智能卡是随着半导体技术的发展和当前社会对信息的安全性要求日益提高而产生的,并得到了非常迅速的应用和发展。特别是近几年来,随着智能卡技术的进一步完善和世界各国信息数字化的实施,它的应用领域在不断扩大,显示出了智能卡的巨大优越性。目前已经逐渐渗透到金融、保险、电信、医疗、交通、安全等与人们日常生活密切相关的各个方面。在这样的形势下,研究和开发智能卡技术有很高的理论价值和重大的实际意义。智能卡的操作系统(Chip Operating System,简称COS)是智能卡在软件层面的核心技术。对它的研究和开发对智能卡技术的发展和普及有非常大的促进作用。笔者自2000年到现在一直从事这方面的工作,现在已经积累了很丰富的理论知识和实践经验。自己所负责的多个项目已经在实际中使用。本文首先概述了智能卡的基础知识,如:内部结构、工作原理以及国内外智能卡技术和应用的发展状况。其次介绍了智能卡操作系统的几个重要组成部分:通信模块、文件系统、数据安全模块以及智能卡应用。通信模块是智能卡对外界访问所提供的接口,基本已经标准化,本论文介绍了目前使用最广的接触式智能卡所使用的两个协议T=0和T=1协议。本文的重点是研究和讨论智能卡操作系统的两个重要组成部分文件系统和数据安全。通过对文件系统的研究,提出了四种文件系统的设计方案,并对它们进行分析和比较,得出堆栈式文件系统的优越性。数据安全是智能卡的重要特征,首先分析了来自外界对智能卡数据安全的各种威胁,提出了自己的解决方案和防范措施。最后列举了自己对未来工作的展望。