较为普遍的计算机分类是按照计算机的运算速度、字长、存储容量等综合性能指标,将计算机分为巨型机、大型机、中型机、小型机、微型机。但是,随着技术的进步,各种型号的计算机性能指标都在不断地改进和提高,以至于过去一台大型机的性能可能还不如目前一台微型计算机。按照巨、大、中、小、微的标准来划分计算机的类型有其时间的局限性,因此计算机的类别划分很难有一个精确的标准。目前常用的计算机分类包括个人计算机、服务器、大型计算机、超级计算机、嵌入式计算机和移动设备,除此之外,量子计算机也是当下的热门线. 个人计算机
个人计算机是指大小、性能以及价格等多个方面适合于个人使用,并由最终用户直接操控的计算机的统称。从台式机(或称台式电脑、桌面电脑)、笔记本电脑到上网本和平板电脑,以及
超级本等都属于个人计算机的范畴。工作站,如图1-4 所示,是一种高端的通用微型计算机。它是为了单用户使用并提供比个人计算机更强大的性能,尤其是在图形处理、并行任务处理方面的能力。工作站通常配有高分辨率显示屏、多屏显示器,以及容量很大的内存储器和外部存储器。另外,连接到服务器的终端机也可称为工作站。
服务器,如图1-5所示, 通常是指那些具有较高计算能力,能够提供给多个用户使用的计算机。服务器是网络环境中的高性能计算机,它能够侦听网络上的其他计算机(客户机)提交的服务请求,并提供相应的服务。服务器的高性能主要体现在高速的运算能力、长时间的可靠运行、强大的外部数据吞吐能力等方面。服务器的硬件构成与个人计算机基本相似,包括处理器、硬盘、内存、系统总线等,因为服务器是针对具体的网络应用与服务特别制定的,所以与个人计算机相比,在处理能力、稳定性、可靠性、安全性、可扩展性、可管理性等方面都有很大的提升。
大型计算机,简称“大型机”,如图1-6 所示,其体积庞大,价格昂贵,能够同时为众多用户处理数据。大多数情况下,大型机指的是从IBM System/360 开始的一系列计算机及与其兼容或同等级的计算机,拥有较高的可靠性、安全性、向后兼容性和极其高效的数据输入与输出性能。大型机主要用于大量数据和关键项目的计算,例如银行交易及数据处理、人口普查、企业资源规划等。
超级计算机是计算机中功能最强、运算速度最快、存储容量最大的一类计算机。它的基本组成组件与个人计算机无太大差异,但规格与性能则强大许多,是一种超大型计算机。超级计算机具有很强的计算和处理数据的能力,主要特点表现为高速度和大容量,配有多种外部设备及丰富的、高性能的软件系统。现有的超级计算机运算速度大都可以达到每秒1 太(Trillion,万亿)次以上。2016 年6 月20 日,我国的“神威• 太湖之光”超级计算机超越蝉联榜首长达6 年的“天河二号”超级计算机,成为全球最快的超级计算机。“神威• 太湖之光”的机身安放在国家超级计算无锡中心的一间约1000 平方米的房间内,它由40 个运算机柜和8 个网络机柜组成,里面放有40960块高性能处理器,如图1-7 所示。其峰值运算速度为12.5 亿亿次/ 秒,持续性能为9.3 亿亿次/ 秒,双双位列全球第一,运算速度约是“天河二号”的三倍。
嵌入式计算机是指嵌入到某些产品中的微型计算机,用来执行与产品有关的特定功能或任务。洗衣机、电视机、DVD 机,甚至电子钟表中都包含有嵌入式计算机。现代化的汽车中有数十块甚至数百块微处理器,它们都属于嵌入式计算机,开云体育 开云官网这些微处理器配合相应的软件系统被用来控制汽车以完成多种任务,如ABS(Anti-lock Brake System)、点火、车载多媒体设备等。
移动设备是诸如iPhone、iPod、iPad、Kindle 电子书之类的设备。这些设备含有许多计算机的特性:可以接收输入数据、产生输出、处理数据、存储数据(在第2 章中会有详细论述)等。移动设备可以分为允许
用户安装应用和不允许用户安装应用两大类。允许用户安装应用的移动设备可以归类为手持计算机,开云体育 开云官网比如iPhone 等智能手机就可以安装多种多样的应用,如游戏、导航软件、新闻客户端、健身程序等。
关于量子计算的思想起源于20 世纪70 年代,但直到近两年才逐渐引起人们的关注。量子计算机依据量子物理原理,超出传统物理学的范畴而达到了亚原子级别。量子计算机和传统计算机的区别在于:量子计算机利用电子、原子核等粒子作为量子位。量子位与传统计算机的位不同,在量子位中,电子或原子核可以处在一种叠加状态,同时表示1 和0。例如,若有两个量子位,它们可以同时代表所有的两位组合:00、01、10 和11,而增加第三个量子位后,就可以同时代表所有可能的三位组合。根据这种扩展方式,理论上量子计算机的速度相比于传统计算机以指数方式增长—n 个量子位能代表2 的n 次方的二进制位,而n 个常规位只能代表n 个二进制位。正是因为量子粒子的这种特点,使得量子计算机能够采用更为丰富的信息单位,从而大大加快运行速度。在结构方面,未来的量子计算机可能由非常细小的液体构成。量子计算机虽然仍处于初期试验阶段,开云体育 开云官网但事实上量子计算机的雏形已经存在,如图1-8 所示。2001 年,IBM Almaden 研究中心的科学家创建了7 量子位的计算机,由7 个可以相互影响并用无线电脉冲所程序化的原子核构成。这个量子计算机成功的分解了15 位数—虽然对于传统计算机来说这并不是一件难事,但事实上量子计算机能够理解问题并给出正确答案,在量子计算机的研究领域已经算得上是一件重大的事件。而随着量子位数的增加,量子计算机的性能将达到传统计算机难以企及的程度—求解一个亿亿亿级变量的方程组,即便是用现在世界上最快的超级计算机也至少需要几百年,而1GHz 时钟频率的量子计算机将只需要10 秒钟。事实上,将计算机按照上述方式进行分类,也不是那么直观。例如,高端的个人计算机在性能上与服务器相当;一些个人计算机的尺寸已接近移动电话甚至要更小。此外,新的技术发展也在影响着分类。例如,小型的平板设备被认为是移动设备,因为它们只比移动电话要大一点,运行着移动操作系统,并且主要用于互联网访问与多媒体内容播放,另外,性能更加强大的移动设备运行着桌面操作系统的平板电脑常常也被认为是个人计算机。近年来,越来越多的新兴计算机设备面世,也催生了新的类别的诞生,例如智能手表、智能眼镜、健身追踪器等,这些可以被分类成可穿戴计算机。开云体育 开云平台开云体育 开云平台开云体育 开云平台