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操作系统（operating system，OS）是管理计算机硬件与软件资源的计算机程序，同时也是计算机系统的内核与基石。操作系统需要处理如管理与配置内存、决定系统资源供需的优先次序、控制输入设备与输出设备、操作网络与管理文件系统等基本事务。有人把操作系统比作计算机的“总管家”，它管理、分配和调度所有计算机的硬件和软件，使它们能够统一、协调地运行，以满足用户实际操作的需求，也提供一个让用户与系统交互的操作界面。
在计算机中，操作系统是其最基本也是最为重要的基础性系统软件。从计算机用户的角度来说，计算机操作系统体现在其提供的各项服务，给用户提供一个使用计算机的良好界面，使用户无须了解太多计算机硬件和系统软件的细节，就能方便、灵活地使用计算机；从系统管理人员的观点来看，操作系统是为了合理地组织计算机工作流程，管理和分配计算机系统的硬件及软件资源，使之能为多个用户所共享。
图 4-1 为操作系统与计算机软、硬件的层次关系。
图 4-1 操作系统与计算机软、硬件的层次关系
由此可见，操作系统实际上是一个计算机系统中硬、软件资源的总指挥部。操作系统的性能高低，决定了整个计算机的潜在硬件性能能否发挥出来。操作系统是系统软件中最基本、最重要的部分。
计算机的操作系统对于计算机可以说是十分重要的，从使用者角度来说，操作系统可以对计算机系统的各项资源板块开展调度工作，其中包括软硬件设备、数据信息等，运用计算机操作系统可以减少人工资源分配的工作强度，使用者对于计算机的操作干预程度减少，计算机的智能化工作效率就可以得到很大的提升。其次在资源管理方面，如果由多个用户共同来管理一个计算机系统，那么可能就会有冲突矛盾存在于两个使用者的信息共享当中。为了更加合理地分配计算机的各个资源板块，协调计算机系统的各个组成部分，就需要充分发挥计算机操作系统的职能，对各个资源板块的使用效率和使用程度进行一个最优的调整，使得各个用户的需求都能够得到满足。最后，操作系统在计算机程序的辅助下，可以抽象处理计算机系统资源提供的各项基础职能，以可视化的手段向使用者展示操作系统功能，降低计算机的使用难度。
操作系统主要包括以下几个方面的功能：
进程是具有一定独立功能的程序关于某个数据集合上的一次运行活动，是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。程序和进程是不同的，程序是指令的集合，是静态的；进程则是指令的执行，是动态的。
进程管理是对处理机执行“时间”的管理，即如何将CPU真正合理地分配给每个任务。在单用户单任务的情况下，处理器仅为一个用户的一个任务所独占，进程管理的工作十分简单。但在多道程序或多用户的情况下，进程管理就比较复杂，包括进程的组织、进程的状态、进程的控制、进程的调度和进程的通信等控制管理功能。
存储管理是对存储“空间”的管理，主要指对主存的存储分配、存储共享、存储保护、存储扩张管理，保证各作业占用的存储空间不发生矛盾，并使各作业在自己所属存储区中不互相干扰。存储管理作为操作系统中用户与主存储器之间的接口，方便用户对主存储空间进行合理利用。
设备管理是对硬件设备的管理，其中包括对输入输出设备的分配、设备处理、缓冲管理、设备传输控制、设备独立性、故障处理等。当用户使用外围设备时，必须提出要求，待操作系统进行统一分配后方可使用。
文件是指一个具有符号名的一组相关信息的有序集合，计算机是以文件的形式来存放程序和数据的。文件管理又称为信息管理，是指操作系统对信息资源的管理，包括文件存储空间的管理、目录管理、文件操作管理、文件的检索和文件保护等。
作业就是用户程序及所需的数据和命令的集合，即每个用户请求计算机系统完成的一个独立的操作。作业管理包括作业的输入和输出、作业的组织、作业的状况管理、作业的调度与控制等。
计算机的操作系统根据不同的用途可以分为不同的种类，从功能角度分析，分为单任务系统、批处理系统、分时系统、实时系统、网络操作系统等。下面对几种分类操作系统主要功能及其特点进行介绍。
单任务操作系统是指计算机系统在同一时刻只能执行一个作业，一个用户独自享用系统的全部硬件和软件资源。常用的单用户单任务操作系统有MS-DOS、PC-DOS、CP/M等，这类操作系统通常用在微型计算机系统中。
批处理操作系统出现在 20 世纪 70 年代，主要运行于大、中型计算机上。批处理操作系统允许用户一次运行多个程序或作业，又被称为多任务操作系统。比如，用户可以在运行程序的同时进行另一文档的编辑工作。批处理系统能够充分利用各类硬件资源，提高资源的利用率和系统的吞吐量。
分时操作系统是利用分时技术的一种联机的多用户交互式操作系统，允许多个用户同时使用同一台计算机的资源。在这台计算机上连接几台甚至几十台终端机，终端机可以没有自己的CPU与内存，只有键盘与显示器。系统将这台计算机的CPU运行时间分成很短的时间片，按时间片轮流把处理机分配给各联机作业使用。每个用户都通过各自的终端机使用这台计算机的资源，计算机按固定的时间片轮流为各个终端服务。由于计算机的处理速度很快，用户感觉不到等待时间，似乎这台计算机专为自己服务一样。UNIX操作系统就是典型的多用户多任务分时操作系统，这类操作系统通常用在大、中、小型计算机或工作站中。
实时操作系统是指当外界事件或数据产生时，能够接受并以足够快的速度予以处理，其处理的结果又能在规定的时间之内来控制生产过程或对处理系统做出快速响应，调度一切可利用的资源完成实时任务，并控制所有实时任务协调一致运行的操作系统。
实时控制系统实质上是过程控制系统，如通过计算机对飞行器、导弹发射等过程的自动控制，计算机应及时将测量系统测得的数据进行加工，并输出结果，对目标进行跟踪或者向操作人员显示运行情况。实时操作系统首先考虑的是系统的实时性和可靠性。实时处理系统主要指对信息进行及时的处理，如利用计算机预订机票、车票或船票等。
网络操作系统是一种在操作系统功能的基础上，提供计算机网络管理、网络通信和网络资源的共享功能的系统。它保证网络中信息传输的准确性、安全性和保密性，提高系统资源的利用率和可靠性。
DOS是disk operation system（磁盘操作系统）的简称，是 1979 年由微软公司为IBM个人计算机开发的MS-DOS操作系统，它是一个单用户单任务的操作系统，直接操纵管理硬盘的文件。在DOS环境下，开机后面对的不是桌面和图标，而是黑底白色文字的界面。它在 1981 年到 1995 年及其后的一段时间内占据操作系统的统治地位，直到微软在推出Windows 95 之后，宣布MS-DOS不再单独发布新版本。到 20 世纪 90 年代后期，随着Windows系统的不断完善，DOS系统被逐步取代。
Windows系统是Microsoft公司从 1983 年开始研制的单用户多任务的图形用户界面操作系统。1985 年，第一个版本的Windows 1.0 问世，随后对Windows操作系统不断改进和完善。1995 年Windows 95 问世，该系统成了一个独立的 32 位操作系统，使得应用软件都具有一致的窗口界面和操作方式，并且能够在同一个时间内处理多个任务，从而提高了应用程序的响应能力。继Windows 95 之后，微软公司又陆续推出了Windows 98、Windows 2000、Windows XP、Windows 7、Windows 8、Windows Vista，以及Windows 10 等系统。Windows已成为最流行的操作系统之一。
UNIX是多用户多任务的分时操作系统，是各种计算机上全系列通用的操作系统。它的发展不仅大大推动了计算机系统及软件技术的发展，从某种意义上说，UNIX的发展对推动整个社会的进步也起了重要的作用。该操作系统的主要特点是：分时的多用户多任务操作系统；具有很好的可移植性，几乎所有的硬件平台都有其对应的UNIX；可靠性、抗毁性、一致性等。UNIX作为一种开发平台和台式操作系统获得了广泛使用，目前主要用于工程应用和科学计算等领域。
Linux是一种可以运行在PC上的免费的UNIX操作系统。它是由芬兰赫尔辛基大学二年级的学生Linus Torvalds，在吸收了Andrew S.Tanenbaum教授编写的MINIX操作系统的精华基础之上编写的操作系统，版本为Linux 0.01，是Linux时代开始的标志。Linus Torvalds把Linux的源程序在Internet上公开，世界各地的编程爱好者自发组织起来对Linux进行改进和编写。因此，Linux被认为是开放代码的操作系统。今天，Linux已发展成一个功能强大的操作系统。Linux有着广泛的用途，包括网络、软件开发、用户平台等，被认为是一种高性能、低开支的操作系统。目前，比较流行的版本有Red Hat Linux、Turbo Linux，我国自行开发的有红旗Linux、蓝点Linux等。
嵌入式操作系统（embedded operating system，EOS）是指用于嵌入式系统的操作系统。嵌入式操作系统是一种用途广泛的系统软件，通常包括与硬件相关的底层驱动软件、系统内核、设备驱动接口、通信协议、图形界面、标准化浏览器等。嵌入式操作系统负责嵌入式系统的全部软、硬件资源的分配、任务调度，控制、协调并发活动。它必须体现其所在系统的特征，能够通过装卸某些模块来达到系统所要求的功能。目前，在嵌入式领域广泛使用的操作系统有：嵌入式Linux、Windows Embedded、VxWorks等，以及应用在智能手机和平板电脑的Android、iOS等。
2010 年，苹果iPad在全世界掀起了平板电脑热潮。2010 年平板电脑关键词搜索量增长率达到了1 328%，平板电脑对传统PC产业带来了革命性的影响。同时，随着平板电脑热度的升温，平板电脑在PC产业中的地位愈发重要。目前，平板电脑使用的操作系统主要有iOS、Android、Windows。
iOS是由苹果公司为旗下产品开发的操作系统，随着iPad上市，它也一度被视为最适合平板电脑的操作系统。苹果公司最早于2007 年 1 月 9 日的Macworld大会上公布这个系统，最初是设计给iPhone使用的，后来陆续套用到iPod touch、iPad上。iOS与苹果的macOS操作系统一样，属于类UNIX的商业操作系统。
Android（安卓）是Google于 2007 年底发布的基于Linux平台的开源手机操作系统，主要使用于移动设备，如智能手机和平板电脑。2007 年 11 月，Google与 84 家硬件制造商、软件开发商及电信营运商组建开放手机联盟，共同研发改良Android系统。随后，Google以免费开源许可证的授权方式，发布了Android的源代码，并允许智能手机生产商搭架系统。Android系统作为一个非常开放的系统，它不但能实现用户最常用的笔记本电脑的功能，又能够实现像手机一样的各种具有特定指向性的操作，而且，它是专门针对移动设备而研发的操作系统，在系统资源消耗、人机交互设计上都有着优势，是集传统与超前各类优势于一身的操作系统。目前，Android系统逐渐扩展到平板电脑及其他领域上，如电视、智能手表、游戏机、数码相机等。
微软公司推出的Windows 10 操作系统，也兼顾了PC和平板电脑。Windows 8/10 均支持来自Intel、AMD和ARM的芯片架构，启动速度更快、占用内存更少，并兼容Windows 7 所支持的软件和硬件。