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个人电脑

个人电脑(英语:personal computer,缩写:PC),通称电脑,是在大小、性能以及价位等多个方面适合于个人使用,并由最终用户直接操控的计算机的统称。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。

台式机(或称台式电脑、桌面电脑)、笔记本电脑小型笔记本电脑平板电脑智能手机超级本等都属于个人电脑的范围

1962年11月3日《纽约时报》在相关报导中首次使用“个人电脑”一词。

迪吉多公司1965年的PDP-8电脑是第一款小型商品化电脑,被认为是个人电脑的先驱,虽然重量笨重但已经可以勉强放于桌上,当时是集成电路尚未发明商用量产的时代,因此整台电脑以晶体管构成,且只能接受八条指令为基础编写程序,所以命名PDP-8。

1968年时惠普公司即把其产品Hewlett-Packard 9100A称为“个人电脑”。[4]世界公认第一部个人电脑,为1971年Kenbak Corporation推出的采用TTL电路的Kenbak-1

第一部大量生产的个人电脑,则为1971年Computer Terminal Corporation所推出的Datapoint 2200。之后Xerox Alto这种非量产化的实验型电脑出现,这是首度针对私人公司设计且单人个人使用的电脑概念,并导入一些图形化接口概念,帮助电脑知识较低的人士使用,虽有浓厚商业构想但未正式量产,只做了几千台多数被赠与或卖给大学。

1973年下半,法国工程师François GernelleAndré Truong所发明的Micral个人电脑,则为首部使用英特尔8008微处理器的商用个人电脑。之后王安电脑看到实用化商机,认为集成电路已经成熟,首先以取代打字机的文字处理电脑推出,震撼席卷市场市占率一度世界第一,电脑首度成为每个企业办公桌上的必备品,虽然日后王安在竞争中败给IBM的商业模型,但直到今日文字处理依然是电脑重大应用之一。

目前一般来说个人电脑在机型上分为常见的台式机与笔记本电脑。在系统上分别是

  • 微软开发DOS/Windows操作系统出售,众厂商以IBM制定的IBM PC/AT兼容硬件生产搭配DOS/Windows。
  • 苹果电脑早期所开发的麦金塔演变而来iMac和MacBook的macOS系统[6][7],以及iPhone的iOS系统分出来iPad的iPadOS和Apple Watch的watchOS系统。
  • Linux由林纳斯写下Linux内核公布后,在由众多公司(Google也在其中)和电脑高手根据需求去写出Linux发行版。
  • Unix和类Unix,Unix(类Unix)因为其安全可靠,Unix(类Unix)一直是科学计算、大型机、超级计算机等所用操作系统的主流,也有微电脑发展如苹果电脑。
  • Google的安卓兼容软硬件系统,除了手机系统开发目的Android系统以外,也积极开发电脑操作系统Chromium OS和Chrome OS和Chrome OS Flex。

狭义来说,市面通称个人电脑是指前者(IBM集成制定的PC/AT),IBM PC/AT标准由于采用x86开放式架构而获得大部分厂商所支持,成为市场上主流,因此一般所说的PC意指IBM PC兼容机,此架构中的中央处理器采用英特尔或者超微等厂商所生产的中央处理器。而台式机因采用开放式硬件架构,所以除了品牌外,自行组装的无品牌电脑也极度盛行。

东芝采用x86架构开发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订单,但由于售价高达当时的1万美元天价,加之运行速度慢,Lisa在民用市场上并没有成功。1980年代IBM推出以英特尔的x86的硬件架构及微软公司的MS-DOS操作系统的个人电脑,并制定以PC/AT为PC的规格。之后由英特尔所推出的微处理器以及微软所推出的操作系统发展几乎等同于个人电脑的发展历史。微特尔Wintel架构全面取代了IBM在个人电脑主导的地位。

个人电脑分类

按照大小和移动性分类:信息化时代的产物及数码类产品。

  • 台式机:台式机(英语:Desktop Computer)是个人电脑的一种,也称桌面计算机、台式机。
    • 小型台式机:迷你型台式机(英语:Mini Desktop Computer)是个人电脑的一种,小型台式机,适合安装在屏幕后部。
    • Chromebox:Google公司推出的一款迷你个人电脑产品,产品支持互联网连接以及蓝牙技术。主要运行Web应用程序,但也可以安装Android应用程序。
  • 笔记本电脑:笔记本电脑直译自英语note computer一词,随着电脑技术的发展,笔记本电脑的体积越来越小,重量越来越轻,而性能却越发强大。现在也有便携翻转式笔记本电脑和可拆卸式笔记本电脑。
    • 上网本:俗称Netbook,形容一种低价、体积小、便携式和功能精简的小型笔记本电脑,现已被平板电脑和Chromebook所取代。
    • 超轻薄笔电:比起一般的笔记本电脑,超笔电的特色为体积较薄、重量较轻、开机快和拥有较久的电池续航力。
    • Chromebook : 搭载Google Chrome OS系统的个人电脑,有单机笔记本电脑的特征也有云计算的概念,以纯上网为特色。
  • 平板电脑:一种小型的、方便携式带的个人电脑移动设备。允许用户通过手指头或触控笔来进行活动,而不是传统的键盘和鼠标。
  • 智能手机: 是属于一种潜力较小的计算机设备,智能手机可以当做是一个可以打电话及小型的平板电脑。它有定制的行动操作系统,可浏览网页和播放多媒体文件,也可通过安装应用软件、电子游戏等程序来扩展。
  • 超级移动电脑:是一种具有近似笔记本电脑(Laptop PC)的性能及掌上电脑(Pocket PC)体积的电脑。
  • 便携式电脑:其体积小、重量轻,方便携带,但不能如笔记本电脑一样能在没有外部电源供应的情形下使用。
  • 车用电脑:是一种用于汽车的嵌入式系统,可以提供多媒体娱乐、GPS导航、游戏、上网、电话、汽车信息和故障诊断功能。特斯拉:特斯拉公司生产的特斯拉自动驾驶 (FSD Computer)特斯拉完全自动驾驶计算机。
  • 工作站:是一种高阶的微型电脑。它是为了个人用户使用并提供比同时代个人电脑更强大的性能,尤其是影像处理与多工运算能力。
  • 服务器: 服务器指: 一个管理资源并为用户提供服务的计算机软件,通常分为文件服务器,数据库服务器和应用程序服务器。 运行以上软件的计算机,或称为网络主机。
  • 工业电脑:工业电脑(Industrial PC,简称IPC)主要是指用在是专供工业界使用的个人电脑,可作为工业控制器使用。工业电脑基本性能与兼容性与同样规格的商用个人电脑相差无几,但是工业电脑更多的防护措施,注重的部分在不同环境下的稳定, 如饮料生产线控制、汽车生产线控制等等,在恶劣的环境下要求稳定,如防尘、防水、防静电等。工业用电脑并不要求当前最高性能,只求达到符合系统的要求,需符合工业环境中的可靠性要求与稳定,否则用于生产线万一遇到电脑死机,则可能造成严重损失,因此工业用电脑所要求的标准值都有要求符合严格的规范与扩展性。
  • ECDIS:电子海图显示与信息系统(英语:ECDIS, Electronic Chart Display and Information System),是指符合有关国际标准的航用电子海图系统。它以计算机为核心,连接定位、测深、计程仪、雷达等设备,以ENC(电子海图\航道图)为基础,综合反映船舶行驶状态,为船舶驾驶人员提供各种信息查询、量算和航海记录专门工具,是一种专题地理信息系统(GIS)。
  • 网络附接存储: 又名 网络附接存储服务器 缩写NAS 是一种文件级(与块级存储相对)的计算机数据存储服务器。 工作属性是以计算机网络为核心,并提供对异构网络数据用户进行的网络文件服务器, 它也算是一台用于处理专业网络文件的计算机设备之一。 大多数,人们使用它用于搭建私人云存储平台。和小型ITX台式机较为相似,也有ATX NAS的台式机。
  • 网络录像机:又名 网络录像服务器 缩写NVR 网络录像机是一种能处理监控视频流数据的专业型服务器。一般用于存储大型的CCTV的闭路电视的监控网络的视频流数据。
  • 家用游戏机: 家用娱乐计算机设备,专为家用电视娱乐打造。
  • 翻译机: 智能翻译机,类似于PDA或手机形态。
  • 可穿戴计算机 :智能手表或智能手环等
  • 可折叠屏式计算机 :折叠屏计算平台产品。

个人电脑的构成

个人电脑构成
个人电脑构成

个人电脑(PC)的构成由多个硬件组件和软件组成,每个部分都有特定的功能,协同工作以完成计算任务。以下是个人电脑的主要硬件组成部分及其功能:

1. 中央处理器(CPU)

  • 功能: CPU 是个人电脑的核心处理单元,被称为电脑的“大脑”,负责执行指令和处理数据。所有的计算和控制操作都由 CPU 完成。
  • 组成: 包括多个核心(Core),每个核心能独立处理指令,并且通常具有缓存(Cache)来加快数据的访问速度。

2. 内存(RAM)

  • 功能: 随机存取存储器(RAM)用于临时存储当前运行的程序和数据。当电脑执行任务时,CPU 会从内存中读取和写入数据。内存越大,电脑能够同时处理的任务就越多。
  • 特点: RAM 是易失性存储器,电脑关闭后,数据会被清空。

3. 主板(Motherboard)

  • 功能: 主板是所有硬件的连接中心,它通过各种插槽和接口将 CPU、内存、硬盘、显卡、输入/输出设备等组件连接起来,确保各个部分之间的通信。
  • 组成: 包含芯片组(Chipset),用于管理数据传输,还有各种接口(如 PCIe 插槽、SATA 接口等)连接其他组件。

4. 存储设备

  • 硬盘驱动器(HDD)/固态硬盘(SSD):
    • 功能: 用于长期存储操作系统、应用程序、文档、图片、视频等数据。
    • HDD 使用机械磁盘存储数据,容量较大但速度较慢。
    • SSD 通过闪存芯片存储数据,读写速度比 HDD 快很多,越来越多的电脑采用 SSD 作为主存储设备。

5. 显卡(GPU)

  • 功能: 图形处理单元(GPU)负责处理与图像、视频相关的数据,生成并输出显示到显示器上。显卡可以是独立的(独立显卡)或集成在 CPU 或主板中(集成显卡)。
  • 用途: 独立显卡在游戏、视频编辑、3D 渲染等需要高图形处理能力的场景中表现出色。

6. 电源供应器(PSU)

  • 功能: 电源供应器将外部电源转换为各个硬件组件所需的电压,确保电脑能够正常运作。它通过多个电缆为 CPU、主板、硬盘、显卡等组件供电。

7. 输入设备

  • 键盘和鼠标: 这是最常见的输入设备,用户通过它们与电脑进行交互。键盘用于输入文字和命令,鼠标用于指向、点击和拖动图标。
  • 其他输入设备: 如触控板、游戏手柄、手写板等。

8. 输出设备

  • 显示器: 负责将计算结果以图像的形式呈现给用户,显示器的分辨率、刷新率等影响显示效果。
  • 扬声器或耳机: 输出电脑的音频信息,包括系统提示音、音乐、视频声音等。

9. 散热系统

  • 功能: 当 CPU、GPU 等部件工作时会产生热量,散热系统用于保持电脑在合理的温度范围内运行,避免硬件过热损坏。
  • 组成: 常见的散热方式包括风扇散热、散热片散热,甚至水冷散热。

10. 机箱(Case)

  • 功能: 机箱是电脑所有硬件的外壳,提供物理保护,并帮助组织内部硬件的布局。同时,机箱设计考虑了通风和散热,为电脑的高效运行提供保障。

11. 网络接口

  • 网卡(NIC): 用于连接网络,提供上网功能。网卡可以是有线(以太网)或无线(Wi-Fi)连接。
  • 调制解调器(Modem)或路由器: 用于家用宽带的连接与分配,帮助电脑连接到互联网。

12. BIOS/UEFI

  • 功能: 基本输入输出系统(BIOS)或统一可扩展固件接口(UEFI)是一种固件,用于在电脑启动时检测并初始化硬件,加载操作系统。

13. 操作系统(OS)

  • 功能: 操作系统是管理硬件和软件资源的核心软件,提供用户界面与应用程序交互的平台。常见的操作系统包括 Windows、macOS、Linux 等。

14. 外设

  • 打印机、扫描仪、外接硬盘、摄像头等:提供附加功能,与主系统交互并扩展个人电脑的用途。

这些组件共同组成了个人电脑,提供了从数据输入、处理到输出的完整计算能力。

个人电脑的软件系统

微软推出了基于NT内核的Windows 2000,极大地解决了臭名卓著的蓝屏死机问题,后来又推出了Windows XP,彻底地终结了PC端桌面操作系统的战争

个人电脑的软件系统由多个层次的软件组成,每一层次的软件都负责不同的功能。软件系统可以分为以下几类:

1. 操作系统(Operating System, OS)

操作系统是软件系统的核心,负责管理硬件资源、执行应用程序、提供用户与计算机之间的交互界面。它位于硬件和应用程序之间,协调所有的系统资源。

  • 功能:
    • 硬件管理: 操作系统管理 CPU、内存、硬盘、输入/输出设备等硬件资源,确保各个程序能够有效使用这些资源。
    • 进程管理: 操作系统管理系统中的所有进程,确保各进程之间不会冲突,并公平分配 CPU 时间。
    • 文件系统管理: 操作系统为文件存储、读取、写入、删除等操作提供支持,并提供层级化的文件管理系统。
    • 用户接口: 通过图形用户界面(GUI)或命令行界面(CLI),用户可以与操作系统交互。
  • 常见操作系统:
    • Windows: 由微软开发,是全球使用最广泛的操作系统之一,广泛应用于个人电脑、笔记本和服务器。
    • macOS: 由苹果公司为其 Mac 电脑系列开发的操作系统,以稳定性和良好的用户体验著称。
    • Linux: 开源的操作系统,广泛应用于服务器、嵌入式系统以及桌面计算机,常见的发行版有 Ubuntu、Debian、Fedora 等。
    • 其他: 如 Chrome OS、FreeBSD 等特定领域操作系统。

2. 驱动程序(Device Drivers)

驱动程序是用于操作系统与硬件设备通信的软件。每个硬件设备都需要特定的驱动程序,驱动程序充当硬件与操作系统之间的桥梁,使操作系统可以控制硬件设备。

  • 功能:
    • 提供硬件设备的功能接口,使操作系统能够管理设备,如打印机、显卡、网卡等。
    • 通过驱动程序,硬件设备可以与操作系统进行数据交换,用户不需要直接与硬件互动,而是通过操作系统间接控制设备。
  • 常见驱动程序:
    • 显卡驱动程序、声卡驱动程序、网卡驱动程序、USB 驱动程序等。

3. 系统实用程序(System Utilities)

系统实用程序是操作系统提供的辅助工具,用于维护、优化、修复和监控系统。它们帮助用户执行系统级操作,保证计算机的稳定和高效运行。

  • 常见的实用工具:
    • 磁盘管理工具: 用于磁盘分区、格式化、磁盘清理等操作。
    • 任务管理器: 用于查看和管理正在运行的进程、内存使用情况、CPU 负载等。
    • 防病毒软件: 用于扫描和清除计算机中的恶意软件。
    • 备份工具: 用于备份和还原数据,防止数据丢失。

4. 应用程序(Application Software)

应用程序是直接为用户提供特定功能的软件,涵盖了日常使用的各种软件。应用程序是用户与计算机交互的最直接方式,用户通过它们来完成特定的任务。

  • 办公类软件:
    • 文字处理: Microsoft Word、Google Docs、WPS Office,用于文档创建和编辑。
    • 电子表格: Microsoft Excel、Google Sheets,用于数据处理和分析。
    • 演示文稿: Microsoft PowerPoint、Google Slides,用于制作演示文件。
  • 浏览器:
    • 浏览器: Google Chrome、Mozilla Firefox、Microsoft Edge,用于访问互联网和浏览网页。
  • 多媒体软件:
    • 音频/视频播放器: VLC Media Player、Windows Media Player、iTunes。
    • 图像编辑软件: Adobe Photoshop、GIMP,用于图片处理和设计。
    • 视频编辑软件: Adobe Premiere、Final Cut Pro、DaVinci Resolve,用于视频剪辑和制作。
  • 通讯软件:
    • 邮件客户端: Microsoft Outlook、Mozilla Thunderbird、Gmail。
    • 即时通讯软件: WhatsApp、Skype、Slack、Zoom,用于在线聊天和视频会议。
  • 生产力工具:
    • 项目管理工具: Trello、Asana、Microsoft Project,用于任务和项目管理。
    • 记事工具: Evernote、OneNote,用于笔记记录和整理。
  • 开发工具:
    • 编程工具: Visual Studio、Eclipse、PyCharm,用于软件开发和编程。
    • 数据库管理工具: MySQL Workbench、pgAdmin,用于管理和操作数据库。

5. 中间件(Middleware)

中间件是一种连接不同软件系统的工具,它位于操作系统和应用程序之间,帮助不同应用程序和服务进行通信。中间件通常用于服务器环境中,支持应用程序的分布式处理。

  • 功能:
    • 允许不同的应用程序、数据库和服务通过中间件进行互操作。
    • 提供事务管理、消息队列、远程过程调用等功能。
  • 常见中间件:
    • WebLogicWebSphere 等应用服务器。
    • 消息中间件RabbitMQKafka

6. 数据库管理系统(Database Management System, DBMS)

数据库管理系统用于存储、检索和管理数据。它们为应用程序提供访问和管理大量数据的功能。

  • 功能:
    • 数据库系统负责数据的创建、读取、更新和删除(CRUD)。
    • 提供数据备份、恢复、权限管理和数据完整性保证。
  • 常见数据库系统:
    • 关系型数据库(RDBMS): MySQL、PostgreSQL、Oracle、Microsoft SQL Server。
    • 非关系型数据库(NoSQL): MongoDB、Cassandra、Redis。

7. 虚拟化软件(Virtualization Software)

虚拟化软件允许在一台物理计算机上运行多个虚拟机(VM),每个虚拟机可以运行不同的操作系统和应用程序。这种技术广泛用于开发、测试、服务器环境中。

  • 功能:
    • 实现硬件资源的分区和共享,使多个虚拟机能够在同一硬件上独立运行。
    • 提供隔离环境,确保虚拟机之间互不干扰。
  • 常见虚拟化软件:
    • VMware Workstation、Oracle VirtualBox、Hyper-V。

8. 安全软件(Security Software)

安全软件用于保护计算机系统免受病毒、恶意软件和网络攻击的侵害。

  • 功能:
    • 实时监控和扫描系统,识别并清除潜在威胁。
    • 提供防火墙、入侵检测、加密等功能,保护网络和数据安全。
  • 常见安全软件:
    • 防病毒软件: Norton、McAfee、Kaspersky。
    • 防火墙软件: ZoneAlarm、Comodo Firewall。

总结:

个人电脑的软件系统是由操作系统、驱动程序、应用程序和其他工具软件等组成的复杂体系。操作系统是整个软件系统的核心,管理硬件资源和运行应用程序。驱动程序是硬件和操作系统之间的桥梁,应用程序则直接为用户提供功能。中间件、数据库系统、虚拟化软件等软件也在特定的环境下发挥重要作用。

 

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