作業系統是管理和控制計算機硬體與軟體資源的計算機程式，是直接執行在“裸機”上的最基本的系統軟體，任何其他軟體都必須在作業系統的支援下才能執行。下面是小編整理的計算機作業系統的基本概念，希望大家認真閱讀!
1、作業系統做什麼
注：計算機系統結構作為從程式設計者角度所看到的計算機屬性，在計算機系統的層次結構中處於機器語言級;而計算機組織作為計算機系統結構的邏輯實現和物理實現，其任務就是圍繞提高效能價格比的目標，實現計算機在機器指令級的功能和特性。研究和建立各功能部件間的相互連線和相互作用，完成各個功能部件內部的邏輯設計等是邏輯實現的內容;把邏輯設計深化到元件、器件級，則是物理實現的內容。
計算機系統可以大致分為四個組成部分：計算機硬體、作業系統、系統程式與應用程式和使用者。
硬體為系統提供基本的計算資源，應用程式規定了使用者按何種方式使用這些資源，作業系統控制和協調各使用者的應用程式對硬體的使用。
從兩個視角探索作業系統：使用者視角和系統視角。
A、使用者視角：
對於PC使用者，系統設計是為了讓單個使用者單獨使用其資源，其目的是優化使用者所進行的工作。對於這種情況，作業系統的設計目的是為了使用者使用方便，效能是次要的，而且不在乎資源使用率。
對於大型機使用者，作業系統設計為資源使用做了優化：確保所有的CPU時間、記憶體和I/O都得到充分使用，並且確保沒有使用者使用超出其許可權以外的資源。
對於工作站使用者，作業系統的設計目的是個人使用效能和資源使用率的折中。
對於手持計算機使用者，方便個人使用，最大化利用電池能源是作業系統設計的要點。
B、系統視角：
從系統視角，作業系統相當於資源分配器。作業系統管理CPU時間、記憶體空間等系統資源，在面對許多甚至衝突的資源請求，作業系統必須決定如何為每個程式和使用者分配資源，以便計算機系統能有效而公平的執行。
2、計算機系統組織
計算機通過運算器、儲存器、控制器、輸入輸出子系統等主要功能部件的相互連線和相互作用，藉以實現機器指令級的各種功能和特性。從最基本的功能和作用原理來說，計算機是在控制器的全面控制下，接收經數字化編碼的'輸入資訊(程式和資料)，把它存放在儲存器中，根據程式的要求對資料進行快速運算，產生結果資料輸出。因此，可以把運算器、儲存器、控制器、輸入輸出子系統看成是一臺計算機的邏輯組成中最基本的功能部件。
儲存裝置層次(按匯流排速率由高到低)：
暫存器——快取記憶體(Cache)——主存——磁碟——光碟——磁帶
3、計算機系統體系結構
通過採用的通用處理器的數量來分類。
A、單處理器系統
在單處理器系統中，有一個主CPU能夠執行一個通用指令集，包括來自使用者程序的指令。
B、多處理器系統
多處理器系統的優點：
增加吞吐量;規模經濟;增加可靠性。
分類：
非對稱多處理器(asymmetric multiprocessing)系統——主從關係;
對稱多處理器(symmetric multiprocessing)系統——對等關係。
C、集群系統
叢集計算機共享儲存並通過區域網連線或更快的內部連線。
分類：
非對稱叢集：一部分機器處於熱備份模式，其餘的機器執行應用程式。
對稱叢集：兩臺或多個主機都執行程式，互相監視。
4、作業系統結構
作業系統理論研究者有時把作業系統分成四大部分：
驅動程式：最底層的、直接控制和監視各類硬體的部分，它們的職責是隱藏硬體的具體細節，並向其他部分提供一個抽象的、通用的介面。
核心：作業系統核心部分，通常執行在最高特權級，負責提供基礎性、結構性的功能。
介面庫：是一系列特殊的程式庫，它們職責在於把系統所提供的基本服務包裝成應用程式所能夠使用的程式設計介面(API)，是最靠近應用程式的部分。例如，GNU C執行期庫就屬於此類，它把各種作業系統的內部程式設計介面包裝成ANSI C和POSIX程式設計介面的形式。
外圍：是指作業系統中除以上三類以外的所有其他部分，通常是用於提供特定高階服務的部件。例如，在微核心結構中，大部分系統服務，以及UNIX/Linux中各種守護程序都通常被劃歸此列。
在這裡，需要介紹一些關於核心的知識。
核心是作業系統最核心最基礎的構件，核心結構往往對作業系統的外部特性以及應用領域有著一定程度的影響。
核心的結構可以分為單核心、微核心、混合核心、外核心等。
單核心(Monolithic kernel)，又稱為巨集核心。此架構的特性是整個核心程式都是以核心空間(Kernel Space)的身份及監管者模式(Supervisor Mode)來執行(巨集核心被實現為執行在單一地址空間的單一的程序，核心提供的所有服務，都以特權模式，在這個大型的核心地址空間中運作，這個地址空間被稱為核心空間(kernel space))。相對於其他型別的作業系統架構，如微核心架構或混核心架構等，這些核心會定義出一個高階的虛擬介面，由該介面來涵蓋描述整個電腦硬體，這些描述會集合成一組硬體描述用詞，有時還會附加一些系統呼叫，如此可以用一個或多個模組來實現各種作業系統服務，如程序管理、共時(Concurrency)控制、儲存器管理等。
微核心(Microkernel)，又稱為微核心。微核心結構是1980年代產生出來的較新的核心結構，強調結構性部件與功能性部件的分離。微核心的設計理念，是將系統服務的實現，與系統的基本操作規則區分開來。它實現的方式，是將核心功能模組化，劃分成幾個獨立的程序，各自執行，這些程序被稱為伺服器(service)。所有的伺服器程序，都執行在不同的地址空間。只有需要絕對特權的程序，才能在具特權的執行模式下執行，其餘的程序則在使用者 空間執行。
混合核心(Hybrid kernel)像微核心結構，只不過它的元件更多的在核心態中執行，以獲得更快的執行速度。混合核心，一種作業系統核心架構，結合整塊性核心與單核心兩種設計方法。它的架構實作方式接近於整塊性核心。最有名的混合核心為Windows NT核心與XNU。
外核心(Exokernel)的設計理念是儘可能的減少軟體的抽象化，這使得開發者可以專注於硬體的抽象化。外核心的設計極為簡化，它的目標是在於同時簡化傳統微核心的訊息傳遞機制，以及整塊性核心的軟體抽象層。外核的目標就是讓應用程式直接請求一塊特定的物理空間，一塊特定的磁碟塊等等。系統本身只保證被請求的資源當前是空閒的，應用程式就允許直接存取它。
在眾多常用作業系統之中，除了QNX和基於Mach的UNIX等個別系統外，幾乎全部採用單核心結構，例如大部分的Unix、Linux，以及Windows(微軟聲稱Windows NT是基於改良的微核心架構的，儘管理論界對此存有異議。
