计算机系统的分类

2.1　计算机系统的分类

计算机种类很多，可以从不同的角度对计算机进行分类。按照计算机原理分类，可分为数字式电子计算机、模拟式电子计算机和混合式电子计算机。按照计算机用途分类，可分为通用计算机和专用计算机。按照计算机性能分类，可分为巨型机、大型机、中型机、小型机、微型机、单片机等几大类。它们的区别在于处理能力、性能指标、数据存储容量、指令系统、价格以及所支持的终端数量。

一般来说，巨型机主要用于科学计算，其运算速度在每秒万亿次以上，数据存储容量很大，结构复杂，价格昂贵。而单片计算机是只用一片集成电路做成的计算机，体积小，结构简单，性能指标低，价格便宜。介于巨型机和单片机之间的就是大型机、中型机、小型机和微型机，它们的结构规模和性能指标依次递减。但是随着电子技术、超大规模集成电路技术的发展，计算机的性能不断提升，这种分类变得越来越模糊，微型机、小型机、中型机等彼此之间的概念也在不断发生变化，因为今天的微型机的性能已经超过了早期大中型机的性能，而价格也在不断下降。

由于上述分类并不是很精确，而且不同分类之间还存在重叠，因此目前常用其他的名称来表示特定用途的计算机，如个人计算机、网络服务器、网络计算机、工作站等。同时未来还会有更多的新型计算机出现，而现有类型的计算机将部分被淘汰，例如随着新的计算模式的出现，现在一部分中型机和大型机的应用已经逐渐被由微型机和服务器组成的客户端/服务器网络的模式所取代。另外，随着互联网的迅速发展，专门用于互联网和企业内部网的网络计算机和信息设备将有可能会取代个人计算机。

微型机：通常被称为个人计算机或PC机，是目前管理办公自动化领域的一种非常重要的计算机。微型机的用途不同，大小和形状也不同，例如个人计算机现在可分为掌上型、膝上型、桌上型、立式型。从使用的角度可以分为家用型、商用型、专用型等。另外，微型机中还包括一类叫做工作站的计算机，工作站（Workstation）是一种高档的微型计算机，通常配有高分辨率的大屏幕显示器及容量很大的内存储器和外部存储器，并且具有较强的信息处理功能和高性能的图形、图像处理功能以及联网功能。这类计算机可支持复杂的数学运算以及工程设计中的图形处理等，常用在计算机辅助设计（CAD）、证券投资分析、动画制作等领域。

中小型机系统：主要用于高端网络服务器和其他类型的可以处理商业应用过程的服务器。虽然中小型机的处理能力不如大型机，但其在价格、运行和维护方面的费用都比大型机低，因此它可以满足许多机构运算处理能力的要求。

目前中小型机系统已经成为一款非常流行的并具有强大功能的网络服务器，它主要应用于大型的互联网网站、企业内部网和外部网、基于互联网的电子商务和其他属于高端服务器的商业应用，如企业生产、分销、财务以及一些管理决策等方面的应用，如数据仓库、数据挖掘、联机分析处理等。

大型机系统（Mainframe System）：是指体积庞大、运行速度快、处理能力强的计算机系统，例如，大型机每秒能运行数十亿条计算机指令。大型机同样拥有巨大的存储能力，它的主存能力能从几百兆到几十个GB。在过去的几年中，大型机的体积减少了许多，从而大大降低了对空调、电能消耗和对占地面积的要求，进而降低了购买和运营的成本。

目前，大型机主要用于高事务处理量和高复杂度的运算问题的政府机关和大型企业的信息处理。例如，银行、电信、航空公司、石油公司等每天需要处理上百万条销售记录和客户查询以及处理计算密集型应用。在应用模式上，大型机也被广泛应用于大型的客户/服务器网络和大型企业的互联网网站。

图2-1　IBM大型机Z900

超级计算机（Supercomputer）：是指一系列具有超强功能的计算机，它们专门为需要以超快速度运算大数据量的科学计算、工程应用和商业应用而设计。超级计算机的应用包括政府、研究机构、大学、军事、气象等领域，它们将超级计算机用于全球天气预报、军事防御系统、天体运行轨道计算、微处理器研究设计和大规模数据挖掘等。

超级计算机采用的是由微处理器相互连接的并行处理架构，这种方式可以并行处理多条指令，轻易完成每秒数十亿浮点数的算术运算，可以通过数千个处理器的海量并行处理来完成每秒上万亿浮点数运算的超级计算机也已经投入使用。

图2-2　2008年7月中国正式推出的首款百万亿次超级计算机

注：这台名为曙光5000A的超级计算机采用了近7000颗AMD四核皓龙处理器，拥有超过200万亿次的超强计算能力。