个人电脑
個人電腦(英語:,缩写:;普遍稱為電腦)是在大小、性能以及價位等多個方面適合于個人使用,并由最终用户直接操控的計算機的統稱。它与批处理计算机或分时系统等一般同时由多人操控的大型计算机相对。从桌上型電腦(或稱台式電腦、桌面电脑)、笔记本电脑到小型筆記型電腦和平板電腦以及等都属于个人電腦的範圍。
「PC」的各地常用別名 | |
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一台現代桌上型個人電腦圖示 | |
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歷史
目前一般來說個人電腦在機型上分為常見的桌上型電腦與筆記型電腦。在系統上分別是
- 微軟開發DOS/Windows作業系統出售,眾廠商以IBM制定的IBM PC/AT相容硬體生產搭配DOS/Windows。
- 蘋果电脑早期所開發的麥金塔 演變而來iMac和MacBook的macOS系統[1],以及iPhone的iOS系統分出來iPad的iPadOS和Apple Watch的watchOS系統。
- Linux由林納斯寫下Linux內核公布後,在由眾多公司(Google也在其中)和電腦高手根據需求去寫出Linux發行版。
- Unix和類Unix,Unix(類Unix)因為其安全可靠,Unix(類Unix)一直是科學計算、大型電腦、超級電腦等所用作業系統的主流,也有微電腦發展如蘋果電腦。
- Google的安卓相容軟硬體系統,除了手機系統開發目的Android系統以外,也積極開發電腦作業系統Chromium OS和Chrome OS。
狹義來說,市面通稱個人電腦是指前者(IBM整合制定的PC/AT),IBM PC/AT標準由於採用x86開放式架構而獲得大部分廠商所支持,成為市場上主流,因此一般所說的PC意指IBM PC兼容機,此架構中的中央處理器採用英特尔或超微等廠商所生產的中央處理器。而桌上型电脑因採用開放式硬體架構,所以除了品牌外,自行組裝的无品牌電腦也極度盛行。
迪吉多公司1965年的PDP-8電腦是第一款小型商品化電腦,被認為是個人電腦的先驅,雖然重量笨重但已經可以勉強放於桌上,當時是積體電路尚未發明商用量產的時代,因此整台電腦以電晶體構成,且只能接受八條指令為基礎編寫程式,所以命名PDP-8。[2]
1962年11月3日《紐約時報》在相關報導中首次使用“個人電腦”一詞,[3]至1968年時惠普公司即把其產品Hewlett-Packard 9100A称為“個人電腦”。[4]世界公認第一部個人電腦,則為1971年Kenbak Corporation推出的Kenbak-1。[5]第一部大量生產的個人電腦,則為1971年Computer Terminal Corporation所推出的Datapoint 2200。之後Xerox Alto這種非量產化的實驗型電腦出現,這是首度針對私人公司設計且單人個人使用的電腦概念,並導入一些圖形化介面概念,幫助電腦知識較低的人士使用,雖有濃厚商業構想但未正式量產,只做了幾千台多數被贈與或賣給大學。
至1973年下半,法国工程师和所发明的Micral個人電腦,則為首部使用英特爾微處理器的商用個人電腦。之後王安電腦看到實用化商機,認為積體電路已經成熟,首先以取代打字機的文書處理電腦推出,震撼席捲市場市占率一度世界第一,電腦首度成為每個企業辦公桌上的必備品,雖然日後王安在競爭中敗給IBM的商業模式,但直到今日文書處理依然是電腦重大應用之一。
東芝採用x86架構開發出世界第一部笔记本电脑。1983年苹果推出第一款具有图形用户界面个人电脑Lisa。尽管这款创新电脑在美国宇航局找到了訂單,但由于售价高达當時的1万美元天價,加之运行速度慢,Lisa在民用市场上并没有成功。1980年代IBM推出以英特爾的x86的硬體架構及微軟公司的MS-DOS作業系統的個人电脑,並制定以PC/AT為PC的規格。之後由英特爾所推出的微處理器以及微軟所推出的作業系統發展幾乎等同於个人电脑的發展歷史。微特爾Wintel架構全面取代了IBM在個人电脑主導的地位。
分類
按照大小和移动性分类:
- 桌上型電腦,也稱桌面计算机、台式電腦。
- 筆記型電腦,可以方便攜帶的個人电脑。
- 工作站,高端的个人电脑,主要由单人操作并一般与局域网相连。
- 可移动计算机,與筆記型電腦相近。
- 个人数码助理,PDA。
- 超級移動電腦,一種具有近似筆記本電腦的效能及掌上電腦體積的電腦。
- 可穿戴式电脑,概念型產品,未具市場規模與趨勢,美國VA公司曾於1999年主推過,但如今不再強調。
- 21世紀初的筆記型電腦
- 平板電腦由手機和筆電的技術融合發展而來。
- 性能高於同時代其他PC的PC稱工作站,但隨著發展可能性能還不如下一代的普通電腦。
硬件
右图展示了一部现代计算机所应有的基本硬件。
對於台式電腦而言,現在由於工業設計上各種防呆措施使具備少許的知識與經驗後,普通人也可容易地將各電腦大部件組裝起來,成可運作電腦。而不少人在购置电脑时也选择了可以自行选配硬件的組裝電腦節省預算。
由於个人电脑产业发展迅速,因此硬件不断有升级必要。例如一部五六年前被认为是高端配置个人电脑,在今天看来其中央处理器、内存和周边设备速度、容量等都已落后,已很難順暢运行部分的软件。而市场上主流操作系统软件(例如微软公司的Windows)的每一次升级在帶來新的便捷的同時,也对个人电脑硬件系统提出新的更高需求,要求硬件更新换代。通常而言存储器和一些外围设备(如显示卡和磁盘存储器)较易升级,用户多數可以自己动手。为了升级计算机的处理能力等,自行更换處理器和主板也是一般人能做到。
个人电脑的硬件功能可以通过插到主板扩展槽的附加擴張界面卡来扩充。截至2018年,主要的標準系統總線有PCI-E。個人電腦也可以通過添加額外的驅動器來升級(如光碟機、硬碟、USB等),標準的存儲設備接口有SATA、M.2、PCIe以及SAS。
機箱
计算机的许多硬件,如主板、硬盘和电源等,都安放与固定在机箱当中。机箱是一个相对封闭的空间,箱体一般由钢和铝等金属制成[6](其他材料亦可用,但不多见),同时设有许多通风口,以促进箱内空气流动,防止内部温度过高。机箱的颜色、大小乃至形状等可根据内部硬件之实际需要以及个人的喜好而变。
主機板
主機板是計算機的主要電路板(PCB)。計算機的其他硬件一般直接插入到主機板中来交换信息。主板通常由晶片组、BIOS、印表埠、各種周邊裝置連接埠(如網路埠、Audio、USB)、PS/2键盤/鼠標接口和PCIe/PCI擴展插槽等组成。有時為了减小主板尺寸,節省成本也通過插到主板的子板来擴充更多擴展槽。現時主流的主機板規格有ATX規格、MicroATX、Mini-ITX。
中央處理器
中央處理器,又稱中央處理單元,簡稱處理器,是整個計算機系統中最重要的部件之一,控制整個電腦主要的算術邏輯單元(arithmetic logic unit,簡稱ALU),使得電腦程式和作業系統可在它上面執行,其性能直接影響計算機系統的工作效率。不同類型的中央處理器安裝到主機板上不同類型的插座中(英特爾的處理器插座包括LGA 1366、LGA 1150、LGA 1151等,AMD則使用Socket FM2+、Socket AM1 、Socket AM3+ 、Socket AM4等)。
大多數IBM PC兼容机/標準x86 PC使用x86-架構的處理器,他們主要由英特尔和超微半导体兩家公司生産,此外威盛電子或者全美達也有參與中央處理器的生產(但是威盛電子已經退出PC x86處理器與PC晶片組業務)。與IBM PC兼容机不同,在2006年之前蘋果電腦所使用的處理器一直是IBM PowerPC RISC,之後的蘋果電腦開始轉而採用英特尔x86處理器。
主記憶體
主記憶體即RAM,亦时常被称为「」[註 1],屬於電腦記憶體的一種,是计算机的“短期临时存储器”,用於存放當前正在執行的程式以及目前所需的數據等。它的读写速度远高於硬碟機或光碟機之类的外部存储设备,但当系统关闭或無電源供應的时候,其中的資料會丟失。
在個人電腦中,隨機存取記憶體的規格包括DDR、DDR2、DDR3及DDR4,在顯示卡上則還有GDDR4及GDDR5。而隨機存取記憶體隨著系統支援,可利用雙通道或者三通道技術讓頻寬變大,進一步加快資料傳輸速率。記憶體容量的大小與性能是影響整個計算機系統運行效率的重要因素之一。
電源供應器
電源供應器属外设之一,作用为将家用交流电源轉換为个人电脑硬件所需的直流电[7]。电源供应器的功率应满足电脑各部件的需要,否则或会影响到整个系统的性能。许多老旧电脑出现的问题都归咎于老化或有缺陷的電源供應器運作時會出現過熱現象或無法提供穩定電流和電壓等。
顯示卡
顯示卡,是電腦顯示圖像的重要器件,它负责處理CPU傳送來的圖像指令和数据,並將處理后的結果輸出至显示器,以最終形成圖像。隨時代發展,顯示晶片的運作性能亦取得了長足的提昇。
目前主要的GPU生産廠商包括Nvidia和AMD和Intel等。此外在Nvidia近几年的平台上,出现了一种不同于以往集成显卡的核心显示芯片。因为该芯片集成在CPU中,发热量明显要小于之前的集成显卡。而类似地,在AMD推出的APU上,显示核心亦是被内置到了CPU中。Intel生產GPU主要是用在自家CPU上的核芯显卡,显卡的产品规模不如前兩家,但也开始开发并设计独立显卡。
鍵盤
键盘是电脑的重要输入设备之一,是向电脑输入文本及其他数据的首要方式。现代个人电脑标准键盘一般有107個按键,多沿用打字机所採用的QWERTY佈局,只是新增了功能鍵、方向鍵等電腦所需的鍵,有的鍵盤還設有一些額外的功能鍵。鍵盤的每个键上均有標明其所对应的字母、数字或功能。在用鍵盤向計算機輸入數據時,通常一次只需按一個鍵,但也可能需要同時按下多個鍵,亦即組合鍵。各個按鍵所對應的功能不是固定的,許多程序都會對鍵盤各鍵的功能重新定義,實際操作時需重新記憶。
鼠标
鼠标是一种小巧、可滑動的裝置,也是當代電腦重要和十分常見的輸入設備之一。在圖形使用者界面上,使用者通過滑動和點擊鼠标等操作可向電腦輸入命令和數据。滑鼠可通過USB和PS/2接口與電腦相連,有的鼠標還可以通過藍牙連接。
早期的滑鼠(及蘋果電腦滑鼠)只有一個按鍵,而現在則有兩或三個以上,其中或包括一個滑輪,可以进行的操作包括移動、單擊、雙擊、拖拽等。
外部儲存媒體
硬盘是用於存儲數據資料最基本和最重要的部件之一。與内存不同,其中的數據資料在斷電之後不會消失。广义的硬盘是指包括机械硬盘和固态硬盘在内的大容量外部存储设备。狭义的硬盘通常指与固态硬盘相对的机械硬盘。其他外部存储设备包括但不限于闪存盘、软盘(已经过时)和光盘。
機械硬碟
機械硬盘(Hard Disk Drive, HDD)的運作基本原理是經由馬達帶動內部的(表面塗有磁性物質)高速旋轉,再利用讀取頭寫入與讀取資料(電磁鐵原理)。隨著製造技術的進步,馬達轉速愈來愈高,可以加快資料存取速度,以SATA與早年的IDE大多為7200轉/分的機械硬碟,SAS/SCSI的可達到15000轉/分(但是10K/15K轉速的硬碟噪音很大,通常用於伺服器/工作站)。另外、隨著垂直寫入技術的發展,硬碟容量亦愈來愈大,現時3.5吋的機械硬碟最大容量已經來到8~10TB。機械硬碟依大小可分為3.5吋(桌上型電腦主流)、2.5吋(筆記型電腦主流)、1.8吋(UMPC等移動電腦使用),現今機械硬盘市占率持續下降,慢慢會被固態硬碟給取代。
固態硬碟
固態硬碟(、Solid State Drive,簡稱SSD),是一種基於快閃記憶體技術的儲存媒體。不像傳統硬碟是以磁性媒體做為儲存的媒體,因此也無需碟片與馬達相關零件,因此不會有馬達旋轉時所造成的噪音。優點是高速存取、低功耗、抗震動,目前容量價格比仍是其缺點,但隨著固態硬碟的不斷發展,固態硬碟的容量已有實用性,價錢明顯下滑之下,已為傳統硬碟市場製造危機。固態硬碟採用標準2.5吋SATA介面和長短不一的M.2介面還有M.2 PCI Express 介面,完全相容於主流個人電腦裝置。
軟式磁碟機
軟式磁碟機,是以往個人電腦的重要設備之一,可插入可移動式的軟盤。 2000年前由於價格便宜,並且為當時系統恢復及升級BIOS時必備的工具,因而在大多數電腦上都有裝備。然而軟碟容量小,穩定性不佳,現時已幾乎被快閃記憶體所製成的USB碟取代。在現代的個人電腦上已被淘汰。
軟體
作業系統
作業系統用於管理与控制計算機資源,並可讓用戶通過各種程序使用這些資源。它是计算机运行的平台以及应用软件的基础。目前PC市場上佔有率最高的是微軟所推出的Windows系列,其次是蘋果公司推出的macOS,再來是有開放原始碼的Linux和類Unix系列的操作系统比如FreeBSD等。
Microsoft Windows是微軟公司所推出的一系列作業系統。1985年11月微軟推出了一個名為「Windows」的擁有图形用户界面(GUI)的作業環境,這之後,又相繼推出了不同版本的Windows。目前最新的Windows作業系統是Windows 10和Windows Server 2019,目前市場佔有率最高的是Windows 10。Microsoft Windows在個人電腦領域有壓倒性的優勢,全球約90%的個人電腦運行Microsoft Windows(各個版本加起來的總和)。
- macOS
macOS是蘋果公司研發和推出的一系列作業系統,是原Mac OS的繼承者。但與後者不同的是,它是基於Unix的圖形作業系統。目前版本改名為macOS,最新版本是macOS 11.0 Big Sur。
- GNU/Linux
Linux最開始是芬蘭黑客Linus Torvalds開發的内核,後來結合GNU計劃組成GNU/Linux,各个部分由不同人协作结合而成,以GPL開放源代碼,可自由使用以及在GPL下進行修改以及分發。
嚴格而言Linux只是指內核。一個完整的GNU/Linux發行版由Linux內核、桌面環境(例如GNOME、KDE)及其他應用軟件(GNU計劃開發的軟件為主)組成。
GNU/Linux有數量眾多的發行版,現時最流行的GNU/Linux發行版都是基於Debian,如Ubuntu及Linux Mint。還有Fedora、CentOS等。OpenSUSE也是一個較多人使用的GNU/Linux發行版。
維基百科就是寄存於運行Ubuntu的伺服器上。GNU/Linux在超級電腦、伺服器、Mainframe(大型電腦)上的市場佔有率很高,在桌上型電腦上的市場佔有率很低,遠不及MS Windows及Mac macOS,但正在穩定抬升。
- BSD
BSD(Berkeley Software Distribution,伯克利软件套件)是Unix的衍生系统,1970年代由伯克利加州大学(University of California, Berkeley)开创。現衍生出多種開放源代碼版本如FreeBSD、PC-BSD、GhostBSD、NetBSD等。
應用軟體
应用软件是為执行各種特定的任務或解决特定的问题而开发的程序。應用程序依賴於作業系統等系统软件的支援,需要系統軟體为其提供内存管理、網絡連接以及設備驅動等常規服務。
製造廠商
蘋果公司(Apple)、微軟(Microsoft)、戴尔(DELL)、惠普(HP)、富士通(Fujitsu)、联想(Lenovo)、IBM[註 2]、索尼(SONY)、日本电气(NEC)、VAIO、东芝(TOSHIBA)、三星电子(Samsung)、LG電子、華碩(ASUS)、宏碁(Acer)、微星科技(MSI)、技嘉科技(GIGABYTE)、華擎科技 (ASRock)、华为(Huawei)等都是世界性的知名電腦品牌。
用途
電腦遊戲
PC被很多人作為電腦遊戲機使用,不同於遊戲機,PC的硬件可以更換而且更新速度快,也因此有些電腦廠商因應此趨勢而推出電競電腦,亦即針對遊戲需求而組裝的電腦。儘管如此,遊戲的效果始終取決於對遊戲機的兼容度,多數遊戲機專用遊戲只為遊戲機作優化,而非為PC優化,不管PC硬件多先進,該類遊戲上始終不如遊戲機,不過隨著PC的發展,目前大部分多平臺的遊戲中,PC平台版本的遊戲在PC的硬體配置程度較優的情況下,遊戲的畫面幀率以及對遊戲的可修改性(如:修改MOD)上對比遊戲機有明顯的優勢。然而總體而言,PC用模擬器模擬遊戲機遊戲仍常較緩慢且體驗品質較差,因為PC並非該電視遊戲專用的遊戲機。Android也有PC模擬器,在PC操作上Android的操作類似PC,意外地兩者非常搭配。
流行文化
2018年由The Irregular Corporation出品的電腦遊戲PC Building Simulator即為一款以PC組裝為主題的電腦遊戲。
注释
參考文獻
- . 少数派. [2018-07-07]. (原始内容存档于2020-11-06).
- . [2019-07-31]. (原始内容存档于2020-11-20).
- . The New York Times. November 3, 1962.
- (PDF). Hewlett-Packard. [2008-02-13]. (原始内容存档 (PDF)于2014-03-19).
- Timeline of Computer History 页面存档备份,存于. 于2008年7月22日查阅
- . IT168术语详解. [2010-12-20]. (原始内容存档于2010-08-09).
- . 2008年8月6日 [2010年12月20日]. (原始内容存档于2009年1月7日).