从采用的物理元件来说，目前计算机的发展仍处于第四代水平，仍然属于冯・诺依曼机。计算机还将朝着微型化、巨型化、网络化和智能化4个方向发展。
微型化：是指体积更小、功能更强、可靠性更高、携带更方便、价格更便宜、适用范围更广的计算机系统。
巨型化：是指运算速度更快、存储容量更大、功能更强的巨型计算机。巨型计算机的发展集中体现了计算机科学技术的发展水平，主要用于尖端科学技术和军事国防系统的研究开发。
网络化：计算机网络是现代通信技术与计算机技术相结合的产物，网络化就是利用现代通信技术和计算机技术，将分布在不同地点的计算机连接起来，在网络软件的支撑下实现软件、硬件、数据资源的共享。
智能化：让计算机模拟人的感觉、行为、思维过程等，使计算机具有视觉、听觉、语言、推理、思维、学习等能力，成为智能型计算机。从目前的研究情况看，未来新型计算机将在下列几个方面取得实质性的突破：
光子计算机：利用光作为信息传输介质的计算机，具有超强的并行处理能力和超高速的运算速度。1990年1月底，贝尔实验室研制成功第一台光子计算机。目前，光子计算机的许多关键技术，如光存储技术、光存储器、光电子集成电路等都已取得重大突破。除了贝尔实验室，日本和德国的其他公司都投入巨资研制光子计算机，预计未来将出现更先进的光子计算机。
生物计算机（分子计算机）：采用蛋白质分子构成的生物芯片，在这种芯片中，信息以波的形式传播，运算速度比当今最新一代计算机快10万倍，能量消耗仅相当于普通计算机的十分之一，并且拥有巨大的存储能力。
量子计算机：是一类遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储及处理量子信息的物理装置。传统的计算机与量子计算机之间的区别是前者遵循经典物理规律，而后者遵循独一无二的量子动力学规律，是一种信息处理的新模式。同时，量子计算机能够实现量子并行计算，其运算速度可能比目前PC机的Pentium Ⅲ晶片快10亿倍。研究人员已经成功地实现了4量子位逻辑门，取得了4个锂离子的量子缠结状态。
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