硬件与操作系统之间的关系密切而复杂，二者协同工作，共同构成了计算机系统的核心。操作系统作为管理计算机硬件和软件资源的系统程序，负责为用户提供友好的界面并有效地调度和管理资源。在这个过程中，CPU和内存是操作系统最为依赖的两个基础硬件。CPU负责执行指令，而内存则存储数据和程序，操作系统需通过合理的调度和协调确保它们的高效运行。随着信息技术的不断发展，操作系统的功能愈发强大，对硬件的依赖性也愈加显著。
操作系统通过系统调用与CPU交互，允许应用程序请求服务。CPU在执行指令时，需要从内存中读取数据。当进程需要运行时，操作系统会将其所需的数据和指令加载到内存中，并通过调度算法决定哪个进程优先获得CPU的使用权。操作系统还具备内存管理功能，它负责分配和回收内存空间，确保不同进程之间的隔离，从而避免因共享内存而导致的数据冲突。
在现代操作系统中，虚拟内存技术的应用进一步增强了CPU和内存的协作能力。虚拟内存允许操作系统在物理内存不足时，利用硬盘空间模拟出更大的内存环境。这种机制使得程序可以使用比实际物理内存更大的地址空间，并在一定程度上提升了多任务处理的能力。而操作系统在实现这一功能时，会利用页表和分页管理技术，将虚拟地址映射到物理地址，以此实现高效的内存访问。
操作系统还通过中断机制与CPU进行沟通。中断允许外部设备或内部条件打断CPU当前的执行过程，操作系统捕获这些中断信号，及时响应并处理相应的任务。例如，用户在键盘上输入内容时，操作系统通过中断机制通知CPU进行相应处理，确保系统响应迅速。中断机制不仅提高了系统的响应能力，也优化了CPU的利用率。
硬件与操作系统之间的关系是互为依赖的。操作系统通过高效的资源管理和调度，使得CPU和内存能够协同工作，从而提升了计算机系统的整体性能。随着技术的不断进步，操作系统在硬件交互上的智能性和灵活性将不断增强，为用户带来更优质的使用体验。