早期的嵌入式軟件基本上是在匯編級開發的，系統的運行不需要操作系統支撐。每增加一種系統功能都需要重新進行開發，這種情況給嵌入式系統的應用和發展帶來很大的阻礙。隨著嵌入式系統的廣泛應用，操作系統的引入也就日益顯得重要了。目前比較著名的嵌入式操作系統有嵌入式Linux， μC/OS-II， VxWorks，Palm OS和Windows CE等。Windows CE是Microsoft推出的32位、多任務、多線程、實時的嵌入式操作系統，它與其他嵌入式操作系統相比有以下優勢：擁有出色的圖形界面，提供了方便的集成開發環境和開發工具，對OS的定制、裁減、交叉編譯等都相對簡單；便于繼承已有的基于Windows的開發經驗，可以使用類似于Windows上的應用軟件開發工具（如VS.NET，EVC等）；Window CE已得到大量硬件廠商的支持，支持的微處理器架構包括MIPS系列、ARM系列、SH系列、X86系列。
基于Windows CE的嵌入式系統采用四層體系結構，具有層次性強、可移植性好、組件可剪裁、強調編程接口和支持上層應用等特點。系統從下而上可分為四層：硬件層，OEM 硬件適配層，操作系統服務層，應用層。具體的系統架構可以用下圖來表示：
圖 基于Windows CE的嵌入式系統架構
（1）硬件層
Windows CE 系統所需的最低硬件配置包括支持Windows CE的 32 位處理器、用于線程調度的實時時鐘、用于存儲和運行操作系統的存儲單元。通常，硬件平臺應具備其他的外設，例如串口、網卡、鍵盤、鼠標等。對于不同的應用領域和硬件平臺，需要定制Windows CE 操作系統并移植到目標硬件上。微軟為幾種典型的應用平臺提供了參考定制方案模版。例如，基于PC機的參考平臺（CEPC）是微軟內部用于開發和測試 Windows CE 操作系統的，它可以作為開發 Windows CE 應用程序和開發 X86 設備驅動的參考平臺。
（2）OEM 硬件適配層
OEM 硬件適配層位于操作系統層與硬件層之間，用來抽象硬件功能，實現操作系統的可移植性。OEM 硬件適配層可以分成OEM 抽象層（OAL）、設備驅動開發程序、引導程序和配置文件四部分。OAL 部分主要負責Windows CE與硬件通信，它與 CPU、中斷、內存、時鐘和調試口等核心設備相關，用于屏蔽 CPU 平臺的細節，保證操作系統內核的可移植性。設備驅動程序為Windows CE提供設備控制功能，包括：LCD/LED/VGA/SVGA 顯示設備、鼠標、鍵盤和觸摸屏，語音處理設備和揚聲器，串口和基于并口的打印機，PC 卡接口和 ATA 磁盤驅動器或其他存儲卡、Modem 卡等等。引導程序主要功能是初始化硬件，引導并加載操作系統映像到內存。配置文件則是一些包含系統配置信息的文本文件。
（3）Windows CE 操作系統服務層
Windows CE 操作系統服務層包含了4個關鍵模塊：
a. 內核：內核（操作系統的核心）提供用于線程調度、內存管理和中斷處理、調試支持等。
b. 對象存儲：包括文件系統、系統注冊表、CE 數據庫的持久存儲。
c. 通訊接口：提供對各種通信硬件和數據協議的支持。
d. 圖形、窗口和事件子系統（GWES）：GWES 模塊支持顯示文本和圖像，提供用戶輸入所需的圖形和窗口功能。
（4）應用層
應用層是應用程序的集合，通過調用Win32 API 來獲得操作系統服務。需要注意的是Windows CE下的API是桌面版本Win32 API的一個子集；同時Windows CE還有許多獨有的API，例如CE數據庫。