Munculnya teknologi IC (integrated circuit) pada tahun 1960-an yang memungkinkan fabrikasi keping (chip) yang memuat ribuan bahkan ratusan ribu transistor, memungkinkan produksi komputer yang berukuran lebih kecil, lebih baik dan lebih ekonomis. Contohnya adalah komputer IBM 360. Komputer-komputer tersebut dikenal sebagai komputer mini (minicomputer), mengingat ukurannya yang jauh lebih kecil  dibandingkan mainframe. Satu komputer IBM 360 berukuran  sebesar mesin fotokopi. Harganya pun hanya berkisar ratusan ribu dollar US, jauh lebih murah dibandingkan harga mainframe. Jika satu perusahaan hanya mampu membeli satu mainframe maka sekarang setiap departemen atau divisi dari perusahaan dapat membeli satu atau lebih minicomputer.

Dari segi arsitektur, IBM 360 merukapan versi gabungan dari komputer IBM 1401 dan IBM 7094. Sistem operasinya, yaitu OS/360 lebih kompleks karena harus  andal dalam menangani operasi pembacaan dari kartu plong, pencetakan ke printer, dan kalkulasi numeris. Sistem operasi yang kompleks cenderung memunculkan banyak kesalahan bugs. Istilah bugs sendiri muncul karena pernah suatu kali terjadi kesalahan program, yang setelah diperiksa terjadi disebabkan adanya serangga atau kutu (bug) yang masuk pada rangkaian komputer. Banyaknya bugs menyebabkan pengembangan sistem operas OS/360 menjadi pekerjaan yang sulit. Walaupun demikian, secara komersial IBM 360 merupakan produk yang sukses. Sampai sekarangpun, sistem ini masih digunakan pada sejumlah perusahaan reservasi tiket pesawat. Beberapa konsep sistem operasi yang diimplementasikan pada seri IBM 360 maupun turunannya antara lain: spooling, multiprogramming dan time-sharing.

Pada IBM 360, tidak diperlukan lagi komputer khusus untuk membaca dari kartu plong ataupun melakukan pencetakan ke printer. Sistem I/O pada komputer IBM 360 dirancang sedemikian rupa sehingga operasi pembacaan kartu plong dan pencetakan ke printer dapat dilakukan secara simultan dengan eksekusi prosesor. Fitur ini disebut dengan SPOOLING (Simultan Peripheral Operation On line). Fitur ini dimungkinkan dengan mengganti tape dengan media penyimpanan sementara yang dapat diakses secara acak dan bersamaan baik oleh pembaca kartu maupun oleh prosesor. Dengan demikian tidak diperlukan lagi untuk memindah-mindahkan tape seperti pada pengoperasian komputer mainframe IBM 7940.

Selain itu pada sistem sebelumnya (IBM 7904), job akan dihentikan jika terjadi pergantian tape, dan prosesor menjadi idle dan tidak dapat dialihkan ke job berikutnya. Ini karena sekalipun sudah diterapkan sistem batch, sifat eksekusi prosesor masih bersifat sekuensial, artinya pergantian job hanya terjadi jika job sebelumnya sudah selesai. Untuk meningkatkan utilitas atau pendayagunaan prosesor secara maksimal, dikembangkan konsep multiprogramming, yaitu kemampuan sistem operasi untuk mengeksekusi sejumlah job secara simultan.

Dengan konsep ini , prosesor dialihkan ke job lainnya tanpa perlu menunggu job sebelumnya selesai. Dengan melakukan eksekusi job-job secara bergantian dengan cepat, akan dihasilkan efek eksekusi simultan bagi perspektif pengguna, sekalipun hanya digunakan satu prosesor komputer.

Konsekuensi lain dari konsep multi programming adalah memori komputer harus dipartisi untuk menampung beberapa job sekaligus seperti Gambar 2.5. Dengan demikian, jika suatu job terhenti karena suatu alasan, misalkan karena melakukan operasi I/O maka prosesor akan dialokasikan ke job lain yang juga aktif di memori.

Pemartisian Memori Pada Sistem Multiprogramming
Pemartisian Memori Pada Sistem Multiprogramming

Suatu konsep penting lagi yang berkembang pada generasi teknologi komputer ini adalah konsep multi user ataupun time sharing. Pada generasi sebelumnya, komputer hanya dapat melayani satu pengguna/operator dalam satu waktu. Visi berkembangnya sistem komputer yang dapat mendukung interaksi dengan sejumlah pengguna secara simultan mulai menampakkan harapannya ketika sistem time-sharing CTTS(Compatible Time Sharing System) berhasil dibangun pada tahun 1962 oleh Corbato dengan mengggunakan mesin IBM 7094 yang dimodifikasi.

Pada sistem timesharing, setiap pengguna mengakses komputer melalui sebuah terminal atau workstation yang terdiri atas peranti-peranti I/O (monitor, keyboard, modul sambungan ke mainframe) untuk berinteraksi dengan maniframe. Untuk setiap pengguna yang aktif, yaitu yang melakukan login, komputer akan menciptakan suatu job khusus untuk menangani interaksi dengan pengguna bersangkutan.

Kesukesan CTSS mendorong MIT, Bell Labs, dan General Electric mencoba membangun suatu sistem timesharing yang mampu mendukung ratusan pengguna secara simultan dan menjadikannya sebagai bisnis utilitas komputasi, sama seperti bisnis utilitas listrik. Sistem yang berusaha dibangun ini disebut MULTICS (Multiplexed Information and Computing Service)dan diinstal pada mainframe GE-645. Sebagai pembanding, kemampuan MULTICS hanya sebanding dengan komputer Intel 386, tetapi mampu menangani banyak peranti I/O secara simultan.
Namun secara komersial, MULTICS kurang berhasil dipasarkan, bahkan akhirnya Bell Labs dan General Electric keluar dari proyek tersebut. Meskipun demikian, konsep-konsep dan visi dari pengembangan MULTICS sangat berguna bagi perkembangan teknologi komputer selanjutnya.

Terlepas dari perkembangan teknologi time-sharing, generasi ini ditandai dengan pertumbuhan minicomputer yang signifikan. Selain IBM 360 dan turunannya, sistem minicomputer lain yang berkembang adalah seri DEC PDP, dari versi PDP-1 pada tahun 1961 sampai PDP-11 pada tahun 1970-an. Perbedaanya dengan minicomputer keluaran IBM adalah komputer DEC ini tidak kompatibel antar versi. Artinya perngkat lunak yang berjalan pada PDP-1 tidak akan dapat berjalan pada PDP-2 ataupun turunannya.

Pada masa ini ditandai dengan dibangunnya sistem operasi UNIX oleh Ken Thompson. Ken Thompson, yang juga merupakan anggota pada proyek MULTICS, menemukan komputer PDP-7 yang tidak terpakai dan mencoba menulis ualang versi MULTICS untuk satu pengguna yang disebut dengan UNICS (Uniplexed Information and Computing Service), yang kemudian dikenal dengan UNIX.

UNIX dengan cepat diterima baik sebagai sistem operasi defacto pada minicomputer DEC PDP. Namun karena UNIX ditulis dalam bahasa assembly dan masing-masing versi PDP memiliki intruksi prosesor(assembly) yang berbeda pula maka UNIX harus ditulis ulang untuk setiap versi PDP. Untuk mengatasi hal ini, Ken Thompson dan Dennis Ritchie menulis ulang UNIX dengan bahasa level tinggi yang mereka kembangkan sendiri, yaitu bahasa B yang kemudian diperbaiki dan diberi nama bahasa C.

Karena UNIX sudah ditulis dalam bahasa level tinggi (bahasa C), tugas membangun ulang(porting) sistem operasi UNIX pada komputer yang memiliki instruksi prosesor yang berbeda (misalnya mesin VAX) menjadi lebih mudah. Perkembangan cukup membuat kompilator bahasa C (perlu ribuan kode instruksi) untuk mesin komputer baru tersebut, bukannya menulis ulang sistem operasi UNIX (perlu puluhan bahkan ratusan ribu kode instruksi). Skenario ini dapat dilihat pada Gambar 2.6. Kemudahan untuk dibangun ulang pada mesin-mesin komputer lainnya, membuat UNIX menjadi cepat populer. Sampai tahun 1980 hampir semua jenis minicomputer telah menggunakan UNIX sebagai sistem operasinya.

Porting UNIX ke VAX (a) Tanpa Bahasa Level Tinggi (b) Dengan Bahasa Level Tinggi
Porting UNIX ke VAX (a) Tanpa Bahasa Level Tinggi (b) Dengan Bahasa Level Tinggi