.1.2計算機的特點、分類、應用及發展趨勢1.認識計算機的特點、分類及應用（1）計算機的特點①運行速度快，計算能力強。運算速度是衡量計算機性能的重要指標。通常所說的運算速度是指計算機每秒能執行的指令條數，一般用MIPS（百萬條指令/秒）來描述。當今計算機系統的運算速度已達到每秒萬億次，微機也可達每秒億次以上。過去采用人工計算需要幾年、幾十年才能解決或驗證的問題，現在用計算機僅需幾天甚至更短時間即可完成。②計算精度高，數據準確度高。計算機的計算精度在理論上不受限制，一般的計算機可以有十幾位甚至幾十位（二進制）有效數字，通過一定的技術手段，可以實現任何精度要求。19世紀英國數學家曾經為計算圓周率花了整整15年時間，才算到第707位，而日本東京大學的教授利用超級計算機將其計算到小數點后1.2萬億位。③具有超強的記憶和邏輯判斷能力。由于計算機具有記憶信息的能力，運算時可以直接從存儲單元中獲得數據，從而大大提高了運算速度。借助于邏輯運算，計算機可以進行邏輯判斷，分析命題是否成立。例如，世界近代三大數學難題之一的“四色問題”，在被提出后的100多年間，世界上許多一流的數學家紛紛參加到證明的“大會戰”中，卻都沒有結果。1976年，兩位美國數學家使用計算機進行了非常復雜的邏輯推理，終于驗證了這個著名的猜想。④自動化程度高。與其他機器一樣，計算機的操作同樣受人類的控制，但由于計算機具有內部存儲能力，所以人們可以將指令預先輸入并進行存儲。當計算機開始工作后，會從存儲單元中依次讀取指令以控制操作流程，從而實現操作的自動化。（2）計算機的常見分類①按性能指標劃分超級計算機：又稱巨型機，通常由數百、數千甚至更多的處理器組成，能承擔普通微型機、服務器不能完成的大型復雜課題，多用于高精尖科技研究領域，如戰略武器開發、空間技術、天氣預報等，是綜合國力的重要標志。由國際組織“TOP500”編制的2022年上半年全球超級計算機500強榜單日前揭曉。榜單顯示，在全球浮點運算性能最強的500臺超級計算機中，中國部署的超級計算機數量繼續位列全球第一，達到173臺，占總體份額的34.6%；“神威·太湖之光”和“天河二號”分列榜單第六、第九位。大型機：具有極強的綜合處理能力和極大的性能覆蓋面，主要應用于政府部門、銀行、大型企業。雖然大型主機的MIPS已經不及微型計算機，但是它的輸入/輸出（I/O）能力、非數值計算能力、穩定性和安全性卻遠強于微型計算機。目前生產大型主機的公司包括IBM、Unisys等。小型機：是指采用8～32個處理器，性能和價格介于微型機服務器和大型主機之間的一種高性能64位計算機。這種計算機規模比大型機要小，但仍能支持幾十個用戶同時使用，適合于中小型企事業單位使用。生產小型機的廠商主要有IBM和HP等。微型機：簡稱微機，是應用最普及、產量最大的機型，其體積小、功耗低、成本少、靈活性大、性能價格比明顯優于其他類型的計算機。微機按結構和性能可劃分為單片機、單板機、個人計算機（PersonalComputer，簡稱PC，包括臺式微機和便攜式微機）、工作站和服務器等。②按用途劃分專用計算機：為適應某種特殊應用而設計的計算機，其運行的程序不變、效率和精度較高、速度較快。控制軋鋼過程的計算機、計算導彈彈道的計算機，都是專用計算機。通用計算機：適用于一般科學計算、工程設計和數據處理等的計算機。通常說的計算機均指該類型的計算機。（3）計算機的應用領域計算機技術已滲透到各個領域，正在改變著人們的學習、工作和生活方式，有力地推動著社會向前發展。歸納起來，計算機的應用領域主要有如下幾個方面。①信息處理。信息處理又稱數據處理，是對數據進行收集、存儲、整理、分類、加工、利用和傳播等活動的總稱。據統計，80%以上的計算機主要用于數據處理，這類處理也許并不復雜，但需要處理的數據量大、面廣，辦公自動化、情報檢索、圖書管理、人口統計、銀行業務、機票預訂都屬于該范疇。②科學計算。科學計算也稱數值計算，是指利用計算機處理科學研究和工程技術中提出的數學問題的過程，是計算機最早的應用領域。航天、軍事、氣象、橋梁設計等領域都需要利用計算機所具有的高速計算、大存儲容量和連續運算能力，來解決人工難以完成的各種繁雜的數學問題。③過程控制。過程控制又稱實時控制，是指利用計算機及時采集檢測數據，按最優值迅速地對受控對象進行自動調節或控制。該領域涉及的范圍很廣，如工業、交通運輸的自動控制，對導彈、人造衛星的跟蹤與控制等。④計算機輔助系統。計算機輔助系統是指利用計算機自動或半自動地完成一些相關的工作，包括計算機輔助設計（CAD）、計算機輔助制造（CAM）、計算機輔助教學（CAI）和計算機輔助工程（CAE）等。例如，CAD在航空、機械、建筑、服裝等領域的廣泛應用明顯提高了設計速度與質量。⑤人工智能。人工智能（AI）由英國著名科學家圖靈提出，是一門研究和開發用于模擬、延伸和擴展人類智能的理論、方法、技術及應用系統的新興學科，被認為是21世紀的三大尖端技術（基因工程、納米科學、人工智能）之一。人們為了紀念圖靈在計算機領域的卓越貢獻，專門設立了“圖靈獎”。經過最近30年的迅速發展，人工智能在機器視覺、專家系統、智能搜索等領域取得了豐碩的成果。我國已成功開發了一些中醫專家診斷系統，可以模擬名醫為患者診病開方。⑥網絡應用。計算機技術與現代通信的結合造就了計算機網絡，它使人際交流跨越了時間和空間的障礙，已成為建立信息社會的基礎。現在，人們可以在Internet上瀏覽新聞、檢索信息、收發電子郵件、選購商品、參與問題的討論、接受遠程醫療與網上銀行等服務。⑦多媒體技術。多媒體技術（MultimediaTechnology）是利用計算機對文本、圖形、圖像、聲音、動畫、視頻等多種信息進行綜合處理、建立邏輯關系，并實現人機交互的技術。目前，多媒體技術在知識學習、電子圖書、視頻會議中都得到了極大的推廣。2.了解計算機的發展趨勢未來的計算機將朝著超高速、超小型、并行處理和智能化的方向發展，具有感知、思考、判斷、學習能力以及一定的自然語言能力。（1）量子計算機量子計算機是利用原子所具有的量子特性進行信息處理的一種全新概念的計算機，其運算速度可能比目前的奔騰4芯片快10億倍。（2）光子計算機光子計算機是一種由光信號進行數字運算、邏輯操作、信息存儲和處理的新型計算機，其運行速度可達一萬億次，存儲容量是現代計算機的幾萬倍，還可以對語言、圖形和手勢進行識別與合成。目前，光子計算機的許多關鍵技術已獲得突破，它的進一步研制和問世，將使計算速度呈指數級別上升。（3）分子計算機分子計算機體積小、耗電少、運算快、存儲量大，其運算過程是蛋白質分子與周圍介質相互作用的過程。分子計算機的運行速度比人的思維速度快100萬倍，其消耗的能量極小，只有電子計算機的十億分之一。美國、以色列的科學家在分子計算機研制方面已取得一定的成果，預計20年后，分子計算機將進入實用階段。（4）納米計算機應用納米（1納米=10-9米，大約是氫原子直徑的10倍）技術研制的計算機內存芯片，其體積只有數百個原子大小，相當于