Na década de 40, os primeiros computadores digitais tinham apenas dois níveis: o nível de máquina convencional e o nível de lógica digital. Os circuitos de lógica digital eram, portanto, complicados, difíceis de construir e não eram confiáveis. Em 1951, M. V. Wilkes, deu a idéia de se projetar um computador de três níveis. O computador teria agora um interpretador, com isso o hardware seria simplificado drasticamente pois ao invés executar programas na linguagem de máquina convencional teria apenas que executar microprogramas. Com isso menos válvulas foram utilizadas nos circuitos eletrônicos e a confiabilidade do sistema aumentou.

Na década de 50, foram desenvolvidos os montadores e copiladores para facilitar o trabalho do programador. Nessa época o programador tinha que operar a máquina pessoalmente e utilizar um grande deck de cartões. Para se reduzir o tempo perdido e automatizar o trabalho do operador foi criado, por volta de 1960, o sistema operacional. O programador fornecia certos cartões de controle junto com o programa que era lido e executado pelo sistema operacional. Nos anos seguintes, os sistemas operacionais ficaram cada vez mais sofisticados até começarem a adquirir a aparência de um novo nível.

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