DOS

DOS，是磁盘操作系统（英文：Disk Operating System）的缩写，是个人计算机上的一类操作系统。从1981年直到1995年的15年间，DOS在IBM PC兼容机市场中占有举足轻重的地位。而且，若是把部分以DOS为基础的Microsoft Windows版本，如Windows 95、98和Me等都算进去的话，那么其商业寿命至少可以算到2000年。
DOS家族包括MS-DOS、PC-DOS、DR-DOS、FreeDOS、PTS-DOS、ROM-DOS、JM-OS等，其中以MS-DOS最为著名。虽然这些系统常被简称为"DOS"，但没有任何一个系统单纯以"DOS"命名（只有一个毫无关连的1960年代IBM大型主机操作系统以此命名）。此外，有几个和DOS无关、在非x86的微计算机系统上运行的磁盘操作系统在名称中也有"DOS"字眼，而且在专门讨论该机器的场合中也会简称为"DOS"（例如：AmigaDOS、AMSDOS、ANDOS、Apple DOS、Atari DOS、Commodore DOS、CSI-DOS、ProDOS、TRS-DOS等），但这些系统和DOS可执行文件以及MS-DOS API并不兼容。

设计架构

所有DOS类的操作系统都是在使用Intel x86或其兼容CPU的机器上运行的（主要是IBM PC及其兼容机）。最早的时候，DOS并未受限于此；为了在许多以x86为基础，但和IBM PC不兼容的机器上运行，产生了不少特定机器版本的DOS及类似的操作系统。
DOS是单一用户、单工的操作系统，拥有不可重入的基本核心函数（意即同时间只能有一个程序调用这些函数）。有一个例外的状况，就是常驻程序（Terminate and Stay Resident，缩写为TSR）。某些常驻程序允许用户多任务操作；然而此时仍有“核心不可重入”的问题：当一个进程（process）调用了操作系统核心中的服务函数（也就是系统调用）时，在这个调用结束之前，其他的进程绝对不能进行系统调用、打断第一个进程。
DOS的核心为用户程序提供了各式各样的函数，例如：在屏幕上显示文字、从键盘读入字符、访问磁盘上的文件等等。

脚本语言

DOS透过批处理文件（扩展名为.BAT）提供界面脚本的功能。这些文件是纯文本格式的，可以用任何的文本编辑器（像是edit.com）编辑。他们运行起来和编译而成的程序没有两样。文件中的每一行都被视为命令来运行。批处理文件也可以使用数个内部命令，例如goto和条件表达式。

硬件访问

DOS提供了简单的硬件抽象层，让程序员可以开发文字界面的应用程序；但这个硬件抽象层无法访问大部分的计算机硬件，像是显卡、打印机，或是鼠标等。这使得程序员必须直接访问硬件，导致每个应用程序都有属于自己的一组硬件周边驱动程序。硬件制造商会将他们的硬件规格书发布，以确保在受欢迎的应用程序中有它们的驱动程序。

设备保留名称

在DOS中，有数个名称保留给设备使用，无法拿来当一般文件的名称（不管扩展名是什么）；这些保留名称是用来将应用程序的输出发送给硬件周边用的。这样的限制也影响到数个版本的Windows，在某些情况下甚至会造成死机和安全性弱点。
其中一些保留名称有：NUL:、COM1:或AUX:、COM2:、COM3:、COM4:、CON:、LPT1:或PRN:、LPT2:、LPT3:，以及CLOCK$。

磁盘命名法

在DOS中，磁盘驱动器是利用不同的字母命名的。标准的作法是保留"A"和"B"给软盘驱动器。若是系统只有一台软盘驱动器的话，DOS允许这台软盘驱动器同时使用这两个代号，然后DOS会要求用户更换磁片。这么做可以让用户把文件拷贝到不同的软盘上，或是运行某一片软盘上的程序，然后把数据文件存放在另一片软盘上。最早硬盘的代号为"C"和"D"。在一台硬盘驱动器上，DOS只允许一个活动分区的存在。随着支持的硬盘数量越来越多，磁盘代号的命名方法演变为：先将磁盘代号指派给每一颗硬盘驱动器的活动主分区，然后第二轮将代号指派给延伸分区中的逻辑卷，第三轮再把代号指定给非活动的主分区。（前题是：它们存在，而且包含了DOS可以读取的文件系统。）最后，DOS才将代号指派给光盘驱动器、RAM disk，以及其他的硬件。一般来说，磁盘代号都是依照驱动程序的加载顺序，按字母顺序指派的，但驱动程序也可以要求DOS指派不同的字母。例如网络磁盘驱动器的驱动程序通常会指派最后的几个字母。
因为DOS的应用程序会直接使用这些磁盘代号（和Unix类系统使用／dev目录的方法不同），因此若是新增了需要分配磁盘代号的硬件，可能会导致这些应用程序出错。举例来说：若是原本硬盘中的延伸分区中存在逻辑卷，此时新增一颗有主分区的硬盘的话，由于主分区拥有较高的分配优先权，所以原本硬盘的逻辑卷的代号就会改变。此外，就算是新增一颗只有延伸分区和逻辑卷的硬盘，还是会影响到RAM disk及光盘驱动器的代号。这个问题一直到9x系列的Windows都仍然存在；NT系列才有解决方案：磁盘代号会保留给已存在的磁盘驱动器机，除非用户手动更改。

引导流程

PC兼容机的引导扇区（MBR）位于第0 扇区。对于DOS来说，这段代码会将DOS的HAL读入存储器中然后运行。在DR DOS及PC DOS中，这个HAL放在IBMBIO.COM文件中；而MS DOS则是放在IO.SYS。接下来这个HAL会加载位于IBMDOS.COM（PC DOS或DR DOS）或是MSDOS.SYS（MS DOS）里面的DOS内核。Windows 9x中附的DOS版本（MS DOS 7和8）将HAL和核心合并放在IO.SYS里面，而MSDOS.SYS则是文字格式的配置文件案。然后DOS核心会去运行CONFIG.SYS这个文件。在CONFIG.SYS中，SHELL这个命令指定了SHELL的文件位置（通常是COMMAND.COM）。接下来这个SHELL会被运行，然后它会去打开开机启动项（通常是AUTOEXEC.BAT）

历史

MS-DOS（以及经授权更换商标而成的IBM PC-DOS）以及它的前身86-DOS是受到Digital Research公司的CP/M（Control Program / (for) Microcomputers）启发而完成的。CP/M是当时使用Intel 8080及Zilog Z80这两颗8位CPU的微计算机上最受欢迎的磁盘操作系统。
在1980年的时候，IBM使用Intel 8088微处理器，开发出了他们的第一台微计算机。他们需要一套能够在这台微计算机上使用的操作系统。IBM在找一套能和Intel 8088 (1979-1982)兼容的CP/M，一开始找上了微软（Microsoft）的首席执行官比尔·盖茨（可能是因为当时微软开发出了让CP/M可以在Apple II上运行的Z-80 SoftCard，所以IBM相信微软拥有CP/M）。IBM被转介到Digital Research，并且举行了相关的会议。然而，关于CP/M的使用权的初次谈判破裂了—因为Digital Research希望以权利金的方式贩售CP/M，但IBM希望单一授权，并且将名称改为"PC-DOS"。DR的创始人Gary Kildall拒绝签约，IBM因此放弃购买CP/M。
IBM再次找上比尔·盖茨。盖茨转而找上了Seattle Computer Products（SCP）。SCP的程序员Tim Paterson开发了一套CP/M-80的变体操作系统，原本是打算用来测试SCP为S-100总线新开发的16位Intel 8086 CPU界面卡。这套系统原本的名称是"QDOS"（"Quick and Dirty Operating System"的缩写），后来在商业发行前改名为86-DOS。微软买下了86-DOS（据说成交金额为50,000美元），后来成了1981年发行的Microsoft Disk Operating System，简称MS-DOS。
微软也将这套系统授权给数个计算机公司。这些计算机公司贩售给他们的硬件使用的MS-DOS，有时使用他们自己的名称。微软后来要求他们使用MS-DOS这个名称，除了IBM以外。IBM持续为IBM PC开发新版的PC-DOS。Digital Research查觉到IBM正在贩售和CP/M很类似的操作系统（而且还跟当初IBM谈判时坚持的名称相同），于是扬言要提出法律诉讼。IBM以一项协议回应他们：IBM让用户可以自行选择要使用PC-DOS还是CP/M-86（Kildall开发的8086版CP/M）。两者相较，CP/M比PC-DOS贵上近200美元，销售量也低。CP/M逐渐淡出，而MS-DOS和PC-DOS则成了PC和PC兼容机的主力操作系统。
Digital Research曾试图挽回CP/M-86错失的市场。一开始是发行了DOS Plus，后来又发行了DR-DOS（这两者都同时与MS-DOS和CP/M-86的软件兼容）。Digital Research被Novell买下，DR-DOS变成了Novell DOS 7。之后，它又成为Caldera Systems（以OpenDOS及DR DOS 7为名）、Lineo以及DeviceLogics的一部分。
后来，微软和IBM在两套DOS的继任操作系统（微软的Windows和IBM的OS/2）上发生了一连串争执。他们在DOS系统上的开发也因此分道扬镳。 MS-DOS在某些层面上转型成为Windows；而PC-DOS的最后一个版本为1998年发行的PC-DOS 2000。
FreeDOS计划开始于1994年6月26日。当天微软宣布他们将不再贩卖MS-DOS，也不再提供支持。于是Jim Hall张贴了一份宣言，宣布要开发DOS的开放源始码替代品。在几个星期内，包括Pat Villani和Tim Norman的几位程序员加入了这个计划。他们利用共享他们撰写或现有代码的方式，产生了核心、command.com命令解释器（shell界面）以及核心公用程序。在历经了数个版本的官方预览版本之后，FreeDOS 1.0版在2006年9月3日正式发布。使用FreeDOS不需支付任何的著作权费用或权利金。

淡出

早期版本的Microsoft Windows只是在DOS之上运行的应用程序。大约在90年代初，Windows仍相当依赖新版本的DOS。一直到Windows for Workgroups 3.11，DOS才逐渐退居负责引导及加载Windows核心的角色。在Windows 95（以及其后发生的Windows 98与Me）中，MS-DOS核心依然存在，只是加上Windows当作系统的图型界面。Windows 95与98的MS-DOS组件可以在不打开Windows的情况下独立运行（但Windows Me不行）。随着Windows的普及，大部分的计算机用户都使用Windows，DOS也越来越少人使用。英特尔项目于2020年彻底舍弃Intel平台的UEFI CSM（即UEFI的Legacy BIOS引导支持），届时Intel平台的个人计算机将无法引导DOS系统。

持续发展

有些计算机制造商（包括Dell和HP）会预载FreeDOS当作OEM操作系统出货。
有一套以GPL方式授权的DOS，名为NX-DOS，当前正在开发中。它是一套16位的即时操作系统，拥有网络功能，可以从软盘引导，还有一个不太完整的USB驱动程序。NX-DOS项目从1992年就开始了，原本是个个人项目，在2005年的时候以GPL方式发布。
当前仍可获取的DOS系统有DR-DOS（以及加强的DR-DOS）、俄国人开发的PTS-DOS、ROM-DOS、FreeDOS、NX-DOS、Multiuser DOS（以Digital Research的Concurrent DOS为基础）....等等。

嵌入式系统

由于DOS可以直接访问硬件，因此它很适合拿来控制嵌入式设备。新版本的DR-DOS便瞄准了这块市场。 佳能的数字相机PowerShot Pro 70使用ROM-DOS做为嵌入式系统。

模拟器

在Linux下，使用DOSEMU（一套用来运行实模式程序的Linux原生虚拟机）可以运行DOS及其派生版本。另外在各个版本的UNIX下也有许多用来运行DOS的模拟器，有些甚至在非x86的平台上也可以运行，像是DOSBox。
由于Windows XP和Vista无法和纯DOS兼容，DOS模拟器在这些系统上也越来越流行。这些模拟器可以用来运行过去的老软件或其他DOS软件。其中一个最为知名的是DOSBox，主要的设计目标是在当前的操作系统上运行DOS的游戏程序。
在Microsoft Virtual PC下也可以运行DOS的应用程序，兼容性比DOS模拟器好。用户可以安装合法的MS-DOS，然后除了那些最难对付的应用程序以外，绝大部分的DOS应用程序都可以在上面运行。

与Microsoft Windows的关系

纯32位版本的Windows（从NT开始；包含了2003、XP和Vista）并非以DOS为基础的。这些系统中内含了一个NT DOS虚拟机（NT Virtual DOS Machine，缩写为NTVDM），在上面运行一个修改过的DOS。原本以DOS为基础的系统使用传统的COMMAND.COM做为命令行界面，而Windows NT及其派生版本则是使用cmd.exe（不过cmd.exe也移植了许多DOS的命令）。x64架构的Windows也有cmd.exe（命令提示符），但是无法运行16位DOS程序（没有NTVDM）。

用户界面

所有的DOS均使用命令行界面。运行程序的方法是在命令行中键入程序的名称。DOS系统包含一些公用程序，也提供了一些不是以程序方式存在的命令（通常被称为内部命令）。
为了提供对用户更友善的操作环境，许多的软件厂商纷纷推出各式各样的文件管理程序。这些程序通常使用菜单及图标做为界面。Microsoft Windows就是其中最有名的例子，最后发展成为完整的操作系统，取代DOS成了PC兼容机上最受欢迎的操作系统。使用文字模式的使用者界面有：Norton Commander、Dos Navigator、Volkov Commander、Quarterdesk的DESQview，以及SideKick。使用图形用户界面的程序有：Digital Research的Graphical Environment Manager（最早是写给CP/M用的）以及GEOS。
发展到最后，主要的DOS厂商开始在DOS中加入自己的环境管理程序。MS/PC-DOS 4中有DOS Shell；而次年发行的DR-DOS 5则加入了以GEM为基础的ViewMAX。

多任务

在最初的设计中，DOS是一个单工的操作系统。MS/PC-DOS使用DOS shell做到任务切换的功能，而DR-DOS则是在DR-DOS 6中利用TaskMAX做到类似的功能。 MS/PC-DOS自始至终都没有多任务的能力； DR-DOS则是在DR-DOS 7中提供了这个功能（DR-DOS的DPMI必须激活）。

限制

DOS的架构有数项恼人的限制。最早的8088微处理器只能定址到1 MB的物理内存空间。由于附加的硬件设备也必须映射到这段空间，因此最高可以使用的存储器只有640 KB（被称为“传统存储器”）。在DOS的结构上，640 KB被视为最大的存储器空间，DOS无法定址更高的地址。早期避开这个问题的做法是使用扩展存储器；80286出来之后，发展出了延伸存储器。虽然这些技术提供了更多的存储器应用程序，但应用程序仍必须从传统存储器开始运行，占用640 KB中的部分空间。80386微处理器使用了重新设计的保护模式，应用程序可以透过DOS extender及DOS保护模式界面（DOS Protected Mode Interface，缩写为DPMI）等技术使用额外的存储器，也可以有多任务的功能。
DOS还有硬盘分区大小的限制。造成这个问题的原因有两个。首先，许多DOS类的操作系统只支持到FAT16，而FAT16在设计上就不支持超过2.1 GB的硬盘分区。另外，DOS访问硬盘的方式是透过INT 13这个中断调用，然后往下再利用CHS系统对应到磁盘上的数据。在这个架构下，操作系统只能看到8 GB的硬盘空间。比较新的操作系统使用软件的方式（例如：32位磁盘访问）访问硬盘。
FAT16和FAT12（用于软盘）上的文件名称必须遵守“8.3命名规则”：文件的文件主名不得超个8个字符，而扩展名则不得超过3个字符。