基本介紹
操作系統(tǒng)（Operating System，簡(jiǎn)稱OS）是一管理電腦硬件與軟件資源的程序，同時(shí)也是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的內(nèi)核與基石。操作系統(tǒng)是一個(gè)龐大的管理控制程序，大致包括5個(gè)方面的管理功能：進(jìn)程與處理機(jī)管理、作業(yè)管理、存儲(chǔ)管理、設(shè)備管理、文件管理。以現(xiàn)代觀點(diǎn)而言，標(biāo)準(zhǔn)個(gè)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(dòng)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(jì)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(jì)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(gè)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(jiǎn)單到復(fù)雜，可從手機(jī)的嵌入式系統(tǒng)到超級(jí)電腦的大型操作系統(tǒng)。許多操作系統(tǒng)制造者對(duì)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(jì)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(jì)與實(shí)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(gè)人電腦并沒有操作系統(tǒng)。這是由于早期個(gè)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(jiǎn)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(shí)，廠商為每一臺(tái)不同型號(hào)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(hào)的電腦也不行。到了1964年，
IBM推出了一系列用途與價(jià)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(hào)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(gè)系列的產(chǎn)品是System/360成功的關(guān)鍵，且實(shí)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(jì)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(shí)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(dòng)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(gè)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(chǔ)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(shí)代，才開始實(shí)作基本的儲(chǔ)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?yàn)樗瑫r(shí)只能執(zhí)行最多一個(gè)程序（如果想要同時(shí)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(duì)驅(qū)動(dòng)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(gè)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(shí)一位全錄伯拉圖實(shí)驗(yàn)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(shí)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(shí)驗(yàn)室并非商業(yè)單位而是研究單位，因此全錄回絕了這項(xiàng)買賣。在此之后蘋果一致認(rèn)為個(gè)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)?，F(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(diǎn)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(shí)間，Linux
內(nèi)核是一個(gè)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(gè)分時(shí)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(shí)會(huì)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(qǐng)求。因此理論上任何應(yīng)用程序執(zhí)行時(shí)的錯(cuò)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(tái)的資源。嵌入式系統(tǒng)近期百家爭(zhēng)鳴，至2005年為止，用于通用計(jì)算機(jī)上的分布的操作系統(tǒng)主要兩個(gè)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(gè)組織的操作系統(tǒng)，其中有幾個(gè)主要的子類包括System V、BSD和Linux。這里'Unix'是一個(gè)商標(biāo)，開發(fā)組織允許使用操作系統(tǒng)在一個(gè)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(jì)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(gè)BSD特例，以取代早期小型市場(chǎng)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(chǎng)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(gè)圖形用戶界面的操作系統(tǒng)，包括對(duì)于普通用戶的高級(jí)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(shí)把
操作系統(tǒng)分成四大部分：
驅(qū)動(dòng)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(gè)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(jí)，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(jí)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(jiǎn)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(duì)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(shí)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(gè)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(duì)古老的設(shè)計(jì)和實(shí)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(shì)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(chǔ)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(duì)于提供虛擬存儲(chǔ)的計(jì)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(gè)重要內(nèi)容。在一個(gè)允許多道程序同時(shí)執(zhí)行的系統(tǒng)里，操作系統(tǒng)會(huì)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(gè)事件，例如啟動(dòng)外部設(shè)備而暫時(shí)不能繼續(xù)運(yùn)行下去，或一個(gè)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(duì)于非存儲(chǔ)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(gè)設(shè)備分配給一個(gè)用戶程序，在使用完畢后回收以便給另一個(gè)需求的用戶使用。對(duì)于存儲(chǔ)型的外部設(shè)備，如磁盤、磁帶等，則是提供存儲(chǔ)空間給用戶，用來存放文件和數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)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(gè)重要的功能，主要是向用戶提供一個(gè)文件系統(tǒng)。一般說，一個(gè)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(shí)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(gè)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(gè)用戶將他要解決的問題用某一種程序設(shè)計(jì)語言編寫了一個(gè)程序后就將該程序連同對(duì)它執(zhí)行的要求輸入到計(jì)算機(jī)內(nèi)，操作系統(tǒng)就根據(jù)要求控制這個(gè)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(jì)語言編寫的源程序編譯成計(jì)算機(jī)可執(zhí)行的目標(biāo)程序，分配內(nèi)存儲(chǔ)等資源將程序調(diào)入內(nèi)存并啟動(dòng)，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(qǐng)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(jì)算機(jī)系統(tǒng)“友善性”的一個(gè)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(shí)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(shí)，每個(gè)中央處理器最多只能同時(shí)執(zhí)行一個(gè)進(jìn)程。早期的OS（例如DOS）也不允許任何程序打破這個(gè)限制，且DOS同時(shí)只有執(zhí)行一個(gè)進(jìn)程。現(xiàn)代的操作系統(tǒng)，即使只擁有一個(gè)CPU，也可以利用多進(jìn)程（multitask）功能同時(shí)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(jiǎn)單迅速地切換各進(jìn)程，讓每個(gè)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(shí)執(zhí)行，每個(gè)進(jìn)程能分配到的時(shí)間比率就越小。很多OS在遇到此問題時(shí)會(huì)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(shí)現(xiàn)了分時(shí)的概念，大部分的OS可以利用指定不同的特權(quán)等級(jí)（priority），為每個(gè)進(jìn)程改變所占的分時(shí)比例。特權(quán)越高的進(jìn)程，執(zhí)行優(yōu)先級(jí)越高，單位時(shí)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(chǔ)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(chǔ)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(gè)進(jìn)程可獲得的記憶空間（通常是4GB，即使實(shí)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(diǎn)，嚴(yán)重時(shí)甚至也會(huì)導(dǎo)致進(jìn)程崩潰。
內(nèi)存管理的另一個(gè)重點(diǎn)活動(dòng)就是借由CPU的幫助來管理虛擬位置。如果同時(shí)有許多進(jìn)程儲(chǔ)存于記憶設(shè)備上，操作系統(tǒng)必須防止它們互相干擾對(duì)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(gè)進(jìn)程只會(huì)看到整個(gè)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?。?。CPU事先存了幾個(gè)表以比對(duì)虛擬位置與實(shí)際內(nèi)存位置，這種方法稱為分頁（paging）配置。
借由對(duì)每個(gè)進(jìn)程產(chǎn)生分開獨(dú)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(gè)進(jìn)程不釋放內(nèi)存，OS可以退出進(jìn)程并將內(nèi)存自動(dòng)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(duì)作業(yè)處理方式來考慮，可分為批處理系統(tǒng)(MVX、DOS/VSE)、分時(shí)系統(tǒng)( Linux、UNIX、XENIX、Mac OS)、實(shí)時(shí)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(jiǎn)單操作系統(tǒng)、智能操作系統(tǒng)（見智能軟件）。所謂的簡(jiǎn)單操作系統(tǒng)，指的是計(jì)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(jì)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(jí)程序設(shè)計(jì)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(shí)操作系統(tǒng)、實(shí)時(shí)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(gè)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(gè)全新的開源平臺(tái)）
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(tái)灣聯(lián)發(fā)科技股份有限公司的英文簡(jiǎn)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(xiàng)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(gè)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(duì)比較成功是紅旗和中軟兩個(gè)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(gè)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(jì)劃的Linux項(xiàng)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(jià)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(jì)算機(jī)中，在系統(tǒng)中形成一個(gè)自動(dòng)轉(zhuǎn)接的連續(xù)的作業(yè)流，然后啟動(dòng)操作系統(tǒng)，系統(tǒng)自動(dòng)、依次執(zhí)行每個(gè)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(diǎn)是：多道和成批處理。
分時(shí)操作系統(tǒng)
分時(shí)(Time Sharing)操作系統(tǒng)的工作方式是：一臺(tái)主機(jī)連接了若干個(gè)
終端，每個(gè)終端有一個(gè)用戶在使用。用戶交互式地向系統(tǒng)提出命令請(qǐng)求，系統(tǒng)接受每個(gè)用戶的命令，采用時(shí)間片輪轉(zhuǎn)方式處理服務(wù)請(qǐng)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(shí)操作系統(tǒng)將CPU的時(shí)間劃分成若干個(gè)片段，稱為時(shí)間片。操作系統(tǒng)以時(shí)間片為單位，輪流為每個(gè)終端用戶服務(wù)。每個(gè)用戶輪流使用一個(gè)時(shí)間片而使每個(gè)用戶并不感到有別的用戶存在。分時(shí)系統(tǒng)具有多路性、交互性、“獨(dú)占”性和及時(shí)性的特征。多路性指，伺時(shí)有多個(gè)用戶使用一臺(tái)計(jì)算機(jī)，宏觀上看是多個(gè)人同時(shí)使用一個(gè)CPU，微觀上是多個(gè)人在不同時(shí)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(qǐng)求(用戶直接干預(yù)每一步)。“獨(dú)占”性是指，用戶感覺不到計(jì)算機(jī)為其他人服務(wù)，就像整個(gè)系統(tǒng)為他所獨(dú)占。及時(shí)性指，系統(tǒng)對(duì)用戶提出的請(qǐng)求及時(shí)響應(yīng)。它支持位于不同終端的多個(gè)用戶同時(shí)使用一臺(tái)計(jì)算機(jī)，彼此獨(dú)立互不干擾，用戶感到好像一臺(tái)計(jì)算機(jī)全為他所用。
常見的通用操作系統(tǒng)是分時(shí)系統(tǒng)與批處理系統(tǒng)的結(jié)合。其原則是：分時(shí)優(yōu)先，批處理在后。“前臺(tái)”響應(yīng)需頻繁交互的作業(yè)，如終端的要求； “
后臺(tái)”處理時(shí)間性要求不強(qiáng)的作業(yè)。
實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)
實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)(RealTimeOperatingSystem，RTOS)是指使計(jì)算機(jī)能及時(shí)響應(yīng)外部事件的請(qǐng)求在規(guī)定的嚴(yán)格時(shí)間內(nèi)完成對(duì)該事件的處理，并控制所有實(shí)時(shí)設(shè)備和實(shí)時(shí)任務(wù)協(xié)調(diào)一致地工作的操作系統(tǒng)。實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)要追求的目標(biāo)是：對(duì)外部請(qǐng)求在嚴(yán)格時(shí)間范圍內(nèi)做出反應(yīng)，有高可靠性和完整性。其主要特點(diǎn)是資源的分配和調(diào)度首先要考慮實(shí)時(shí)性然后才是效率。此外，實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)應(yīng)有較強(qiáng)的容錯(cuò)能力。
網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)
網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)是基于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的，是在各種計(jì)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(tái)計(jì)算機(jī)能互相通信和共享資源。其主要特點(diǎn)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(jì)算系統(tǒng)配置的操作系統(tǒng)。大量的計(jì)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(jì)算機(jī)系統(tǒng)的資源分布于系統(tǒng)的不同計(jì)算機(jī)上，操作系統(tǒng)對(duì)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(shí)直接分配的簡(jiǎn)單做法而是要在系統(tǒng)的各臺(tái)計(jì)算機(jī)上搜索，找到所需資源后才可進(jìn)行分配。對(duì)于有些資源，如具有多個(gè)副本的文件，還必須考慮一致性。所謂一致性是指若干個(gè)用戶對(duì)同一個(gè)文件所同時(shí)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(gè)用戶可同時(shí)讀一個(gè)文件，而任一時(shí)刻最多只能有一個(gè)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(jì)算機(jī)系統(tǒng)不像網(wǎng)絡(luò)分布得很廣，同時(shí)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(tái)計(jì)算機(jī)上，能并行地處理用戶的各種需求，有較強(qiáng)的容錯(cuò)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(jì)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(jì)算機(jī)的確切地址；分布之操作系統(tǒng)負(fù)責(zé)整個(gè)的資源分配，能很好地隱藏系統(tǒng)內(nèi)部的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，如對(duì)象的物理位置等。這些都是對(duì)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(jì)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(shí)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(jì)劃重大攻關(guān)科研項(xiàng)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(shí)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(shí)時(shí)版、安全版、服務(wù)器版三個(gè)版本，簡(jiǎn)化版是基 于服務(wù)器版簡(jiǎn)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(jí)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(cè)上看主要為保證安全性、實(shí)時(shí)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(jí)機(jī)制、全新設(shè)計(jì)的用戶界面和統(tǒng)一的管理工具入口、簡(jiǎn)單實(shí)用的桌面小程序、炫酷的3D桌面特效；全面支持中國移動(dòng)、中國電信、中國聯(lián)通的3G業(yè)務(wù)；滿足政府、企業(yè)及個(gè)人用戶的使用需求，是政府、企業(yè)、個(gè)辦公娛樂的首選平臺(tái)。
雨林木風(fēng)操作系統(tǒng)（YLMF OS)
Ylmf OS 是廣東雨林木風(fēng)計(jì)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(jiǎn)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(duì)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(jì)和實(shí)現(xiàn)，為我國用戶提供擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、高安全、高可 用和高效的操作系統(tǒng)平臺(tái)。
凝思磐石安全操作系統(tǒng)在操作系統(tǒng)內(nèi)核實(shí)現(xiàn)了多項(xiàng)安全機(jī)制,在應(yīng)用層對(duì)應(yīng)用軟件進(jìn)行安全增強(qiáng),在系統(tǒng)管理層實(shí)現(xiàn)了四權(quán)分立的系統(tǒng)管理,并提供了多種冗余容錯(cuò)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(jí)和EAL3級(jí)認(rèn)證的安全操作系統(tǒng)產(chǎn)品，得到了國家信息安全測(cè)評(píng)認(rèn)證中心、解放軍信息安全測(cè)評(píng)認(rèn)證中心、國家保密局涉密信息系統(tǒng)安全保密測(cè)評(píng)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(píng)測(cè)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(tái)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(xiàng)目實(shí)施過程中積累了大量技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，對(duì)政府、軍隊(duì)、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?yàn)橛脩舳ㄖ铺囟ㄓ猛镜膶Ｓ迷O(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(tái)、為電信行業(yè)定制的雙系統(tǒng)安全隔離平臺(tái)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(jiǎn)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(shí)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(shí)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(gè)步驟，普通用戶也能很輕松地進(jìn)行安裝。