1.4 计算机的分类与应用
1.4.1 计算机的分类
计算机有多种分类方法。按计算机所处理对象的表示形式不同可以分成模拟计算机与数字计算机两类。
（1）模拟计算机。是对连续变量进行运算的解算装置。变量可以是连续变化的直流电压、电流或电荷，可以进行加、减、乘、除、微分、积分等数学运算并由相应的运算部件完成。运算部件主要由运算放大器和一些特殊的开关元件组成。由于模拟计算机工作的连续性、并行性和实时性，且操作简便，适用于连续系统的实时仿真。其主要缺点是，受元器件精度限制与运算放大器零点漂移的影响，整机精度远低于数字计算机。近年来，在模拟机中引入了各种逻辑电路和存储电路，增强了模拟计算机的仿真功能。也可以把模拟计算机与数字计算机结合起来，组成混合计算机。
（2）数字计算机。对用离散符号表示的数据或信息进行自动处理的电子装置。目前一般意义上的计算机就是指数字计算机。计算机中采用二进制编码信息来表示数值、字符、指令或其他控制信息，计算机处理图形、图像、声音、视频等连续信息时，最终也是把它们离散化成二进制的数值数据后进行。数字计算机的运算部件由高速的电子元器件组成，因此速度快、精度高，应用更广泛。
计算机按其用途来分可以分成专用机和通用机两类。专用机是专门用于某种用途的，它对于特定用途而言最经济、最快速、最有效，但适应性差，而通用机适应性强。
通用计算机按其规模、性能和价格来分，又可分为巨型机、大型机、小型机、工作站、微型机等多种类型。
（3）巨型机（Super Computer）。它是计算机家族中速度最快、性能最高、技术最复杂、价格最贵的一类计算机，也称超级计算机。它主要用于解决大型机难以解决的复杂问题。巨型机从20世纪60年代末诞生以来，按其体系结构和技术发展水平可以分成一、二、三、四代，它们分别是单指令流、多数据流SIMD的阵列处理机，具有流水线结构的向量机VP，多指令流、多数据流MIMD的共享主存多处理机系统SMP，大规模并行处理系统MPP和集群系统（Cluster）。此外，价格与超级小型机相当，但功能接近巨型机的一类高性能计算机，称为小巨型机。
（4）大型机（Large-scale Computer，Main-frame）。使用当代的先进技术构成的一类高性能、大容量计算机（但性能与价格指标均低于巨型机）。它代表该时期计算机技术的综合水平。大型机的处理机系统可以是单处理机、多处理机或多个子系统的复合体。其发展大致可以分成4个阶段，它们的典型产品分别是IBM公司的System360（20世纪60年代）、System370（20世纪70年代）、System/370-XA（20世纪80年代）和System390（20世纪90年代）。
（5）小型机（Minicomputer）。是一种规模与价格介于大型机与微型机之间的一类计算机。其发展大致分成4个阶段，分别是20世纪60年代中期的晶体管、小规模集成电路计算机（如DEC公司的PDP-8），20世纪60年代末至20世纪70年代末的大规模集成电路计算机（如DEC公司的PDP-11和Data General公司的NOVA系列），20世纪70年代末至20世纪80年代末的超大规模集成电路计算机（如VAX-11系列、MICRO VAX系列）和20世纪80年代末以来的精简指令集计算机。此外，自1977年以来，在小型机基础上发展而成的超级小型机（Super-mini Computer），与原来的小型机软件兼容，但性能又高于小型机，典型代表有VAX-11/780。
（6）工作站（Workstation）。是以个人计算环境和分布式网络计算环境为基础，其性能高于微型机的一类多功能计算机。它为特定应用领域的人员提供一个具有友好人机界面的高效率工作平台。工作站的处理功能除了具有高速的定点和浮点运算能力以外，还有很强的处理图形、图像、声音、视频等多媒体信息的能力。
（7）微型机（Microcomputer）。是以微处理器为中央处理器组成的计算机系统。它是20世纪70年代初随着大规模集成电路的发展而诞生的，到目前为止大致可以分成4个阶段。第一阶段（1971—1977年），以8位微处理器为基础，有较完整的指令系统和较强功能，存储容量为64KB。典型微处理器有Intel 8080，8085，Zilog公司的Z-80及Motorola的M6800，配有简单操作系统（如CP/M）。第二阶段（1978—1981年），微处理器以16位或准32位为基础，采用虚拟存储、存储保护等只有以前的小型或大型机中所采用的技术，内存1MB，还有较大容量的软盘和硬盘。第三阶段（20世纪80年代初至中期），80年代初，IBM公司推出了以80x86为处理器的开放式IBM PC机，这是微型机发展过程中的一个里程碑。当时，IBM PC所用芯片（8086，80286和80386）、操作系统（MS-DOS）和总线实际上形成了国际工业生产的主要标准，微型机应用也得到了迅速的发展。第四阶段（20世纪80年代后期开始），RISC技术的出现使微处理器的体系结构发生了重大变革，从而出现了RISC与CISC计算机相互学习、相互促进、共同发展的新局面。典型微型机有以Pentium和PowerPC为处理器的多种微型机系统。进入21世纪，微型机已进入了多核多线程时代，速度快，功能强，应用广。可以这么说，微型机的诞生与发展，是计算机发展历程中影响最深远的一件事。