更新时间：2023-06-14 22:54
电子计算机（electronic computer）亦称电脑，是一种以电子器件为基础，不需要人工直接干预，能够自动、高速、准确地对各种信息进行存储和处理的工具，是一种由硬件和软件组成的复杂自动化设备，1946年2月15日，人类第一台电子计算机在美国诞生，一般认为约翰·冯·诺依曼是电子计算机之父。电子计算机是一种用于高速计算的电子计算机器，它既可以进行数值计算，又可以进行逻辑计算，还具有存储记忆功能。
计算的分类方法较多，可按其结构原理、用途和综合性能3种分类方式进行分类。按照结构原理（处理的对象及其数据的表示形式）可将计算机分为模拟计算机、数字计算机和混合式计算机。按照用途可将计算机分为通用计算机和专用计算机。按照计算机的运算速度、字长、存储容量等综合性能指标，可将计算机分为巨型机、大型机、中型机、小型机、personal computer等。
传统上，现代计算机包含至少一个处理单元（通常是中央处理器（CPU））和某种形式的存储器。处理器件执行算术和逻辑运算，并且排序和控制单元可以响应于存储的信息改变操作的顺序。外围设备包括输入设备（键盘、鼠标、操纵杆等）、输出设备（显示器屏幕、打印机等）以及执行两种功能（例如触摸屏）的输入/输出设备。从外部来源检索信息，并使操作结果得以保存和检索。
中国计算机事业经过40 多年的发展，已拥有 80多家生产厂家，500 多个计算中心，已形成了自己的计算机工业体系并具备了相当的计算机硬件、软件和外部设备的生产能力。微机也实现了国产化,并逐步走向普及化和家庭化。
2021年12月12日，国务院关于印发“十四五”数字经济发展规划的通知为计算机产业发展按下“加速键”，推动计算机融入千行百业。
2022年，全国软件和信息技术服务业规模以上企业超3.5万家，累计完成软件业务收入108126亿元，同比增长11.2%，增速较上年同期回落6.5个百分点。
简单的手动设备可以帮助人们进行计算。在工业革命初期，各式各样机械出现，自动完成冗长而乏味的任务，例如织机的编织图案。更复杂的机器是模拟电子计算机在20世纪初出现，通过模拟电路进行复杂特定的计算。电动制表机主要由示数装置、穿孔机、读卡装置和分类箱组成，以表达很庞大的数据，用以储存计算资料，又称模拟电子计算机。第一台数字电子计算机出现于1946年2月15日，随着电脑的速度，功耗和多功能性则不断增加，机械计算机的应用已经完全被电子计算机所取代。
随着社会的进步和生产力的发展，人类用于计算的工具经历了从简单到复杂，从低级到高级的发展过程，在人类的文明史上相继产生了诸如算盘、计算尺、手摇机械计算机和电动式机械计算机等计算工具。
在计算尺出现之前，珠算算盘也简称算盘，是中国古代传统的计算工具。在加减法方面运算速度不亚于现在的计算器。
在发明计算机之前，计算尺是科学研究、技术革新，工程设计和生产实践过程中使用最为广泛、最便捷、最富有使用价值的计算工具。不仅能做加、减、乘、除、乘方、开方运算，甚至可以计算三角函数、指数函数和对数函数。
手摇式机械计算机由摇柄、数字键、壳体和显示器几部分组成，计算时全靠手工操作，可做四则混合运算及乘方、开方运算。
1946年2月15日，人类第一台电子计算机——电子数字积分计算机（ENIAC Electronic Numerical And Calculator）在美国诞生。机器被安装在一排2.75m高的金属柜里，占地面积为170m2左右，总重量达到30t；用十进制计算，每秒能运算5000次加法，比机械式计算机快1000倍。第一代计算机主要器件是电子元件, 虽然该计算机的体积较大, 但是它的储存容量比较少。这样就导致该计算机消耗电能的速度比较快, 稳定性非常小。该类型计算机主要是在科研中应用, 主要是使用汇编语言, 所以不具备具体的软件系统。但是，它却标志着科学技术的发展进入了新的电子计算机时代，人类社会从此大步迈进了电脑时代的门槛。
1958年，IBM研制出第一台全部使用晶体管的计算机。晶体管计算机主要以晶体管为基本元件，用磁芯作为主存储器，外存储器采用磁盘、或盒式录音磁带等；程序设计采用COBOL和Fortran等高级语言；在软件方面还出现了操作系统。以晶体管取代电子管，使计算机体积缩小、寿命增长、价格和功耗降低、性能稳定，运算速度提高(每秒运算可达几十万次)，为其广泛应用创造了条件。
1964年4月，美国IBM公司研制成功第一个采用集成电路的计算机系列IBM360，成为计算机发展的第三个里程碑。集成电路计算机以集成电路作为基本元件，可以使更多的元件集成到单一的半导体芯片上，从而使计算机的体积变得更小，功耗更低,速度更快(运算速度每秒可达几十万次到几百万次)，可靠性有更大的提高；用半导体存储代替了磁芯存储器；在软件方面，操作系统日臻完善。计算机设计思想已逐步走向标准化、模块化和系列化，应用范围更加广泛。储存器体积不断减少，能源消耗情况也不断的降低，整体运算速度以及安全性得到不断的提升。此外，该类型计算机能进行数据处理，也能在企业管理以及自动控制多个领域中应用，呈现很强的应用能力。
1976年，苹果微型计算机出世，它开始了个人电脑的历史。此后由于大规模集成电路的研制获得了突飞猛进的发展，各种大型计算机相继出世，并且一个比一个运算速度快。随着操作系统的通俗化和电脑多媒体功能的实现，电脑已远不仅仅是一台计算机器，它参与并干预人们的生活达到了使人类离不开。
2022年，全国软件和信息技术服务业规模以上企业超3.5万家，累计完成软件业务收入108126亿元，同比增长11.2%，增速较上年同期回落6.5个百分点。盈利能力保持稳定。2022年，软件业利润总额12648亿元，同比增长5.7%，增速较上年同期回落1.9个百分点，主营业务利润率回落0.1个百分点至9.1%。软件业务出口保持增长。2022年，软件业务出口524.1亿美元，同比增长3.0%，增速较上年同期回落5.8个百分点。其中，软件外包服务出口同比增长9.2%。
中国服务器规模庞大，但核心器件依然依赖高度进口。服务器作为数字化时代的基石，IDC预测到 2025 年，中国区 x86 服务器市场规 模将达到 407 亿美元，5 年 CAGR 约为 12.82%。但是国产品牌服务器厂商，核心部件（CPU、内存、 HDD、GPU等）高度依赖进口，缺乏定价权。
2021年12月12日，国务院关于印发“十四五”数字经济发展规划的通知为计算机产业发展按下“加速键”，推动计算机融入千行百业。
计算机是由硬件系统和软件系统两部分组成的。硬件系统是指计算机中的电子线路和物理装置。它们是看得见，摸得着得实体，是计算机的物质基础。而软件系统是指计算机系统使用的各种程序和文档资料的总称，软件的主体是程序。其中硬件系统包括控制器、运算器、存储器、输入设备和输出设备；软件系统包括操作系统、驱动程序及应用程序。
计算机外观构成包括主机和外设，主机又包括运算器、控制器、内存、外设接口，外设包括输入设备、输出设备、外储存器。输入设备是将各种形式的输入信息转换为机器可识别的编码形式的设备，如键盘、鼠标等。输出设备是将计算机的输出信息转换为人可接受的信息形式的设备，如显示器、打印机等
硬件系统具体可以分为运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。
运算器由算术/逻辑单元（ALU）、ALU寄存器、累加器和状态条件寄存器组成，它是数据的加工/处理部件，执行算术运算和逻辑运算。相对控制器而言，运算器接受控制器的命令而进行动作，即运算器所进行的全部操作都是由控制器发出的控制信号来指挥的。
运算器是对各类数据信息进行运算加工的核心部件，因而亦被称作为算数逻辑单元，可进行“加减乘除”的算数计算和“与或非”的逻辑运算，主要由通用寄存器、状态寄存器、累加器以及关键算数逻辑单元等构成。
控制器由程序计数器（Pc）、地址缓冲寄存器（AR）、数据缓冲寄存器（DR）、指令寄存器（IR）、指令译码器、操作控制器（含时序产生器）组成，其核心是操作控制器（包括时序产生器），其他都是寄存器。控制器是发布命令的“决策机构”，即完成协调和指挥整个计算机系统的操作。主要有以下几个功能。
（1）控制器负责从内存中取出一条指令，并指出下一条指令在内存中的地址。
（2）控制器对指令进行译码，产生相应的操作控制信号，发往运算、处理部件，控制完成规定的操作，如一个算术/逻辑运算操作、一次内存读/写操作或一个输入/输出操作。控制器指挥并控制CPU与内存和输入/输出设备之间的数据传送与处理。
控制器可看作是计算机的大脑和指挥中心，通过对计算机输入指令的分析与调控，实现各部件操作，与运算器并合为计算机系统的中央处理器（CPU）。
CPU是计算机的核心，它具有如下4方面的基本功能。
（1）指令控制
程序的顺序执行过程称为指令控制。CPU的运行严格按程序规定的顺序进行，这个顺序不能有任何颠倒。
（2）操作控制
每一条指令的功能往往都是由若干个最基本操作（被称为微操作）的组合来实现的，不同的指令，其微操作也不同。因此，CPU通过控制这些微操作来控制一条指令的取、分析和执行。CPU中的控制器其核心是操作控制器，由它产生操作控制信号（微命令），发往相应的运算、处理部件来控制完成这些微操作。
（3）时间控制
对各种微操作实施时间上的定时称为时间控制。由操作控制器发出的各种操作控制信号哪个先发出，哪个后发出，这些信号要保持多长时间，规定的操作才能完成，什么时候这个信号可以撤销等，所有问题都是时间控制问题。在CPU的设计中，这些问题被称为时序问题。
（4）数据加工
数据加工就是对数据进行算术运算和逻辑运算。
存储器是计算机中记忆存储的部件。存储器既能够接收和保存数据，又能够向其他部件提供数据。存储器分为内存和外存两大类。存储设备存储功能的实现需要半导体材料的支持。计算机运行过程中，计算机系统需把存储设备中存储的内容纳入计算机内部存储设备中，之后利用计算机CPU读取这些内容，以满足计算机用户需求。
存储器有两个方面的内容，一是主存储器，二是辅存。外存从最早的软盘变革到后面的HDD及光盘。主存就是内存，是计算机系统中的重要存储器之一，现阶段很多运行的计算机信息基本都是在主存中存放的。内存有两个方面的内容，一是RAM，就是可读存储器，二是ROM，就是只读存储器。辅助存储器是外存，外存中的信息一定要通过外存、内存间的数据交换方可完成。
光盘是通过激光束来记录和读取二进制信息的光存储产品。光盘采用聚碳酸酯制成，轨道中凹痕和凸痕记录二进制的“0”和“1”，其上覆盖一层薄铝反射层，最后再覆盖一层透明胶膜保护层。U盘是采用通用串行总线 (USB) 接口技术与计算机连接工作的存储器。其接口规范决定了其与系统传输的速度，其中USB 1.1接口能提供12 Mbps的数据传输速率；USB 2.0接口能提供480Mbps的数据传输率。U盘体积小巧，可以随身携带，存储容量一般为几GB左右。例如人们喜爱的mp3就是一个具有播放音乐功能的U盘。
移动硬盘是以硬盘为存储介质，强调便携性的移动存储器。移动硬盘也支持即插即用和热插拔。移动硬盘的特点是可以提供相当大的存储容量，如200GB，而目前的U盘却难以实现。
键盘和鼠标是计算机的标准输入设备。通过键盘可以向计算机输入各种指令、程序、数据等。输入设备还包括触摸屏、数字转换器等
输入设备是将人们熟悉的信息形式变换成计算机能接收并识别的信息形式的设备。输入的信息形式有数字、字母、文字、图形、图像、声音等多种形式。送人计算机的只有一种形式就是二进制数据。一般的输入设备只用于原始数据和程序的输入。常用的输人设备有键盘、鼠标、触摸屏扫描仪、数码相机等。输人设备与主机之间通过接口连接。
设置接口主要有以下几个方面的原因一是输人设备大多数是机电设备，传送数据的速度远远低于主机，因而需用接口作数据缓冲；二是输入设备表示的信息格式与主机的不同，用接口进行信息格式的变换；三是接口可以向主机报告设备运行的状态，传达主机的命令等。
输出设备是将计算机运算结果的二进制信息转换成人类或其他设备能接收和识别的形式的设备，输出信息的形式有字符、文字、图形图像声音等。输出设备与输入设备一样，需要通过接口与主机相联系。常用的输出设备有打印机、显示器、绘图仪等。外存储器也是计算机中重要的外部设备它既可以作为输人设备，也可以作为输出设备，常见的外储设备有磁盘（驱动器）和光盘（驱动器），它们与输入/输出设备一样，也要通过接口与主机相连。
输出设备是计算机与人间实施信息交互的部件之一，其功能就是输出数据。可以使计算机将不同信息的数据进行处理，例如图片、数字等等。输出设备可以把计算机程序、数据结果在人们面前进行直接的展现，从而可以使计算机信息处理工作处于系统状态中，把计算机工作向人进行反映。显示器是微型计算机必备的“软拷贝”输出设备，比较常见的是阴极射线管显示器 (CRT) 和液晶显示器 (LCD) 。
软件系统具体为操作系统、驱动程序及应用程序三种。其中，主流的操作系统分为DOS操作系统、Windows操作系统、UNX操作系统、Linux；驱动程序分为语言处理程序、数据库管理系统；应用程序主要为信息管理软件、辅助设计软件、实时控制软件。
操作系统(OperatingSystem，OS)是管理计算机硬件与软件资源的计算机程序。负责指挥计算机硬软件系统协调一致的工作。其任务一方面是管理好计算机的硬软件全部资源，使它们充分发挥作用；另一方面是为计算机和用户之间提供接口、为用户提供一个便捷的计算机使用环境，使用户不必掌握计算机的底层操作，而是通过操作系统提供的功能去使用计算机。
目前市面上主流的操作系统有：
（1）DOS操作系统
dos(DiskOperationSystem），磁盘操作系统是一个单用户单任务的操作系统。自1981年推出1.0版，发展至今已升级到6.2版，DOS的界面用字符命令方式操作，用户通过键盘命令对计算机进行各种操作及管理，而且只能运行单个任务。
（2）Windows操作系统
Windows是微软在1985年11月发布的第一代窗口式多任务操作系统，它使PC进入了图形用户界面(GraphicUserInterface，gu)时代它以可视化的窗口、直观的ICON、按钮、菜单将丰富多彩的系统功能展现给用户用户可以借助鼠标、触笔等通过单击或双击图标、按钮、菜单选项，以对话的形式实现系统的各种功能，并在运行过程中随时获得系统的帮助，无须记忆过多的操作命令。目前在Windows系统下，已建立了办公自动化、数据库管理、程序设计等各种集成开发环境，使用者的应用和开发提供了理想的界面。Windows主要有桌面版、服务器版和移动版三个版本。
（3）UNX操作系统
unix操作系统设计是从小型机开始的，从一开始就是一种多用户、多任务的通用操作系统，它为用户提供了一个交互、灵活的操作界面，支持用户之间共享数据，并提供众多的集成的工具以提高用户的工作效率，同时能够移植到不同的硬件平台。
（4）Linux操作系统
Linux是一套免费使用和自由传播的类似UNIX的操作系统。用户不用支付任何费用就可以获得它和它的源代码，并且可以根据自己的需要对它进行必要的修改，无偿对它使用，无约束地继续传播。Linux以它的高效性和灵活性著称。它能够在计算机上实现全部的UNI特性，具有多任务、多用户的能力，而且还包括了文本编辑器、高级语言编译器等应用软件。它还包括带有多个窗口管理器的X-Windows-图形用户界面，是一个功能强大、性能出众、稳定可靠的操作系统。
（1）语言处理程序
用于程序设计的语言，经历了机器语言、汇编语言到高级语言的发展过程。
语言处理程序的主要功能是把用户编制程序用的源程序翻译成计算机硬件所能识别和处理的目标代码，以便使计算机能执行用户以各种程序设计语言所描述的任务。不同编程语言的源程序对应于不同的语言处理程序。常见的语言处理程序按其翻译方法的不同可以分为解释程序与编译程序两大类。前者对源程序的翻译采用边解释边执行的方法,不生成目标程序，称为解释执行；后者必须先将源程序翻译成目标程序，才开始执行，称为编译执行。
计算机所能接受的语言与计算机硬件所能识别和执行的语言并不一致。计算机所能接受的语言很多,如机器语言(用0、1代码按机器的语法规则组成的语言)、汇编语言(将机器语言符号化的语言)、高级程序设计语言(能表达解题算法的面向应用程序的接近人类语言的计算机语言如BASIC、Fortran、Pascal、、VB、VC、Visual FoxPro、Delph语言以及Java、Python、C#等)。计算机的硬件所能识别和执行的只有机器语言。
（2）数据库管理系统
数据库就是实现有组织地、动态地存储大量相关数据，方便用户访问的计算机软、硬件资源组成的系统。数据库和数据库管理软件一起组成了数据库管理系统。
数据库管理系统有各种类型，目前许多计算机都配有数据库管理系统，如Foxpro、ACCESS数据库、Oracle数据库、SQL Server等，而且各种数据库管理系统也在不断发展中。
由于计算机具有高速运算和逻辑判断能力，又能够存贮自己所执行的程序，并能很方便的更换这些程序，因而计算机的通用性极强。为了解决各种计算机应用问题而编制的软件叫做应用软件或专用软件 。应用软件是除了系统软件以外，用户根据自己的业务需要而使用程序设计语言开发的程序及其文档，主要包括信息管理软件、辅助设计软件、实时控制软件等。需要注意的是只有当将系统软件安装后，才能再安装应用软件。
根据计算机的原理、使用方式及规模可以分为数字计算机、模拟计算机和数字模拟混合计算机；工作站、服务器、通用计算机和专用计算机；超级计算机、小巨型机、大型机、小型机、工作站和微型机。
按照计算机原理可分为数字计算机、模拟计算机和数字模拟混合计算机。
(1) 数字计算机处理的数据都是数字量。
(2) 模拟计算机处理的数据为连续的电压、温度、速度等模拟量，基本运算部件由运算放大器构成的微分器和积分器, 通用函数运算器等运算电路组成。
(3) 数字模拟混合计算机是综合了上述两种计算机的优点而设计的计算机，处理的数据既可以是数字量, 也可以是模拟量。
按照使用方式计算机可以分为工作站、服务器、通用计算机和专用计算机。
（1）服务器是计算机网络服务中的一台中枢计算机，保存数据库并连接客户端，为网络环境中的客户机提供文件服务、打印服务等，因而要求服务器具有较好的数据交换性能、较高的可靠性和扩展能力。
（2）工作站是由高性能的微型计算机系统、输入输出设备以及专用软件组成，应用于复杂的工程计算和计算机辅助设计、制造等特定领域，能提供友好的人机界面和高效率的工作平台。
（3）通用计算机具有较强的通用性，是为解决各种问题而设计的计算机。它具有一定的运算速度，有一定的存储容量, 带有通用的外部设备, 配置各种系统软件和应用软件。
（4）专用计算机为解决某一特定的问题而设计的计算机。它的硬件和软件的配置依据解决特定问题的需要而定，并不求全。
按照1989年由电气与电子工程师协会提出的运算速度分类法，计算机可分为超级计算机、小巨型机、大型机、小型机、工作站和微型机六种。
（1）超级计算机是计算机中价格最贵、功能最强的计算机，主要使用在尖端科学领域，如战略武器的设计、空间技术、石油勘探、中长期天气预报等，如美国CDC公司的Cray系列机、我国研制的银河系列机等均属此类。
（2）大型机通常都安装在机架（Frame）上，这些计算机具有大容量的内存和外存，可进行并行处理，具有速度高、容量大、处理和管理能力强的特点，主要使用在大银行、大公司、高等学校和科研院所当中。
（3）小巨型机是指力求保持或略为降低巨型机性能的前提下，较大幅度降低其价格后生产的计算机，如美国Convex公司的C系列计算机等。
（4）小型机具有结构简单、成本较低、不需要长期培训就可以维护和使用的特点，受到了中小用户的欢迎，如美国迪吉多的PDP系列计算机、VAX系列计算机。
（5）工作站是介于personal computer和小型机之间的一种高档微机，具有较强的数据处理能力、高性能的图形功能和内置的网络功能，如 HP、SUN 公司生产的工作站。
（6）现在使用的计算机通常都是个人计算机，也称微型计算机，简称微机，具有轻、小、（价）廉、易（用）的特点。
计算机的运算速度是以每秒钟可执行多少百万条指令（MIPS）来衡量的。现代计算机的运算速度为数万MIPS，因此计算速度是相当快的。如在天气预报中，求解一个包含几百个未知数的代数方程若用人工计算的话，需要几十年的时间，而使用计算机只需要几秒钟的时间，并且使用计算机计算可以得到很高的计算精度。
计算机的存储器类似于人的大脑，可以“记忆”（存储）大量的数据，以备随时调用。存储器不但能存储大量的信息，而且可以快速、准确地存入和取出这些信息。如一本750万字的图书可以保存在U盘中，并且可以快速地进行查找、排序、编辑等操作。
计算机可以对字母、符号、汉字和数字的大小和异同进行判断、比较，从而确定如何处理这些信息。另外，计算机还可以根据已知的条件进行判断和分析，确定要进行的工作。因此，计算机可以广泛地应用到非数值数据处理领域，如信息检索、图形识别及各种多媒体应用领域。
计算机的内部操作是根据人们事先编制好的程序自动执行的，无需人工干涉。只要将程序设计好，并输入到计算机中，计算机就会依次取出指令、执行指令规定的动作，直到得出需要的结果为止。
科学计算是计算机最早的应用领域，它是指利用计算机来完成科学研究和工程技术中提出的数值计算问题。在现代科学技术工作中，科学计算的任务是大量的和复杂的。利用计算机运算速度高、存储容量大和连续运算能力强的特点，可以解决人工无法完成的各种科学计算问题。例如，工程设计、地震预测、天气预报、火箭发射等都需要由计算机承担庞大而复杂的计算工作。
信息管理是以数据库管理系统为基础，辅助管理者提高决策水平，改善运营策略的计算机事务处理技术。据统计，80%以上的计算机主要用于信息管理领域，信息管理已成为计算机应用的主导方向。
过程控制是利用计算机实时采集数据、分析数据、按最优值迅速地对控制对象进行自动调节或自动控制。计算机过程控制已在机械、冶金、石油、化工、电力等行业部门得到广泛的应用。
计算机辅助设计是利用计算机系统辅助设计人员进行工程或产品设计，以实现最佳设计效果的一种技术，广泛应用于飞机、汽车、机械、电子、建筑和轻工等领域。
计算机辅助制造是利用计算机系统进行产品的加工和控制，输入的信息是零件的工艺路线和工序内容，输出的信息是切削刀具的运动轨迹。
计算机辅助教学是利用计算机课件为基础进行集图、文、声、像为一体的多媒体课堂教学技术。
人工智慧（Artificial Intelligence，AI）的主要目的是用计算机来模拟人的智能，其主要任务是建立智能信息处理理论，进而设计出可以展现某些近似人类智能行为的计算机系统。目前的主要应用方向有：机器人（Robots）、专家系统（Expert System，ES）、模式识别（Pattern Recognition）和智能检索（Intelligent Retrieval）等。
纳米计算机是用纳米技术研发的新型高性能计算机，体积约是人头发直径的千分之一，性能比传统的计算机强大很多，而且有着极强的导电性。当前，纳米计算机是主要的研究方向之一，当前计算机所使用的芯片大多是有硅芯片，有硅芯片对体积有一定的要求，当体积缩小到一定程度时，再将其面积缩小其电量损耗就会加大，而通过结合纳米技术和计算机技术，能够实现薄膜晶体管取代传统晶体管，有效解决当前集成电路计算机中的弊端，加之纳米计算机的预计生产成本也比较低，因此纳米计算机具有广阔的应用前景。
生物计算机又称仿生计算机，生物计算机通过生物芯片替代了半导体晶体管，使其更加可靠、体积更小，并能够对整个运算过程进行优化。由于生物的遗传形状主要是由脱氧核糖核酸决定的，DNA是具有基因编码的双链大分子，且蛋白质的结构等信息都储存在DNA的双链分子中，所以，生物计算机具有很强的信息储存能力。另外，由于通过控制脱氧核糖核酸的状态可以有效控制DNA的信息，而且生物计算机具有很强的信息处理能力，这为生物计算机带来了很多优势，不仅表现在功率高体积小，而且存储和芯片也具有一定的可靠性。当前生物计算机主要有两个方向，一方面是将计算机中的半导体元件利用有机化合物元件进行替代；另一方面则是对人脑结构、思维规律等方面进行深入研究，以此为依据进行生物计算机的研发。
光子计算机主要是通过利用光信号进行信息处理和存储的新型计算机，其在进行数据存储时主要利用的是光子和光运算，而且当对数据处理错误时不会影响到最终的结果。随着光学的研究和发展，如今光学工程领域已经取得了一定的成就，在实际的生产和发展过程中不少电运算已经被光运算取代，例如：光学反射折射镜、激光器等光学元件已经完全取代了传统的电子设备。而光学在计算机中的应用主要是利用光信号进行信息运算和传输，与集成电路计算机相比，光子计算机具有其优势：首先，光子计算机的稳定性更强，由于集成电路计算机中存在电荷，容易受到磁场的干扰而使运行过程受到影响，而光子计算机中则不存在这一干扰因素，因此会相对稳定；其次，光速高达3×108m/s，光子计算机的运行速度非常快，远超集成电路计算机；最后，光子计算机的储存量相对较大，由于不是电磁干扰，光束的光子互联密度较大，因此光子计算机的存储量也相对较大。
量子计算机在进行处理和存储数据时, 会根据量子算法, 采用一量子比特的形式进行储存数据, 所以, 量子计算机在数据处理的速度上有了很大的进步。量子计算机是未来计算机发展的一大方向，量子计算机在传输信息的速度上具有传统计算机无法比拟的优势，但是受到技术水平的限制，量子计算机尚未能展开实践，目前还处于理论阶段，各国都对量子计算机的实践有所设计，但均存在这样或者那样的缺点，最终没有落实到实际中。
巨型化是指为了适应尖端科学技术的需要，发展高速度、大存储容量和功能强大的超级计算机。
目前, 微型计算机的体积已经很小,，可以放在桌面上或像公文包一样提在手上，甚至还有掌上计算机。
网络化是指利用计算机技术和现代通信技术，把各个地区的计算机互联起来，组合成一个规模巨大的计算机网络，实现一个地区，一个国家乃至全世界的信息资源共享。
计算机网络化是指用现代通信技术和计算机技术把分布在不同地点的计算机互联起来，组成一个规模大、功能强的可以互相传输信息的网络结构。网络化的目的是使网络中的软、硬件和数据等资源能被网络上的用户共享。今天，计算机网络可以将远隔千山万水的计算机联入国际网络。当前发展很快的微机局域网正在现代企事业单位中发挥越来越重要的作用，计算机网络是信息社会的重要技术基础。
智能化是指利用计算机运算速度快、记忆力强和逻辑推理严密的特点来模拟人脑思维的过程，进而完成人脑不可能胜任的复杂工作，称为人工智慧。
计算机信息技术不断向智能化、微型化的方向发展，有利于社会公众随时随地带来便捷的智能工具办公，获得更多有用信息，增强交流和业务效能，更好满足人们现代化需求。第四次工业革命完成之后，多个行业发展的各个环节不断渗入规范化生产管理，促进计算机信息技术成为社会公众生产、生活的主要工具。为人们提供丰富多彩的人性化选择和服务，有效推进社会不断进步和发展，同时持续改进和优化人机交互体系成为该技术持续探究的主要领域。人们和计算机的交互在将来更加便捷，能有效扩充文字，增加多种语言，甚至出现视网膜识别等。智能化计算机呈现出快速的运转效率，计算机体系能在瞬时完成多项指令，更好地使用平行处理技术。计算机包含较多处理芯片，实现多种、复杂使命的高效完成。例如，计算机信息技术就是人类登上太空，探究太空的主要设备，和人类大脑具有相似功能，能为人们学习、生活和工作带来方便；另外，现代化VR技术、AI等技术的创新发展，促进人们仿佛身临其境，虚拟技术真实模仿特定环境，有效减少现实成本的付出，获得更加良好的应用成果。
传统的计算机处理的信息主要是字符和数字。多媒体信息发布系统可以集图形、图像、音频、视频、文字为一体，使信息处理的对象和内容更加接近真实世界。
互联网的出现有效突破主要通过电视广播和报纸等途径获得相关信息资源，造成信息存在严重延迟的局限性，帮助人们可从多种途径及时获得更多信息，同时结合信息和事件发表自己的意见和观点。信息技术发展到相应阶段出现蓝牙技术，有效缩短人们之间信息的传送距离，是多媒体的主要特征之一。近些年，电脑和生活关系日益紧密，主要由于数字晶片和多媒体技术不断成熟发展。数字化多媒体在将来发展中获得长足进步，为计算机信息技术发展提供有力的支撑和保障。