第一台真正的数字计算机是英国数学家Charles Babbage建造的分析机。这台机器本有希望成为真正的电脑，可以运行包含“条件”、“循环”语句的程序，有寄存器用来存储数据，但是由于当时（大约在1832年--1840年，对应中国的历史是林则徐虎门销烟前后）技术和工艺条件的限制，大量精密零件难以制造，这台机器没有完成。Babbage当时雇佣了名为Ada Lovelace的年轻女性来编写软件，她是著名诗人拜伦的女儿，她被公认为世界上第一个程序员。程序语言Ada则是以她命名的。看完Ada生平事迹，感叹她在那个时代就是一个传奇，这是维基百科关于Ada的介绍
第一代：真空管和穿孔卡片
第二次世界大战刺激了计算机研究的爆炸性开展，这可能是战争带给人们的为数不多的“财富”。研究的开展主要是在大学内，包括俄亥俄州立大学（John教授和他的学生Cliiford Berry建造了据认为是第一台可工作的数字计算机，使用了300个真空管）、哈佛大学、宾夕法尼亚大学等。不过这些机器没有操作系统，程序员都是直接与硬件打交道的，所有的程序设计都是用纯粹的机器语言编写的。
使用机器的一般方式是：在墙上的机时表上预约一段时间，然后到机房中将插件版插到计算机里，在接下来的几个小时里，期盼正在运行中的两万个真空管不会被烧坏。
后来，有了改进，出现了穿孔卡片，这时将程序写在卡片上，然后由输入设备（如卡片阅读器）载入计算机，如果一个错误使得程序停止，错误原因由显示灯提示。如果程序正常完成，输出结果出现在打印机中。
第一代系统的模式称为串行处理。这类系统有两个主要的问题：
- 调度：如果用户在预定的的时间为1小时，实际上只用了45分钟就完成了工作，剩下的15分钟内计算机只能闲置，这时就会导致资源浪费。如果用户遇到了问题，在一个小时内没有解决，那么时间到了也会被终止。
- 准备时间：一个程序称作作业，它可能包括往内存中加载编译器和高级语言程序，保存好编译好的程序，然后加载目标程序和公用函数并连接在一起。每一步都可能包括安装或拆卸磁带，或准备卡片组。如果在此期间发生了错误，用户只能全部重新开始。
第二代：晶体管和批处理系统
早期的计算机是非常昂贵的，同时由于调度和准备时间是难以接受的，为了提高资源的利用率，开发出了批处理系统：用户不在直接访问机器，而是将卡片或磁带中的作业交给计算机操作员，由他把这些作业按顺序组织成一批，然后将整个批作业交给监控程序使用。它从磁带上读入第一个作业并开始运行，其输出写到第二盘磁带上，而不打印。每个作业结束后，操作系统自动地从磁带上读入下一个作业并运行。当一批作业结束后，操作员取下输入和输出磁带，将输入磁带换成下一批作业，并把输出磁带进行打印。
批处理系统的使用提高了计算机的利用率，但是还存在缺点：
- 用户程序和监控程序的交替执行，使得一部分内存要交付给监控程序使用，监控程序消耗了一部分时间。
- 每次只能执行一道程序，I/O速度较处理器速度太慢，导致处理器经常空闲。
第三代：集成电路芯片和多道程序设计
这类系统的特点是可“同时”运行多个程序，在某个程序等待I/O时，可以选择其他程序来运行。它是现代操作系统的主要方案。
第四代：分时系统
通过使用多道程序设计，可以使批处理变得更加有效。但是，对许多作业来说，需要提供一种模式，以使用户可以与直接计算机交互。
因为许多程序员很怀念第一代计算机的使用方式。那时，他们可以几个小时地独占一台机器，可以即时调试他们的程序。
当今，通常使用专用的个人计算机或工作站来完成交互任务，但在20世纪60年代，却是行不通的，当时计算机都非常庞大而且昂达，动不动就上百万美元，因此分时系统应运而生。在分时系统中，多个用户可以通过终端同时访问系统，由操作系统控制每个用户程序以很短的时间为单位交替执行。
1980年至今：个人计算机
随着大规模集成电路的发展，每平方厘米的芯片上可以集成数千个晶体管，于是，迎来了个人计算机时代，如windows操作系统、Linux操作系统，这些我们已经很熟悉了。
