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Zur logischen Strukturierung wird das Betriebssystem normalerweise in mehrere Schichten oder Schalen eingeteilt. Die unterste Schale beinhaltet alle hardwareabhängigen Teile des Betriebssystems, insbesondere auch die Verarbeitung von Interruptus. Auf diese Weise ist es möglich, das BS leicht an unterschiedliche Rechnerausstattungen anzupassen. Die nächste Schicht enthält die grundlegenden Ein-/Ausgabe-Dienste für Plattenspeicher und Peripheriegeräte. Die darauf folgende Schicht behandelt Kommunikations- und Netzwerkdienste, Dateien und Dateisysteme. Weitere Schichten können je nach Anforderung folgen. Ein Betriebssystem besitzt also drei oder mehr logische Schichten.
Jede Schicht bildet eine abstrakte (virtuelle) Maschine, die mit ihren benachbarten Schichten über wohldefinierte Schnittstellen kommuniziert. Sie kann Funktionen der nächstniedrigeren Schicht aufrufen und ihrerseits Funktionen für die nächsthöhere Schicht zur Verfügung stellen. Die Gesamtheit der von einer Schicht angebotenen Funktionen wird auch als \"Dienste\" dieser Schicht bezeichnet. Die Gesamtheit der Vorschriften, die bei der Nutzung der Dienste einzuhalten sind, wird als \"Protokoll\" bezeichnet.
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