基本介紹
操作系統(tǒng)（Operating System，簡稱OS）是一管理電腦硬件與軟件資源的程序，同時也是計算機(jī)系統(tǒng)的內(nèi)核與基石。操作系統(tǒng)是一個龐大的管理控制程序，大致包括5個方面的管理功能：進(jìn)程與處理機(jī)管理、作業(yè)管理、存儲管理、設(shè)備管理、文件管理。以現(xiàn)代觀點而言，標(biāo)準(zhǔn)個人電腦OS應(yīng)提供以下功能：進(jìn)程管理（Processing management） ；記憶空間管理（Memory management） ；文件系統(tǒng)（File system） ；網(wǎng)絡(luò)通訊；安全機(jī)制（Security） ；使用者界面 ；驅(qū)動程序。目前微機(jī)上常見的操作系統(tǒng)有DOS、OS/2、UNIX、XENIX、LINUX、Windows、Netware等。
操作系統(tǒng)是控制其他程序運(yùn)行，管理系統(tǒng)資源并為用戶提供操作界面的系統(tǒng)軟件的集合。操作系統(tǒng)身負(fù)諸如管理與配置內(nèi)存、決定系統(tǒng)資源供需的優(yōu)先次序、控制輸入與輸出設(shè)備、操作網(wǎng)絡(luò)與管理文件系統(tǒng)等基本事務(wù)。操作系統(tǒng)是管理計算機(jī)系統(tǒng)的全部硬件資源包括軟件資源及數(shù)據(jù)資源；控制程序運(yùn)行；改善人機(jī)界面；為其它應(yīng)用軟件提供支持等，使計算機(jī)系統(tǒng)所有資源最大限度地發(fā)揮作用，為用戶提供方便的、有效的、友善的服務(wù)界面。所有的操作系統(tǒng)具有并發(fā)性、共享性、虛擬性和不確定性四個基本特征。操作系統(tǒng)的型態(tài)非常多樣，不同機(jī)器安裝的OS可從簡單到復(fù)雜，可從手機(jī)的嵌入式系統(tǒng)到超級電腦的大型操作系統(tǒng)。許多操作系統(tǒng)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(yīng)用程序。操作系統(tǒng)理論在計算機(jī)科學(xué)中為歷史悠久而又活躍的分支，而操作系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)則是軟件工業(yè)的基礎(chǔ)與內(nèi)核。
發(fā)展歷史
第一部個人電腦并沒有操作系統(tǒng)。這是由于早期個人電腦的建立方式（如同建造機(jī)械算盤）與效能不足以執(zhí)行如此程序。但在1947年發(fā)明了晶體管，以及
莫里斯·威爾克斯（Maurice Vincent Wilkes）發(fā)明的
微程序方法，使得電腦不再是機(jī)械設(shè)備，而是
電子產(chǎn)品。系統(tǒng)
管理工具以及簡化硬件操作流程的程序很快就出現(xiàn)了，且成為操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)。到了1960年代早期，商用電腦制造商制造了批次處理系統(tǒng)，此系統(tǒng)可將工作的建置、調(diào)度以及執(zhí)行序列化。此時，廠商為每一臺不同型號的電腦創(chuàng)造不同的操作系統(tǒng)，因此為某電腦而寫的程序無法移植到其他電腦上執(zhí)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(jī)的經(jīng)典之作。而它們都共享代號為OS/360的操作系統(tǒng)（而非每種產(chǎn)品都用量身訂做的操作系統(tǒng)）。讓單一操作系統(tǒng)適用于整個系列的產(chǎn)品是System/360成功的關(guān)鍵，且實際上IBM目前的大型系統(tǒng)便是此系統(tǒng)的后裔；為System/360所寫的應(yīng)用程序依然可以在現(xiàn)代的IBM機(jī)器上執(zhí)行！第一代微型計算機(jī)并不像大型電腦或小型電腦，沒有裝設(shè)操作系統(tǒng)的需求或能力；它們只需要最基本的操作系統(tǒng)，通常這種操作系統(tǒng)都是從ROM讀取的，此種程序被稱為監(jiān)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(nèi)存、屏幕、
鍵盤以及低音質(zhì)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(tǒng)，而是以一8KB只讀內(nèi)存BIOS初始化彩色屏幕、鍵盤以及軟驅(qū)和打印機(jī)。它可用8KB只讀內(nèi)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(qiáng)可算是此電腦的操作系統(tǒng)，當(dāng)然就沒有內(nèi)核或軟硬件保護(hù)機(jī)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(tǒng)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(gòu)類似C64。當(dāng)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(yōu)于其他公司產(chǎn)品的原因在于他有可攜性，并且兼容于任何符合IBM PC架構(gòu)的機(jī)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(nèi)存，然而最初只有640KB。軟式磁盤機(jī)取代了過去的磁帶機(jī)，成為新一代的儲存設(shè)備，并可在他512KB的空間上讀寫。為了支持更進(jìn)一步的文件讀寫概念，
磁盤操作系統(tǒng)（Disk Operating System，
DOS）因而誕生。此操作系統(tǒng)可以合并任意數(shù)量的磁區(qū)，因此可以在一張磁盤片上放置任意數(shù)量與大小的文件。文件之間以檔名區(qū)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(tǒng)。
1980年
微軟公司利用騙術(shù)取得了與IBM的合約，并且收購了一家公司出產(chǎn)的操作系統(tǒng)，在將之修改后以MS-DOS的名義出品，此操作系統(tǒng)可以直接讓程序操作BIOS與文件系統(tǒng)。到了Intel-80286處理器的時代，才開始實作基本的儲存設(shè)備保護(hù)措施。MS-DOS的架構(gòu)并不足以滿足所有需求，因為它同時只能執(zhí)行最多一個程序（如果想要同時執(zhí)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(wù)的部份），且沒有任何內(nèi)存保護(hù)措施。對驅(qū)動程序的支持也不夠完整，因此導(dǎo)致諸如音效設(shè)備必須由程序自行設(shè)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(yīng)用程序因此跳過MS-DOS的服務(wù)程序，而直接存取硬件設(shè)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(tǒng)（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(tǒng)異數(shù)是
Mac OS，此操作系統(tǒng)緊緊與
麥金塔電腦捆綁在一起。此時一位全錄伯拉圖實驗室的員工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全錄發(fā)展的圖形化使用者界面。
蘋果電腦驚為天人，并打算向全錄購買此技術(shù)，但因伯拉圖實驗室并非商業(yè)單位而是研究單位，因此全錄回絕了這項買賣。在此之后蘋果一致認(rèn)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(fā)展自己的圖形化操作系統(tǒng)。現(xiàn)今許多我們認(rèn)為是基本要件的圖形化接口技術(shù)與規(guī)則，都是由蘋果電腦打下的基礎(chǔ)（例如下拉式菜單、桌面
圖標(biāo)、拖曳式操作與雙點擊等）。
除了商業(yè)主流的操作系統(tǒng)外，從1980年代起在開放原碼的世界中，
BSD系統(tǒng)也發(fā)展了非常久的一段時間，Linux
內(nèi)核是一個標(biāo)準(zhǔn)
POSIX內(nèi)核，其血緣可算是Unix家族的一支。
相較于MS-DOS的架構(gòu)，Linux除了擁有傲人的可移植性（相較于Linux，MS-DOS只能運(yùn)行在Intel CPU上），它也是一個分時多進(jìn)程內(nèi)核，以及良好的內(nèi)存空間管理（普通的進(jìn)程不能存取內(nèi)核區(qū)域的內(nèi)存）。想要存取任何非自己的內(nèi)存空間的進(jìn)程只能通過
系統(tǒng)調(diào)用來達(dá)成。一般進(jìn)程是處于使用者模式（User mode）底下，而執(zhí)行系統(tǒng)調(diào)用時會被切換成內(nèi)核模式（Kernel mode），所有的特殊指令只能在內(nèi)核模式執(zhí)行，此措施讓內(nèi)核可以完美管理系統(tǒng)內(nèi)部與外部設(shè)備，并且拒絕無權(quán)限的進(jìn)程提出的請求。因此理論上任何應(yīng)用程序執(zhí)行時的錯誤，都不可能讓
系統(tǒng)崩潰（Crash）。
選擇要安裝的操作系統(tǒng)通常與其硬件架構(gòu)有很大關(guān)系，只有Linux與BSD幾乎可在所有硬件架構(gòu)上執(zhí)行。
大型機(jī)與嵌入式系統(tǒng)使用很多樣化的操作系統(tǒng)。大型主機(jī)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(tǒng)近期百家爭鳴，至2005年為止，用于通用計算機(jī)上的分布的操作系統(tǒng)主要兩個家族：類Unix家族和微軟Windows家族。而主機(jī)系統(tǒng)和嵌入式操作系統(tǒng)使用多樣的系統(tǒng)，并且很多和Windows、Unix都沒有直接的聯(lián)系。類Unix家族包括多個組織的操作系統(tǒng)，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(biāo)，開發(fā)組織允許使用操作系統(tǒng)在一個定義前提下自由地開發(fā)。這名字是通用大型設(shè)置操作系統(tǒng)類似組織 Unix。Unix系統(tǒng)運(yùn)行在從巨型機(jī)到嵌入式系統(tǒng)的多種機(jī)器架構(gòu)上。Unix主要使用于重要的商務(wù)服務(wù)器系統(tǒng)以及學(xué)院和工程環(huán)境中的工作站之上。自由軟件比如Linux和BSD逐步開始流行，并且開始進(jìn)入桌面操作系統(tǒng)領(lǐng)域。和一些Unix操作系統(tǒng)不同，像
惠普公司的HPUX和IBM 公司的AIX是設(shè)計僅運(yùn)行在客戶購買的設(shè)備上，其中有一些特殊的（比如SUN公司的Solaris）可以運(yùn)行在客戶購買設(shè)備和基于工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)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(tǒng)正在走向一體。 微軟公司的Windows操作系統(tǒng)家族起源于早期的IBM PC環(huán)境中的MS-DOS，現(xiàn)在版本是基于新的Windows NT內(nèi)核，第一次是在OS/2中制定。和Unix不同，Windows只能運(yùn)行在32位和64位的x86 CPU（如Intel或者AMD的芯片）上。
大型機(jī)系統(tǒng)，比如IBM公司的Z/OS，和嵌入式操作系統(tǒng)比如QNX、eCOs和PalmOS都是和Unix和Windows無關(guān)的操作系統(tǒng)
老的操作系統(tǒng)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(tǒng)、非Unix先驅(qū)蘋果公司Mac OS X，以及AmigaOS，第一個圖形用戶界面的操作系統(tǒng)，包括對于普通用戶的高級的多媒體能力。
詳細(xì)結(jié)構(gòu)操作系統(tǒng)理論研究者有時把
操作系統(tǒng)分成四大部分：
驅(qū)動程序- 最底層的、直接控制和監(jiān)視各類硬件的部分，它們的職責(zé)是隱藏硬件的具體細(xì)節(jié)，并向其他部分提供一個抽象的、通用的接口。
內(nèi)核- 操作系統(tǒng)之最內(nèi)核部分，通常運(yùn)行在最高特權(quán)級，負(fù)責(zé)提供基礎(chǔ)性、結(jié)構(gòu)性的功能。
支承庫- （亦作“接口庫”）是一系列特殊的程序庫，它們指責(zé)在于把系統(tǒng)所提供的基本服務(wù)包裝成應(yīng)用程序所能夠使用的編程接口（API），是最靠近應(yīng)用程序的部分。例如，GNU C運(yùn)行期庫就屬于此類，它把各種操作系統(tǒng)的內(nèi)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(tǒng)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(wù)的部件。例如，在微內(nèi)核結(jié)構(gòu)中，大部分系統(tǒng)服務(wù)，以及UNIX/Linux中各種守護(hù)進(jìn)程都通常被劃歸此列。
操作系統(tǒng)中四大部分的不同布局，也就形成了幾種整體結(jié)構(gòu)的分野。常見的結(jié)構(gòu)包括：
簡單結(jié)構(gòu)、
層結(jié)構(gòu)、
微內(nèi)核結(jié)構(gòu)、
垂直結(jié)構(gòu)、和
虛擬機(jī)結(jié)構(gòu)。
內(nèi)核結(jié)構(gòu)
內(nèi)核是操作系統(tǒng)最內(nèi)核最基礎(chǔ)的構(gòu)件，因而，內(nèi)核結(jié)構(gòu)往往對操作系統(tǒng)的外部特性以及應(yīng)用領(lǐng)域有著一定程度的影響。習(xí)慣上，內(nèi)核結(jié)構(gòu)仍然是操作系統(tǒng)分類之常用標(biāo)準(zhǔn)。
內(nèi)核的結(jié)構(gòu)可以分為單內(nèi)核、微內(nèi)核、超微內(nèi)核、以及外核等。
單內(nèi)核結(jié)構(gòu)是操作系統(tǒng)中各內(nèi)核部件雜然混居的形態(tài)，該結(jié)構(gòu)于1960年代，歷史最長，是操作系統(tǒng)內(nèi)核與外圍分離時的最初形態(tài)。
微內(nèi)核結(jié)構(gòu)是1980年代產(chǎn)生出來的較新的內(nèi)核結(jié)構(gòu)，強(qiáng)調(diào)結(jié)構(gòu)性部件與功能性部件的分離。20世紀(jì)末，基于微內(nèi)核結(jié)構(gòu)，理論界中又發(fā)展出了超微內(nèi)核與外內(nèi)核等多種結(jié)構(gòu)。盡管自1980年代起，大部分理論研究都集中在以微內(nèi)核為首的“新興”結(jié)構(gòu)之上，然而，在應(yīng)用領(lǐng)域之中，以單內(nèi)核結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的操作系統(tǒng)卻一直占據(jù)著主導(dǎo)地位。
在眾多常用操作系統(tǒng)之中，除了QNX和基于Mach的UNIX等個別系統(tǒng)外，幾乎全部采用單內(nèi)核結(jié)構(gòu)，例如大部分的Unix、Linux，以及
Windows。 微內(nèi)核和超微內(nèi)核結(jié)構(gòu)主要用于研究性操作系統(tǒng)，還有一些嵌入式系統(tǒng)使用外核。
基于單內(nèi)核的操作系統(tǒng)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(tǒng)多數(shù)有著相對古老的設(shè)計和實現(xiàn)。另外，往往在性能方面略優(yōu)于同一應(yīng)用領(lǐng)域中采用其他內(nèi)核結(jié)構(gòu)的操作系統(tǒng)（但通常認(rèn)為此種性能優(yōu)勢不能完全歸功于單內(nèi)核結(jié)構(gòu)）。
主要功能資源管理
系統(tǒng)的設(shè)備資源和信息資源都是操作系統(tǒng)根據(jù)用戶需求按一定的策略來進(jìn)行分配和調(diào)度的。操作系統(tǒng)的存儲管理就負(fù)責(zé)把內(nèi)存單元分配給需要內(nèi)存的程序以便讓它執(zhí)行，在程序執(zhí)行結(jié)束后將它占用的內(nèi)存單元收回以便再使用。對于提供虛擬存儲的計算機(jī)系統(tǒng)，操作系統(tǒng)還要與硬件配合做好頁面調(diào)度工作，根據(jù)執(zhí)行程序的要求分配頁面，在執(zhí)行中將頁面調(diào)入和調(diào)出內(nèi)存以及回收頁面等。
處理器管理或稱處理器調(diào)度，是操作系統(tǒng)資源管理功能的另一個重要內(nèi)容。在一個允許多道程序同時執(zhí)行的系統(tǒng)里，操作系統(tǒng)會根據(jù)一定的策略將處理器交替地分配給系統(tǒng)內(nèi)等待運(yùn)行的程序。一道等待運(yùn)行的程序只有在獲得了處理器后才能運(yùn)行。一道程序在運(yùn)行中若遇到某個事件，例如啟動外部設(shè)備而暫時不能繼續(xù)運(yùn)行下去，或一個外部事件的發(fā)生等等，操作系統(tǒng)就要來處理相應(yīng)的事件，然后將處理器重新分配。
操作系統(tǒng)的設(shè)備管理功能主要是分配和回收外部設(shè)備以及控制外部設(shè)備按用戶程序的要求進(jìn)行操作等。對于非存儲型外部設(shè)備，如打印機(jī)、
顯示器等，它們可以直接作為一個設(shè)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(shè)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(shù)據(jù)。存儲性外部設(shè)備的管理與信息管理是密切結(jié)合的。
信息管理是操作系統(tǒng)的一個重要的功能，主要是向用戶提供一個文件系統(tǒng)。一般說，一個文件系統(tǒng)向用戶提供創(chuàng)建文件，撤銷文件，讀寫文件，打開和關(guān)閉文件等功能。有了文件系統(tǒng)后，用戶可按文件名存取數(shù)據(jù)而無需知道這些數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)。此外，由于文件建立時允許創(chuàng)建者規(guī)定使用權(quán)限，這就可以保證數(shù)據(jù)的安全性。
程序控制
一個用戶程序的執(zhí)行自始至終是在操作系統(tǒng)控制下進(jìn)行的。一個用戶將他要解決的問題用某一種程序設(shè)計語言編寫了一個程序后就將該程序連同對它執(zhí)行的要求輸入到計算機(jī)內(nèi)，操作系統(tǒng)就根據(jù)要求控制這個用戶程序的執(zhí)行直到結(jié)束。操作系統(tǒng)控制用戶的執(zhí)行主要有以下一些內(nèi)容：調(diào)入相應(yīng)的編譯程序，將用某種程序設(shè)計語言編寫的源程序編譯成計算機(jī)可執(zhí)行的目標(biāo)程序，分配內(nèi)存儲等資源將程序調(diào)入內(nèi)存并啟動，按用戶指定的要求處理執(zhí)行中出現(xiàn)的各種事件以及與操作員聯(lián)系請示有關(guān)意外事件的處理等。
人機(jī)交互
操作系統(tǒng)的人機(jī)交互功能是決定計算機(jī)系統(tǒng)“友善性”的一個重要因素。人機(jī)交互功能主要靠可輸入輸出的外部設(shè)備和相應(yīng)的軟件來完成。可供人機(jī)交互使用的設(shè)備主要有鍵盤顯示、鼠標(biāo)、各種模式識別設(shè)備等。與這些設(shè)備相應(yīng)的軟件就是操作系統(tǒng)提供人機(jī)交互功能的部分。人機(jī)交互部分的主要作用是控制有關(guān)設(shè)備的運(yùn)行和理解并執(zhí)行通過人機(jī)交互設(shè)備傳來的有關(guān)的各種命令和要求。
進(jìn)程管理
不管是常駐程序或者應(yīng)用程序，他們都以進(jìn)程為標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行單位。當(dāng)年運(yùn)用馮紐曼架構(gòu)建造電腦時，每個中央處理器最多只能同時執(zhí)行一個進(jìn)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(zhí)行一個進(jìn)程。現(xiàn)代的操作系統(tǒng)，即使只擁有一個CPU，也可以利用多進(jìn)程（multitask）功能同時執(zhí)行復(fù)數(shù)進(jìn)程。進(jìn)程管理指的是操作系統(tǒng)調(diào)整復(fù)數(shù)進(jìn)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(nèi)核（Core）的情況下多進(jìn)程只是簡單迅速地切換各進(jìn)程，讓每個進(jìn)程都能夠執(zhí)行，在多內(nèi)核或多處理器的情況下，所有進(jìn)程通過許多協(xié)同技術(shù)在各處理器或內(nèi)核上轉(zhuǎn)換。越多進(jìn)程同時執(zhí)行，每個進(jìn)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(xiàn)諸如音效斷續(xù)或鼠標(biāo)跳格的情況（稱做崩潰（Thrashing），一種OS只能不停執(zhí)行自己的管理程序并耗盡系統(tǒng)資源的狀態(tài)，其他使用者或硬件的程序皆無法執(zhí)行）。進(jìn)程管理通常實現(xiàn)了分時的概念，大部分的OS可以利用指定不同的特權(quán)等級（priority），為每個進(jìn)程改變所占的分時比例。特權(quán)越高的進(jìn)程，執(zhí)行優(yōu)先級越高，單位時間內(nèi)占的比例也越高。交互式OS也提供某種程度的回饋機(jī)制，讓直接與使用者交互的進(jìn)程擁有較高的特權(quán)值。
內(nèi)存管理
大部分的現(xiàn)代電腦內(nèi)存架構(gòu)都是階層式的，最快且數(shù)量最少的寄存器為首，然后是高速
緩存、內(nèi)存以及最慢的磁盤儲存設(shè)備。而OS的內(nèi)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(nèi)存和低速儲存設(shè)備的內(nèi)含物……等功能。此類又被稱做虛擬內(nèi)存管理的功能大幅增加每個進(jìn)程可獲得的記憶空間（通常是4GB，即使實際上RAM的數(shù)量遠(yuǎn)少于這數(shù)目）。然而這也帶來了微幅降低執(zhí)行效率的缺點，嚴(yán)重時甚至也會導(dǎo)致進(jìn)程崩潰。
內(nèi)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(jìn)程儲存于記憶設(shè)備上，操作系統(tǒng)必須防止它們互相干擾對方的內(nèi)存內(nèi)容（除非通過某些
協(xié)議在可控制的范圍下操作，并限制可存取的內(nèi)存范圍）。分割內(nèi)存空間可以達(dá)成目標(biāo)。每個進(jìn)程只會看到整個內(nèi)存空間（從0到內(nèi)存空間的最大上限）被配置給它自己（當(dāng)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(nèi)存位置，這種方法稱為分頁（paging）配置。
借由對每個進(jìn)程產(chǎn)生分開獨立的位置空間，OS也可以輕易地一次釋放某進(jìn)程所占據(jù)的所有內(nèi)存。如果這個進(jìn)程不釋放內(nèi)存，OS可以退出進(jìn)程并將內(nèi)存自動釋放。
具體分類
目前的操作系統(tǒng)種類繁多，很難用單一標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一分類。
根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域來劃分，可分為桌面操作系統(tǒng)、服務(wù)器操作系統(tǒng)、主機(jī)操作系統(tǒng)、嵌入式操作系統(tǒng)
根據(jù)所支持的用戶數(shù)目，可分為單用戶(MSDOS、OS/2．Windows)、多用戶系統(tǒng)(UNIX、MVS)
根據(jù)源碼開放程度，可分為開源操作系統(tǒng)(Linux、Chrome OS)和不開源操作系統(tǒng)(Windows、Mac OS)
根據(jù)硬件結(jié)構(gòu)，可分為網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)(Netware、Windows NT、OS/2 warp)、分布式系統(tǒng)(Amoeba)、多媒體系統(tǒng)(Amiga)
根據(jù)操作系統(tǒng)的使用環(huán)境和對作業(yè)處理方式來考慮，可分為批處理系統(tǒng)(MVX、DOS/VSE)、分時系統(tǒng)( Linux、UNIX、XENIX、Mac OS)、實時系統(tǒng)(iEMX、VRTX、RTOS，RT WINDOWS)
根據(jù)操作系統(tǒng)的技術(shù)復(fù)雜程度，可分為簡單操作系統(tǒng)、智能操作系統(tǒng)（見智能軟件）。所謂的簡單操作系統(tǒng)，指的是計算機(jī)初期所配置的操作系統(tǒng)，如IBM公司的磁盤操作系統(tǒng)DOS/360和微型計算機(jī)的操作系統(tǒng)CP/M等。這類操作系統(tǒng)的功能主要是操作命令的執(zhí)行，文件服務(wù)，支持高級程序設(shè)計語言編譯程序和控制外部設(shè)備等。
根據(jù)工作方式分為批處理操作系統(tǒng)、分時操作系統(tǒng)、實時操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)和分布式操作系統(tǒng)等；
根據(jù)架構(gòu)可以分為單內(nèi)核操作系統(tǒng)等；
根據(jù)運(yùn)行的環(huán)境，可以分為桌面操作系統(tǒng)，嵌入式操作系統(tǒng)等；
根據(jù)指令的長度分為8bit, 16bit, 32bit, 64bit的操作系統(tǒng)。個人電子助理（PDA）操作系統(tǒng)
PalmOS
Pocket PC
EPOC
Microsoft Windows CE
Linux
智能手機(jī)操作系統(tǒng)
Windows Mobile系列；windows phone 7
Embedded Linux由Montavista創(chuàng)造，在Motorola's A760，E680等機(jī)型上使用
Mobilinux由Montavista創(chuàng)造
SymbianOS系列
MeeGo（諾基亞與Intel聯(lián)合宣布將推出一個全新的開源平臺）
Android（Google手機(jī)操作系統(tǒng)）
國產(chǎn)手機(jī)系統(tǒng)
MTK系統(tǒng)（MTK是臺灣聯(lián)發(fā)科技股份有限公司的英文簡稱，英文全稱叫MediaTek。）
Linux系統(tǒng)
Linux的是一套免費(fèi)的32位和
64位的多人多工的操作系統(tǒng)，運(yùn)行方式同UNIX系統(tǒng)很像，但Linux系統(tǒng)的穩(wěn)定性、多工能力與網(wǎng)絡(luò)功能已是許多商業(yè)操作系統(tǒng)無法比擬的，Linux還有一項最大的特色在于源
代碼完全公開，在符合GNU GPL(General Public License)的原則下，任何人皆可自由取得、散布、甚至修改源代碼。 就Linux的本質(zhì)來說，它只是操作系統(tǒng)的核心，負(fù)責(zé)控制硬件、管理文件系統(tǒng)、程序進(jìn)程等。Linux Kernel(內(nèi)核)并不負(fù)責(zé)提供用戶強(qiáng)大的應(yīng)用程序，沒有
編譯器、系統(tǒng)管理工具、網(wǎng)絡(luò)工具、
Office套件、多媒體、
繪圖軟件等，這樣的系統(tǒng)也就無法發(fā)揮其強(qiáng)大功能，用戶也無法利用這個系統(tǒng)工作，因此有人便提出以Linux Kernel為核心再集成搭配各式各樣的系統(tǒng)程序或應(yīng)用工具程序組成一套完整的操作系統(tǒng)，經(jīng)過如此組合的Linux套件即稱為Linux發(fā)行版。
國內(nèi)Linux發(fā)行版做的相對比較成功是紅旗和中軟兩個版本，界面做得都非常的美觀，安裝也比較容易，新版本逐漸屏蔽了一些底層的操作，適合于新手使用。兩個版本都是源于中國科學(xué)院軟件研究所承擔(dān)的國家863計劃的Linux項目，但無論穩(wěn)定性與
兼容性與國外的版本相比都有一定的差距，操作界面與習(xí)慣與 Windows越來越像，提供一定技術(shù)支持和售后服務(wù)，適宜于國內(nèi)做低價的操作系統(tǒng)解決方案。
五大常見類型
批處理操作系統(tǒng)
批處理(Batch Processing)操作系統(tǒng)的工作方式是：用戶將作業(yè)交給系統(tǒng)操作員，系統(tǒng)操作員將許多用戶的作業(yè)組成一批作業(yè)，之后輸入到計算機(jī)中，在系統(tǒng)中形成一個自動轉(zhuǎn)接的連續(xù)的作業(yè)流，然后啟動操作系統(tǒng)，系統(tǒng)自動、依次執(zhí)行每個作業(yè)。最后由操作員將作業(yè)結(jié)果交給用戶。
批處理操作系統(tǒng)的特點是：多道和成批處理。
分時操作系統(tǒng)
分時(Time Sharing)操作系統(tǒng)的工作方式是：一臺主機(jī)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(tǒng)提出命令請求，系統(tǒng)接受每個用戶的命令，采用時間片輪轉(zhuǎn)方式處理服務(wù)請求，并通過交互方式在終端上向用戶顯示結(jié)果。用戶根據(jù)上步結(jié)果發(fā)出下道命。分時操作系統(tǒng)將CPU的時間劃分成若干個片段，稱為時間片。操作系統(tǒng)以時間片為單位，輪流為每個終端用戶服務(wù)。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(tǒng)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(jī)，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(jù)系統(tǒng)響應(yīng)結(jié)果進(jìn)一步提出新請求(用戶直接干預(yù)每一步)。“獨占”性是指，用戶感覺不到計算機(jī)為其他人服務(wù)，就像整個系統(tǒng)為他所獨占。及時性指，系統(tǒng)對用戶提出的請求及時響應(yīng)。它支持位于不同終端的多個用戶同時使用一臺計算機(jī)，彼此獨立互不干擾，用戶感到好像一臺計算機(jī)全為他所用。
常見的通用操作系統(tǒng)是分時系統(tǒng)與批處理系統(tǒng)的結(jié)合。其原則是：分時優(yōu)先，批處理在后。“前臺”響應(yīng)需頻繁交互的作業(yè)，如終端的要求； “
后臺”處理時間性要求不強(qiáng)的作業(yè)。
實時操作系統(tǒng)
實時操作系統(tǒng)(RealTimeOperatingSystem，RTOS)是指使計算機(jī)能及時響應(yīng)外部事件的請求在規(guī)定的嚴(yán)格時間內(nèi)完成對該事件的處理，并控制所有實時設(shè)備和實時任務(wù)協(xié)調(diào)一致地工作的操作系統(tǒng)。實時操作系統(tǒng)要追求的目標(biāo)是：對外部請求在嚴(yán)格時間范圍內(nèi)做出反應(yīng)，有高可靠性和完整性。其主要特點是資源的分配和調(diào)度首先要考慮實時性然后才是效率。此外，實時操作系統(tǒng)應(yīng)有較強(qiáng)的容錯能力。
網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)
網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)是基于計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的，是在各種計算機(jī)操作系統(tǒng)上按
網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)的軟件，包括
網(wǎng)絡(luò)管理、通信、安全、資源共享和各種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。其目標(biāo)是相互通信及資源共享。在其支持下，網(wǎng)絡(luò)中的各臺計算機(jī)能互相通信和共享資源。其主要特點是與網(wǎng)絡(luò)的硬件相結(jié)合來完成網(wǎng)絡(luò)的通信任務(wù)。
分布式操作系統(tǒng)
它是為
分布計算系統(tǒng)配置的操作系統(tǒng)。大量的計算機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)被連結(jié)在一起，可以獲得極高的運(yùn)算能力及廣泛的數(shù)據(jù)共享。這種系統(tǒng)被稱作分布式系統(tǒng)(DistributedSystem) 。它在資源管理，通信控制和操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)等方面都與其他操作系統(tǒng)有較大的區(qū)別。由于分布計算機(jī)系統(tǒng)的資源分布于系統(tǒng)的不同計算機(jī)上，操作系統(tǒng)對用戶的資源需求不能像一般的操作系統(tǒng)那樣等待有資源時直接分配的簡單做法而是要在系統(tǒng)的各臺計算機(jī)上搜索，找到所需資源后才可進(jìn)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(shù)據(jù)是一致的。為了保證一致性，操作系統(tǒng)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(tǒng)的通信功能類似于網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)。由于分布計算機(jī)系統(tǒng)不像網(wǎng)絡(luò)分布得很廣，同時分布操作系統(tǒng)還要支持并行處理，因此它提供的通信機(jī)制和網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)提供的有所不同，它要求通信速度高。分布操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)也不同于其他操作系統(tǒng)，它分布于系統(tǒng)的各臺計算機(jī)上，能并行地處理用戶的各種需求，有較強(qiáng)的容錯能力。
分布操作系統(tǒng)是網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的更高形式，它保持了網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的全部功能，而且還具有透明性、可靠性、和高性能等。網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)和分布式操作系統(tǒng)雖然都用于管理分布在不同地理位置的計算機(jī)，但最大的差別是：網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)知道確切的網(wǎng)址，而分布式系統(tǒng)則不知道計算機(jī)的確切地址；分布之操作系統(tǒng)負(fù)責(zé)整個的資源分配，能很好地隱藏系統(tǒng)內(nèi)部的實現(xiàn)細(xì)節(jié)，如對象的物理位置等。這些都是對用戶透明的。
國產(chǎn)操作系統(tǒng) 國產(chǎn)操作系統(tǒng)是指中國軟件公司開發(fā)的計算機(jī)操作系統(tǒng)，目前主要是基于Linux開發(fā)的，但也有一些是自主開發(fā)的。主要的產(chǎn)品如下：
1.紅旗Linux（Red flag Linux）；
2.銀河麒麟（KylinOS）;
3.中標(biāo)普華Linux;
4.雨林木風(fēng)操作系統(tǒng)（YLMF OS);
5.凝思磐石安全操作系統(tǒng)；
6. 共創(chuàng)Linux；
國產(chǎn)主要操作系統(tǒng)介紹
紅旗Linux
紅旗Linux是由北京中科紅旗軟件技術(shù)有限公司開發(fā)的一系列Linux 發(fā)行版，包括桌面版、工作站版、數(shù)據(jù)中心服務(wù)器版、HA集群版和紅旗嵌入式Linux等產(chǎn)品。目前在中國各軟件專賣店可以購買到光盤版，同時官方網(wǎng)站也提供光盤鏡像免費(fèi)下載。紅旗Linux是中國較大、較成熟的Linux發(fā)行版之一。
銀河麒麟
銀河麒麟： 是由國防科技大學(xué)、中軟公司、聯(lián)想公司、浪潮集團(tuán)和民族恒星公司合作研制的閉源服務(wù)器操作系統(tǒng)。此操作系統(tǒng)是863計劃重大攻關(guān)科研項目，目標(biāo)是打破國外操作系統(tǒng)的壟斷，研發(fā)一套中國自主知識產(chǎn)權(quán)的服務(wù)器操作系統(tǒng)。銀河麒麟完全版共包括實時版、安全版、服務(wù)器版三個版本，簡化版是基 于服務(wù)器版簡化而成的。最近銀河麒麟經(jīng)過權(quán)威機(jī)構(gòu)進(jìn)行了源碼級鑒定表明，銀河麒麟安全操作系統(tǒng)主要分為三層：最底層是自己加的“既不像內(nèi)核，也不像虛擬機(jī)”的東西（從銀河麒麟開發(fā)手冊上看主要為保證安全性、實時性等方面的任務(wù)，可自由替換加載。），上面是 FreeBSD 的內(nèi)核，最上面是 Linux 兼容庫。開放給公眾使用的系統(tǒng)不包括最底層的東西。完全版的銀河麒麟是內(nèi)核態(tài)多線程的。
中標(biāo)普華Linux
[1]中標(biāo)普華Linux桌面軟件是上海中標(biāo)軟件有限公司發(fā)布的面向桌面應(yīng)用的 操作系統(tǒng)產(chǎn)品。 中標(biāo)普華Linux桌面軟件提供豐富的應(yīng)用程序、完善的在線升級機(jī)制、全新設(shè)計的用戶界面和統(tǒng)一的管理工具入口、簡單實用的桌面小程序、炫酷的3D桌面特效；全面支持中國移動、中國電信、中國聯(lián)通的3G業(yè)務(wù)；滿足政府、企業(yè)及個人用戶的使用需求，是政府、企業(yè)、個辦公娛樂的首選平臺。
雨林木風(fēng)操作系統(tǒng)（YLMF OS)
Ylmf OS 是廣東雨林木風(fēng)計算機(jī)科技有限公司為紀(jì)念雨林木風(fēng)工作室 解散一周年，制作了 Ylmf OS 雨林木風(fēng)工作室周年紀(jì)念版作為雨林木開源操作系統(tǒng)的初始發(fā)布版本， 界面換成了精仿的經(jīng)典 Windows主題，界面操作簡潔明快。 發(fā)布之后受到了全球的關(guān)注，這給了雨林木風(fēng)開發(fā)團(tuán)隊極大的鼓舞。Ylmf OS 雨林木風(fēng)開源操作系統(tǒng) 基于Ubuntu 9.10版本定制，去除不常用系統(tǒng)軟件包，增加中文語言包，增加最常用的應(yīng)用軟件 。
凝思磐石安全操作系統(tǒng)
凝思磐石安全操作系統(tǒng)： 是由北京凝思科技有限公司開發(fā)，凝思磐石安全操作系統(tǒng) 遵循國內(nèi)外安全操作系統(tǒng)GB17859、GB/T18336、GJB4936、 GJB4937、GB/T20272以及POSIX、 TCSEC、ISO15408等標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計和實現(xiàn)，為我國用戶提供擁有自主知識產(chǎn)權(quán)、高安全、高可 用和高效的操作系統(tǒng)平臺。
凝思磐石安全操作系統(tǒng)在操作系統(tǒng)內(nèi)核實現(xiàn)了多項安全機(jī)制,在應(yīng)用層對應(yīng)用軟件進(jìn)行安全增強(qiáng),在系統(tǒng)管理層實現(xiàn)了四權(quán)分立的系統(tǒng)管理,并提供了多種冗余容錯機(jī)制，形成了多層次的安全體系，能夠充分保證信息的私密性、完整性和可獲得性。
凝思磐石安全操作系統(tǒng)是國內(nèi)第一款達(dá)到軍B級和EAL3級認(rèn)證的安全操作系統(tǒng)產(chǎn)品，得到了國家信息安全測評認(rèn)證中心、解放軍信息安全測評認(rèn)證中心、國家保密局涉密信息系統(tǒng)安全保密測評中心和公安部等多家信息安全權(quán)威認(rèn)證機(jī)構(gòu)的評測和認(rèn)證，是用戶首選的安全操作系統(tǒng)產(chǎn)品。
凝思科技基于安全操作系統(tǒng)的核心技術(shù)，相繼研發(fā)出了安全CA、安全郵件、安全Web、安全DNS、安全數(shù)據(jù)庫、安全文件共享等多款通用安全服務(wù)器平臺產(chǎn)品，能夠滿足各類高安全通用服務(wù)器的應(yīng)用。已在中辦、監(jiān)察部、外交部、總參、總裝和國家安全系統(tǒng)等部門成功部署運(yùn)行。
凝思科技在各類涉密項目實施過程中積累了大量技術(shù)和經(jīng)驗，對政府、軍隊、電力和電信行業(yè)的業(yè)務(wù)流程和產(chǎn)品需求有深刻的理解，能夠為用戶定制特定用途的專用設(shè)備。為國家電力調(diào)度通信中心定制的電力安全文件網(wǎng)關(guān)、為總參定制的安全管理平臺、為電信行業(yè)定制的雙系統(tǒng)安全隔離平臺已在全國電力調(diào)度網(wǎng)、全軍網(wǎng)絡(luò)和電信網(wǎng)絡(luò)成功部署，設(shè)備的功能、性能和安全性優(yōu)越，滿足了這些客戶涉密信息系統(tǒng)建設(shè)的特殊要求。
共創(chuàng)Linux桌面操作系統(tǒng)
是由北京共創(chuàng)開源軟件有限公司（簡稱共創(chuàng)開源）采用了國際最新的內(nèi)核，Kernel 2.6.16版本開發(fā)的一款Linux桌面操作系統(tǒng)。共創(chuàng)Linux桌面操作系統(tǒng)，功能豐富，適用于在政府和企業(yè)辦公領(lǐng)域， 可以部分地替代現(xiàn)有常用的Windows桌面操作系統(tǒng)。它采用類似于Windows XP風(fēng)格的圖形用戶界面，符合Windows XP的操作習(xí)慣，讓用戶使用起來感覺更熟悉，更易用，降低了培訓(xùn)成本。提供了優(yōu)秀的中文支持能力，支持各種常用的中文和英文字體，字體顯示效果十分美觀。高度智能化的中文拼音輸入法，使用方便、輸入效率高，達(dá)到Windows下拼音輸入法同等的水平。以往的Linux系統(tǒng)，安裝時要選擇復(fù)雜的磁盤分區(qū)，普通用戶幾乎不可能自行安裝，而且安裝時很容易導(dǎo)致磁盤分區(qū)的損壞。共創(chuàng)Linux桌面系統(tǒng)開發(fā)了新的安裝程序，一共只有6個步驟，普通用戶也能很輕松地進(jìn)行安裝。