1.1.3　計(jì)算機(jī)的類型和特點(diǎn)

1.計(jì)算機(jī)的類型

計(jì)算機(jī)發(fā)展到今天已經(jīng)成為一個龐大的家族，因此計(jì)算機(jī)種類很多，一般最為常見的分類方式是以規(guī)模和處理能力分類。

不同規(guī)模和處理能力的計(jì)算機(jī)區(qū)別在于字長、存儲容量、指令系統(tǒng)規(guī)模、運(yùn)算速度、外設(shè)配置等。隨著集成電路和計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)的發(fā)展，從性價(jià)比看，今天的大型機(jī)可能就是明天的小型機(jī)，而今天的小型機(jī)就可能是明天的微型機(jī)了。

按規(guī)模和處理能力分類，可將計(jì)算機(jī)分為以下幾種：

（1）巨型機(jī)（Supercomputer）

巨型機(jī)是一種超級計(jì)算機(jī)，其運(yùn)算速度達(dá)每秒數(shù)千萬億次浮點(diǎn)小數(shù)運(yùn)算，甚至可以達(dá)到每秒萬萬億次以上。巨型機(jī)存儲容量很大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，功能完善，價(jià)格昂貴。在計(jì)算機(jī)系列中，巨型機(jī)運(yùn)算速度最高、系統(tǒng)規(guī)模最大，具有最高一級的處理能力。

（2）大型機(jī)（Mainframe）

大型機(jī)通常使用多處理器結(jié)構(gòu)，具有很高的運(yùn)算速度，具有較大的存儲容量和較好的通用性，功能較完備，但價(jià)格也比較昂貴。通常用作銀行、航空等大型應(yīng)用系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)主機(jī)。大型機(jī)支持大量用戶同時使用計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)和程序。大型機(jī)實(shí)物圖如圖1-3所示。

（3）小型機(jī)（Minicomputer）

小型機(jī)的運(yùn)算速度和存儲容量低于大型機(jī)，但與終端和各種外圍設(shè)備連接比較容易，適于作為聯(lián)機(jī)系統(tǒng)的主機(jī)或者工業(yè)生產(chǎn)過程的自動化控制。早期的小型機(jī)也支持多用戶，不過隨著計(jì)算機(jī)規(guī)模與性價(jià)比的變化，多用戶小型機(jī)慢慢淡出市場?，F(xiàn)在的小型機(jī)主要被企業(yè)用作工程設(shè)計(jì)，或被政府機(jī)構(gòu)和大學(xué)用作網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，也被研究機(jī)構(gòu)用來進(jìn)行科學(xué)研究等。

（4）工作站（Workstation）

工作站是一種以個人計(jì)算機(jī)和分布式網(wǎng)絡(luò)計(jì)算為基礎(chǔ)，主要面向?qū)I(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，具備強(qiáng)大的數(shù)據(jù)運(yùn)算與圖形圖像處理能力，為滿足工程設(shè)計(jì)、動畫制作、科學(xué)研究、軟件開發(fā)、金融管理、信息服務(wù)、模擬仿真等專業(yè)領(lǐng)域而設(shè)計(jì)開發(fā)的高性能計(jì)算機(jī)。工作站的處理器性能和圖像處理能力通常都非常高，但從外形上很難把它和一般微機(jī)區(qū)別開來，有時也把它叫作“高檔微機(jī)”。2010年視覺效果（Weta Digital）公司利用惠普Z800工作站為大片《阿凡達(dá)》制作了大量的CGI（計(jì)算機(jī)視覺成像）和特效。圖1-4所示為惠普Z820圖形工作站。

（5）微型計(jì)算機(jī)（Microcomputer）

微型計(jì)算機(jī)簡稱微機(jī)，個人計(jì)算機(jī)（Personal Computer，PC）是其最具代表性的一種，一般用作桌面系統(tǒng)，因此也稱臺式機(jī)，特別適合個人事務(wù)處理、網(wǎng)絡(luò)終端等應(yīng)用。大多數(shù)用戶使用的都是這種類型的機(jī)器，它已經(jīng)進(jìn)入了家庭。微機(jī)也被應(yīng)用在控制、工程、網(wǎng)絡(luò)等領(lǐng)域。微機(jī)發(fā)展最顯著的特征就是易于使用并且價(jià)格低廉。有關(guān)微機(jī)的組成及部件在后面章節(jié)中有進(jìn)一步的介紹。

（6）嵌入式計(jì)算機(jī)

嵌入式計(jì)算機(jī)是把處理器和存儲器以及接口電路直接嵌入設(shè)備中并執(zhí)行專用功能的計(jì)算機(jī)，其運(yùn)行的是固化的軟件，即固件（Firmware），終端用戶很難修改固件。嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是對功能、可靠性、成本、體積、功耗等有嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其在應(yīng)用數(shù)量上遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了通用計(jì)算機(jī)，在家電、制造業(yè)、過程控制、通信、儀器、儀表、汽車、船舶、航空、航天、軍事裝備、消費(fèi)類產(chǎn)品等領(lǐng)域都有極其廣泛的應(yīng)用。

2.計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)

上面介紹的各種類型的計(jì)算機(jī)雖然在處理對象、規(guī)模、性能和用途等方面有所不同，但它們都具有以下幾個主要特點(diǎn)：

（1）高速、精確的運(yùn)算能力

目前世界上已經(jīng)有超過每秒億億次運(yùn)算速度的巨型計(jì)算機(jī)。高速計(jì)算機(jī)具有極強(qiáng)處理能力，特別是能在地質(zhì)、能源、氣象、航空航天以及各種大型工程中發(fā)揮作用。

（2）邏輯處理能力

計(jì)算機(jī)能夠進(jìn)行邏輯處理，也就是說它能夠“思考”和“判斷”，這是計(jì)算機(jī)科學(xué)一直為之努力實(shí)現(xiàn)的，雖然它現(xiàn)在的“思考”還局限在某一個專門的方面，還不具備人類思考的能力，但在信息查詢等方面，它能夠根據(jù)要求進(jìn)行匹配檢索，這已經(jīng)是計(jì)算機(jī)的一個常規(guī)應(yīng)用。

（3）強(qiáng)大的存儲能力

計(jì)算機(jī)能存儲大量數(shù)字、文字、圖像、聲音等各種信息，“記憶力”大得驚人，它可以輕松地“記住”一個大型圖書館的所有資料。計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的存儲能力不但表現(xiàn)在容量大，還表現(xiàn)在“長久”，對于需要長期保存的數(shù)據(jù)或資料，無論以文字形式還是以圖像的形式，計(jì)算機(jī)都可以實(shí)現(xiàn)存儲。

（4）具有自動控制能力

高度自動化是電子計(jì)算機(jī)與其他計(jì)算工具的本質(zhì)區(qū)別。計(jì)算機(jī)可以將預(yù)先編好的一組指令（稱為程序）先“記”起來，然后自動地逐條取出這些指令并執(zhí)行，工作過程完全自動化，不需要人的干預(yù)，而且可以反復(fù)運(yùn)行。

（5）具有網(wǎng)絡(luò)與通信能力

計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展到今天，已可將幾十臺、幾百臺甚至更多的計(jì)算機(jī)連成一個網(wǎng)絡(luò)，可將一個個城市、一個個國家的計(jì)算機(jī)連在一個計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上。目前最大、應(yīng)用范圍最廣的Internet，連接了全世界150多個國家和地區(qū)數(shù)億臺的各種計(jì)算機(jī)。在網(wǎng)上的所有計(jì)算機(jī)用戶可共享網(wǎng)上資料、交流信息、互相學(xué)習(xí)，整個世界都可以互通信息。網(wǎng)絡(luò)功能的重要意義是改變了人類交流的方式和信息獲取的途徑。