采用层次结构的操作系统中，把操作系统分为若干层，每层可含有一些模块。层次结构的最本质的特征是单向依赖关系，即外层(高层)可以调用内层(低层)，反之则不允许。在同一层的各个模块间一般也允许互相调用。层次结构的优点是可靠性高、适应性强、结构清晰。
采用层次结构时，必须考虑如何划分层次。与机器有关的软件应放在紧靠CPU硬件的最内层，如中断处理、I/。启动等。对于外层来说,硬件的特性基本消失，从而有利于可移植性,即当更新处理机时，只须修改操作系统的最内层。处理机调度、进程控制、存储器管理等也放在内层,组成操作系统核心。一般来说，公用性越强的应放在更内层,与应用有关的放在靠外层。
一种操作系统层次结构示于图5.22.0层为最内层，用来直接加强CPU的功能。1层为执行控制，相当于任务调度。2层为存储器管理。3层为进程控制，支援进程的创建、启动、终止等功能。4层为消息输入输出，实现消息和数据的传送。5层为文件管理。0层至5层构成操作系统核心。5层以外为面向系统的故障处理和系统恢复等功能。
图5.23所示为EWSD系统的CP中操作系统的层次结构，分为A1、B1、C1、D14层。
(1) A1层
•处理机防卫程序
•中断处理
•物理输入/输出
•软件防卫程序
A1层的功能大多与硬件密切相关，用汇编语言编写。
(2)B1层
•执行管理
•存储器管理
•时间管理
操作系统核心主要放在B1层。
(3)C1层
•逻辑输入/输出
•数据更改
•文件控制
(4)D1层
•外围防卫程序
•系统恢复
•交换网络虚拟操作系统
•7号信令管理
交换网络虚拟操作系统使得用户软件(呼叫处理和维护管理)与交换网络之间具有标准接口。用户软件在E1层，作为整个操作系统的外层。
