1.1.3　計算機的分類和特點

1．計算機的分類

計算機種類很多，通常將電子計算機按不同的信息表示方式分為兩大類，即模擬電子計算機和數字電子計算機。早期的計算機一般都是模擬電子計算機，這類計算機各主要部件的輸入量及輸出量都是連續變化的電壓、電流等物理量。數字電子計算機在其后被研制出來，數字電子計算機通過電信號的有無來表示數，并利用算術和邏輯運算法則進行計算，它具有運算速度快、精度高、靈活性強、便于存儲等優點，因此適用于科學計算、信息處理、實時控制和人工智能等應用領域。我們通常所用的計算機，一般指的都是數字電子計算機。

在數字電子計算機中，按照計算機的用途可將其劃分為專用計算機和通用計算機。

專用計算機是為解決一個或一類特定問題而設計的計算機，它的硬件和軟件的配置依據解決特定問題的需要而定。專用計算機功能單一，配有解決特定問題的固定程序，能高速、可靠地解決某些特定問題。通用計算機具有功能多、配置全、用途廣、通用性強等特點，我們通常所說的計算機一般指通用計算機。

在通用計算機中，人們又按照計算機的運算速度、字長、存儲容量、軟件配置等多方面的綜合性能指標將計算機分為巨型機、大型機、小型機、微型機、工作站和嵌入式計算機等幾類。

（1）巨型機

巨型機是指運算速度在每秒億次以上的計算機。巨型機具有數據存儲容量大、規模大、結構復雜、價格昂貴等特點，主要用于大型科學計算，是衡量一個國家科學實力的重要標志。目前在國內巨型機還不多，我國研制的“銀河”“天河”計算機就屬于巨型機。我國的“天河二號”計算機每秒運算速度可達3.39億億次。

（2）大型機

大型機的特點是通用性強、具有很強的綜合處理能力、性能覆蓋面廣等，主要用于商業領域，如銀行和電信等領域。因此，通常人們稱大型機為“企業級”計算機。大型機研制周期長，設計技術與制造技術非常復雜，耗資巨大。

（3）小型機

小型機是性能介于微型機和大型機之間的一種高性能64位計算機。小型機規模小、結構簡單，運算速度每秒幾百萬次左右。這類機器可靠性高，對運行環境要求低、易于操作、便于維護，廣泛應用于一般的科研與設計機構以及普通高校。

（4）微型機

微型機是應用最廣泛的一類計算機，因其體積小、使用方便、價格便宜等優點，應用范圍十分廣泛，從太空中的航天器到家庭生活，從工廠的自動控制到辦公自動化以及商業、服務業、農業等，涉及社會各個領域。微型機的出現使得計算機真正面向每個人，真正成為大眾化的信息處理工具。

（5）工作站

工作站是一種高端的通用微型計算機，它供單用戶使用并提供比個人計算機更強大的性能，尤其是在圖形處理和任務并行方面的能力。通常配有高分辨率的大屏、多屏顯示器及容量很大的內存儲器和外存儲器，并且具有極強的信息處理能力和高性能的圖形、圖像處理功能。

（6）嵌入式計算機

嵌入式計算機是把處理器和存儲器以及接口電路直接嵌入設備中并執行專用功能的計算機，其運行的是固化的軟件，即固件（Firmware），終端用戶很難修改固件。嵌入式計算機系統是對功能、可靠性、成本、體積、功耗等有嚴格要求的專用計算機系統，其在應用數量上遠遠超過了通用計算機，在家電、制造業、過程控制、通信、儀器儀表、汽車、船舶、航空航天、軍事裝備、消費類產品等領域都有極其廣泛的應用。

2．計算機的特點

各種類型的計算機雖然在處理對象、規模、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：

（1）高速、精確的運算能力

目前世界上已經有超過每秒億億次運算速度的巨型計算機，截至2014年11月，全球超級計算機排行榜TOP500中的前四名均已具備每秒億億次運算的計算能力。高速計算機具有極強的處理能力，特別是能在地質、能源、氣象、航空航天以及各種大型工程中發揮作用。

（2）邏輯處理能力

計算機能夠進行邏輯處理，也就是說它能夠“思考”和“判斷”，這是新一代計算機重點研究的方向。雖然現在計算機的“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，但在有些方面取得了不俗的表現，例如IBM深藍在國際象棋人機大戰中擊敗世界冠軍卡斯帕羅夫。

（3）強大的存儲能力

計算機能存儲大量數字、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。計算機強大的存儲能力不但表現在容量大，還表現在“長久”，對于需要長期保存的數據或資料，無論以文字形式還是以圖像形式，計算機都可以幫助實現。

（4）具有自動控制能力

高度自動化是電子計算機與其他計算工具的本質區別，計算機可以將預先編好的一組指令（稱為程序）先“記”起來，然后自動地逐條取出這些指令并執行，工作過程完全自動化，不需要人的干預，而且可以反復運行。

（5）具有網絡與通信能力

將幾十臺、幾百臺，甚至更多的計算機連成一個網絡，可將一個個城市、一個個國家的計算機連在一個計算機網絡上。目前最大、應用范圍最廣的因特網（Internet），連接了全世界150多個國家和地區數億臺的各種計算機。在網上的所有計算機用戶可共享網上資料、交流信息、互相學習，方便得如用電話一般，整個世界都可以互通信息。網絡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。