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按照操作系统所提供的功能进行分类是最常见的方式，可以分为以下几类。
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（1）单用户操作系统。其主要特征是，在一个计算机系统内，一次只能支持运行一个用户程序。此用户独占计算机系统的全部硬件、软件资源。早期的微机操作系统例如DOS是这样的操作系统。
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（2）批处理操作系统。用户把要计算的问题、数据、作业说明书等一起交给系统操作员，系统操作员将一批算题输入计算机，然后由操作系统控制执行。采用这种批处理作业技术的操作系统称为批处理操作系统。这类操作系统又分为批处理单道系统和批处理多道系统。
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（3）实时操作系统。“实时”是“立即”的意思。典型的实时操作系统包括过程控制系统、信息查询系统和事务处理系统。实时系统是较少有人为干预的监督和控制系统。其软件依赖于应用的性质和实际使用的计算机的类型。实时系统的基本特征是事件驱动设计，即当接到某种类型的外部信息时，由系统选择相应的程序去处理。
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（4）分时操作系统。这是一种使用计算机为一组用户服务，使每个用户仿佛自己有一台支持自己请求服务的计算机的操作系统。分时操作系统的主要目的是对联机用户的服务和相应，具有同时性、独立性、及时性、交互性。分时操作系统中，分时是指若干道程序对CPU的分时，通过设立一个时间分享单位即时间片来实现。分时操作系统与实时操作系统的主要差别在交互能力和响应时间上。分时系统交互行强，而实时系统响应时间要求高。
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（5）网络操作系统。提供网络通信和网络资源共享功能的操作系统称为网络操作系统。它是负责管理整个网络资源和方便网络用户的软件的集合。网络操作系统除了一般操作系统的五大功能之外，还应具有网络管理模块。后者的主要功能是，提供高效而可靠的网络通信能力；提供多种网络服务，如远程作业录入服务、分时服务、文件传输服务等。
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（6）分布式操作系统。分布式系统是由多台微机组成且满足如下条件的系统：系统中任意两台计算机可以通过通信交换信息；系统中的计算机无主次之分；系统中的资源供所有用户共享；一个程序可以分布在几台计算机上并行地运行，互相协作完成一个共同的任务。用于管理分布式系统资源的操作系统称为分布式操作系统。
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嵌入式操作系统也可以按照不同的标准来进行分类，例如，可以按照系统的类型、响应时间和软件结构来分类。
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