操作系统

歷史

綜觀電腦之歷史，作業系統與電腦硬體的發展息息相關。作業系統之本意原為提供簡單的工作排序能力，後為輔助更新更複雜的硬體設施而漸漸演化。從最早的批次模式開始，分時機制也隨之出現，在多處理器時代來臨時，作業系統也隨之添加多處理器協調功能，甚至是分散式系統的協調功能。其他方面的演變也類似於此。另一方面，在個人電腦上，個人電腦之作業系統因襲大型電腦的成長之路，在硬體越來越複雜、強大時，也逐步實踐以往衹有大型電腦才有的功能。
總而言之，作業系統的歷史就是一部解決電腦系統需求與問題的歷史。

1980年代前

第一部電腦並沒有作業系統。這是由於早期電腦的建立方式（如同建造機械算盤）與效能不足以執行如此程式。但在1947年發明了電晶體，以及莫里斯·威爾克斯發明的微程式方法，使得電腦不再是機械裝置，而是電子產品。系統管理工具以及簡化硬體操作流程的程式很快就出現了，且成為作業系統的起源。到了1960年代早期，商用電腦製造商製造了批次處理系統，此系統可將工作的建置、排程以及執行序列化。此時，廠商為每一台不同型號的電腦創造不同的作業系統，因此為某電腦而寫的程式無法移植到其他電腦上執行，即使是同型號的電腦也不行。
到了1964年，IBM System/360推出了一系列用途與價位都不同的大型電腦，而它們都共用代號為OS/360的作業系統（而非每種產品都用量身訂做的作業系統）。讓單一作業系統適用於整個系列的產品是System/360成功的關鍵，且實際上IBM目前的大型系統便是此系統的後裔，為System/360所寫的應用程式依然可以在現代的IBM機器上執行。
OS/360也包含另一個優點：永久貯存裝置—硬碟的面世（IBM稱為DASD）。另一個關鍵是分時概念的建立：將大型電腦珍貴的時間資源適當分配到所有使用者身上。分時也讓使用者有獨佔整部機器的感覺；而Multics的分時系統是此時眾多新作業系統中實踐此觀念最成功的。
1963年，奇異公司與貝爾實驗室合作以PL/I語言建立的Multics，是激發1970年代眾多作業系統建立的靈感來源，尤其是由AT&T貝爾實驗室的丹尼斯·里奇與肯·湯普遜所建立的Unix系統，為了實踐平台移植能力，此作業系統在1973年由C語言重寫；另一個廣為市場採用的小型電腦作業系統是VMS。

今日

現代作業系統通常都有一個使用的繪圖裝置的圖形化使用者介面（GUI），並附加如滑鼠或觸控面版等有別於鍵盤的輸入裝置。舊的OS或效能導向的伺服器通常不會有如此親切的介面，而是以命令列介面（CLI）加上鍵盤為輸入裝置。以上兩種介面其實都是所謂的殼，其功能為接受並處理使用者的指令（例如按下一按鈕，或在命令提示列上鍵入指令）。
選擇要安裝的作業系統通常與其硬體架構有很大關係，只有Linux與BSD幾乎可在所有硬體架構上執行，而Windows NT僅移植到了DEC Alpha與MIPS Magnum。在1990年代早期，個人電腦的選擇就已被侷限在Windows家族、類Unix家族以及Linux上，而以Linux及Mac OS X為最主要的另類選擇，直至今日。
大型機與嵌入式系統使用很多樣化的作業系統。大型主機近期有許多開始支援Java及Linux以便共用其他平台的資源。嵌入式系統近期百家爭鳴，從給Sensor Networks用的Berkeley Tiny OS到可以操作Microsoft Office的Windows CE都有。

嵌入式

嵌入式系統使用非常廣泛的系統（如VxWorks、eCos、Symbian OS及Palm OS）以及某些功能縮減版本的Linux或者其他作業系統。某些情況下，OS指稱的是一個內建了固定應用軟體的巨大泛用程式。在許多最簡單的嵌入式系統中，所謂的OS就是指其上唯一的應用程式。

類Unix系統

所謂的類Unix家族指的是一族種類繁多的OS，此族包含了System V、BSD與Linux。由於Unix是The Open Group的註冊商標，特指遵守此公司定義的行為的作業系統。而類Unix通常指的是比原先的Unix包含更多特徵的OS。
類Unix系統可在非常多的處理器架構下執行，在伺服器系統上有很高的使用率，例如大專院校或工程應用的工作站。
1991年，芬蘭學生林納斯·托瓦茲根據類Unix系統Minix編寫並發布了Linux作業系統核心，其後在理察·斯托曼的建議下以GNU通用公共許可證發布，成為自由軟體Unix變種. Linux近來越來越受歡迎，它們也在個人桌面電腦市場上大有斬獲，例如Ubuntu系統。
某些Unix變種，例如惠普的HP-UX以及IBM的AIX僅設計用於自家的硬體產品上，而SUN的Solaris可安裝於自家的硬體或x86電腦上。蘋果電腦的Mac OS X是一個從NeXTSTEP、Mach以及FreeBSD共同衍生出來的微核心BSD系統，此OS取代了蘋果電腦早期非Unix家族的Mac OS。
經歷數年的披荊斬棘，自由開源的Linux系統逐漸蠶食以往專利軟體的專業領域，例如以往電腦動畫運算巨擘──矽谷圖形公司（SGI）的IRIX系統已被Linux家族及貝爾實驗室研發小組設計的九號計畫與Inferno系統取代，皆用於分散運算式環境。它們並不像其他Unix系統，而是選擇內建圖形化使用者介面。九號計畫原先並不普及，因為它剛推出時並非自由軟體。後來改在自由及開源軟體許可證Lucent Public License釋出後，便開始擁有廣大的使用者及社群。Inferno已被售予Vita Nuova並以GPL/MIT許可證釋出。
當前，電腦按照計算能力排名世界500強中472台使用Linux，6台使用Windows，其餘為各類BSD等Unix。

微軟Windows

Microsoft Windows系列作業系統是在微軟給IBM機器設計的MS-DOS的基礎上設計的圖形作業系統。現在的Windows系統，如Windows 2000、Windows XP皆是建立於現代的Windows NT核心。NT核心是由OS/2和OpenVMS等系統上借用來的。Windows可以在32位元和64位元的Intel和AMD的處理器上運行，但是早期的版本也可以在DEC Alpha、MIPS與PowerPC架構上運行。
雖然由於人們對於開放原始碼作業系統興趣的提升，Windows的市場佔有率有所下降，但是到2004年為止，Windows作業系統在世界範圍內佔據了桌面作業系統90%的市場。
Windows系統也被用在低階和中階伺服器上，並且支援網頁服務的資料庫服務等一些功能。最近微軟花費了很大研究與開發的經費用於使Windows擁有能運行企業的大型程式的能力。
Windows XP在2001年10月25日發布，2004年8月24日發布服務包2（Service Pack 2），2008年4月21日發布最新的服務包3（Service Pack 3）。
微軟上一款作業系統Windows Vista（開發程式碼為Longhorn）於2007年1月30日發售。Windows Vista增加了許多功能，尤其是系統的安全性和網路管理功能，並且其擁有介面華麗的Aero Glass。但是整體而言，其在全球市場上的口碑卻並不是很好。其後繼者Windows 7則是於2009年10月22日發售，Windows 7改善了Windows Vista為人詬病的效能問題，相較於Windows Vista，在同樣的硬體環境下，Windows 7的表現較Windows Vista為好。而最新的Windows 10則是於2015年7月29日發售。

蘋果macOS

macOS，前稱「Mac OS X」或「OS X」，是一套執行於蘋果Macintosh系列電腦上的作業系統。Mac OS是首個在商用領域成功的圖形化使用者介面系統。Macintosh開發成員包括比爾·阿特金森（Bill Atkinson）、傑夫·拉斯金（Jef Raskin）和安迪·赫茨菲爾德（Andy Hertzfeld）。從OS X 10.8開始在名字中去掉Mac，僅保留OSX和版本號。2016年6月13日在WWDC2016上，蘋果公司將OS X更名為macOS，現行的最新的系統版本是macOS Mojave。

Chrome OS

Google Chrome OS是一項Google的輕型電腦作業系統計劃，其基於Google的瀏覽器Google Chrome的Linux核心。

其他

大型主機以及嵌入式作業系統均與Unix或Windows家族關係不大，除了Android，Windows CE、Windows NT及Windows XP Embedded是Windows的血親產品，以及數種*BSD和嵌入式Linux套件為例外。
少數較舊的OS今日依然在一些需要穩定性的市場中活躍，例如IBM的OS/2、BeOS以及XTS-400。
在達康時代狂潮過後，如AmigaOS與RISC OS等少數人使用的OS依然持續建立，以滿足狂熱的愛好者社群與特殊專業使用者。
優秀的作業系統必定要具備能讓各種能力級別的使用者滿足各種需求的工具包視覺化的高效簡便程式環境，以程式來建立程式，就如立法的法律指導規範新的法案的建立。這其實是作業系統所隱含的一部分，決定了可以有多強的擴充能力。比如，某個作業系統有對應的開發者工具包整合環境程式並且是個視覺化的，還能讓能力不太高的人一看能懂的，用於修改某個聲音合成器包含頻譜顯示，可要是作業系統本身不支援也沒有提供可用的工具程式，就會變得很繁瑣，很可能為了達到這個目標，開發者就要預備好各種相關的工具程式，甚至自己來編寫一系列相關的工具程式建立專門的工具包，最後還要檢查程式碼。若是有人想通過音樂來生成五線譜，要對類似標記式語言的五線譜規則對應一下，對各種音色，音準採集並總結出一整套規律，通過聲音辨識可以辨識出樂器的類別等，進而標出樂符完成從聲音到樂譜的轉換並生成。可是對人聲卻又更為複雜也不必要如此。若是需要用聲音的波形圖重現聲音，沒有相關的工具集是相當難實現，另外只有使用同一套聲音的波形繪製規則的所生成的波形圖用來再現的聲音才是原來的聲音。
在作為商品出售的作業系統軟體的歷史中常常因為其中包含的瀏覽器，媒體播放器在美國遭到反壟斷起訴，差點使得功能上殘缺不全。少數作業系統軟體能夠提供較為全面的App和實用工具程式。
作業系統軟體的編譯也需要對應的編譯環境。
在同一台電腦上執行不同的作業系統軟體，就能夠以不同的方式來使用電腦資源。比如，在Mac上執行OS X和Windows以兩種不同的技術OpenCL，Core Image:DirectX來使用圖形卡實現類似的作用。
通過圖像辨識和聲音辨識來進行資訊搜尋。
能夠滿足不同需求所要求的精確程度對時間的精細劃分，以及尺度細分可以互聯，同步，協調原本必須由多個人協同合作才能完成的隨時需要調整並相互同步的操控作業，這就必須有即時訊息傳送顯示，視覺化的用於協調同步計劃任務的組態指令碼，以及執行這樣計劃任務的完整元件。

未來

研究與建立未來的作業系統依舊進行著。作業系統朝提供更省電、網路化、易用、華麗的使用者介面的方向來改進。類UNIX OS通過和桌面環境開發者協作，正努力讓自己改進使用環境。
eyeOS是一套基於PHP實現的半開源類比雲端運算作業系統，但其實質只是在網路瀏覽器中提供一種類似無界限的類獨立作業系統，其並非於任何類似虛擬化中實現的真正電腦作業系統，能提供諸如Word、PPT、Excel的在線處理功能…
GNU Hurd是一個以完全相容Unix並加強許多功能為目標的微核心架構。微軟Singularity是一個奠基於.Net並以建立較佳記憶體保護機制為目標的研究計畫。

行程管理

不管是常駐程式或者應用程式，他們都以行程為標準執行單位。當年運用馮·諾伊曼結構建造電腦時，每個中央處理器最多只能同時執行一個行程。早期的作業系統（例如DOS）也不允許任何程式打破這個限制，且DOS同時只有執行一個行程（雖然DOS自己宣稱他們擁有終止並等待駐留能力，可以部分且艱難地解決這問題）。現代的作業系統，即使只擁有一個CPU，也可以利用多行程（multitask）功能同時執行多個行程。行程管理指的是作業系統調整多個行程的功能。
由於大部分的電腦只包含一顆中央處理器，在單核心（Core）的情況下多行程只是簡單迅速地切換各行程，讓每個行程都能夠執行，在多核心或多處理器的情況下，所有行程透過許多協同技術在各處理器或核心上轉換。越多行程同時執行，每個行程能分配到的時間比率就越小。很多作業系統在遇到此問題時會出現諸如音效斷續或滑鼠跳格的情況（稱做顛簸（Thrashing），一種作業系統只能不停執行自己的管理程式並耗盡系統資源的狀態，其他使用者或硬體的程式皆無法執行。行程管理通常實踐了分時的概念，大部分的作業系統可以利用指定不同的特權等級（priority），為每個行程改變所佔的分時比例。特權越高的行程，執行優先順序越高，單位時間內佔的比例也越高。互動式作業系統也提供某種程度的回饋機制，讓直接與使用者互動的行程擁有較高的特權值。
除了行程管理之外，作業系統尚有擔負起行程間通訊（IPC）、行程異常終止處理以及死結（Dead Lock）偵測及處理等較為艱深的問題。
在行程之下尚有執行緒的問題，但是大部分的作業系統並不會處理執行緒所遭遇的問題，通常作業系統僅止於提供一組API讓使用者自行操作或透過虛擬機器的管理機制控制執行緒之間的互動。

記憶體管理

根據帕金森定律：「你給程式再多記憶體，程式也會想盡辦法耗光」，因此程式設計師通常希望系統給他無限量且無限快的記憶體。大部分的現代電腦記憶體架構都是階層式的，最快且數量最少的暫存器為首，然後是快取、記憶體以及最慢的磁碟儲存裝置。而作業系統的記憶體管理提供尋找可用的記憶空間、組態與釋放記憶空間以及交換記憶體和低速儲存裝置的內含物……等功能。此類又被稱做虛擬記憶體管理的功能大幅增加每個行程可獲得的記憶空間（通常是4GB，即使實際上RAM的數量遠少於這數目）。然而這也帶來了微幅降低執行效率的缺點，嚴重時甚至也會導致行程崩潰。
記憶體管理的另一個重點活動就是藉由CPU的幫助來管理虛擬位置。如果同時有許多行程儲存於記憶裝置上，作業系統必須防止它們互相干擾對方的記憶體內容（除非透過某些協定在可控制的範圍下操作，並限制可存取的記憶體範圍）。分割記憶體空間可以達成目標。每個行程只會看到整個記憶體空間（從0到記憶體空間的最大上限）被組態給它自己（當然，有些位置被作業系統保留而禁止存取）。CPU事先存了幾個表以比對虛擬位置與實際記憶體位置，這種方法稱為分頁組態。
藉由對每個行程產生分開獨立的位置空間，作業系統也可以輕易地一次釋放某行程所佔據的所有記憶體。如果這個行程不釋放記憶體，作業系統可以結束行程並將記憶體自動釋放。

磁碟與檔案系統

所謂的檔案系統，通常指稱管理磁碟資料的系統，可將資料以目錄或檔案的型式儲存。每個檔案系統都有自己的特殊格式與功能，例如日誌管理或不需磁碟重整。
作業系統擁有許多種內建檔案系統。例如Linux擁有非常廣泛的內建檔案系統，如ext2、ext3、ext4、ReiserFS、Reiser4、GFS、GFS2、OCFS、OCFS2、NILFS與Google檔案系統。Linux也支援非原生檔案系統，例如XFS、JFS、FAT家族與NTFS。另一方面，Windows能支援的檔案系統衹有FAT12、FAT16、FAT32、EXFAT與NTFS。NTFS系統是Windows上最可靠與最有效率的檔案系統。其他的FAT家族都比NTFS老舊，且對於檔案長度與分割磁碟能力都有很大限制，因此造成很多問題。而UNIX的檔案系統多半是UFS，而UNIX中的一個分支Solaris最近則開始支援一種新式的ZFS。
大部份上述的檔案系統都有兩種建置方法。系統可以以日誌式或非日誌式建置。日誌式檔案系統可以以較安全的手法執行系統恢復。如果一個沒有日誌式建置的檔案系統遇上突然的系統崩潰，導致資料建立在一半時停頓，則此系統需要特殊的檔案系統檢查工具才能復原；日誌式則可自動恢復。微軟的NTFS與Linux的ext3、ext4、reiserFS與JFS都是日誌式檔案系統。
每個檔案系統都實作相似的目錄／子目錄架構，但在相似之下也有許多不同點。微軟使用「\」符號以建立目錄／子目錄關係，且檔案名稱忽略其大小寫差異；UNIX系統則是以「/」建立目錄架構，且檔案名稱大小寫有差異。(其實這是給系統呼叫的，"/"或"\"並不實際存在硬碟)

網路

許多現代的作業系統都具備操作主流網路通訊協定TCP/IP的能力。也就是說這樣的作業系統可以進入網路世界，並且與其他系統分享諸如檔案、印表機與掃描器等資源。
許多作業系統也支援多個過去網路啟蒙時代的各路網路通訊協定，例如IBM建立的系統網路架構、DEC在它所生產的系統所設定的DECnet架構與微軟為Windows製作的特殊通訊協定。還有許多為了特殊功能而研發的通訊協定，例如可以在網路上提供檔案存取功能的NFS系統。現今大量用於影音串流（Streaming media）及遊戲訊息傳送的UDP協定等。

內部通訊安全

內部資訊安全可視為防止正在執行的程式任意存取系統資源的手段。大多作業系統讓普通程式可直接操作電腦的CPU，所以產生了一些問題，例如怎樣把可如作業系統一樣處理事務、執行同樣特殊指令的程式強迫停止，畢竟在此情境下，作業系統也只是另一個平起平坐的程式。為通用作業系統所生產的CPU通常於硬體層級上實踐了一定程度的特殊指令保護概念。通常特權層級較低的程式想要執行某些特殊指令時會被阻斷，例如直接存取像是硬碟之類的外部裝置。因此，程式必須得經由詢問作業系統，讓作業系統執行特殊指令來存取磁碟。因此作業系統就有機會檢查此程式的識別身分，並依此接受或拒絕它的請求。
在不支援特殊指令架構的硬體上，另一個也是唯一的保護方法，則是作業系統並不直接利用CPU執行使用者的程式，而是藉由類比一個CPU或提供一P-code機系統（虛擬碼執行機），像是Java一樣讓程式在虛擬機器上執行。
內部安全機制在多使用者電腦上特別重要：它允許每個系統使用者擁有自己個人的檔案與目錄，且其他使用者不能任意存取或刪除。因為任何程式都可能繞過作業系統的監控，更有可能繞過側錄程式的監控，擁有強制力的內部安全機制在側錄啟動時也非常重要。

外部通訊安全

通常一個作業系統會為其他網路上的電腦或使用者提供（主持）各種服務。這些服務通常藉由埠或作業系統網路位址後的數字存取點提供。通常此服務包括提供檔案共用（NFS）、列印共用、電子郵件、網頁服務與檔案傳輸協定（FTP）。
外部資訊安全的最前線，是諸如防火牆等的硬體裝置。在作業系統內部也常設定許多種類的軟體防火牆。軟體防火牆可設定接受或拒絕在作業系統上執行的服務與外界的連線。因此任何人都可以安裝並執行某些不安全的網路服務，例如Telnet或FTP，並且設定除了某些自用通道之外阻擋其他所有連線，以達成防堵不良連線的機制。

使用者介面

今日大部分的作業系統都包含圖形化使用者介面（GUI）。有幾類較舊的作業系統將圖形化使用者介面與核心緊密結合，例如最早的Windows與Mac OS實作產品。此種手法可提供較快速的圖形回應能力，且實作時不需切割模組因而較為省工，但是會有強烈副作用，例如圖形系統崩潰將導致整個系統崩潰，例如藍白當機畫面。許多近代的作業系統已模組化，將圖形介面的子系統與核心分開（已知Linux與Mac OS X原先就是如此設計，而某些擴充版本的Windows終於也採用此手法）。
許多作業系統允許使用者安裝或創造任何他們喜歡的圖形化使用者介面。大部分的Unix與Unix衍生系統（BSD、Linux與Minix）通常會安裝X Window系統配合GNOME或KDE桌面環境。而某些作業系統就沒有這麼彈性的圖形化使用者介面，例如Windows。這類的作業系統只能透過外加的程式來改變其圖形化使用者介面，甚至根本只能改變諸如選單風格或顏色組態等部分。
圖形化使用者介面與時並進，例如Windows在每次新版本上市時就會將其圖形化使用者介面改頭換面，而Mac OS的GUI也在Mac OS X上市時出現重大轉變。

驅動程式

所謂的驅動程式（Device driver）是指某類設計來與硬體互動的電腦軟體。通常是一設計完善的裝置互動介面，利用與此硬體連接的電腦匯排流或通訊子系統，提供對此裝置下令與接收資訊的功能；以及最終目的，將訊息提供給作業系統或應用程式。驅動程式是針對特定硬體與特定作業系統設計的軟體，通常以作業系統核心模組、應用軟體包或普通電腦程式的形式在作業系統核心底下執行，以達到通透順暢地與硬體互動的效果，且提供硬體在處理非同步的時間依賴性介面（asynchronous time-dependent hardware interface）時所需的中斷處理常式。
設計驅動程式的主要目的在於操作抽象化，任何硬體模組，既使是同一類的裝置，在硬體設計面上也有巨大差異。廠商推出的較新模組通常更可靠更有效率，控制方法也會有所不同。電腦與其作業系統每每不能預期那些現有與新裝置的變異之處，因此無法知道其操作方法。為解決此問題作業系統通常會主動制訂每種裝置該有的操作方式，而驅動程式功能則是將那些作業系統制訂的行為描述，轉譯為可讓裝置瞭解的自訂操作手法。
理論上適合的驅動程式一旦安裝，相對應的新裝置就可以無誤地執行。此新驅動程式可以讓此裝置完美地切合在作業系統中，讓使用者察覺不到這是作業系統原本沒有的功能。

分類

作業系統的分類沒有一個單一的標準，可以根據工作方式分為批次處理作業系統、分時作業系統、即時作業系統、網路作業系統和分散式作業系統等；根據架構可以分為單核心作業系統等；根據執行的環境，可以分為桌面作業系統，嵌入式作業系統等；根據指令的長度分為8bit, 16bit, 32bit, 64bit的作業系統。

核心結構

核心是作業系統最核心最基礎的構件，其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。儘管隨著理論和實踐的不斷演進，作業系統高層特性與核心結構之間的耦合有日趨縮小之勢，但習慣上，核心結構仍然是作業系統分類之常用標準。
核心的結構可以分為單核心、微核心、超微核心、以及外核等。
單核心結構是作業系統中各核心部件雜然混居的形態，該結構產生於1960年代（亦有1950年代初之說，尚存爭議），歷史最長，是作業系統核心與外圍分離時的最初形態。
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。20世紀末，基於微核心結構，理論界中又發展出了超微核心與外核心等多種結構。儘管自1980年代起，大部分理論研究都集中在以微核心為首的「新興」結構之上，然而，在應用領域之中，以單核心結構為基礎的作業系統卻一直占據著主導地位。
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）。
微核心和超微核心結構主要用於研究性作業系統，還有一些嵌入式系統使用外核。
基於單核心的作業系統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。該類作業系統多數有著相對古老的設計和實現（例如某些UNIX中存在著大量1970年代、1980年代的程式碼）。另外，往往在效能方面略優於同一應用領域中採用其他核心結構的作業系統（但通常認為此種效能優勢不能完全歸功於單核心結構）。

通用與專用、嵌入式

通用作業系統是面向一般沒有特定應用需求的作業系統。由於沒有特定的應用需求，通用作業系統為了適應更廣泛的應用，需要支援更多的硬體與軟體，需要針對所有的使用者體驗，對系統進行更新。通用作業系統是一個工程量繁重的作業系統。

即時與非即時

「即時作業系统」（Real Time OS）泛指所有據有一定即時資源排程以及通訊能力的作業系統。而所謂「即時」，不同語境中往往有著非常不同的意義。某些時候僅僅用作「高效能」的同義詞。但在作業系統理論中「即時性」所指的通常是特定操作所消耗的時間（以及空間）的上限是可預知的。比如，如果說某個作業系統提供即時記憶體分配操作，那也就是說一個記憶體分配操作所用時間（及空間）無論如何也不會超出作業系統所承諾的上限。即時性在某些領域非常重要，比如在工業控制、醫療器材、影音訊合成、以及軍事領域，即時性都是無可或缺的特性。
常用即時作業系統有QNX、VxWorks、RTLinux等等，而Linux、多數UNIX、以及多數Windows家族成員等都屬於非即時作業系統。作業系統整體的即時性通常依仗核心的即時能力，但有時也可在非即時核心上建立即時作業系統，很多在Windows上建立的即時作業系統就屬於此類。
在POSIX標準中專有一系用於規範即時作業系統的API，其中包括POSIX.4、POSIX.4a、POSIX.4b（合稱POSIX.4）以及POSIX.13等等。符合POSIX.4的作業系統通常被認可為即時作業系統（但即時作業系統並不需要符合POSIX.4標準）。

8位元、16位元、32位元、64位元、128位元

所謂8位元、16位元、32位元、64位元、128位元等術語有時指匯流排寬度，有時指指令寬度（在定長指令集中），而在作業系統理論中主要是指記憶體定址的寬度。如果記憶體的定址寬度是16位元，那麼每一個記憶體位址可以用16個二進位位來表示，也就是說可以在64KB的範圍內定址。同樣道理32位元的寬度對應4GB的定址範圍，64位元的寬度對應16 Exabyte的定址範圍。記憶體定址範圍並非僅僅是對作業系統而言的，其他類型的軟體的設計有時也會被定址範圍而影響。但是在作業系統的設計與實現中，定址範圍卻有著更為重要的意義。
在早期的16位元作業系統中，由於64KB的定址範圍太小，大都都採用「段」加「線性位址」的二維平面位址空間的設計。分配記憶體時通常需要考慮「段置換」的問題，同時，應用程式所能夠使用的位址空間也往往有比較小的上限。
在32位元作業系統中，4GB的定址範圍對於一般應用程式來說是綽綽有餘的，因而，通常使用一維的線性位址空間，而不使用「段」。