1.4 計算機的分類與應用
1.4.1 計算機的分類
計算機有多種分類方法。按計算機所處理對象的表示形式不同可以分成模擬計算機與數字計算機兩類。
（1）模擬計算機。是對連續變量進行運算的解算裝置。變量可以是連續變化的直流電壓、電流或電荷，可以進行加、減、乘、除、微分、積分等數學運算并由相應的運算部件完成。運算部件主要由運算放大器和一些特殊的開關元件組成。由于模擬計算機工作的連續性、并行性和實時性，且操作簡便，適用于連續系統的實時仿真。其主要缺點是，受元器件精度限制與運算放大器零點漂移的影響，整機精度遠低于數字計算機。近年來，在模擬機中引入了各種邏輯電路和存儲電路，增強了模擬計算機的仿真功能。也可以把模擬計算機與數字計算機結合起來，組成混合計算機。
（2）數字計算機。對用離散符號表示的數據或信息進行自動處理的電子裝置。目前一般意義上的計算機就是指數字計算機。計算機中采用二進制編碼信息來表示數值、字符、指令或其他控制信息，計算機處理圖形、圖像、聲音、視頻等連續信息時，最終也是把它們離散化成二進制的數值數據后進行。數字計算機的運算部件由高速的電子元器件組成，因此速度快、精度高，應用更廣泛。
計算機按其用途來分可以分成專用機和通用機兩類。專用機是專門用于某種用途的，它對于特定用途而言最經濟、最快速、最有效，但適應性差，而通用機適應性強。
通用計算機按其規模、性能和價格來分，又可分為巨型機、大型機、小型機、工作站、微型機等多種類型。
（3）巨型機（Super Computer）。它是計算機家族中速度最快、性能最高、技術最復雜、價格最貴的一類計算機，也稱超級計算機。它主要用于解決大型機難以解決的復雜問題。巨型機從20世紀60年代末誕生以來，按其體系結構和技術發展水平可以分成一、二、三、四代，它們分別是單指令流、多數據流SIMD的陣列處理機，具有流水線結構的向量機VP，多指令流、多數據流MIMD的共享主存多處理機系統SMP，大規模并行處理系統MPP和集群系統（Cluster）。此外，價格與超級小型機相當，但功能接近巨型機的一類高性能計算機，稱為小巨型機。
（4）大型機（Large-scale Computer，Main-frame）。使用當代的先進技術構成的一類高性能、大容量計算機（但性能與價格指標均低于巨型機）。它代表該時期計算機技術的綜合水平。大型機的處理機系統可以是單處理機、多處理機或多個子系統的復合體。其發展大致可以分成4個階段，它們的典型產品分別是IBM公司的System360（20世紀60年代）、System370（20世紀70年代）、System/370-XA（20世紀80年代）和System390（20世紀90年代）。
（5）小型機（Minicomputer）。是一種規模與價格介于大型機與微型機之間的一類計算機。其發展大致分成4個階段，分別是20世紀60年代中期的晶體管、小規模集成電路計算機（如DEC公司的PDP-8），20世紀60年代末至20世紀70年代末的大規模集成電路計算機（如DEC公司的PDP-11和Data General公司的NOVA系列），20世紀70年代末至20世紀80年代末的超大規模集成電路計算機（如VAX-11系列、MICRO VAX系列）和20世紀80年代末以來的精簡指令集計算機。此外，自1977年以來，在小型機基礎上發展而成的超級小型機（Super-mini Computer），與原來的小型機軟件兼容，但性能又高于小型機，典型代表有VAX-11/780。
（6）工作站（Workstation）。是以個人計算環境和分布式網絡計算環境為基礎，其性能高于微型機的一類多功能計算機。它為特定應用領域的人員提供一個具有友好人機界面的高效率工作平臺。工作站的處理功能除了具有高速的定點和浮點運算能力以外，還有很強的處理圖形、圖像、聲音、視頻等多媒體信息的能力。
（7）微型機（Microcomputer）。是以微處理器為中央處理器組成的計算機系統。它是20世紀70年代初隨著大規模集成電路的發展而誕生的，到目前為止大致可以分成4個階段。第一階段（1971—1977年），以8位微處理器為基礎，有較完整的指令系統和較強功能，存儲容量為64KB。典型微處理器有Intel 8080，8085，Zilog公司的Z-80及Motorola的M6800，配有簡單操作系統（如CP/M）。第二階段（1978—1981年），微處理器以16位或準32位為基礎，采用虛擬存儲、存儲保護等只有以前的小型或大型機中所采用的技術，內存1MB，還有較大容量的軟盤和硬盤。第三階段（20世紀80年代初至中期），80年代初，IBM公司推出了以80x86為處理器的開放式IBM PC機，這是微型機發展過程中的一個里程碑。當時，IBM PC所用芯片（8086，80286和80386）、操作系統（MS-DOS）和總線實際上形成了國際工業生產的主要標準，微型機應用也得到了迅速的發展。第四階段（20世紀80年代后期開始），RISC技術的出現使微處理器的體系結構發生了重大變革，從而出現了RISC與CISC計算機相互學習、相互促進、共同發展的新局面。典型微型機有以Pentium和PowerPC為處理器的多種微型機系統。進入21世紀，微型機已進入了多核多線程時代，速度快，功能強，應用廣。可以這么說，微型機的誕生與發展，是計算機發展歷程中影響最深遠的一件事。