Mục đích của hệ điều hành
Tất cả máy tính đều dựa trên hệ điều hành để cung cấp giao diện tương tác giữa người dùng, ứng dụng và phần cứng. Hệ điều hành giúp khởi động máy tính và quản lý filesystem. Hầu hết tất cả các hệ điều hành hiện đại hiện nay có thể hỗ trợ nhiều hơn 1 người dùng, tác vụ hay CPU.
Các đặc tính cơ bản của hệ điều hành
Bất kể kích cỡ hay độ phức tạp của máy tính và hệ điều hành ra sao, tất cả hệ điều hành đều thực hiện cùng bốn chức năng cơ bản như sau: kiểm soát truy cập phần cứng, quản lý file và folder, cung cấp giao diện người dùng và quản lý ứng dụng.
Kiểm soát truy cập phần cứng
Hệ điều hành quản lý việc tương tác giữa các ứng dụng với phần cứng. Để truy cập và giao tiếp với phần cứng, hệ điều hành cần phải cài đặt “device driver” cho mỗi thành phần phần cứng. Một device driver là một chương trình nhỏ được viết bởi nhà sản xuất phần cứng và được cung cấp đi kèm với phần cứng đó. Khi thiết bị phần cứng được cài đặt, device driver cũng cần phải được cài đặt luôn, khi đó nó sẽ cho phép OS giao tiếp với thành phần phần cứng này.
Quá trình gán tài nguyên hệ thống và cài đặt driver có thể được thực hiện bằng kỹ thuật “Plug and Play” (PnP). Ví dụ đơn giản nhất là khi bạn mua chuột không dây và cắm vào máy tính, khi đó máy tính sẽ tự động download và cài đặt driver cho chuột ,và vài giây sau đó bạn sẽ có thể sử dụng chuột ok. Quy trình PnP được giới thiệu từ thời còn windows 95 để giúp đơn giản hóa quá trình cài đặt thiết bị phần cứng mới. Tất cả các hệ điều hành hiện nay đều có khả năng tương thích PnP. Với PnP, hệ điều hành tự động phát hiện phần cứng tương thích PnP và cài đặt driver cho thành phần đó. OS khi đó sẽ cấu hình thiết bị và cập nhật registry – là một database chứa tất cả thông tin về máy tính (registry trên windows).
Lưu ý: registry chứa thông tin về các ứng dụng, người dùng, phần cứng, thiết lập mạng và các loại file.
Quản lý file và folder
Hệ điều hành tạo ra một cấu trúc file trên thiết bị phần cứng để cho pháp dữ liệu được lưu trữ. Một file là một khối dữ liệu liên quan với nhau được cung cấp một cái tên và được coi là một đơn vị. Chương trình và các file dữ liệu được nhóm lại với nhau trong một directory. File và directory được tổ chức lại để giúp chúng ta dễ dàng lấy và sử dụng dữ liệu. Directory có thể được nằm bên trong directory khác. Những directory lồng nhau này gọi là subdirectory. Directory được gọi là folder trên hệ điều hành windows, và subdirectory được gọi là subfolder.
Giao diện người dùng
Hệ điều hành cho phép người dùng tương tác với phần mềm và phần cứng.
Có 2 loại giao diện người dùng:
- Command Line Interface (CLI) – giao diện mà người dùng cần phải gõ lệnh như hình bên dưới
- Graphical User Interface (GUI) – người dùng tương tác với menu và icon, như hình bên dưới
Command Line Interface 
Graphical User Interface
Hầu hết các hệ điều hành hiện nay đều bao gồm cả GUI và CLI như Windows, Linux, MacOS
Quản lý ứng dụng
Hệ điều hành định vị ứng dụng và tải nó vào RAM của máy tính. Các ứng dụng có thể là các chương trình phần mềm, như là word, excel, game,… Hệ điều hành đảm bảo rằng mỗi ứng dụng đều có đủ nguồn tài nguyên hệ thống.
Một Application Programming Interface (API) là một tập các hướng dẫn được sử dụng bởi chương trình để đảm bảo rằng mỗi ứng dụng họ đang phát triển có thể tương thích với một hệ điều hành. Dưới đây là 2 ví dụ về API trong máy tính:
- Open Graphic Library (OpenGL)
- DirectX – tập các API liên quan đên các tác vụ đa phương tiện trên Windows
