并行处理计算机系统结构原理涵盖了多种不同的方式，如流水线、多功能部件、阵列、多处理机和数据流方式。流水线处理机将指令执行过程分解为多个独立阶段，每个阶段负责一部分操作，允许同时处理多条指令，提高处理速度。然而，相邻指令的相关性可能影响效率，如条件转移指令的不确定性会中断流水线。多功能部件处理机拥有多个并行工作的功能部件，如浮点加减乘除等，可同时执行不同指令，但实际效率受限于部件间的负载平衡和指令相关性。
阵列处理机，如ILLIAC-Ⅳ，由多个相同处理部件和统一控制器组成，所有部件同步执行同一操作，分为浮点阵列和位片式阵列。多处理机系统则通过提高性能和可靠性，支持多指令流多数据流，分为非直接耦合（各处理机独立管理）和直接耦合（共享内存和操作系统管理）两类。互连网络是多处理机系统的关键，有总线结构、交叉开关结构和多端口存储器结构等。
数据流处理机则是另一种并行处理方式，它不依赖程序计数器，而是根据数据流驱动程序执行，使用数据流程序图作为用户接口。这种处理机通过能动框集合和操作包机制，实现高效的并行操作，通过增加部件数量或提升流水线程度，进一步提升处理能力。
并行处理计算机系统（parallel computer system）是指同时执行多个任务或多条指令或同时对多个数据项进行处理的计算机系统。早期的计算机是串行逐位处理的，称为串行计算机。随着计算机技术的发展，现代计算机均具有不同程度的并行性。