نظام التشغيل برنامج أساسي يدير موارد الحاسوب ويمكّن البرمجيات الأخرى من العمل فوق العتاد من دون التعامل المباشر معه. يتولى تنظيم الذاكرة والمعالج والملفات وأجهزة الإدخال والإخراج والشبكات، ويوفر بيئة لتشغيل التطبيقات وإدارة العمليات والأمن والصلاحيات وواجهة الاستخدام. تقوم النواة بدور المركز الداخلي للنظام، ومنها تنطلق خدمات الجدولة وإدارة الذاكرة والوصول إلى الأجهزة، ولذلك يعد نظام التشغيل الوسيط الضروري بين المستخدم والبرامج والمكونات المادية.

عتاد الحاسوب هو المكونات المادية الملموسة في الحاسوب، مثل الدوائر الإلكترونية والمعالجات والذاكرة ووحدات التخزين وأجهزة الإدخال والإخراج. يميز العتاد عن البرمجيات التي تشغل هذه المكونات وتوجه عملها، وعن البرمجيات الثابتة المخزنة داخل بعض المكونات. لا يقتصر العتاد على الحواسيب الشخصية، إذ يوجد في الأجهزة المضمنة داخل السيارات والهواتف والآلات الصناعية والأجهزة المنزلية. يمثل العتاد البنية الفيزيائية التي يقوم عليها تنفيذ العمليات الرقمية.

نواة نظام التشغيل هي الجزء المركزي من أي نظام تشغيل، وتعمل وسيطاً بين العتاد والبرمجيات. تدير الذاكرة والمعالج والأجهزة الطرفية وعمليات الإدخال والإخراج، وتوفر للتطبيقات واجهات آمنة للوصول إلى موارد الحاسوب. تختلف بنية النوى بين أحادية ومصغرة وهجينة، لكن وظيفتها الأساسية تبقى ضمان تشغيل البرامج وتنظيم الموارد وحماية النظام من التعارض والأخطاء.

أنشأ تيري ديفيس نظام التشغيل «تِمبِل أو إس»، وهو نظام حاسوبي ذي طابع مستوحى من الكتاب المقدس، وقد بلغ حجم شفرته البرمجية أكثر من ١٢٠,٠٠٠ سطر من التعليمات. ويُعد هذا المشروع من الأعمال البرمجية غير المألوفة التي جمعت بين الطابع الشخصي والتصميم التقني المحدود، إذ صُمم ليكون نظاماً بسيطاً ومختلفاً عن أنظمة التشغيل الشائعة، مع تركيز واضح على رؤية مبتكره الخاصة.

اختبار التشغيل الذاتي عملية فحص ينفذها الحاسوب أو النظام المضمن عند بدء التشغيل قبل تحميل نظام التشغيل. يتحقق الاختبار من الملفات والمكونات الأساسية، ثم يسمح للنظام المختار بمتابعة الإقلاع إذا اكتمل بنجاح. وعند الفشل قد تظهر شاشة خطأ أو خيارات استرداد مثل الوضع الآمن أو آخر إعداد سليم معروف أو إصلاح النظام، وقد يتطلب الخلل الشديد إعادة تثبيت نظام التشغيل.