操作系统结构
整体结构
整体结构是一组函数的集合，其中每个函数在需要时可以取调用任意其他函数而不受任何约束。
操作系统通过的服务（系统调用）的请求过程：向将参数放入预先确定的地方（如寄存器或栈），然后执行一条特殊的陷阱指令，即访管程序调用（supervisor call）指令或内核调用（kernel call）指令。该指令将CPU从用户态切换到内核态，并将控制权交给操作系统。
大多数CPU有两种状态，即用户态和内核态。内核态供操作系统使用，在该状态下可以执行所有指令；用户态供用户程序使用，在该状态下不能执行I/O操作和其他一些操作。
举例系统调用执行过程：
1 | count = read(fd, &buffer, nbytes); |
整体结构组织结构提出了操作系统的一种基本结构：
一个主程序，用来调用被请求的服务例程。
一组服务例程，用来实现相应的系统调用。
一组工具函数，用来帮助服务例程的实现。
该模型结构如下：
分层结构
分层结构将整个系统组织成一个层次结构，每一层软件都是在它的下层软件的基础上构造起来的。
虚拟机
时分系统应该提供两个特性：
（1）多道程序；
（2）应该扩展机，其提供比裸机更方便的编程接口。
系统核心是一个虚拟机监控程序，它在裸机上运行并具备多道程序功能。它向上层提供了若干台虚拟机。虚拟机不是具有文件等良好特性的扩展机，而仅仅是裸机的精确拷贝，包含有内核态/用户态、I/O功能、中断以及真实硬件所具有的所有内容。每台虚拟机与裸机完全一样，所以每台虚拟机上都可以运行任意一种操作系统。
如下图：
其中CMS是会话监控系统，VM/370是虚拟机系统。当一个CMS程序执行一条系统调用时，该调用陷入到其虚拟机的操作系统（即CMS），而不是VM/370，然后CMS发出正常的硬件I/O指令来读取它的虚拟磁盘或者做其他事情来完成此次系统调用。这些I/O指令被VM/370捕获，随后VM/370执行这些指针，作为对真实硬件的模拟的一部分。
外核
在内核态下运行的最底层软件是一个称为外核的程序，其任务是为虚拟机分配资源并确保资源的使用不会发生冲突。每台用户层的虚拟机可以运行自己的操作系统。
客户-服务器模型
为了获得某项服务，客户进程将请求发送给服务器进程，服务器进程随后完成此次操作并应答信息送回。如下图：
内核的全部工作就是处理客户和服务器间的通信。操作系统被分割成许多部分，每一部分只处理一方面的功能，如文件服务、进程服务、终端服务或内存服务。
这样带来的好处有三点：
（1）每一部分变得更小、更易于管理。
（2）所有服务器都是以用户进程形式运行，不是运行在内核态，所以不直接访问硬件。此时，如果在文件服务器中发生错误，那么文件服务可能崩溃，但不会导致整个系统的崩溃。
（3）适用于分布式系统。
有些操作系统功能（如向物理I/O设备寄存器写入命令字）靠用户空间的程序是很难完成的。解决方式有两种：
（1）设立一些运行于内核态的专用服务器进程（如I/O设备驱动程序），它们能够访问所有的硬件设备，仍通过平常的消息机制与其他进程通信。
（2）在内核中设立一套最小的机制，而将策略留给用户空间中的服务器进程。如，内核可能将发往某个特定地址的消息理解为：取出该消息内容，并将其装入某个磁盘的I/O设备寄存器，从而启动一次读盘操作。此时，内核甚至不对消息的内容进行合法性检测，只是机械地复制到磁盘设备寄存器。驱动程序运行在用户空间，然后通过特殊的内核调用来请求读写i/O寄存器，或是访问内核消息。