作業系統提供給程式設計師的介面是：系統呼叫 。系統呼叫是由作業系統實作提供的所有系統呼叫所構成的集合，即程式介面或應用程式介面(Application Programming Interface，API)；是應用程式同系統之間的介面。
系統呼叫是作業系統提供給程式設計人員的唯一介面。
作業系統的主要功能是為管理硬體資源和為應用程式開發人員提供良好的環境來使應用程式具有更好的兼容性，為了達到這個目的，核心提供一系列具備預定功能的多核心函數，透過一組稱為系統呼叫（system call)的介面呈現給使用者。 系統呼叫把應用程式的請求傳給內核，呼叫對應的內核函數完成所需的處理，並將處理結果傳回給應用程式。
現代的作業系統通常都具有多工處理的功能，通常靠進程來實現。由於作業系統快速的在每個進程間切換執行，所以一切看起來就會像是同時的。
同時這也帶來了很多安全問題，例如，一個進程可以輕易的修改進程的記憶體空間中的資料來使另一個進程異常或達到一些目的，因此作業系統必須保證每一個進程都能安全的執行。這問題的解決方法是在處理器中加入基址暫存器和界限暫存器。
這兩個暫存器中的內容用硬體限制了對儲存器的存取指令所存取的儲存器的位址。這樣就可以在系統切換進程時寫入這兩個暫存器的內容到該進程被指派的位址範圍，以避免惡意軟體。
為了防止使用者程式修改基址暫存器和界限暫存器中的內容來達到存取其他記憶體空間的目的，這兩個暫存器必須透過一些特殊的指令來存取。通常，處理器設有兩種模式：“用戶模式”與“核心模式”，透過一個標籤位元來辨別目前正處於什麼模式。一些諸如修改基址暫存器內容的指令只有在核心模式中可以執行，而處於使用者模式的時候硬體會直接跳過這個指令並繼續執行下一個。
同樣，為了安全問題，一些I/O操作的指令都被限制在只有核心模式可以執行，因此作業系統有必要提供介面來為應用程式提供諸如讀取磁碟某位置的資料的接口，這些接口就被稱為系統呼叫。
當作業系統接收到系統呼叫請求後，會讓處理器進入核心模式，從而執行諸如I/O操作，修改基址暫存器內容等指令，而當處理完系統呼叫內容後，操作系統會讓處理器返回使用者模式，來執行使用者程式碼。
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