计算机系统是由硬件和软件组成的复杂整体，其核心部分为操作系统（Operating System, OS）。操作系统是管理和控制计算机硬件与软件资源的系统软件，为用户及其他应用程序提供基础服务。
计算机系统通常由四个主要层次组成：硬件层、操作系统层、应用程序层和用户层。硬件层包括中央处理器（CPU）、内存、存储设备和输入输出设备；操作系统位于硬件之上，作为中间层协调资源分配、进程管理和设备控制；应用程序运行于操作系统之上，依赖其提供的接口；最终用户通过应用程序与计算机系统交互。
操作系统的主要功能可归纳为五大核心服务：
- 进程管理：负责进程的创建、调度、同步和通信，确保CPU时间被合理分配给多个任务，实现多任务并行。
- 内存管理：监控内存使用，分配和回收内存空间，并利用虚拟内存技术扩展可用内存，防止程序间相互干扰。
- 文件系统管理：组织、存储、检索和保护数据，提供层次化目录结构，并管理文件的读写权限与备份。
- 设备管理：通过设备驱动程序控制外部设备（如打印机、磁盘），处理输入输出请求，并抽象硬件细节以简化应用程序开发。
- 安全与保护：实施用户身份验证、访问控制和安全策略，防止未授权访问与数据泄露，保障系统完整性。
操作系统还提供用户接口（如命令行或图形界面），方便用户与系统交互。现代操作系统（如Windows、Linux和macOS）通过上述服务，使计算机资源得到高效、公平且安全的利用，成为支撑整个计算机系统稳定运行的基石。理解操作系统及其服务，对于计算机科学学习和系统开发至关重要。
