統不像網絡分布得很廣，同時分布操作系統還要支持并行處理，因此它提供的通信機制和網絡操作系統提供的有所不同，它要求通信速度高。分布操作系統的結構也不同于其他操作系統，它分布于系統的各臺計算機上，能并行地處理用戶的各種需求，有較強的容錯能力。 　　分布操作系統是網絡操作系統的更高形式，它保持了網絡操作系統的全部功能，而且還具有透明性、可靠性、和高性能等。網絡操作系統和分布式操作系統雖然都用于管理分布在不同地理位置的計算機，但最大的差別是：網絡操作系統知道確切的網址，而分布式系統則不知道計算機的確切地址；分布之操作系統負責整個的資源分配，能很好地隱藏系統內部的實現細節，如對象的物理位置等。這些都是對用戶透明的。

編輯本段術語

通用與專用、嵌入式

　　通用操作系統是面向一般沒有特定應用需求的操作系統。由于沒有特定的應用需求，通用操作系統為了適應更廣泛的應用，需要支持更多的硬件與軟件，需要針對所有的用戶體驗，對系統進行更新。通用操作系統是一個工程量繁重的操作系統。

即時與非即時

　　“即時作業系統”（Real Time OS）泛指所有據有一定實時資源調度以及通訊能力的操作系統。而所謂“實時”，不同語境中往往有著非常不同的意義。某些時候僅僅用作“高性能”的同義詞。但在操作系統理論中“即時性”所指的通常是特定操作所消耗的時間（以及空間）的上限是可預知的。比如，如果說某個操作系統提供實時內存分配操作，那也就是說一個內存分配操作所用時間（及空間）無論如何也不會超出操作系統所承諾的上限。即時性在某些領域非常重要，比如在工業控制、醫療器材、影音頻合成、以及軍事領域，即時性都是無可或缺的特性。 　　常用即時操作系統有QNX、VxWorks、RTLinux等等，而Linux、多數UNIX、以及多數Windows家族成員等都屬于非實時操作系統。操作系統整體的即時性通常依仗內核的即時能力，但有時也可在非即時內核上創建即時操作系統，很多在Windows上創建的即時操作系統就屬于此類。 　　在POSIX標準中專有一系用于規范即時操作系統的API，其中包括POSIX.4、POSIX.4a、POSIX.4b（合稱POSIX.4）以及POSIX.13等等。符合POSIX.4的操作系統通常被認可為即時操作系統（但即時操作系統并不需要符合POSIX.4標準）。

尋址寬度

　　所謂8位、16位、32位、64位、128位等術語有時指總線寬度，有時指指令寬度（在定長指令集中），而在操作系統理論中主要是指存儲器尋址的寬度。如果存儲器的尋址寬度是16位，那么每一個存儲器地址可以用16個二進制位來表示，也就是說可以在64KB的范圍內尋址。同樣道理32位的寬度對應4GB的尋址范圍，64位的寬度對應16 Exabyte的尋址范圍。存儲器尋址范圍并非僅僅是對操作系統而言的，其他類型的軟件的設計有時也會被尋址范圍而影響。但是在操作系統的設計與實現中，尋址范圍卻有著更為重要的意義。 　　在早期的16位操作系統中，由于64KB的尋址范圍太小，大都都采用“段”加“線性地址”的二維平面地址空間的設計。分配存儲器時通常需要考慮“段置換”的問題，同時，應用程序所能夠使用的地址空間也往往有比較小的上限。 　　在32位操作系統中，4GB的尋址范圍對于一般應用程序來說是綽綽有余的，因而，通常使用一維的線性地址空間，而不使用“段”。

編輯本段未來發展

　　研究與建立未來的操作系統依舊進行著。操作系統朝提供更省電、網絡化、華麗的使用者界面的方向來改進。Linux及一些類UNIX OS正努力讓自己成為個人用戶舒適的環境。GNU Hurd是一個企圖完全兼容Unix并加強許多功能的微內核架構。微軟Singularity是一個奠基于.Net并以建立較佳內存保護機制為目標的研究計劃。