Теорія програмування та системи алгоримічних алгебр
В галузі теорії програмування та систем алгоритмічних алгебр В. М. Глушковим був зроблений фундаментальний внесок — алгебра регулярних подій (рос. алгебра регулярных событий). Був розвинений апарат систем алгоритмічних алгебр, в рамках якого Глушковим була сформульована концепція, аналогічна принципу структурного програмування Дейкстри (1968) та доведена фундаментальна теорема про регуляризацію (зведення до структурованої форми) довільного алгоритма, зокрема програми чи мікропрограми. Глушковим був сформульований фундаментальний принцип мікропрограмного управління, згідно з яким абстрактна модель ЕОМ може розглядатись як взаємодія двох автоматів — управляючого та операційного. В 1974 за результатами цих досліджень була опублікована монографія Глушкова (в складі авторського колективу) «Алгебра, языки, программирование»
Теорія проектування ЕОМ
Сучасні засади теорії проектування ЕОМ, зокрема розробка методики блочного синтезу, були закладені в статтях В. М. Глушкова, опублікованих в журналі «Кібернетика» у 1965-66 рр. та у Віснику АН СРСР в 1967 р. На базі цих теоретичних праць в Інституті кібернетики була створена спеціалізована мова опису алгоритмів та структур ЕОМ та методика проектування ЕОМ, які знайшли своє практичне застосування в ряді систем автоматизованого проектування циклу «ПРОЕКТ» та «ПРОЕКТ-2» Монографія В. Глушкова (в складі авторського колективу) «Автоматизация проектирования вычислительных машин», яка узагальнювала досвід створення систем «ПРОЕКТ», була видана в 1975 р.
Створення ЕОМ та нових архітектур обчислювальної техніки.
В 1958 році В. М. Глушковим була запропонована концепція універсальної управляючої машини (УМШН, управляющая машина широкого назначения), яка згодом була реалізована в серійній ЕОМ "Днепр" та в наступних серіях управляючих машин. В основі моделі УМШН — напівпровідникова елементна база (до того практично всі ЕОМ використовували електронні лампи), апаратний захист програм та даних, невелика розрядність, оптимальна для завдань управління технологічними процесами. Одночасно з розробками машини «Днепр» з ініциативи В. М. Глушкова було розпочато спорудження в Києві спеціалізованого заводу (пізніше відомого як ВО «Електронмаш»), який серійно випускав цю ЕОМ. Машина «Днепр» була гідним конкурентом кращим американським аналогам, і понад 10 років її використовували у виробництві.
ЕОМ для інженерних обчислень
Паралельно з проектуванням управляючих обчислювальних систем, в Інституті кібернетики під керівництвом Глушкова набули розвитку ініціативи зі створення ЕОМ для інженерних розрахунків. Першою машиною цього класу стала ЕОМ "Промінь" зі ступінчатим мікропрограмним керуванням. Ідеї Глушкова зі створення інтелектуальної обчислювальної системи певною мірою були реалізовані в таких без перебільшення унікальних обчислювальних системах, як МИР-1 (1965 г.), МИР-2 (1969 г.) и МИР-3. Головною їхньою відмінністю від інших ЕОМ була апаратна реалізація мови, близької до мови програмування високого рівня, унікальні можливості ведення чисельних та аналітичних інженерних розрахунків.
Новаторські архітектури ЕОМ
Наприкінці 60-х під керівництвом В. М. Глушкова були розпочаті роботи зі створення універсальної ЕОМ "Україна" на базі архітектури, відмінної від звичних принципів фон Неймана, але ця система не була реалізована за відсутності в той час необхідної елементної бази. Базові ідеї зі створення розвинених архітектур ЕОМ з розвиненими засобами підтримки високорівневого програмування були узагальнені в монографії Глушкова (в складі авторського колективу) «Вычислительная машина с развитыми системами интерпретации». Наприкінці 70-х Глушков запропонував принцип макроконвейерної архітектури ЕОМ з багатьма потоками команд та даних (в сучасній класифікації Флінна — MIMD) як принцип реалізації нефоннеймановської архітектури. Саме в таких арітектурах Глушков бачив перспективи розвитку систем з надвисокою продуктивністю обчислень. Макроконвейерна ЕОМ була розроблена Інститутом кібернетики та впроваджена в серію як ЕС-2701 (1984) та ЕС-1766 (1987). На той час це були найбільш швидкодіючі в СРСР системи з номінальною продуктивністю, яка перевищувала 1 млрд. оп/с. Ці системи дозволяли ефективне маштабування за рахунок багатопроцесорної архітектури та динамічну реконфігурацію. Вони не мали аналогів в світі.