個人電腦

「PC」的各地常用別名
2008-07-09 Ely Airport ASOS OID.jpg
一台古老的桌上型個人電腦圖示
中國大陸 個人計算機、計算機、個人電腦、電腦
港臺 個人電腦、電腦、主機
一台2017年的桌上型個人電腦主機內部,採用 Intel i7 6700K處理器,硬碟容量也高達3TB。上有並聯的兩塊顯示卡,大幅增強遊戲效能。

個人電腦(英語:Personal Computer,縮寫:PC;普遍稱為電腦)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(或稱桌上型電腦、桌面電腦)、筆記型電腦小型筆記型電腦平板電腦智慧型手機超極致筆記型電腦等都屬於個人電腦的範圍。

歷史 

PDP-8其中一片記憶體板,在沒有積體電路微處理器的年代,整台電腦以電晶體構成,但已經看出現代PC的零件雛形。

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,[2]

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。[3]

1968年時惠普公司即把其產品Hewlett-Packard 9100A稱為「個人電腦」。[4]世界公認第一部個人電腦,為1971年Kenbak Corporation推出的採用TTL電路的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。

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,並匯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。

1973年下半,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8008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。

目前一般來說個人電腦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

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或者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。

東芝採用x86架構開發出世界第一部筆記型電腦。1983年蘋果推出第一款具有圖形化使用者介面個人電腦Lisa。儘管這款創新電腦在美國宇航局找到了訂單,但由於售價高達當時的1萬美元天價,加之執行速度慢,Lisa在民用市場上並沒有成功。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Wintel架構全面取代了IBM在個人電腦主導的地位。

電腦分類

按照大小和行動性分類:資訊化時代的產物

  • 桌上型電腦桌上型電腦(英語:Desktop Computer)是個人電腦的一種,也稱桌面電腦、桌上型電腦。
  • 筆記型電腦:筆記型電腦直譯自英語note computer一詞,隨著電腦技術的發展,筆記型電腦的體積越來越小,重量越來越輕,而效能卻越發強大。[8]
  • 智慧型手機: 是屬於一種潛力較小的電腦裝置,智慧型手機可以當做是一個可以打電話及小型的平板電腦。它有客製化的行動操作系統,可瀏覽網頁和播放多媒體檔案,也可通過安裝應用軟體、電子遊戲等程式來擴充功能。
  • 超級移動電腦:是一種具有近似筆記型電腦(Laptop PC)的效能及掌上電腦(Pocket PC)體積的電腦。[12]
  • 可攜式電腦:其體積小、重量輕,方可攜式帶,但不能如筆記型電腦一樣能在沒有外部電源供應的情形下使用。
  • 車用電腦:是一種用於汽車嵌入式系統,可以提供多媒體娛樂GPS導航、遊戲、上網、電話汽車資訊和故障診斷功能。
  • 工作站:是一種高階的微型電腦。它是為了個人使用者使用並提供比同時代個人電腦更強大的效能,尤其是影像處理與多工運算能力。
  • 伺服器:伺服器指: 一個管理資源並為使用者提供服務的電腦軟體,通常分為檔案伺服器,資料庫伺服器和應用程式伺服器。 執行以上軟體的電腦,或稱為網路主機。[13]
  • 工業電腦工業電腦(Industrial PC,簡稱IPC)主要是指用在是專供工業界使用的個人電腦,可作為工業控制器使用。工業電腦基本效能與相容性與同樣規格的商用個人電腦相差無幾,但是工業電腦更多的防護措施,注重的部份在不同環境下的穩定, 如飲料生產線控制、汽車生產線控制等等,在惡劣的環境下要求穩定,如防塵、防水、防靜電等。工業用電腦並不要求當前最高效能,只求達到符合系統的要求,需符合工業環境中的可靠性要求與穩定,否則用於生產線萬一遇到電腦當機,則可能造成嚴重損失,因此工業用電腦所要求的標準值都有要求符合嚴格的規範與擴充性。
  • ECDIS電子海圖顯示與資訊系統(英語:ECDIS, Electronic Chart Display and Information System),是指符合有關國際標準的航用電子海圖系統。它以計算機為核心,連接定位、測深、計程儀、雷達等裝置,以ENC(電子海圖\航道圖)為基礎,綜合反映船舶行駛狀態,為船舶駕駛人員提供各種資訊查詢、量算和航海記錄專門工具,是一種專題地理資訊系統(GIS)。

硬體

右圖展示了一部現代電腦所應有的基本硬體。

現代個人電腦(台式)一般至少擁有以下的元件:

對於桌上型電腦而言,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。而不少人在購置電腦時也選擇了可以自行選配硬體的組裝電腦節省預算。

由於個人電腦產業發展迅速,因此硬體不斷有升級必要。例如一部五六年前被認為是高階組態個人電腦,在今天看來其中央處理器、記憶體和周邊裝置速度、容量等都已落後,已很難順暢執行部分的軟體。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,也對個人電腦硬體系統提出新的更高需求,要求硬體更新換代。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,使用者多數可以自己動手。為了升級電腦的處理能力等,自行更換處理器和主機板也是一般人能做到。

個人電腦的硬體功能可以通過插到主機板擴展槽的附加擴張介面卡來擴充。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),標準的儲存裝置介面有SATAM.2PCIe以及SAS

機箱

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[14](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ATX規格Micro ATX等2種,另外以ITX標準小型機箱也在流行趨勢中。

主機板

一塊微星公司的Z97主機板,上有針對遊戲性散熱和裝飾美觀的設計

主機板是計算機的主要電路板(PCB)。計算機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BIOS印表埠、各種周邊裝置連接埠(如網路埠AudioUSB)、PS/2鍵盤/鼠標介面和PCIe/PCI擴展插槽等組成。有時為了減小主機板尺寸,節省成本也通過插到主機板的子板來擴充更多擴展槽。現時主流的主機板規格有ATX規格MicroATXMini-ITX

中央處理器

2019年的AMD Ryzen5-3600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 1150LGA 1151等,AMD則使用Socket FM2+Socket AM1Socket AM3+Socket AM4等)。

大多數IBM PC相容機/標準x86 PC使用x86-架構的處理器,他們主要由IntelAMD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(但是威盛電子已經登出PC x86處理器與PC晶片組業務)。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x86處理器,2020年蘋果推出自家中央處理器M1,蘋果採用ARM架構並且CPU+GPU+RAM做在同一顆晶片。

散熱器

散熱器,有分下吹式、塔扇、一體式水冷、開放式水冷

主記憶體

海盜船牌 32GB DDR4 SDRAM模組附有裝飾的LED燈條,增加主機美觀度

主記憶體即RAM,亦時常被稱為「記憶體」[註 1],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數據等。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DDRDDR2DDR3DDR4DDR5,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。

電源供應器

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[15]。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。

此外電源供應器有分全模組化、半模組化、非模組化。

顯示卡

PCI-E介面nVIDIA GeForce RTX3090顯示卡

獨立顯示卡,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,GPU的運作效能亦取得了長足的提昇。

目前主要的GPU生産廠商包括NvidiaAMDIntel等。

此外有一種整合在CPU的GPU此稱為內顯,因為該晶片整合在CPU中,所以發熱量明顯的要小於獨立顯示卡。AMD推出的APU上,顯示核心被內建到了CPU中。Intel生產GPU主要是用在自家CPU,顯示卡的產品規模不如前兩家,但也開發出自己的獨立顯示卡。

顯示器

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平板顯示器(如液晶顯示器),CRT顯示器已經被市場淘汰。

鍵盤

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

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PS/2介面USB-A 或者USB Type-C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,可以進行的操作包括移動、單擊、雙擊、拖拽等。

外部儲存媒體

硬碟是用於儲存數據資料最基本和最重要的部件之一。與記憶體不同,其中的數據資料在斷電之後不會消失。廣義的硬碟是指包括機械硬碟和固態硬碟在內的大容量外部儲存裝置。狹義的硬碟通常指與固態硬碟相對的機械硬碟。其他外部儲存裝置包括但不限於隨身碟、軟碟(已經過時)和光碟。

機械硬碟

機械硬碟(Hard Disk Drive, HDD)的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移動電腦使用),現今機械硬碟市占率持續下降,慢慢會被固態硬碟給取代。

固態硬碟

固態硬碟Solid State Disk、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

3.5英寸軟碟

軟式磁碟機,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。

光碟機

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)也是受到USB碟的衝擊,在現代電腦上逐漸淘汰。

其他

其他硬體

通訊
多媒體
其他

軟體

作業系統

[16]作業系統用於管理與控制計算機資源,並可讓使用者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,其次是蘋果公司推出的macOS,再來是有開放原始碼Linux和類Unix系列的作業系統比如FreeBSD等。

Microsoft Windows

Microsoft Windows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 10Windows Server 2019,目前市場佔有率最高的是Windows 10Microsoft 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,macOS/ˌmækʔoʊˈɛs/;2011年及之前稱 Mac OS X,2012年至2015年稱 OS X)是蘋果公司推出的基於圖形化使用者介面作業系統,為麥金塔(Macintosh,簡稱 Mac)系列電腦的主作業系統。


Chrome OS[17]與Chrome OS Flex[18]和Chromium OS[19]

Chrome OS 是由Google設計基於Linux核心作業系統,並使用Google Chrome瀏覽器作為其主要使用者介面。因此Chrome OS 主要支援Web應用程式,2016年起開始陸續相容Android應用程式(可通過Google Play商店下載),在此之前Google都只在裝在套裝筆電和套裝桌電上並不開放一般使用者安裝,一般使用者只能買套裝電腦或是使用業餘玩家開發的Chromium OS安裝,2020年Google於收購了Neverware,並在2022年2月釋出基於CloudReady的Chrome OS Flex,正式開放給一般使用者安裝。目前Chrome OS市場第二歡迎的作業系統

GNU/Linux
screenshot of Debian 7.3 (wheezy) amd64 with GNOME 3.4.2

Linux最開始是芬蘭駭客Linus Torvalds開發的核心,後來結合GNU計劃組成GNU/Linux,各個部分由不同人協同運作結合而成,以GPL開放原始碼,可自由使用以及在GPL下進行修改以及分發。

嚴格而言Linux只是指核心。一個完整的GNU/Linux發行版由Linux核心、桌面環境(例如GNOMEKDE)及其他應用軟體(GNU計劃開發的軟體為主)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UbuntuLinux Mint。還有FedoraCentOS等。OpenSUSE也是一個較多人使用的GNU/Linux發行版。

維基百科就是代管於運行Ubuntu伺服器上。GNU/Linux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 WindowsMac macOS,但正在穩定抬升。

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。現衍生出多種開放原始碼版本如FreeBSDPC-BSDGhostBSDNetBSD等。

應用軟體

應用軟體是為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。

常見的應用軟體套件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

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

蘋果公司(Apple)、微軟(Microsoft)、戴爾(DELL)、惠普(HP)、富士通(Fujitsu)、聯想(Lenovo)、IBM[註 2]索尼(SONY)、日本電氣(NEC)、VAIO東芝(TOSHIBA)、三星電子(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)、華為(Huawei)等都是世界性的知名電腦品牌。

用途

電腦遊戲

公用服務站

PC被很多人作為電腦遊戲機使用,不同於遊戲機,PC的硬體可以更換而且更新速度快,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的硬體組態程度較優的情況下,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用模擬器類比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。

多媒體裝置

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

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。

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。

注釋

  1. ^ 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。但它主要用於儲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。
  2. ^ 2005年,IBM個人電腦業務和筆記型電腦業務全部併入Lenovo

參考文獻

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外部連結

參見