第一阶段：状态机操作系统（1940年以前）
所谓状态机操作系统实际上算不上我们现在通常所定义的操作系统，而是一种简单的状态转换程序：根据输入和现在的特定状态进行状态转换而已。能做的计算只限于加减法。这个时代的操作系统没有什么功能，不支持交互命令输入，也不支持自动程序设计，甚至这个时候没有存储程序的概念。
第二阶段：单一操作员单一控制端操作系统（20世纪40年代）
SOSC操作系统的设计目的是满足基本功能，并提供人机交互。这种操作系统下，任何时候只能做一件事，即不支持并发和多道程序运行。操作系统本身是一组标准库函数而已。操作系统本身并不自我运行，而是等待操作员输入命令再运行。用户想要什么服务，就直接在命令行键入代表服务的对应操作系统库的函数名（文件名）即可。这种操作系统的资源利用率很低：用户输入一个命令就执行一个函数，拔动一下就动一下。当操作员在思考时或进行输入输出时，计算机则安静的等待。
第三阶段：批处理操作系统（20世纪50年代）
为了提高SOSC的效率，人们提出了批处理操作系统。在仔细观察SOSC后，人们发现，SOSC之所以低下，是因为计算机总是等待人的下一个动作，而人的动作总是很慢。因此，人们觉得，如果去掉等待人的时间，即让所有的人想好自已要运行的命令，列成一个清单，打印在纸带上，然后交给一个工作人员来一批一批的处理。
批处理操作系统是通过减少人机交互的时间从而达到CPU和输入输出利用率的改善。其过程如下：
- 用户将自已的程序编在卡片或纸带上，交给计算机管理员处理。
- 管理员在收到一定数量的用户程序后，将卡片和纸带上的程序和数据通过IBM 1401机器读入并写到磁带上。这样通常会含有多个用户的程序。
- 计算机操作员将这盘磁带加载到IBM 7094上，一个一个运行用户的程序，运行的结果写到另一个磁盘上。
- 所有的用户程序运行结束后，将存有结果的磁盘取下来，连到IBM 1401机器打印结果，然后就可以打印结果交给各个用户了。