Arduino控制板通常執行單一任務，沒有使用作業系統。許多嵌入式裝置需要同時執行多個應用程式（多工作業），像汽車多媒體音響主機，可在導航的同時播放MP3音樂，就需要作業系統來協調應用程式的運作，以及管理記憶體和其他資源。作業系統也可以減輕程式開發的工作，例如，針對Android（安卓）系統開發的App，可被安裝在Android系統的手機、電視、汽車音響…等裝置，無須改寫程式碼，也不用管裝置的硬體規格。
嵌入式作業系統（Embedded OS）是專門為效能和記憶體要求不高、具特定功能的嵌入式裝置所開發的作業系統；嵌入式作業系統品牌繁多，被廣泛運用在各種電機∕電子產品，像水波爐、無線網路IP分享器、遊戲機、電子告示板…光是網路IP分享器的作業系統就多達20種以上。
Arduino Nano 33 BLE和BBC Micro:bit控制板都採用Nordic半導體公司的同系列系統單晶片（SoC），也都有採用ARM公司開發的嵌入式作業系統：Mbed OS。這是Arduino Nano 33 BLE控制板：
在Arduino官網的“Why we chose to build the Arduino Nano 33 BLE core on Mbed OS”文章提到，因為沒有適用於Nordic nRF52840 Cortex-M4微控制器的官方Arduino內核（開機啟動程式和藍牙驅動程式），他們研究了各種替代方案：
- 使用Nordic的softdevice（藍牙驅動程式）基礎架構
- 從頭開始編寫內核程式
- 以Mbed OS為基礎編寫程式
Nordic的softdevice不是開放原始碼，不符Arduino的開源精神；第2個選項需要花費許多時間和精力，而且開發出來的核心程式無法在其他微控器晶片重複使用。因此，團隊選擇採用Mbed OS的方案，使用作業系統提供的驅動程式來控制硬體；Nano 33 BLE控制板的使用者不會察覺到他們編寫的程式是在mbed OS上運作，程式編輯器仍是Arduino IDE，程式碼也是原有的Arduino，由setup()和loop()函式組成。
BBC Micro:bit控制板的系統架構
底下是micro:bit控制板的系統架構簡圖。為了進一步優化程式開發環境，英國Lancaster大學開發了一個相當於「中間人」的執行環境（runtime），無論是積木式程式或者JavaScript和MicroPython，都是在此執行環境上運作；此執行環境也叫做裝置抽象層（Device Abstraction Layer，簡稱DAL）。
Mbed OS本身已經具備各類型硬體裝置的驅動程式和程式庫，例如，讀寫SD記憶卡、輸出PWM訊號、控制指定腳位輸出高、低電位…等等，這些是屬於通用的基礎指令，可在所有支援Mbed OS的控制板上執行。
以控制Micro:bit的LED矩陣為例，Mbed的C/C++程式首先要初始化LED接腳，將它們設置成「輸出」模式，再依序控制接腳的輸出電位來點亮或關閉LED。
裝置抽象層提供的驅動程式，則是替micro:bit特有的硬體，像是LED矩陣、兩個按鍵開關、加速度計和電子羅盤，提供專屬的程式庫。例如，它的“MicroBitDisplay”類別提供控制LED矩陣捲動文字及圖像、控制單一LED的亮度…等功能。
在Micro:bit的LED矩陣呈現捲動一次“HELLO WORLD!”訊息的C程式如下（取自micro:bit runtime說明文件）：
#include "MicroBit.h"
MicroBit uBit; // 宣告MicroBit類型物件
int main()
{
uBit.init(); // 初始化MicroBit物件
uBit.display.scroll("HELLO WORLD!"); // 捲動文字
// 把控制權交給底層的作業系統，
// 讓它執行其他工作或者進入睡眠。
release_fiber();
}
多虧有裝置抽象層，我們在不知道LED的接腳編號，也無須設置微控器的接腳模式，還是能完成捲動文字的效果。
