计算机分类

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计算机可以根据其大小、容量和用途进行分类。下图说明了根据其大小、容量和用途的不同类型的计算机。

基于大小的计算机分类

根据大小，计算机可以大致分为以下几类：

• 微型计算机
• 小型计算机
• 大型计算机
• 超级计算机

微型计算机

微型计算机，也称为个人电脑 (PC)，是一种设计供个人使用的计算机。它们的特征是尺寸紧凑、体积小、处理能力强、兼容性好、具有互联网连接功能、便携性强、价格低廉且用途广泛。20 世纪 70 年代和 80 年代，微型计算机开始普及，并在现代计算时代变得更加流行。

图：微型计算机

• 尺寸——微型计算机体积小巧，便于携带。

• 示例——一些流行的微型计算机包括笔记本电脑和台式电脑、标准 PC、移动电话和笔记本。

• 为什么选择微型计算机？

  微型计算机已成为现代生活的重要组成部分。它们对社会、企业、教育和相关领域产生了重大影响。

• 微型计算机的用途——微型计算机最广泛地应用于教育和学习、娱乐和媒体、创新和创意、研究和科学、医疗保健和医学、家庭自动化、远程工作以及电子商务和在线购物。

小型计算机

小型计算机是一种比大型计算机体积更小的计算机。它拥有大型计算机的所有功能。因此，它是一个中等规模的多处理系统，能够同时支持多达 250 个用户。

图：小型计算机

• 尺寸——它的尺寸介于大型计算机和微型计算机之间。它比大型计算机大，比微型计算机小。

• 示例——一些流行的小型计算机包括 PDP-11、IBM 的 AS/400e、Honeywell 200 和 TI-990。

• 为什么选择小型计算机？ 小型计算机也称为小型 PC 或小型外形 (SFF) 计算机。它们具有令人印象深刻的计算能力、高性能、连接选项、便携性和多功能性。

• 小型计算机的用途——小型计算机最广泛地应用于科学计算、工程、商务交易处理、文件处理和数据库管理。

大型计算机

大型计算机非常庞大且价格昂贵，能够同时支持数百甚至数千个用户。大型计算机同时执行许多程序，并支持程序的并发执行。

图：大型计算机

• 尺寸——大型计算机的尺寸可能会有所不同；其尺寸通常取决于其规格和所考虑的具体型号。

• 示例——一些流行的大型计算机包括 IBM zSeries 大型计算机（BM z14 和 IBM z15）、Unisys ClearPath、Fujitsu GS21 系列和 Hitachi VOS3。

• 为什么选择大型计算机？

  大型计算机的处理能力通常以 MIPS（每秒百万条指令）或其他单位来衡量。这使它们能够处理大量的交易并执行大量的数据处理。

• 大型计算机的用途——大型计算机最广泛地应用于金融、政府、医疗保健等领域。

超级计算机

超级计算机是一种特殊的计算机，其功能更强大，能够进行高性能计算。它专门设计用于计算普通计算机无法有效完成的复杂和密集型任务。

• 尺寸——超级计算机的尺寸可能会有所不同，从小型计算机集群到大型安装。一台超级计算机可能包含 10 台、100 台、1000 台或更多台计算机，这些计算机共同工作。

图：超级计算机

• 示例——一些流行的超级计算机包括 Fugaku、Google Sycamore、百度量子超级计算机和 Sierra。

• 为什么选择超级计算机？

  • 超级计算机的处理速度非常快，每秒可以执行数十亿次计算。多个处理器以并行模式工作以执行任务，这使得处理能力非常强大。

  • 超级计算机是使用专用硬件（如 GPU（图形处理单元）或 TPU（张量处理单元））专门构建的，这些硬件用于图形渲染或机器学习任务。

  • 超级计算机代表了计算能力的巅峰，它们非常昂贵，仅用于专用应用。

• 超级计算机的用途——超级计算机最广泛地应用于科学研究、数据分析、天气预报、科学模拟、图形、流体动力学计算、核能研究、电子设计以及地质数据分析。

基于容量的计算机分类

根据容量，计算机可以大致分为以下几类：

• 模拟计算机
• 数字计算机
• 混合计算机

模拟计算机

使用物理手段（如机械或液压组件）而不是电子电路进行计算的计算机称为模拟计算机。这些计算机使用连续数据，并且可以有效地管理物理量。它们尤其擅长求解微分方程和模拟动态系统。

图：模拟计算机

模拟计算机根据可测量的量（如机械运动或齿轮旋转）执行算术运算，而不是数字。在模拟计算机中，数据作为连续信号进行处理，而在数字计算机中，数据作为离散信号（或不连续信号）传输。

数字计算机

数字计算机是一种使用离散的、不同的值来表示和处理数据的计算机。

图：数字计算机

在数字计算机中，数据使用二进制数字 0 和 1 进行处理。这些计算机设计用于执行算术计算以及复杂的数据处理和操作。数字计算机的主要组件是输入、处理和输出。

混合计算机

混合计算机是一种计算机系统，它集成了模拟计算机和数字计算机的功能和能力。这种集成使混合计算机能够通过利用数字和模拟技术的优势来有效地执行各种任务。

图：混合计算机

混合计算机的主要组件是模拟和数字组件：

• 模拟组件——混合计算机中的模拟组件可以使用模拟电路和组件处理现实世界的数据，例如电压、电流、温度、压力等。

• 数字组件——数字计算机使用离散数据，并基于二进制数字（0 和 1）。混合计算机中的数字组件提供计算能力，以执行复杂的计算并控制系统的整体运行。

基于用途的计算机分类

根据容量，计算机可以大致分为以下几类：

• 专用计算机
• 通用计算机

专用计算机

设计和优化用于特定任务或任务集的计算机称为专用计算机 (SPC)。SPC 设计用于擅长一项或有限的几项功能，通常具有高效、快速和准确的特点。

图：专用计算机

以下是一些流行的 SPC：

• 嵌入式系统——这些系统与设备集成在一起，用于控制特定功能。例如，汽车的发动机控制单元和微波炉

• 数字信号处理器——这些通常用于音频处理、图像压缩和电信等应用。

• 自动柜员机——ATM 是专门为银行交易和客户互动而设计的专用计算机。

• 医疗设备——MRI 和 CT 扫描仪等机器是用于捕获和处理医学图像的专用计算机。

• 航天器计算机——用于航天器的计算机必须在极端条件下运行，并且针对太空任务的需求进行了优化。

通用计算机

设计用于执行各种任务和功能的计算机称为通用计算机 (GPC)。GPC 多功能，可以通过运行不同的软件和应用程序用于各种用途。

图：通用计算机

以下是一些流行的 GPC：

• 图灵完备性——GPC 可以模拟任何可以算法探索的算法或计算。

• 可编程性——GPC 可以运行不同的应用程序。

• 通用操作系统——像 Windows、macOS 或 Linux 这样的 GPC 提供交互式用户界面并管理硬件资源，从而可以执行各种应用程序程序。

• 输入和输出能力——GPC 具有输入和输出设备（键盘、鼠标、显示器等），允许用户与系统交互并接收反馈。