Unit 3 in 30 seconds: An Operating System (OS) is system software that manages hardware and lets users run programs. Its main functions are process, memory, file, device management and security. Types: Batch, Single User, Multiprocessing, Time Sharing (plus Multiprogramming, Real-Time, Distributed). Windows is a GUI-based single-user/multitasking OS by Microsoft; Linux is an open-source Unix-like OS built around the kernel and shell.
1. What is an Operating System?
An Operating System (OS) is a system software that acts as an interface between the user and the computer hardware. No application program (MS Word, browser, games) can run without an OS. It controls and coordinates all hardware and software resources.
An OS can be seen in two ways:
Resource manager: decides who gets the CPU, memory and devices, and for how long.
Extended machine: hides the complex hardware details and gives the user a simple, convenient way to use the computer (icons, menus, commands).
PYQ Alert: "Which software acts as an interface between user and hardware?" — Answer is the Operating System, not application software. A favourite 1-mark question.
Fig 3.1 — Layered view: the OS sits between applications and hardware
2. Need and Functions of an Operating System
An OS is needed because hardware alone cannot be used directly by users or programs. Its main functions are:
Function
What the OS does
Process management
Creates, schedules and terminates processes; allocates CPU time; handles multitasking and deadlock.
Memory management
Allocates RAM to programs, keeps track of free and used memory, handles virtual memory and swapping.
File management
Organises data into files and folders (directories), controls file creation, deletion, naming and access permissions.
Device management
Controls input/output devices through device drivers; manages printing (spooling), buffering.
Security management
Protects data with user accounts, passwords and access rights; prevents unauthorised access.
User interface
Provides a way to interact with the computer — CLI (Command Line Interface, e.g. MS-DOS) or GUI (Graphical User Interface, e.g. Windows).
Error detection
Detects hardware/software faults and produces error messages and recovery actions.
3. Types of Operating Systems
3.1 Batch Operating System
In a batch OS, similar jobs are collected into batches and executed one after another without user interaction. The user prepares the job offline and the operator runs the whole batch. There is no direct interaction between the user and the computer while jobs run. Example: early mainframe systems using punch cards.
3.2 Single-User Operating System
A single-user OS allows only one user at a time on the machine. It may still run multiple programs (multitasking). Examples: MS-DOS (single tasking), Windows (single user, multitasking).
3.3 Multiprocessing Operating System
A multiprocessing OS uses two or more CPUs in one computer to execute programs in parallel. It increases speed, reliability (if one CPU fails, work continues) and throughput. Example: Unix.
Do not confuse:Multiprogramming = many programs in memory sharing one CPU; Multiprocessing = many programs running on many CPUs; Multitasking = one user running many programs by fast switching.
3.4 Time-Sharing Operating System
In a time-sharing OS, the CPU time is divided into small slices (time quantum) and given to each user in turn, so fast switching makes every user feel they have the machine to themselves. Multiple users work at the same time through terminals. Example: Unix, Multics.
3.5 Other important types
Multiprogramming OS: keeps several programs in main memory at once; when one waits for I/O, the CPU switches to another. Improves CPU utilisation.
Real-Time OS (RTOS): responds to input within a strict time limit. Used in aircraft control, missile systems, industrial robots. Example: VxWorks.
Distributed OS: runs on many computers connected over a network, appearing as one single system to the user.
Mobile/Network OS:Android, iOS (mobile); network OS manages servers and shared resources on a LAN.
Type
Key feature
Example
Batch
Jobs in groups, no user interaction
Early mainframes
Single User
One user at a time
MS-DOS, Windows
Multiprocessing
Two or more CPUs
Unix
Time Sharing
CPU time slices shared among users
Unix, Multics
Real-Time
Guaranteed quick response
VxWorks
Distributed
Many computers act as one
—
Exam tip: Single User vs Multi-User and Batch vs Time Sharing are asked as 2-mark differences. Remember: Batch = no interaction, Time Sharing = many users, time slices.
Windows (Microsoft) — GUI-based, most popular desktop OS (Windows 10, Windows 11).
Unix (1969, Bell Labs) — multi-user, multitasking; base of many later systems.
Linux (1991, Linus Torvalds) — free and open-source Unix-like OS.
Android — Linux-based mobile OS by Google.
macOS / iOS — Apple's operating systems.
6. Introduction to Windows
Microsoft Windows is a GUI-based, single-user, multitasking operating system. The first version (Windows 1.0) was released in 1985; modern versions include Windows 10 and Windows 11.
Main GUI elements of the Windows desktop
Desktop: the main screen area; holds icons, files and folders.
Icons: small pictures representing files, folders and programs (e.g. Recycle Bin).
Taskbar: the bar at the bottom showing the Start button, open programs and the system tray (clock, volume, network).
Start menu: gives access to all programs, settings and power options.
Window: a rectangular area for each program, with title bar, menu bar, minimize/maximize/close buttons.
File Explorer
File Explorer (earlier called Windows Explorer) is used to browse, create, copy, move, rename and delete files and folders. Files are organised in a hierarchy of drives (C:, D:) → folders → sub-folders.
Control Panel / Settings
The Control Panel (now mostly Settings in Windows 10/11) is used to configure the system: user accounts, display, network, printers, programs (install/uninstall), date and time.
PYQ Alert: "GUI" stands for Graphical User Interface. The heart of any computer system question set is: OS = system software = interface between user and hardware.
7. Basics of Linux
Linux is a free and open-source, Unix-like operating system created by Linus Torvalds in 1991. It is multi-user and multitasking, and runs on servers, desktops, Android phones and supercomputers.
Kernel: the core of Linux; manages CPU, memory and devices directly.
Shell: the command interpreter between the user and the kernel (like the CLI of Linux).
Distributions (distros): packaged versions of Linux — Ubuntu, Fedora, Debian.
Open source: the source code is freely available; anyone can study, modify and distribute it.
Quick revision — Unit 3: OS = interface + resource manager. Functions: process, memory, file, device, security, UI. Batch = grouped jobs, no interaction. Single user = MS-DOS/Windows. Multiprocessing = many CPUs. Time sharing = CPU time slices. GUI = Graphical User Interface. Windows = Microsoft, GUI, 1985. Linux = 1991, Linus Torvalds, open source, kernel + shell.
30 सेकंड में इकाई 3: ऑपरेटिंग सिस्टम (OS) एक सिस्टम सॉफ्टवेयर है जो हार्डवेयर का प्रबंधन करता है और उपयोगकर्ता को प्रोग्राम चलाने देता है। इसके मुख्य कार्य हैं — प्रोसेस, मेमोरी, फाइल, डिवाइस प्रबंधन और सुरक्षा। प्रकार: बैच, सिंगल यूजर, मल्टीप्रोसेसिंग, टाइम शेयरिंग (साथ में मल्टीप्रोग्रामिंग, रियल-टाइम, डिस्ट्रिब्यूटेड)। Windows Microsoft का GUI आधारित सिंगल-यूजर/मल्टीटास्किंग OS है; Linux एक ओपन-सोर्स Unix जैसा OS है जो कर्नेल और शेल पर बना है।
1. ऑपरेटिंग सिस्टम क्या है?
ऑपरेटिंग सिस्टम (OS) एक सिस्टम सॉफ्टवेयर है जो उपयोगकर्ता और कंप्यूटर हार्डवेयर के बीच इंटरफेस का काम करता है। OS के बिना कोई एप्लिकेशन प्रोग्राम (MS Word, ब्राउज़र, गेम) नहीं चल सकता। यह सभी हार्डवेयर और सॉफ्टवेयर संसाधनों का नियंत्रण और समन्वय करता है।
OS को दो तरह से देखा जा सकता है:
संसाधन प्रबंधक (Resource manager): तय करता है कि CPU, मेमोरी और डिवाइस किसे मिलेंगे और कितनी देर के लिए।
विस्तारित मशीन (Extended machine): जटिल हार्डवेयर विवरण को छिपाकर उपयोगकर्ता को कंप्यूटर इस्तेमाल का सरल, सुविधाजनक तरीका देता है (आइकन, मेन्यू, कमांड)।
परीक्षा टिप: "उपयोगकर्ता और हार्डवेयर के बीच इंटरफेस का काम कौन सा सॉफ्टवेयर करता है?" — उत्तर ऑपरेटिंग सिस्टम है, एप्लिकेशन सॉफ्टवेयर नहीं। यह 1 अंक का पसंदीदा प्रश्न है।
चित्र 3.1 — परतों वाला दृश्य: OS एप्लिकेशन और हार्डवेयर के बीच स्थित है
2. ऑपरेटिंग सिस्टम की आवश्यकता और कार्य
OS इसलिए आवश्यक है क्योंकि अकेले हार्डवेयर का उपयोग उपयोगकर्ता या प्रोग्राम सीधे नहीं कर सकते। इसके मुख्य कार्य हैं:
कार्य
OS क्या करता है
प्रोसेस प्रबंधन
प्रोसेस बनाता, शेड्यूल और समाप्त करता है; CPU समय आवंटित करता है; मल्टीटास्किंग और डेडलॉक संभालता है।
मेमोरी प्रबंधन
प्रोग्रामों को RAM आवंटित करता है, खाली और भरी मेमोरी का हिसाब रखता है, वर्चुअल मेमोरी और स्वैपिंग संभालता है।
फाइल प्रबंधन
डेटा को फाइलों और फोल्डरों (डायरेक्टरी) में व्यवस्थित करता है, फाइल बनाना, हटाना, नामकरण और एक्सेस अनुमति नियंत्रित करता है।
डिवाइस प्रबंधन
डिवाइस ड्राइवरों के माध्यम से इनपुट/आउटपुट डिवाइस नियंत्रित करता है; प्रिंटिंग (स्पूलिंग), बफरिंग संभालता है।
सुरक्षा प्रबंधन
यूजर अकाउंट, पासवर्ड और एक्सेस अधिकारों से डेटा की रक्षा करता है; अनधिकृत एक्सेस रोकता है।
यूजर इंटरफेस
कंप्यूटर से जुड़ने का तरीका देता है — CLI (कमांड लाइन इंटरफेस, जैसे MS-DOS) या GUI (ग्राफिकल यूजर इंटरफेस, जैसे Windows)।
त्रुटि पहचान
हार्डवेयर/सॉफ्टवेयर दोषों का पता लगाता है और एरर संदेश तथा रिकवरी क्रिया देता है।
3. ऑपरेटिंग सिस्टम के प्रकार
3.1 बैच ऑपरेटिंग सिस्टम
बैच OS में समान कार्यों को बैच में इकट्ठा करके बिना उपयोगकर्ता हस्तक्षेप के एक के बाद एक चलाया जाता है। उपयोगकर्ता कार्य ऑफलाइन तैयार करता है और ऑपरेटर पूरे बैच को चलाता है। कार्यों के चलते समय उपयोगकर्ता और कंप्यूटर के बीच कोई सीधा संपर्क नहीं होता। उदाहरण: पंच कार्ड इस्तेमाल करने वाले शुरुआती मेनफ्रेम सिस्टम।
3.2 सिंगल-यूजर ऑपरेटिंग सिस्टम
सिंगल-यूजर OS में मशीन पर एक समय में केवल एक उपयोगकर्ता काम कर सकता है। फिर भी यह कई प्रोग्राम चला सकता है (मल्टीटास्किंग)। उदाहरण: MS-DOS (सिंगल टास्किंग), Windows (सिंगल यूजर, मल्टीटास्किंग)।
3.3 मल्टीप्रोसेसिंग ऑपरेटिंग सिस्टम
मल्टीप्रोसेसिंग OS एक कंप्यूटर में दो या अधिक CPU का उपयोग करके प्रोग्रामों को समानांतर में चलाता है। इससे गति, विश्वसनीयता (एक CPU खराब हो तो काम जारी रहता है) और थ्रूपुट बढ़ता है। उदाहरण: Unix।
भ्रम न करें:मल्टीप्रोग्रामिंग = कई प्रोग्राम मेमोरी में, एक CPU साझा करते हैं; मल्टीप्रोसेसिंग = कई प्रोग्राम कई CPU पर चलते हैं; मल्टीटास्किंग = एक उपयोगकर्ता तेज स्विचिंग से कई प्रोग्राम चलाता है।
3.4 टाइम-शेयरिंग ऑपरेटिंग सिस्टम
टाइम-शेयरिंग OS में CPU समय को छोटे-छोटे टुकड़ों (टाइम क्वांटम) में बाँटकर बारी-बारी से हर उपयोगकर्ता को दिया जाता है, इसलिए तेज स्विचिंग से हर उपयोगकर्ता को लगता है कि मशीन उसी के पास है। कई उपयोगकर्ता टर्मिनलों के माध्यम से एक साथ काम करते हैं। उदाहरण: Unix, Multics।
3.5 अन्य महत्वपूर्ण प्रकार
मल्टीप्रोग्रामिंग OS: मुख्य मेमोरी में एक साथ कई प्रोग्राम रखता है; जब एक I/O का इंतजार करता है, तो CPU दूसरे पर चला जाता है। CPU उपयोग बढ़ता है।
रियल-टाइम OS (RTOS): निश्चित समय सीमा के भीतर इनपुट का जवाब देता है। विमान नियंत्रण, मिसाइल सिस्टम, औद्योगिक रोबोट में प्रयोग। उदाहरण: VxWorks।
डिस्ट्रिब्यूटेड OS: नेटवर्क से जुड़े कई कंप्यूटरों पर चलता है, उपयोगकर्ता को एक ही सिस्टम जैसा लगता है।
मोबाइल/नेटवर्क OS:Android, iOS (मोबाइल); नेटवर्क OS LAN पर सर्वर और साझा संसाधन संभालता है।
प्रकार
मुख्य विशेषता
उदाहरण
बैच
कार्य समूहों में, उपयोगकर्ता हस्तक्षेप नहीं
शुरुआती मेनफ्रेम
सिंगल यूजर
एक समय में एक उपयोगकर्ता
MS-DOS, Windows
मल्टीप्रोसेसिंग
दो या अधिक CPU
Unix
टाइम शेयरिंग
CPU समय टुकड़ों में बाँटकर साझा
Unix, Multics
रियल-टाइम
गारंटीकृत त्वरित प्रतिक्रिया
VxWorks
डिस्ट्रिब्यूटेड
कई कंप्यूटर एक जैसे काम करते हैं
—
परीक्षा टिप: सिंगल यूजर बनाम मल्टी-यूजर और बैच बनाम टाइम शेयरिंग 2 अंकों के अंतर के रूप में पूछे जाते हैं। याद रखें: बैच = कोई संपर्क नहीं, टाइम शेयरिंग = कई उपयोगकर्ता, समय टुकड़े।
Windows (Microsoft) — GUI आधारित, सबसे लोकप्रिय डेस्कटॉप OS (Windows 10, Windows 11)।
Unix (1969, Bell Labs) — मल्टी-यूजर, मल्टीटास्किंग; कई बाद के सिस्टमों का आधार।
Linux (1991, Linus Torvalds) — मुफ्त और ओपन-सोर्स Unix जैसा OS।
Android — Google का Linux आधारित मोबाइल OS।
macOS / iOS — Apple के ऑपरेटिंग सिस्टम।
6. Windows का परिचय
Microsoft Windows एक GUI आधारित, सिंगल-यूजर, मल्टीटास्किंग ऑपरेटिंग सिस्टम है। पहला संस्करण (Windows 1.0) 1985 में आया था; आधुनिक संस्करणों में Windows 10 और Windows 11 शामिल हैं।
Windows डेस्कटॉप के मुख्य GUI तत्व
डेस्कटॉप: मुख्य स्क्रीन क्षेत्र; आइकन, फाइलें और फोल्डर रखता है।
आइकन: फाइलों, फोल्डरों और प्रोग्रामों को दर्शाने वाली छोटी तस्वीरें (जैसे Recycle Bin)।
टास्कबार: नीचे की पट्टी जो Start बटन, खुले प्रोग्राम और सिस्टम ट्रे (घड़ी, वॉल्यूम, नेटवर्क) दिखाती है।
Start मेन्यू: सभी प्रोग्राम, सेटिंग्स और पावर विकल्पों तक पहुँच देता है।
विंडो: हर प्रोग्राम के लिए आयताकार क्षेत्र, जिसमें टाइटल बार, मेन्यू बार, minimize/maximize/close बटन होते हैं।
फाइल एक्सप्लोरर
फाइल एक्सप्लोरर (पहले Windows Explorer) का उपयोग फाइलों और फोल्डरों को देखने, बनाने, कॉपी, मूव, रीनेम और डिलीट करने के लिए होता है। फाइलें ड्राइव (C:, D:) → फोल्डर → सब-फोल्डर के पदानुक्रम में व्यवस्थित होती हैं।
कंट्रोल पैनल / सेटिंग्स
कंट्रोल पैनल (Windows 10/11 में अब ज्यादातर Settings) का उपयोग सिस्टम को कॉन्फ़िगर करने के लिए होता है: यूजर अकाउंट, डिस्प्ले, नेटवर्क, प्रिंटर, प्रोग्राम (इंस्टॉल/अनइंस्टॉल), दिनांक और समय।
परीक्षा टिप: "GUI" का पूरा नाम Graphical User Interface है। प्रश्नों के केंद्र में: OS = सिस्टम सॉफ्टवेयर = उपयोगकर्ता और हार्डवेयर के बीच इंटरफेस।
7. Linux की बुनियादी बातें
Linux एक मुफ्त और ओपन-सोर्स, Unix जैसा ऑपरेटिंग सिस्टम है जिसे Linus Torvalds ने 1991 में बनाया। यह मल्टी-यूजर और मल्टीटास्किंग है, और सर्वर, डेस्कटॉप, Android फोन तथा सुपरकंप्यूटरों पर चलता है।
कर्नेल (Kernel): Linux का कोर; CPU, मेमोरी और डिवाइस सीधे संभालता है।
शेल (Shell): उपयोगकर्ता और कर्नेल के बीच कमांड इंटरप्रेटर (Linux का CLI जैसा)।
डिस्ट्रिब्यूशन (distro): Linux के पैकेज्ड संस्करण — Ubuntu, Fedora, Debian।
ओपन सोर्स: सोर्स कोड मुफ्त उपलब्ध है; कोई भी इसे पढ़, बदल और बाँट सकता है।
त्वरित दोहराव — इकाई 3: OS = इंटरफेस + संसाधन प्रबंधक। कार्य: प्रोसेस, मेमोरी, फाइल, डिवाइस, सुरक्षा, UI। बैच = समूहीकृत कार्य, कोई संपर्क नहीं। सिंगल यूजर = MS-DOS/Windows। मल्टीप्रोसेसिंग = कई CPU। टाइम शेयरिंग = CPU समय टुकड़े। GUI = Graphical User Interface। Windows = Microsoft, GUI, 1985। Linux = 1991, Linus Torvalds, ओपन सोर्स, कर्नेल + शेल।
