计算机的类型
计算机的类型
摘要：自从计算机发明以来，计算机就伴随着科学技术的发展而进步更新，到目前为止世界上已出现了各种各样的计算机，本文主要阐述了各种不同的计算机类型以及其演变和功能。
关键词：超级计算机 大中型计算机 小型计算机 微型计算机 超级小型计算机 计算机工作站 嵌入式计算机 仿生的生物计算机 二进制的非线性量子计算机  光子计算机  混合计算机  智能计算机  单片计算机 
正文：计算机（computer ／ calculation machine）是总称，一般在学术性或正式场使用。在通常用语中，计算机一般指电子计算机中用的个人电脑。计算机是一种能够按照指令对各种数据和信息进行自动加工和处理的电子设备。它由多个零配件组成，如中央处理器、主板、内存、电源、显卡等。接收、处理和提供数据的一种装置，通常由输入输出设备、存储器、运算和逻辑部件以及控制器组成；有模拟式、数字式及混合式三种类型。
随着工业的发展，计算机产业也经历了从电子管数字计算机到晶体管计算机，再到后来的集成电路数字计算机以及目前大规模集成电路数字计算机，计算机的发展经历了四个阶段。再其四个不同时期的发展过程中，出现了不同类型的计算机，主要有超级计算机，大.中型计算机，小型计算机，工作站，微型及三级，移动计算机和嵌入式计算机，以及目前出现的生物计算机、光子计算机、量子计算机等
1.超级计算机（英文：Super Computer），指在计算速度或容量上领先世界的电子计算机。它的体系设计和运作机制都与人们日常使用的个人电脑有很大区别。现有的超级计算机运算速度大都可以达到每秒兆（万亿，非百万）次以上。因此无论在运算力及速度都是全球顶尖。
    超级计算机的含义随计算机业界的发展而发生变化。早期的控制数据公司机器可达十倍速于竞争对手，但仍然是比较原始的标量处理器。到了1970年代，大部分超级计算机就已经是矢量处理器了，很多是新晋者自行开发的廉价处理器来攻占市场。1980年代初期，业界开始转向大规模并行运算系统，这时的超级计算机由成千上万的普通处理器所组成。1980年代中叶，将适量的矢量处理器(一般由8个到16个不等)联合起来进行并行计算成为通用的方法。1990年代以后到21世纪初，超级计算机则主要由基于精简指令集（RISC）的处理器（譬如PowerPC或PA-RISC）互联进行并行计算而实行。超级计算机本身可以分成几类，主要有：
矢量处理机器，能为大量数据同时进行同样的运算。
丛集式处理器，特别建立连接处理器及记忆体的通信网络，非均匀访存模型就是最常见的。最快的超级计算机就是使用这个技术。
商品电脑丛集，使用高带宽低延误的网络来连接大量普通商品电脑。
超级计算机的应用十分广泛，其主要包括计算密集型(如大规模工程计算和数值模拟)、数据密集型(如数据仓库和数据采集)以及通信密集型(如协同工作和远程遥控)三个方面。超级计算机的进步极大地推动了这些应用的发展；反之，这些应用领域不断出现的新需求又直接地刺激了超级计算机的研究与开发。
大.中型计算机
    2.大中型计算机是计算机种类中的一种，作为大型商业服务器，在今天仍具有很大活力。
1948年，IBM开发制造了基于电子管的计算机SSEC。1952年IBM公司的第一台用于科学计算的大型机IBM701问世，1953年又推出了第一台用于数据处理的大型机IBM702和小型机IBM650，这样第一代商用计算机诞生了。此后，IBM于1965年又推出了701于702的后续产品704和705。1956年，IBM又推出了第一台随机存储系统RAMAC305,RAMAC是“计算与控制随机访问方法”的英文缩写。它是现代磁盘系统的先驱。1958年IBM又推出了7090，1960年又推出7040、7044大型数据处理机。总之，在1955年到1965年，美国名牌大学与大公司使用的计算机大多数是IBM704到IBM7094这些机器。 它们一般用于大型事务处理系统，特别是过去完成的且不值得重新编写的数据库应用系统方面，其应用软件通常是硬件本身成本的好几倍，因此大型机仍有一定地位。
计算机语言种类3.小型计算机是相对于大型计算机而言，小型计算机的软件、硬件系统规模比较小，但价格低、可靠性高、便于维护和使用。
为了有效发挥计算机资源的功能和提高性能-价格比而采取的方法有四:①根据不同用途采用
不同字长，尽可能在满足应用要求的前提下用较短的字长，以压缩计算机规模，从而降低造价。在已有的小型机中,字长为16位者较为普遍,如美国的PDP-11系列、NOVA系列, 中国的DJS100系列。②采用微程序控制结构，结构规整，便于实现生产标准化。它又能灵活地实现各种控制功能，可根据不同应用编制相应的微程序，以获得良好的性能－价格比。③按处理能力分档，研制小型机系列。同一系列中各档小型机的字长和 指令系统 往往相同，只是规模大小、处理能力不同。为各档小型机研制各种可供选择的功能部件和接口，而且使 主存储器 和 外围设备 等的配置规模也有一定的变化范围。这样，可以针对不同的应用规模选用系列中适当型号及其系统配置规模。④研制各种软件，如实时操作系统、多用户分时操作系统、各种高级语言（包括专用语言）和各类应用程序包等，以获得解决各种应用问题的良好效果。
4.计算机微型化是指小型机和超大规模集成电路技术的发展为微型计算机的诞生创造了条件。8位和8位以下的微型计算机、单板机和 微处理器 以及16位的单板机和微处理器的成本比小型机大大降低，也更便于维护和使用。在小型计算机应用领域，微型计算机与小型计算机相辅相成，得到广泛的应用。为了提高小型计算机的性能－价格比，不少厂家利用大规模集成电路技术实现小型计算机的微型化。因为体系逻辑结构是现成的，研制生产周期可以缩短，原先研制的 软件 也可以使用。
5.超级小型计算机是为了向上扩大小型计算机的应用领域，已采用各种技术研制出超级小型计算机。这些高性能小型计算机的处理能力达到或超过了低档大型计算机的能力。因此，小型计算机和大型计算机的界线也有了一定的交错。提高性能的技术措施主要有四个方面。①字长增加到32位，以便提高运算精度和速度，增强指令功能，扩大寻址范围，使计算机的处理能力大大提高。②采用大型计算机中的一些技术，如采用流水线结构、通用寄存器、超高速缓冲存储器、快速总线和 通道 等来提高系统的运算速度和吞吐率。③采用各种大规模集成电路，用快速存储器、门阵列、程序逻辑阵列、大容量存储芯片和各种接口芯片等构成 计算机系统 ，以缩小体积和减少功耗，提高性能和可靠性。④研制功能更强的系统软件、工具软件、通信软件、 数据库 和应用程序包，以及能支持软件核心部分的硬件系统结构、指令系统和固件，软件、硬件结合起来构成用途广泛的高性能系统。
6.计算机工作站，英文名称为Computer workstation，是一种以个人计算机和分布式网络计算为基础，主要面向专业应用领域，具备强大的数据运算与图形、图像处理能力，为满足工程设计、动画制作、科学研究、软件开发、金融管理、信息服务、模拟仿真等专业领域而设计开发的高性能计算机。很多时候工作站是相对服务器而言,所以也是客户机的一种.
自从20世纪70年代小型计算机兴起后，人机的交互作用比大型机改善很多，人们开始用小型机做工程设计 ，计算机辅助设计（CAD ）走向实用阶段。80年代初，由于大规模集成电路迅速发展 ，台 式 计 算机工作速度很快超过 1M I P S ，内存容量达到几兆字节 ，图 形显示分辨率增加到1024×1024 以上，通用与专用的图形处理芯片使二维甚至三维图形显示功能在台式计算机上能够实现 。当时，人们认为具有3M（1MIPS、1兆字节内存和1兆像素彩显）的用于工程设计的台式计算机就是计算机系统工作站。
它能够完成用户交给的特定任务，是推动计算机普及应用的有效方式。工作站应具备强大的数据处理能力，有直观的便于人机交换信息的用户接口，可以与计算机网相连，在更大的范围内互通信息， 共享资源。工作站在编程、计算、文件书写、存档、通信等各方面给专业工作者以综合的帮助。常见的工作站有计算机辅助设计 (CAD)工作站（或称工程工作站），办公自动化(OA)工作站，图像处理工作站等。不同任务的工作站有不同的硬件和软件配置。例如,一个小型CAD工作站的典型硬件配置为：小型计算机（或高档的微型计算机），带有功能键的 CRT终端，光笔，平面绘图仪，数字化仪，打印机等。软件配置为：操作系统，编译程序，相应的数据库和数据库管理系统，二维和三维的绘图软件，以及成套的计算、分析软件包。它可以完成用户提交的各种机械的、电气的设计任务。OA工作站的主要硬件配置为：微型计算机，办公用终端设备（如电传打字机、交互式终端、传真机、激光打印机、智能复印机等），通信设施（如局部区域网）、程控
交换机、公用数据网、综合业务数字网等）。软件配置为：操作系统，编译程序，各种服务程序，通信软件，数据库管理系统,，文字处理软件，表格处理软件,各种编辑软件以及专门业务活动的软件包，如人事管理、财务管理、行政事务管理等软件，并配备相应的数据库。OA工作站的任务是完成各种办公信息的处理。图像处理工作站的主要硬件配置为：计算机，图像数字化设备（包括电子的、光学的或机电的扫描设备，数字化仪），图像输出设备，交互式图像终端。软件配置除了一般的系统软件外还要有成套的图像处理软件包。它可以完成用户提出的各种图像处理任务。
主要用于计算机辅助工程设计的、具有高质量图形特性和良好人机交互作用的高性能台式计算机。简称工作站。也用于需要有良好图形显示性能的商业和办公室自动化等其他方面。
7．嵌入式计算机 通俗的说,嵌入式技术就是"专用"计算机技术，这个专用，是指针对某个特定的应用，如针对网络、针对通信、针对音频、针对视频，针对工业控制等，从学术的角度，嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，并且软硬件可裁剪，适用于应用系统对功能、可 靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统，它一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入 式操作系统以及用户的应用程序等四个部分组成。
除了上述主要的计算机外，目前还出现了许多新型的高级计算机，主要有以下几种：
新型计算机
1、仿生的生物计算机
生物计算机的主要原材料是生物工程技术产生的蛋白质分子，并以此作为生物芯片，利用有机化合物存储数据。在这种芯片中，信息以波的形式传播，当波沿着蛋白质分子链传播时，会引起蛋白质分子链中单键、双键结构顺序的变化，例如一列波传播到分子链的某一部位，它们就像硅芯片集成电路中的载流子那样传递信息。运算速度要比当今最新一代计算机快10万倍，它具有很强的抗电磁干扰能力，并能彻底消除电路间的干扰。能量消耗仅相当于普通计算机的十亿分之一，且具有巨大的存储能力。由于蛋白质分子能够自我组合，再生新的微型电路，使得生物计算机具有生物体的一些特点，如能发挥生物本身的调节机能，自动修复芯片上发生的故障，还能模仿人脑的机制等。
混合型
2、二进制的非线性量子计算机
据美国IBM公司科学家伊萨克、张介绍，量子计算机是利用原子所具有的量子特性进行信息处理的一种全新概念的计算机。量子理论认为，非相互作用下，原子在任一时刻都处于两种状态，称之为量子超态。原子会旋转，即同时沿上、下两个方向自旋，这正好与电子计算机0与1完全吻合。如果把一原子聚在一起，它们不会像电子计算机那样进行的线性运算，而是同时进行所有可能的运算，例如量子计算机处理数据时不是分步进行而是同时完成。只要40个原子一起计算，就相当于今天一台超级计算机的性能计算机。

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