При разработке ОС широко применяется принцип уровней абстракции. Он применен при разработке OS/2 – второй ОС фирмы Microsoft (после MS DOS), разработанной для персональных компьютеров PS/2. OS/2 имела четыре уровня абстракции.
ОС с микроядром – принцип разработки ОС, при котором минимизируется число модулей, выполнение которых необходимо в привилегированном режиме, что более безопасно, надежно и позволяет легче переносить ОС на другие платформы.
По принципу микроядра разработана ОС Windows NT, в которой имеются серверы для поддержки исполнения Win32- , OS/2 и POSIX-приложений.
Концепция виртуальной машины позволяет предоставить пользователю ОС воображаемую персональную машину со своим набором ресурсов. Таким образом, обеспечивается изоляция и защита системных ресурсов, однако подобная ОС сложнее для разработки. ОС на базе концепции виртуальных машин – хорошая основа для исследований.
В настоящее время широко используется виртуальная машина Java (JVM), выполняющая программе на Java байт-коде на реальной аппаратуре. JVM состоит из загрузчика классов, верификатора классов, интерпретатора байт-кода и just-in-time – компилятора.
Цели проектирования и разработки ОС: с точки зрения пользователя – удобство, простота, надежность, безопасность, эффективность; с точки зрения разработчика ОС – простота проектирования, реализации и сопровождения, гибкостью надежность, свобода от ошибок, эффективность.
При разработке ОС различают механизмы – методы реализации функциональностей – и политики – правила и требования к реализации функциональностей. Механизмы отделены от политик.
Реализация ОС долгое время выполнялась на ассемблерах. Начиная с UNIX, разработка ОС ведется на языках высокого уровня, чаще всего – на языке Си.
При установке ОС на конкретный компьютер происходит фактически генерация ОС, так как ОС предназначена для широкого класса машин, и в ее поставку входит широкий набор типовых модулей, из которых инсталлятор генерирует конкретную ОС для конкретной машины.
Загрузка ОС – это ее запуск при включении компьютера. Она реализуется с помощью программы раскрутки, которая хранится в ROM BIOS, запускается самой первой, находит ядро ОС, загружает его в память и запускает.