個人電腦

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一台桌上型個人電腦
筆記型電腦
一台2011年的桌上型個人電腦主機內部

個人電腦英語Personal Computer,簡稱:PC),普遍稱為電腦中國大陸又稱為個人計算機,是在大小、效能以及價位等多個方面適合於個人使用,並由終端使用者直接操控的計算機的統稱。它與批次處理電腦或分時系統等一般同時由多人操控的大型電腦相對。從桌上型電腦(或稱台式電腦、桌面電腦)、筆記型電腦小筆電平板電腦以及超極致筆電等都屬於個人電腦的範疇。

定義[編輯]

麥金塔電腦,如iMac,都是個人電腦的一種。[來源請求]與大部分個人電腦不同,iMac採用「all-in-one」的設計,把所有部件如中央處理器顯示屏揚聲器等,都包括在同一個機箱裡。
2009年展出的觸控螢幕一體化個人電腦(Windows 7系統)

一般來說個人電腦分為兩大機型與兩大系統,在機型上分為常見的桌上型電腦筆記型電腦。在系統上分別是國際商用機器公司(IBM)整合制定的IBM PC/AT系統標準,以及蘋果電腦所開發的麥金塔系統。[來源請求]狹義來說,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援,成為市場上主流,因此一般所說的PC意指IBM PC相容機,此架構中的中央處理器採用英特爾超微等廠商所生產的中央處理器。而桌上型電腦因採用開放式硬體架構,所以除了品牌外,自行組裝的無品牌電腦也極度盛行。

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,[1]逮至1968年時惠普公司即把其產品Hewlett-Packard 9100A稱為「個人電腦」。[2]世界公認第一部個人電腦,則為1971年Kenbak Corporation推出的Kenbak-1[3]第一部大量生產的個人電腦,則為1971年Computer Terminal Corporation英語Computer Terminal Corporation所推出的Datapoint 2200。至1973年,法國工程師François GernelleAndré Truong所發明的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。

東芝採用x86架構開發出世界第一部筆記型電腦

1980年代,IBM推出以英特爾x86的硬體架構及微軟公司MS-DOS作業系統的個人電腦,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個人電腦的發展歷史。微特爾架構全面取代了IBM在個人電腦主導的地位。

歷史[編輯]

分類[編輯]

按照大小和移動性分類:

硬體[編輯]

右圖展示了一部現代電腦所應有的基本硬體。

對於台式電腦而言,在具備了一定的知識與經驗之後,普通人也可以較為容易地將各個電腦部件組裝起來,組成一部完整的電腦。而不少人在購置電腦時也選擇了可以自行選配硬體的組裝電腦

由於個人電腦產業發展迅速,因此電腦硬體不斷有升級的必要。例如,一部五六年前被認為是進階配置個人電腦,在今天看來,其中央處理器、記憶體和周邊裝置的速度、容量等都已落後,已很難順暢執行今天的軟體。而市場上主流作業系統軟體(例如微軟公司的Windows)的每一次升級在帶來新的便捷的同時,也對個人電腦的硬體系統提出新的需求,要求個人電腦硬體更新換代。通常而言,記憶體和一些外圍裝置(如顯示卡和磁碟記憶體)較易升級,終端使用者甚至可以自己動手。為了升級電腦的處理能力等,有時甚至會更換處理器和主機板。

個人電腦的硬體功能可以透過插到主機板擴充功能槽的附加擴張介面卡來擴充。截至2005年,主要的標準系統匯流排PCI-EPCIAGP。個人電腦也可以透過添加額外的驅動器來升級(如光碟機硬碟USB驅動器等),標準的儲存裝置介面有ATASATASATA-2以及SCSI

機箱[編輯]

電腦的許多硬體,如主機板、硬碟和電源等,都安放與固定在機箱當中。機箱是一個相對封閉的空間,箱體一般由等金屬製成[4](其他材料亦可用,但不多見),同時設有許多通風口,以促進箱內空氣流動,防止內部溫度過高。機箱的顏色、大小乃至形狀等可根據內部硬體之實際需要以及個人的喜好而變。

目前市場比較普遍的機箱規格有ATATXMicro ATX等3種。

主機板[編輯]

主機板是電腦的主要電路板(PCB)。電腦的其他硬體一般直接插入到主機板中來交換資訊。主機板通常由晶片組BIOSCMOS並列埠(也稱:印表埠)、PS/2鍵盤和滑鼠介面和擴充功能插槽組成。有時為了減小主機板尺寸,節省成本也透過插到主機板的子板來擴充更多擴充功能槽。現時主流的主機板規格有ATXMicroATX

中央處理器[編輯]

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,其效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 1366LGA 1150等,AMD則使用Socket AM2Socket AM3等)。市面上的主流中央處理器都是採用45奈米或65奈米製程核心,但到了2009年下半年後便踏進了32奈米製程時代,中央處理器變得更省電,溫度更低。

大多數IBM PC相容機使用x86-架構的處理器,他們主要由英特爾超威半導體兩家公司生産,此外威盛電子或者全美達也有參與中央處理器的生產。與IBM PC相容機不同,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爾的處理器以及系統。

主記憶體[編輯]

1GB DDR SDRAM 400模組

主記憶體即隨機存取記憶體(RAM),亦時常被稱為「記憶體」[5],屬於電腦記憶體的一種,是電腦的「短期臨時記憶體」,用於存放當前正在執行的程式以及目前所需的資料等。它的讀寫速度遠高於硬碟機或光碟機之類的外部儲存裝置,但當系統關閉或無電源供應的時候,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DDRDDR2DDR3,在顯示卡上則還有GDDR4GDDR5。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效能是影響整個計算機系統運行效率的重要因素之一。

電源[編輯]

一個電源供應器

電源供應器屬外設之一,作用為將家用交流電源轉換為個人電腦硬體所需的直流電[6]。電源供應器的功率應滿足電腦各部件的需要,否則或會影響到整個系統的效能。許多老舊電腦出現的問題都歸咎於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電壓等。

顯示卡[編輯]

PCI-E介面nVIDIA GeForce GTX260顯示卡

顯示卡,是電腦顯示圖像的重要器件,它負責處理CPU傳送來的圖像指令和資料,並將處理後的結果輸出至顯示器,以最終形成圖像。隨時代發展,顯示卡晶片的運作效能亦取得了長足的提昇。顯示卡可以分為獨立顯示卡以及整合在主機板晶片組上的整合顯示卡兩類。一般而言,同一時期的獨立顯示卡在效能上明顯優於整合顯示卡,同時在功耗及發熱量上則亦大於整合顯示卡。[7]

目前主要的顯示晶片(GPU)生産廠商包括輝達超威半導體等。此外在英特爾近幾年的平台上,出現了一種不同於以往整合顯示卡的核心顯示晶片。因為該晶片整合在CPU中,發熱量明顯要小於之前的整合顯示卡。而類似地,在超威推出的APU上,顯示核心亦是被內建到了CPU中。

顯示器[編輯]

又稱監視器、螢幕等,是電腦的圖像顯示裝置,一般獨立於機箱。被廣泛應用於電腦上的顯示器主要有CRT顯示器和平板顯示器(如液晶顯示器)。

鍵盤[編輯]

鍵盤是電腦的重要輸入裝置之一,是向電腦輸入文字及其他資料的首要方式。現代個人電腦標準鍵盤一般有107個按鍵,多沿用打字機所採用的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。鍵盤的每個鍵上均有標明其所對應的字母、數位或功能。在用鍵盤向計算機輸入資料時,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,許多程式都會對鍵盤各鍵的功能重新定義,實際操作時需重新記憶。

滑鼠[編輯]

滑鼠是一種小巧、可滑動的裝置,也是當代電腦重要和十分常見的輸入裝置之一。在圖形使用者介面上,使用者通過滑動和點擊滑鼠等操作可向電腦輸入命令和數據。滑鼠可通過USBPS/2介面與電腦相連,有的鼠標還可以通過無線USB及藍牙連接。

早期的滑鼠(及部分蘋果電腦滑鼠)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,可以進行的操作包括移動、單擊、雙擊、拖曳等。

外部儲存媒體[編輯]

硬碟機[編輯]

威騰電子250 GB SATA硬碟

硬碟是用於存儲資料資料最基本和最重要的部件之一。與記憶體不同,其中的資料資料在斷電之後不會消失。硬碟運作基本原理是經由馬達帶動內部的碟片(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IDESATA大多為7200轉/分的硬碟,但SCSI的已經達到10000轉/分。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吋的硬碟最大容量已經來到2~3TB。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移動電腦使用)。

固態硬碟[編輯]

固態硬碟(Solid State Disk、Solid State Drive,簡稱SSD),是一種基於IC晶片RAM相關技術的儲存媒體。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,但目前容量價格比,仍無法與傳統硬碟相比,高價低容量仍是其缺點。固態硬碟採用標準2.5吋SATA介面規格設計,完全相容於主流個人電腦裝置。

軟式磁碟機[編輯]

3.5英寸軟碟

軟式磁碟機,簡稱軟碟機,是以往個人電腦的重要裝置之一,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昇級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隨身碟取代。在新配置的個人電腦上已罕見軟碟機的身影。

光碟機[編輯]

光碟機依其能夠讀取或讀寫的光碟片,常見的主要分為CD光碟機、DVD光碟機與BD光碟機這3類。再細分為唯讀的光碟機、燒錄器、Combo光碟機(CD-RW燒錄與DVD-ROM唯讀)。

其他[編輯]

其他硬體[編輯]

通訊
多媒體
其他

軟體[編輯]

作業系統[編輯]

作業系統用於管理與控制計算機資源,並可讓用戶通過各種程式使用這些資源。它是電腦執行的平台以及應用軟體的基礎。目前PC市場上佔有率最高的是微軟所推出的Windows系列,其次則是類Unix系列的作業系統,例如有開放式架構且逐漸竄起的GNU/Linux,以及FreeBSD等,此外尚有SolarisOS/2eComStation等。

微軟Windows
Windows 7旗艦版桌面

微軟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」的擁有圖形化使用者介面(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 8Windows Server 2012,不過微軟的作業系統中,目前在市場佔有率最高的目前仍是Windows 7

OS X

OS X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。目前最新版本的OS X是OS X 10.10,代號「Yosemite」,最新的服務器版本是OS X Server 10.9

Linux

世界協作的核心,各個部分由不同人協作結合而成,不屬於任何公司。

BSD

BSD(Berkeley Software Distribution,柏克萊軟體套件)是Unix的衍生系統,1970年代由伯克利加州大學(University of California, Berkeley)開創。現衍生出多種免費版本。

應用軟體[編輯]

應用軟體是爲執行各種特定的任務或解決特定的問題而開發的程式。應用程式依賴於作業系統等系統軟體的支援,需要系統軟體為其提供記憶體管理、網路連接以及裝置驅動等常規服務。

常見的應用軟體包括文字處理程式等辦公軟體、媒體播放程式等多媒體軟體以及遊戲軟體等。

驅動程式[編輯]

驅動程式可以使高階電腦軟體硬體進行互動。這種程式建立了一個硬體與硬體,或硬體與軟體溝通的介面,經由主機板上的匯流排或其它溝通子系統與硬體形成連接的機制,使得硬體裝置上的資料交換成為可能。

製造廠商[編輯]

蘋果公司(APPLE)、戴爾(DELL)、惠普(HP)、富士通(Fujitsu)、西門子(Siemens)、聯想(Lenovo)、IBM[8]索尼(SONY)、NEC東芝(TOSHIBA)、華碩(ASUS)、宏碁(ACER)、微星(MSI)、技嘉(GIGABYTE)等都是世界性的知名電腦品牌。

另類用途[編輯]

電子遊戲機[編輯]

公用服務站

PC被很多人作為電子遊戲機使用,不同於遊戲機,PC的硬體可以更換而且更新速度快。儘管如此,遊戲的效果始終取決於對遊戲機的相容度,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硬體多先進,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,遊戲的畫面影格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。

多媒體裝置[編輯]

PC可擴展性使很多人利用PC作為家庭的多媒體系統,例如加裝電視卡、遙控器、5.1聲道音響,以及利用DVD藍光光驅等代替專業的家庭劇院裝置,以同時享受多種樂趣。

公用服務站[編輯]

公共場所的公用資訊服務站很多也是用PC零件組裝生產,內載特製化過的作業系統軟體,只能執行特定公共服務功能,例如向特定網路商訂票、訂機位、查資料,連線特定金融機構轉帳或金融服務等。

參見[編輯]

參考文獻[編輯]

  1. ^ Pocket Computer May Replace Shopping List. The New York Times. November 3, 1962. 
  2. ^ 9100A desktop calculator, 1968 (PDF). Hewlett-Packard. [2008-02-13]. 
  3. ^ Timeline of Computer History. 於2008年7月22日查閱
  4. ^ 機箱. IT168術語詳解. 
  5. ^ 實際上除了隨機存取記憶體外,主機板上的唯讀記憶體(ROM)也屬「記憶體」之一,其中存放的資料在斷電情況下不會消失。但它主要用於保存系統的引導程式和自檢程式等,且容量相對很小,因此俗稱的「記憶體」一般不將其包括在內。
  6. ^ 電腦(PC)電源基本工作原理介紹. 2008年8月6日. 
  7. ^ 集成顯卡與獨立顯卡的區別與選擇. 
  8. ^ 2005年,IBM個人電腦業務和筆記型電腦業務全部併入中國聯想集團