计算机组成原理 第一章——计算机概要与技术

1.1.1   计算应用的分类及其特性                                

        从智能家电到手机再到最大型超级计算机，它们虽然使用了一套通用的硬件技术（参见1.4和1.5节），但这些不同的应用有着不同的设计需求，并以不同的方式通过硬件实现。概括地说，计算机主要包括以下三类应用：         个人计算机（Personal Computer,PC）也许是最为人所知的应用方式，本书的读者几乎都在大量使用。个人计算机强调对单用户提供良好的性能，价格低廉，通常运行第三方软件。尽管此类应用的出现只有短短的35年，但它推动了许多计算技术的革新。

▶     个人计算机： 用于个人使用的计算机，通常包含图形显示器、键盘和鼠标等。
          服务器（server)是过去被称为大型机的现代形式，通常借助网络访问。服务器适用于执行大负载任务，可以执行单个复杂应用（科学的或者工程的），也可以处理大量的简单作业，如大型web服务器。这些应用通常基于其他来源的软件（例如数据库或仿真软件），并且往往为了特别的需要而加以修改或定制。服务器的制造技术和桌面计算机差不多，但能提供更强的计算、存储和IO能力。通常情况下，当发生故障时，服务器比个人计算机恢复的代价高得多，因此服务器更加强调可靠性。

 ▶     服务器：用于为多用户运行大型程序的计算机，通常由多个用户并行使用，并且一般通过网络访问。

           服务器的功能和价格有很大的伸缩范围。低端服务器可能比桌面计算机稍微贵些，不带显示器和键盘的大约需要1000美元，一般用于文档存储，小型商务应用或者简单的Web服务（见6.10节）。高端服务器称为超级计算机（supercomputer),一般由成百上千台处理器组成，内存为terabyte级别，其价格可高达数千万甚至上亿美元。它们主要用于高端科学和工程计算，如天气预报、石油勘探、蛋白质结构计算和其他大规模问题。虽然这类超级计算机代表了最高的计算能力，但是它们只占服务器相对很小的一部分，在整个计算机市场份额中所占比例也很小。                                                                                                                                                                                                 ▶     超级计算机：具有最高性能和最高成本的一类计算机，一般配置为服务器，需要花费数千万甚至数亿美元。
 ▶terabyte:一般简写作TB，原始定义为1099511627776（2∧40）字节，但有些通信和辅助存储系统将其重新定义为1000000000000（10∧12）字节。为了避免混淆，使用术语tebibyte(TiB)表示2∧40字节，而terabyte指10∧12字节。                嵌入式计算机（embedded computer）是数量最多的一类计算机，应用和性能范围十分广泛，包括汽车、电视中的微处理器以及用来控制飞机和货船的处理器网络。嵌入式计算系统的设计目标是运行单一应用程序或者一组相关的应用程序，并且通常和硬件集成在一起以单一系统的方式一起交付用户。因此，尽管嵌入式计算机的数量庞大，还是有很多用户从来没有意识到他们正在使用计算机。
▶     嵌入式计算机：嵌入到其他设备中的计算机，一般运行预定义的一个或者一组应用程序。           面向单一应用需求的嵌入式应用通常对成本或功耗有严格限制。以音乐播放器为例，处理器只需尽量快速地执行有限的功能，除此之外，降低成本和功耗是最大的目标。除了低成本的要求之外，由于故障可能会让使用者感到不适（例如，新电视机无法正常收看节目），也可能会导致安全事故（例如，飞机或货船失事），因此嵌入式计算机对故障非常敏感。在面向消费者的嵌入式应用中（如数字家电），一般通过简单设计来获得可靠性——其重点在于尽可能地保证一项功能的正常运转。而在大型嵌入式系统中，采用了在服务器领域应用的多种冗余技术。尽管本书将重点放在通用计算机上，但是大多数概念可直接或者稍微修改之后用于嵌入式计算机。