计算机导论：特点与分类

2023-11-25 理论教育版权反馈

【摘要】：快速运算是计算机最显著的特点。现代计算机提供多种数据表示方式，以满足各种计算精度的要求。目前，应用最为广泛的是数字计算机，因此，常把数字计算机简称为电子计算机或计算机。一般的数字计算机多属此类。

1.计算机的特点

计算机之所以应用如此广泛，发展如此快速，是因为计算机具有以下几个特点。

1）运算速度快、精度高

运算速度是计算机的主要性能指标之一，一般以计算机每秒所能执行加法运算的次数来衡量。快速运算是计算机最显著的特点。IBM 公司的Summit 超级计算机，浮点运算速度为每秒14.86 亿亿次。计算机可以保证人为指定精度的计算结果，这取决于计算机表示数据的能力，计算机的字长越长，其精度越高。现代计算机提供多种数据表示方式，以满足各种计算精度的要求。

2）存储量大、逻辑判断和记忆能力强

由于计算机有大容量的存储器，故它具有信息存储量大、保存时间长的特点。计算机不仅能进行算术运算，同时也能进行各种逻辑运算，具有强大的逻辑判断能力和记忆能力。

3）自动化程度高

计算机采用“存储程序”的方式工作，即把需要处理的数据及处理该数据的程序事先输入计算机，存入存储器，在无人参与的情况下，通过逻辑运算和逻辑判断，计算机自动完成预定的全部处理任务，实现计算工作的自动化。这是计算机区别于以往计算工具的一个主要特征。

4）可靠性好、通用性强

随着大规模和超大规模集成电路技术的发展，计算机的可靠性也得到了很大的提高，可以连续无故障地工作好几年。它不仅能够处理复杂的数学问题和逻辑问题，还能处理数值数据和非数值数据，如图、文、声、像等。计算机可以处理所有的可以转换为二进制的信息，因此可以说计算机在处理数据方面具有通用性。同时，由于计算机处理各种问题时均采用程序的方法，故在处理方式上也具有通用性。

2.计算机的分类(www.chuimin.cn)

可以根据计算机的工作原理、运算方式、字长、用途、信息的处理方式、数据表示形式和综合性能指标等对计算机进行分类。

（1）根据计算机的工作原理、运算方式，计算机可以分为数字计算机（digital comput⁃er）、模拟计算机（analog computer）和混合计算机（hybrid computer）。数字计算机的性能特点是计算机处理时输入和输出的数值都是数字量；模拟计算机处理的数据对象为连续的电压、电流等模拟数据；混合计算机将数字技术和模拟技术相结合，输入/输出既可以是数字量，也可以是模拟数据。目前，应用最为广泛的是数字计算机，因此，常把数字计算机简称为电子计算机或计算机。

（2）根据计算机的字长，计算机可以分为8 位机、16 位机、32 位机、64 位机等。

（3）根据计算机的用途，计算机可以分为通用计算机（general purpose computer）和专用计算机（special purpose computer）。通用计算机是具有较强通用性的计算机，其特点是系统结构和软件能够解决多种类型的问题，满足多种用户的需求。一般的数字计算机多属此类。专用计算机是针对某一特定应用领域，为解决某些特定问题而专门设计的计算机。其特点是系统硬件结构、软件专用性对于其特定的应用领域是高效的，如嵌入式系统。

（4）根据计算机内部对信息的处理方式，计算机可以分为并行计算机和串行计算机。串行计算机一个接一个地执行任务，而并行计算机可同时处理多项任务，处理效率大幅提高。

（5）根据计算机的综合性能指标（按照计算机的字长、运算速度、存储量、功能、配套设备的数量、软件系统的丰富程度等），计算机可以分为巨型机（super computer）、大/中型机（mainframe）、小型机（minicomputer）、微型机（micro computer）。

①巨型机。巨型机也称为超级计算机，它采用大规模并行处理体系结构，存储容量大，运算速度极快，有极强的运算处理能力。我国自行研制的“银河－Ⅲ”百亿次计算机、“曙光”千亿次计算机和“天河二号”数亿亿次计算机都属于巨型机。巨型机以往大多使用在军事、科研、气象、石油勘探等领域，如今在线上金融、网上交易、城市大脑、交通运输、政府办公等领域的应用越来越广泛。

②大型机。大型机具有极强的综合处理能力，它的运算速度和存储容量仅次于巨型机。大型机主要用于计算机中心和计算机网络。

③小型机。小型机的规模较小，它的结构较简单，操作简便，维护容易，成本较低。小型机主要用于科学计算和数据处理，以及应对一个中小部门的信息处理需求。除此之外，它还用于生产中的过程控制以及数据采集、分析计算等。

④微型机。微型机也称为个人计算机、个人电脑或微机。它由微处理器、半导体存储器和输入/输出（I/O）接口等组成。它的体积较小、质量小、价格低、使用方便、灵活性好、可靠性强。常见的微型机还可以分为台式机、笔记本电脑、掌上电脑、手机等多种类型。它广泛应用于政府机关、企事业单位、社会生活、个人和家庭等，满足人们办公、学习、购物、娱乐等网上信息处理的需求。

计算机导论：特点与分类

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