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计算机 / 硬件与芯片 / personal-computer

个人电脑

面向单一用户使用的通用计算机,从20世纪70年代的微型计算机发展到如今的笔记本电脑和台式机。

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个人电脑(PC)是一种通用计算机,设计供一次只有一人使用,通常放在桌上或腿上操作,无需专门的操作员培训即可运行多种软件。其核心由连接内存、存储器、输入输出设备的微处理器和操作系统构成。本词条既把个人电脑视为一种工程产物,也将其视为一种社会和经济现象,并说明该术语涵盖的是一类机器,而非某一种单一产品。

个人电脑之所以重要,是因为它把计算从机构的数据中心带进了家庭、学校、办公室和小型企业。它的设计选择,尤其是20世纪80年代的开放硬件标准以及随后出现的图形界面,塑造了现代互联网经济、软件产业,也改变了普通人创作和分享信息的方式。行业估计显示,2020年代中期全球年出货量大约在2.7亿至2.8亿台之间,不过各研究机构的数据差异很大,本词条应对此加以说明。

本文沿着个人电脑的发展脉络展开:从大型机、分时系统和小型机等源头,到微型计算机热潮和IBM兼容机标准,再到此后几十年中的图形界面、硬件架构、软件生态、设备形态和处理器竞争。随后,本文讨论网络互联、产业结构、社会用途、安全、可维修性和环境影响、支持AI的个人电脑的兴起,以及关于该平台未来仍未解决的争论。

定义与范围

个人电脑(PC)是一种通用计算机,设计为一次由一人操作。参考资料通常按用途而非硬件来定义它:其体积、性能和原始价格都适合个人使用,用户直接操作机器,无需操作员居中协调访问。这与批处理或分时模式形成对比,后者让更大、更昂贵的小型机和大型计算机通常同时服务多人。因此本词条同时采用三条标准:单用户用途;通用可编程性,使机器能够运行多种类型的软件;以及可从多家供应商采购的标准组件。微处理器是使这一组合变得廉价的部件,但仅有处理器并不能构成个人电脑。

个人电脑与其他机器的区别

主要的对比对象是大型计算机和小型计算机,它们通过批处理调度或分时系统供用户共享。服务器在设计上同样是多用户的,因为它们通过网络响应来自众多客户端的请求;工作站则是面向工程、设计或科学工作的高端单用户机器。强大的个人电脑与工作站之间的界限取决于营销和规格,而非本质类别。智能手机和移动电话同样是可编程的单用户设备。通常使它们不属于个人电脑类别的,是其外形规格、移动操作系统以及软件进入设备的受控方式,而非其基本计算能力。

“PC”的三种含义

这一表述有三种相互重叠的用法。作为类别,它指代整类通用单用户机器,包括台式机、笔记本和小型化机型。作为品牌术语,它曾被用于特定产品:1981年的IBM Personal Computer为一个平台赋予了这一名称,后来的克隆机都以它为范本。作为口语用语,“PC”常指Windows机器,与Mac相对。该缩写最初只是“personal computer”的简称,后来主要指英特尔加Windows的平台。较长短语的词典记录则更早:《韦氏词典》(Merriam-Webster)给出“personal computer”的最早已知用例为1959年。

边界模糊与工作定义

便携式和混合型设备的边界最不清晰。混合型笔记本既可作为笔记本使用,也可作为独立平板使用,业界通常将这一类产品称为“2合1”设备。Chromebook使用Google的ChromeOS而非Windows或macOS,并针对在线应用进行了优化。它们是否算作个人电脑,取决于人们更看重硬件形态、操作系统还是应用模式。统计口径又带来进一步的模糊:一些研究机构的个人电脑总量中包含了平板电脑,因此已发布的出货量数据彼此未必可比。

本词条采用一个工作定义,以保证讨论的一致性。个人电脑是由标准组件构成、运行完整通用操作系统的通用单用户计算机。据此,台式机、笔记本、Chromebook和2合1混合设备均包括在内,而手机则视为相邻类别。平板电脑在与个人电脑用途重叠、或直接争夺相同角色时予以讨论。若某一来源使用了更窄或更宽的含义,本词条会加以说明。

前身:大型机、分时系统与小型机

20世纪50年代至60年代初,计算机就是大型机:这些体积庞大、价格昂贵的机器由各机构供众多用户共享。大型机的造价高达100万美元,小型机则远低于10万美元。由于机器资源极为稀缺,大多数工作以批处理方式运行。程序员把作业准备在穿孔卡或磁带上,操作员再将它们排队送入机器,结果往往要过几小时甚至几天才能返回。这种模式重视吞吐量和机构化的调度,而不是个人用户的便利,并确立了后来的系统试图推翻的期望。

第一次严肃的挑战来自分时技术。其理念是处理器可以在众多用户之间快速切换,让每个人都觉得自己独占一台机器。在麻省理工学院,费尔南多·科巴托领导的团队开发了兼容分时系统(CTSS)。20世纪60年代初,需要使用计算机的用户日益增多,促使人们开始试验分时计算机系统。1961年11月,一个实验版本在一台改装的IBM 709上展示,可同时支持多个终端。CTSS后来移植到IBM 7090和7094上,并于1963年开始为麻省理工学院的用户提供常规服务。它的设计允许交互式工作与批处理工作并行运行,是完整意义上的操作系统软件。它的文本排版功能和用户间消息传递功能预示了即时通讯和电子邮件,表明人们会将共享机器用于个人工作,而不仅仅用于计算。

分时仍依赖昂贵的中央硬件,因此另一条发展脉络关注更小的机器。数字设备公司(DEC)由肯·奥尔森和哈兰·安德森于1957年创立,该公司先销售晶体管模块,然后才制造整机。其PDP-1大约于1960年推出,被用于早期的交互式系统实验,部分原因是它比大型机便宜且更灵活。其后继者PDP-8于1965年问世,售价约18,500美元,并成为小型机这一类别的模板。它于1965年推出,是第一款售价低于2万美元的小型机。其低廉的价格使实验室、大学以及原始设备制造商能够将计算机嵌入仪器和系统之中,从而形成了一个不再由中央计算部门运行的专用机器市场。二手资料中对早期PDP型号价格的说法并不一致,因此上述数字应视为近似值。

个人电脑最直接的前身是施乐帕洛阿尔托研究中心(Xerox PARC)于1972年开始研发、1973年发布的Xerox Alto。它是一台实验性的单用户机器,集成了位图显示器、鼠标、重叠窗口、基于以太网的本地网络以及面向页面的编辑功能。入门售价为3.2万美元,施乐仅制造了约2,000台。这些Alto主要供施乐办公室或附属机构使用,施乐并未将其作为消费产品推向市场。其图形化理念可追溯到道格拉斯·恩格尔巴特在斯坦福研究院(SRI)的工作,包括1968年展示的鼠标和窗口化显示,但Alto是第一台将这些理念变成实用单用户工作站的机器。

这些机器建立在一套关于人应如何使用计算机的理念之上。第一是交互式计算:终端前的人应当与机器实时对话,而不是递交一份作业然后等待。第二是一台可以由个人拥有和掌控的机器的观念,PARC的研究人员从儿童和非专业人士的角度阐发了这一想法。艾伦·凯1972年提出的Dynabook构想——一种用于个人创造性工作的便携设备——是对这一愿景最清晰的表述。这些理念早在硬件能够以个人负担得起的价格实现它们之前就已成熟。弥合这一差距的是集成电路,尤其是微处理器,这将是下一节的主题。

微处理器与业余爱好者的微型计算机(20世纪70年代)

在20世纪70年代之前,计算机的中央处理器通常由许多独立的逻辑芯片搭建而成。微处理器改变了这一局面,它把一个完整的CPU集成在单个芯片上。英特尔于1971年11月发布的4004为日本计算器制造商Busicom开发,包含约2,300个晶体管,主频为740 kHz。它的4位字长足以应付计算器,但对通用计算而言限制很大,因此随着制造工艺的进步,8位设计随之出现。成本则是另一个约束。每片晶圆上有缺陷的芯片减少,复杂设计的成本便大幅下降,这使得一款售价25美元的芯片成为可能。

英特尔于1974年4月发布的8080运行频率约为2 MHz,只需一个5伏电源。它成为早期业余爱好者机器的核心,并事实上确立了一套指令集标准。由前摩托罗拉设计师创办的MOS Technology公司于1975年推出6502,价格不到摩托罗拉6800和8080等竞争芯片的六分之一,这种价格压力拉低了整个处理器市场的价格。Zilog由费德里科·法金在离开英特尔后创办,于1976年推出Z80。Zilog没有去打压前雇主的价格,而是瞄准性能更强的芯片,Z80与8080保持软件兼容,已有的程序可以直接移植。6502和Z80两大系列此后为20世纪70年代末和80年代初的许多家用计算机提供了动力。

通常被称为第一台商业上获得成功的个人电脑的,是MITS公司的Altair 8800,它于1975年1月出现在《大众电子》(Popular Electronics)杂志封面上。它以套件形式出售,价格约为400至450美元,具体取决于来源。它采用8080处理器,初始内存为256字节,可扩展至64 KB,没有键盘也没有显示屏。用户通过面板上的开关输入程序,再通过指示灯读取结果。尽管有这些限制,市场需求依然强劲。程序员比尔·盖茨和保罗·艾伦在从未见过Altair的情况下,为它编写了一个BASIC解释器。他们借助模拟器,在一台分时使用的DEC PDP-10上调试代码。他们当时的公司名为Micro-Soft,后来存活了下来,而MITS则没有。早期的经验表明,软件才是让个人电脑对非专业人士有用的关键,这一教训在整个十年间反复出现。

1975年在硅谷成立的家酿计算机俱乐部(Homebrew Computer Club)聚集了业余爱好者、工程师和有志创业者,大家在这里交换设计方案和零部件。史蒂夫·沃兹尼亚克从1975年3月起就参加该俱乐部的聚会,他为自己设计了Apple I。他于1976年在俱乐部展示了原型机。成品是一块单板机,售价666.66美元,配有4 KB内存,但买家仍需自备电源、键盘、显示器和存储设备。苹果电脑公司于1976年4月1日以合伙形式成立,其首批产品的资金来源是:沃兹尼亚克卖掉了他的HP-65计算器,乔布斯卖掉了他的大众面包车。其他公司也开始超越裸板产品。Processor Technology的Sol-20是最早将键盘内置于机箱中的机器之一,此后许多家用计算机都效仿了这一设计。

从套件转向成品机器的过程很快完成。愿意自己动手焊接的业余爱好者在买家中所占比例不断缩小,Byte Shop等零售商同时销售成品机和套件机。Apple II、Commodore PET和TRS-80于1977年问世,均为带键盘的成套机箱式系统。Commodore定价795美元的PET 2001于1977年1月的消费电子展上亮相,但直到12月才大批量出货。这三款机器有时被称为"1977三巨头",它们占领了市场。Processor Technology在一系列产品失败后破产。市场得到验证之后,几乎所有消费电子制造商都争相入场。包括美泰、Coleco、德州仪器和Timex在内的多家此前没有计算机业务的公司纷纷推出家用计算机产品线,但这些产品线都寿命短暂。

IBM PC与兼容机标准

IBM进入微型计算机市场较晚。当它的机器问世时,已有多家公司在销售小型计算机,但IBM自身的历史表明,这些早期机器提供的软件太少,无法吸引普通买家。IBM 5150于1981年8月12日推出,距离第一批商用微型计算机问世约十年,但IBM的声誉让买家相信个人电脑将长期存在。基础机型以Intel 8088为核心,这款芯片内部为16位架构、外部数据总线为8位,既降低了成本,又在当时提供了不错的性能。IBM将该机定价约1500美元,操作系统则来自公司外部:机器运行的是PC-DOS,即贴上IBM商标的微软MS-DOS版本。

由外部零件组成的开放设计

对行业未来影响最大的特点,是IBM选择背离其一贯做法。其团队从外部元件供应商采购了大部分硬件,并将机器设计为可运行第三方操作系统和软件。IBM还公开了涵盖电路设计和源代码的技术参考资料,使各公司能够为其开发软件和外设。结果是生态系统迅速增长。推出一年之内,IBM PC上已有超过750个软件包可用。扩展卡也很快广泛可得,因为该机采用标准插槽,第三方可以生产适配的板卡。最初的8位总线后来被标准化为ISA。早期的IBM PC兼容机在总线设计上与IBM原机保持一致,待AT发布后,才随之改用16位的IBM AT总线。这种插件兼容性意味着为一台机器制造的板卡或程序通常也能在另一台机器上运行,从而降低了买家和供应商的风险。

BIOS问题与清洁室克隆

IBM保留为专有的唯一部件是BIOS,即启动机器并向操作系统提供标准硬件服务的固件。IBM PC的BIOS固件最初是专有的,Compaq、Phoenix Technologies和AMI等多家公司对其进行了逆向工程,以开发兼容系统。直接复制代码将构成版权侵权,因此可行的方法是清洁室设计。研读过IBM清单的工程师被与编写替代代码的团队隔离开来;替代代码依据的是有文档记载的行为,而非IBM的源代码。由于编写Phoenix代码的程序员从未阅读IBM的参考手册,因此无论两者多么相似,他们所写的内容都不可能抄自IBM的代码。

Columbia Data Products和Eagle Computer是最早在1982年推出克隆机的公司之一,但IBM起诉了多家复制BIOS的竞争对手,其中一些公司最终同意通过重新实现BIOS来和解。Compaq的做法证明具有决定性意义。其于1982年11月发布的便携式电脑获得了微软MS-DOS的授权,并对IBM的BIOS软件进行了合法的逆向工程。IBM并未成功挑战这一做法,而此种合法途径随后被其他厂商效仿。例如,Phoenix Technologies于1983年至1984年初开发出首款可商用的IBM PC兼容ROM BIOS,并授权给其他制造商,这使新公司无需从零开发自己的固件就能更容易地制造兼容机。

对价格、竞争与控制权的影响

兼容标准使PC变成了一种商品化平台。由于硬件由广泛可得的零件组装而成,而软件只要在具有匹配BIOS的机器上即可运行,制造商便转而在价格、可靠性和分销渠道上竞争,而非比拼专有技术。买家获得了更多选择,价格也承受下行压力,而IBM自身的利润则受到挤压。成为该平台关键供应商的两家公司是Intel和微软:前者的x86处理器仍是核心部件,后者保留了向其他制造商授权MS-DOS的权利。二者之间形成的合作关系常被称为"Wintel"。

IBM对该架构的控制并未持续下去。从1981年到1987年,IBM控制着PC架构。其1987年推出的PS/2产品线不再遵循IBM自己创建的PC架构,IBM由此失去了对PC架构的控制。到那时,克隆机市场已经让IBM无法单独制定规则。即便如此,设计上的传承依然延续:PC架构的CPU指令集源自IBM PC最初的处理器Intel 8088。因此,1981年公开规格说明、依赖外部供应商的决定,最终造就了一个比IBM自身对它的所有权存在得更久的标准。

图形界面与鼠标

施乐帕洛阿尔托研究中心的研究起源

指向加窗口的交互模式早在个人电脑上市之前就已发展成型。道格拉斯·恩格尔巴特于1968年演示的NLS系统,已经结合了重叠窗口、超文本和鼠标控制,其中部分设计后来被带入Alto。施乐于1970年创办了帕洛阿尔托研究中心,这里把图形用户界面、鼠标、所见即所得编辑器和激光打印机整合为可以实际运行的形式。Alto于1972年底开始研制,1973年4月首次运行,采用约606×808像素的位图显示器,由鼠标操控。它从未作为商品出售,但有1200多台被分发给施乐内部以及外部研究机构进行测试。其鼠标最初是SRI研制的单键设备,后来在PARC被改造为三键设计;之后的用户测试表明,三个按键让人困惑,而单键同样不理想,因为基本操作必须依靠双击完成。

施乐的商业尝试随后于1981年推出Star,售价16,595美元,目标用户是办公室工作者。1979年,史蒂夫·乔布斯在与施乐对苹果投资相关的安排下参观了PARC,他所见到的理念后来影响了苹果的产品。尽管Alto的图形界面在技术上超前于时代,但图形界面花了大约二十年时间才在桌面计算机上成为主流。

苹果Lisa与Macintosh

苹果于1983年1月19日推出Lisa,售价9,995美元,面向商务用户。它提供了鼠标、图标、重叠窗口、菜单、拖放、复制粘贴以及废纸篓,但其5 MHz的处理器、不可靠的软盘驱动器和高昂的价格限制了销量,最终只售出约一万台。苹果于1984年降价并推出Lisa 2系列,但Lisa始终未能进入大众市场。

Macintosh把同样的基本理念带入了便宜得多的机器。它于1984年1月22日的超级碗广告中亮相,1月24日开始销售,售价2,495美元。它配有512×342像素的9英寸单色显示器,没有Lisa的硬盘、多任务处理和高级内存,但它让由鼠标驱动的桌面走进了普通消费者的生活。相对于Lisa,它的成功通常被归因于价格和营销,与技术优劣同样重要。

Windows与桌面隐喻

微软的图形环境Windows于1985年问世,作为MS-DOS之上的一层外壳运行,随后推出2.0版(1987年12月)、3.0版(1990年5月,增加了虚拟内存和多任务)和3.1版(1992年4月)。每个版本都强化了同一套术语:桌面、文件夹、文件、窗口和图标。由于IBM PC及其兼容机运行的是基于DOS的软件,Windows使现有硬件的用户无需更换机器就能采用新的隐喻,这有助于把桌面模型从某家公司的设计转变为行业共识。

易用性是其核心论点。命令行界面需要记忆语法,而且输入错误可能代价高昂;图形化桌面则让用户能够在屏幕上识别可用选项。这一变化也把个人电脑的用户群扩展到专业人士之外,并使应用程序的外观和布局本身成为卖点。微软于1990年将Word、Excel和PowerPoint捆绑为Office,这类软件供应商因应用程序之间共享菜单、键盘快捷键和窗口行为而获得优势。

法律纠纷与竞争

1988年3月,苹果起诉微软和惠普,指控Windows 2.03以及惠普的NewWave显示界面侵犯了Macintosh视觉显示的版权,苹果共列出189处有争议的显示界面。1985年的一份授权协议允许微软使用Macintosh的界面元素,地方法院裁定其中179处显示界面属于该授权范围。其余大部分被认定不构成侵权,因为法院将其视为思想或功能性元素,而版权法并不保护这些内容。第九巡回上诉法院于1994年维持原判。苹果的主张大多落空,只在NewWave的废纸篓和文件夹图标问题上取得了狭窄的胜利。施乐也起诉了苹果,但这些指控在未就Mac界面是否抄袭施乐成果作出裁决的情况下被驳回。

这一结果限制了对“外观和感觉”的保护,并确立了法院必须将界面拆分为各个独立元素进行分析,而不能将其视为一个整体。由于窗口、图标和菜单等一般概念不能被据为己有,竞争对手可以自由采用,桌面隐喻因而成为行业规范。这场纠纷也使苹果与微软的关系紧张,直到1997年双方达成和解,微软向苹果投资;关于投资金额,各方报道说法不一。类似诉讼引发的担忧也影响了Unix领域的标准工作,其中OPEN LOOK规范的部分目的就是为了降低法律风险。这里专利法并不是主要工具,因为桌面隐喻无法像硬件发明那样以同样的意义获得专利。

基本硬件架构

几乎所有个人电脑都采用存储程序的设计。这一设计由约翰·冯·诺依曼及其同事在1945年关于EDVAC计算机的报告中提出。在这种设计中,指令和数据存放在同一个存储器中,处理器依次从存储器中读取指令。由于对机器而言程序也只是数据,因此无需改动硬件,就可以加载、替换甚至生成软件。主要组成部分包括:中央处理器(CPU),其中包含负责安排工作顺序的控制单元和执行运算的算术逻辑单元;主存储器;输入输出设备;以及连接它们的总线。总线是一组共享的导线,用于传送地址、数据和控制信号。处理器与存储器之间的共享通路,也是所谓"冯·诺依曼瓶颈"的根源,高速缓存等技术正是为缓解这一瓶颈而设计的。

存储器层次结构

个人电脑并不只依赖一种存储器。它采用存储器层次结构,其中速度、容量和成本三者相互制约。最顶层是寄存器,位于CPU核心内部,数量为几十到几百个,是极小的存储单元,用于存放指令正在处理的数值。其下是高速缓存(L1、L2,通常还有L3),由位于处理器芯片上或其附近的快速半导体存储器构成。L1最小也最快,每个核心通常只有几十千字节;L3则由各核心共享,容量以兆字节计。接下来是由DRAM模块构成的主存储器,它提供数吉字节的容量,且每字节成本低得多,但延迟比高速缓存高一个数量级或更多。最底层是固态硬盘和机械硬盘,它们在断电后仍能保存数据,容量可达太字节级别,但访问时间可能比内存慢数千倍。

这种层次结构之所以有效,是因为程序往往会重复使用邻近的数据和最近使用过的数据,这种规律通常被称为访问局部性。硬件会把常用的数据块副本保存在靠近CPU的位置,因此大多数访问请求都能在较高的层级得到满足。从实际效果看,增加内存的主要作用是让工作集能够完全放入内存,避免缓慢的磁盘交换;而高速缓存的大小和内存延迟,则决定了用户日常体验到的大部分速度。

主板、芯片组与固件

主板是一块印刷电路板,上面装有CPU插座、内存插槽、扩展插槽,以及存储设备和外设的连接器。早期设计中,由多块独立集成电路组成的芯片组负责内存控制和输入输出路由等任务,其中"北桥"和"南桥"分担了这些工作。在现代系统中,内存控制器和高速链路的大部分功能已转移到处理器本身,芯片组主要负责速度较慢的输入输出管理。存储在主板闪存芯片中的固件,在开机时初始化硬件,然后将控制权交给操作系统。传统的BIOS及其后继者UEFI,将在本词条的软件部分介绍。

标准化的规格使各个部件可以互换。英特尔于1995年7月发布的ATX规范取代了IBM较早的AT布局,成为台式机机箱、主板和电源的默认标准。完整尺寸的ATX主板为305 × 244毫米(12 × 9.6英寸),microATX和Mini-ITX等小型版本则保持相同的后部输入输出布局,但扩展插槽较少。标准的安装孔位、输入输出面板位置和电源接口,使用户可以更换不同厂商生产的主板、电源或机箱。后来,ATX电源接口从最初的20针扩展,但基本接口在各代产品之间保持兼容。

电源与散热管理

台式机电源将市电交流电转换为多路稳压的低压直流电,通常包括12 V、5 V和3.3 V,并将其输送给主板和驱动器。电源的能效等级表示所消耗的电能中有多少能够到达元器件,其余则以热量的形式损失。每个开关晶体管以及每一瓦流经电阻的电流都会产生热量,这些热量必须被及时排除。散热片、风扇,以及部分系统中的液冷装置,会把处理器和显卡芯片产生的热量传递到空气中。当处理器温度超过设计上限时,它会降低时钟频率或电压,这一过程称为热节流,即以牺牲性能换取保护。这也是为什么散热设计往往比峰值性能更能限制持续性能的原因。笔记本电脑和小型机箱式电脑面临的约束最为严格,因为空间和气流都有限,设计人员必须在时钟频率、风扇噪音和电池续航之间取得平衡。

输入、显示与扩展外设

早期个人电脑主要通过穿孔卡片、手动开关和键入命令来控制,因此键盘几乎是唯一的输入途径。在此类发明出现之前,计算机依靠穿孔卡片或手动开关进行控制,数据只能以打印形式查看。打字机式的QWERTY键盘沿用自办公设备,并成为IBM PC及其兼容机的默认布局。它的设计塑造了持续数十年的使用习惯:盲打、一组固定的功能修饰键,以及对键盘快捷键的依赖,高级用户至今仍然偏爱这种操作方式。指点设备出现得较晚。鼠标的研发始于20世纪60年代初,由SRI国际的道格拉斯·恩格尔巴特在探索人与计算机之间交互方式的过程中推动。恩格尔巴特最初的原型机与一套和弦键盘配套使用,他的团队于1968年的演示展示了鼠标作为更广泛系统一部分的用途。只有在图形界面使“指向”成为操作屏幕的自然方式之后,鼠标才变得普及。苹果公司从未考虑在早期个人电脑中加入恩格尔巴特的和弦键盘,因为它成本高、笨重且复杂,而更简单的鼠标最终胜出。20世纪80年代,施乐Alto和苹果Macintosh采用了鼠标,使“指向并点击”成为标准的操作习惯。

触控输入走的是另一条路线。电阻式触摸屏在专用设备和销售点终端中使用多年,而电容式多点触控直到2007年之后随智能手机和平板电脑才成为主流。在台式机和笔记本电脑上,触控长期只是键盘和触控板的补充,而在可翻转和可拆卸的设计中,触控得到了最为顺利的采用。

显示技术也发生了变化。早期个人电脑显示器使用阴极射线管,由电子束扫描荧光屏;它们体积庞大、耗电量高,但对比度好、响应速度快。液晶显示器先在笔记本电脑上取代了它们,随后也进入台式机,背光方式先后采用冷阴极荧光灯,之后又改为LED。有机发光二极管(OLED)面板的每个像素都能自发光,无需背光,在2010年代和2020年代成为高端笔记本电脑和显示器的常见配置。显卡则从简单的文本和帧缓冲卡,发展为拥有数千个并行核心的独立图形处理器(GPU)。这些核心负责渲染图像,而同样的并行结构如今也被用于加速通用计算和机器学习任务。

存储外设同样经历了从可移动介质到固定且更快设备的演进。IBM于1967年开始研发软盘,并于1971年推出8英寸规格的产品。从20世纪70年代到90年代,软盘几乎是通用的数据格式,既用作主要数据存储,也用于备份以及计算机之间的数据传输。5.25英寸软盘于1976年问世,之后的3.5英寸微型软盘则成为最后大量生产的规格。硬盘早在20世纪50年代就已用于大型机,但硬盘驱动器(HDD)在20世纪80年代初才进入消费市场,直到90年代才变得突出。固态硬盘以闪存存储数据,没有运动部件,1991年首次出现,容量很小,随着价格下降,在2010年代成为常见的系统盘。光学介质如CD-ROM和DVD自20世纪80年代末起用作软件和发行介质,后来U盘取代了它们的许多用途。

扩展功能始终依赖于标准接口。早期个人电脑在主板上设有内部扩展槽,例如ISA总线,用户可将声卡、显卡、网卡和存储卡插入其中。扩展槽是主板上的一种插座,允许用户为系统添加额外的组件。曾用于连接打印机、调制解调器和鼠标的串行口和并行口,逐渐被USB取代,后者将数据传输与供电及热插拔结合在一起。标准化的接口使购买者无需打开机箱,就能添加不同厂商生产的外设。

这种升级路径如今已经收窄。台式机塔式机箱仍然支持标准内存条、硬盘和显卡,但在轻薄笔记本电脑和一体机中,许多部件被固定在主板上。行业向更薄、更轻设计发展的趋势,促使厂商将元器件直接焊接到主板上,从而取消了升级的可能。有些系统在焊接内存旁保留一个内存插槽,提供有限的升级空间。商用笔记本电脑通常比消费级机型保留了更多可更换的部件。这种转变使计算机的使用寿命更多取决于购买时的配置,而非之后的扩展,这一点将在关于可维修性和生命周期的章节中讨论。

操作系统、固件与软件生态

个人电脑之所以有用,是因为硬件与用户之间有多层软件。最底层是固件,负责启动机器。其上运行的是操作系统,它负责调度程序、管理内存和存储,并让应用程序能够访问各种设备。决定用户能用这台机器做什么的,不仅是硬件,还有每个平台的软件库。

主要的个人电脑操作系统

根据 StatCounter 的流量数据,2026 年 6 月 Windows 占全球桌面操作系统市场的 62.16%,低于 2025 年 3 月的 71.68%。其他统计机构在同一时期给出的数字更高:其中一家在 2026 年 7 月测得 Windows 的页面浏览量占比为 71.18%。这些数字衡量的是网页流量,因此反映的是页面浏览样本中的实际使用情况,而非装机量,而且不同统计方法得出的结果也有差异。Windows 仍是消费级、企业级和游戏个人电脑的主要平台。微软 Windows 产品线起初是运行在 MS-DOS 之上的图形外壳,后来改用了新的内核。

苹果的 macOS 基于 Unix,在创意专业人士和部分开发者中最受欢迎。在同一 StatCounter 数据系列中,2026 年 6 月 macOS 的占比为 14.58%。Linux 是开源系统,在服务器和科学计算领域占据主导地位:自 2017 年 11 月以来,超级计算机 500 强中的全部机器都使用 Linux。Linux 在桌面端的份额很小,仅占百分之几,但它在开发者中广泛使用。在印度,Linux 的占比达到 16.21%,这反映出当地对成本敏感的硬件采购、庞大的开发者群体以及政府的数字素养计划。ChromeOS 以网页浏览器和网页应用为核心构建。其使用集中在教育领域:在美国,ChromeOS 的占比为 8.44%,约为全球水平的 4.5 倍,几乎全部来自 K-12 学校的笔记本电脑。

固件:从 BIOS 到 UEFI

固件是个人电脑运行的第一段代码。传统的 BIOS 诞生于 1970 年代末,目的是为最初的 x86 个人电脑上的操作系统提供加载程序和基本的输入输出服务。随着硬件日益复杂,它的 16 位设计、对主引导记录的依赖以及缓慢的顺序启动过程,都成了限制。英特尔于 1998 年开始研发可扩展固件接口(EFI);2007 年,包括微软、苹果、AMD 和戴尔在内的一批公司同意采用更名后的 UEFI 作为继任者。UEFI 论坛成立于 2005 年,旨在让这一标准接口更加开放、扩大其应用范围,并允许系统固件社区参与该标准的维护和后续开发。

UEFI 负责初始化硬件、找到启动加载程序,并把控制权交给操作系统,同时还增加了 BIOS 所不具备的功能。现代固件即使在没有操作系统的情况下,也能支持远程诊断和电脑修复。它还支持安全启动(Secure Boot)以及允许超大容量磁盘的 GPT 分区表。大多数实现都保留了用于旧式启动方式的兼容模块,因此即使在现代机器上,设置界面中仍常常写着"BIOS"。Windows 11 依赖这一机制:设备启动时,固件接口控制电脑的启动过程,然后再把控制权交给 Windows 或其他操作系统。

应用生态与驱动程序

应用程序运行在操作系统之上。办公套件(如 Microsoft Office、LibreOffice)、网页浏览器、游戏、照片和视频编辑器等创意工具,以及 C编程语言 的编译器和 JavaScript 的运行时等开发工具,构成了日常软件的基础。开发者还会运行虚拟机来测试其他系统,而许多跨平台使用的组件则由开源软件提供。

硬件需要通过驱动程序来访问。驱动程序是一种将操作系统的通用请求转换为设备所能理解的特定指令的程序。打印机、网卡、声卡和显卡都需要各自的驱动程序。驱动程序通常由硬件厂商编写,其质量对稳定性和性能影响很大。如果操作系统能开箱即用地支持大量设备,或允许厂商通过统一的模型发布驱动程序,就能减轻这一负担。

软件兼容性与 Windows 平台

Windows 保持其地位,与其说是因为技术上的优势,不如说是因为其庞大的软件库。兼容 IBM 的个人电脑标准让众多厂商能够制造可运行相同应用程序的硬件,而 Windows 继承了这一基础。为 Windows 编写的应用程序促使用户留在 Windows 上,而厂商也倾向于为用户基数最大的平台开发软件。这是典型的网络效应,会提高转换成本。在游戏领域,这一点尤为明显:Steam 2026 年 2 月的硬件调查显示,Windows 在受访用户中占 96.61%,远高于 Linux 的 2.23% 和 macOS 的 1.16%。

替代方案也因此举步维艰。IBM 的 OS/2 以及随后出现的几个系统都未能吸引到足够多的应用程序,而 Linux 桌面则饱受碎片化和驱动缺失问题的困扰。苹果和谷歌则在较为细分的领域取得了成功,分别依托自有硬件和教育市场。微软于 2025 年 10 月结束了对 Windows 10 的主流支持,促使许多用户转向新硬件,这与本条目其他部分讨论的更换周期问题相关。

设备形态与类别

个人电脑有多种物理形态,随着处理器、显示器和电池变得更小、更高效,这些形态之间的界限也不断变化。传统的主流形态是台式塔式机,其中处理单元与显示器、键盘分装在独立的机箱中。一体机则把计算机硬件装在屏幕后面,省去了单独的机箱。笔记本电脑把同样的功能装进一个由电池供电的翻盖式机身。与此并列的还有工作站,即配备专业图形性能和纠错内存、用于工程和内容创作的高端台式机或移动设备;以高性能显卡为核心的游戏电脑;以及迷你电脑和小型机形态的设备,它们以牺牲扩展空间为代价换取紧凑的机身,常用于办公、教室或多媒体场景。

变形本、可拆卸设备与 Chromebook

有几类混合设计模糊了笔记本电脑与平板电脑之间的界限。变形本的铰链可以让屏幕向后翻折覆盖在键盘上,而可拆卸设备的显示部分则可以与键盘完全分离。行业统计机构对两者的处理方式不同:变形本计入笔记本电脑,而可拆卸设备通常归入平板电脑。Chromebook运行谷歌的ChromeOS,主要围绕云端应用构建,是这一范围内一个独立的类别,并且主要集中在学校。一份市场估算报告称,教育领域约占Chromebook销量的60%。同时,该操作系统在2026年3月占全球桌面操作系统市场的约1.86%,而在美国则为8.44%。

智能手机和平板电脑已经承担了许多日常任务,如即时通讯、媒体消费和轻度浏览,尤其是智能手机,在许多家庭中已经取代了最便宜的家用电脑。然而,对于大多数办公、学生和专业用户而言,笔记本电脑仍是默认的个人电脑,因为它兼具完整的键盘、传统的操作系统以及运行高负载软件的能力。

从以台式机为主到以便携设备为主

在个人电脑时代的大部分时间里,台式机占据了多数出货量。如今情况已不再如此。Omdia报告称,2026年第二季度全球台式机、笔记本电脑和工作站的出货量共计6570万台,其中约5170万台为笔记本电脑,1390万台为台式机(包括台式工作站)。这一转变反映了多方面的工程因素。便携式设计依赖低功耗处理器和锂离子电池,电池的能量密度决定了设备脱离电源后能运行多长时间。便携设备还必须在轻薄的机身内散热,这限制了其持续性能:一台笔记本电脑可能在几秒内全速运行,但一旦散热系统饱和,速度就会下降。台式机在散热能力、可升级性和性价比方面仍有优势,在企业以及需要大屏幕或多块GPU的游戏玩家和专业人士中依然普遍。

类别模糊与统计问题

市场统计在很大程度上取决于设备如何归类,而各类别的划分标准并不总是一致。IDC的个人计算设备追踪报告将传统个人电脑(台式机、笔记本电脑和工作站)与平板电脑区分开来,报告显示2026年第二季度个人电脑总计6820万台;而Omdia较窄的定义在同一季度得出的数字为6570万台。可拆卸平板电脑就体现了这一问题:IDC在2026年第一季度将其与笔记本电脑分开统计,因此在一项调查中被视为笔记本电脑销售的设备,在另一项调查中可能被计为平板电脑。Chromebook的市场规模数据也存在类似的差异。根据统计范围、预测方法以及衡量的是收入还是出货量的不同,研究机构对2024年和2025年该市场规模的估值从约78亿美元到147亿美元不等。因此,分析人士在比较已发布的统计总数时需保持谨慎,并核对各机构所纳入的设备范围。

处理器架构:x86、Arm 与苹果芯片

x86 体系谱系

长期以来,大多数个人电脑的 CPU 都属于同一个指令集系列。x86 指令集架构催生了英特尔最成功的产品线,并在台式机中无处不在。它的源头是英特尔于 1978 年 6 月发布的一款微处理器,这是一款 16 位设计,地址宽度为 20 位。其廉价版本 8088 于 1981 年用于 IBM 的个人电脑,从而确立了 x86 作为 IBM 兼容机市场基础的地位。

英特尔并非独自掌控这一体系。IBM 希望其处理器有第二货源,因此英特尔授权 AMD 和哈里斯半导体生产 8086、8088 以及后来的 80286。两家公司的关系后来转为对抗。英特尔试图把 AMD 排挤出去,由此引发了一场法律纠纷,1995 年 AMD 赢得了自行生产 x86 芯片的权利。随后,AMD 发明了 x86 的 64 位扩展,即 AMD64 或 x86-64,英特尔后来也获得了生产 x86-64 处理器的授权。如今,两家公司依靠专利交叉许可协议合作,该协议使双方都能使用必要专利,并提高了软件的互操作性。市场估计因统计方法而异,但有一家分析机构估计,2025 年 x86 系统占据了 93.96% 的个人电脑市场份额。

x86 之所以能长期稳固地占据主导,主要原因在于兼容性。几十年来积累的操作系统和应用软件,尤其是在 Windows 平台上的软件,都以 x86 指令集为前提,因此更换指令集会给用户和开发者带来高昂的转换成本。同样的逻辑也解释了为何 x86 仍主导服务器、高性能工作站和关键的遗留应用,尽管英特尔和 AMD 较新的设计已缩小了与 Arm 在能效方面的差距。

Arm 与能效之争

Arm 架构的设计起源于嵌入式和移动领域,在这些场景中,电池续航和能量消耗最为关键。Arm 已在智能手机市场占据主导地位,其较低的功耗是它进入个人电脑领域的主要原因。高通的骁龙芯片把 Arm 带进了 Windows 笔记本电脑,但早期的数字很小:一项估计显示,2024 年第三季度高通 Windows 设备的出货量约为 72 万台,市场占比约为 0.8%。针对该细分市场的预测也曾多次修正。集邦咨询预计,搭载 Windows on Arm 的 AI 笔记本渗透率将从 2025 年的 1.2% 升至 2026 年的 3.2%;而此前 Canalys 的预测则把所有 Windows、Mac 和 Chromebook 设备都计为“个人电脑”,因此给出了大得多的份额。读者在比较这些数字之前,应先核实各机构对 Arm 个人电脑的定义。

苹果芯片

自 x86 标准确立以来,苹果脱离英特尔是个人电脑架构中最大的单次转变。苹果于 2020 年 6 月宣布,将把 Mac 从英特尔平台转向自研芯片。这家公司长期为 iPhone 和 iPad 研发处理器,并于 2010 年推出 A4,开始扩大自主芯片设计。首批苹果芯片 Mac 进展很快:首批运行苹果芯片的新电脑于 2020 年 11 月上市。苹果的芯片基于 Arm 架构,每颗 M1 都将 CPU、GPU、神经网络引擎、统一内存和输入输出控制器集成在单一片上系统中。与英特尔的模块化设计不同,统一内存使 CPU 和 GPU 能够共享高带宽内存。评测人员报告称,与英特尔的上一代产品相比,其每瓦性能有大幅提升。

这次转型并非一蹴而就。苹果推出了 Rosetta 2,这是一个模拟层,使为英特尔平台编写的应用能够在新芯片上运行;开发者则通过开发者过渡套件提前获得硬件,该套件采用装在 Mac mini 外壳中的 A12Z 处理器。苹果曾表示过渡将耗时“约两年”,但进度有所拖延,直到 2023 年推出苹果芯片版 Mac Pro 时才宣告完成。批评者认为,推进过程并不均衡,因为旧款英特尔机型在新机型已上市之后仍继续销售了较长时间。

兼容性、模拟与开发者的选择

架构决定了哪些软件能够原生运行。为 x86 编译的应用若要在 Arm 上运行,必须经过转译、模拟或重新编译,而这部分工作的成本会影响开发者支持哪些平台。Windows on Arm 在这一问题上受到的冲击最为明显。分析人士认为兼容性是决定成败的关键因素,不过随着越来越多应用推出原生 Arm 版本,以及模拟技术不断改进,这一差距正在缩小。因此,开发者面临一个选择:要么维护两套独立的版本,要么依赖会损失性能的转译层,要么等待用户自行迁移。对许多用户来说,决定因素与其说是原始速度,不如说是他们所需的工具能否原生运行。

网络与互联网连接

早期的个人电脑是相互孤立的机器,它们与其他计算机相连的第一条途径是电话网络,而电话网络原本是为语音通信建设的。调制解调器弥合了这一差距,它把数字数据转换为可以在模拟线路上传输的信号。20世纪50年代末,AT&T开发出第一台商用的批量生产计算机调制解调器,以每秒110比特的速率把美国各地的SAGE计算机连接起来。在“卡特电话案”(Carterfone decision)裁决允许非贝尔公司销售设备之后,Hayes 80-103A(一款300波特的设备)成为最早为个人电脑制造的调制解调器之一。Hayes于1981年推出的Smartmodem集成了自身的命令集,并成为行业标准,用户可以通过RS-232串口拨号、接听和挂断。

拨号上网随后在20世纪90年代普及。仅在美国,就有数以千万计的人在90年代使用拨号调制解调器上网。美国早期的接入市场主要由美国在线(America Online)、Prodigy、EarthLink和CompuServe等商业服务商主导。连接会占用家庭电话线路,直到1996年,56k调制解调器才让用户能够以每秒56,000比特的速度浏览网页。宽带在接下来的十年间到来。到21世纪中期,DSL和有线宽带已经普及,Wi-Fi也开始进入家庭。

本地连接则沿着另一条路径发展。以太网于20世纪70年代在施乐帕克研究中心(Xerox PARC)开发,1983年由IEEE标准化为802.3,后来成为办公室乃至家庭中占主导地位的有线局域网技术。Wi-Fi是Wi-Fi联盟授权使用的商业名称,指基于IEEE 802.11系列规范的无线局域网。该技术最初为笔记本电脑等移动计算设备开发,现在则用于互联网接入、VoIP电话、游戏以及许多消费电子产品的基本联网。早期版本出现在20世纪90年代中期,1999年苹果公司将该技术加入iBook笔记本电脑,助其得以普及。

个人电脑之所以能够互通,是因为它们共享通用的协议和命名约定。互联网的传输控制协议/网际协议族(TCP/IP协议族)规定了数据如何寻址和传递,而域名系统则解决了按名称查找设备的问题。早期网络依赖一张中央主机表,这种系统只有在设备数量很少时才能良好运行。1981年,RFC 799《Internet Name Domains》首次提出按域组织名称的思想,其层级结构最终发展成为今天所用的DNS。DNS把易于记忆的域名转换为定位服务和设备所需的数字IP地址。最初的顶级域包括.com、.net、.org、.edu、.gov、.mil和.arpa。得益于这种分层结构,运行任何网页浏览器或邮件客户端的个人电脑,都无需知道服务器的数字地址,即可访问网络上的任何服务器。

联网使个人电脑从独立工具变成了访问远程服务的入口。电子邮件、万维网,以及后来的云计算,使计算机成为位于别处的资源的客户端,软件和数据因此可以存放在远程服务器上。家用路由器成为这一架构中心的网关。DSL路由器是私人家庭网络的核心,充当所有网络设备访问互联网的网关。许多消费级产品将无线和有线组件与宽带调制解调器集成在一起。这一设备常常被忽视,但它也是抵御黑客、恶意软件和病毒的第一道防线。安全研究多次发现其中存在弱点。有研究发现,大多数宽带路由器运行的固件已过时数年,且漏洞百出。在英国一项针对13款由互联网服务提供商(ISP)提供的机型的研究中,三分之二被发现存在缺陷,不过相关厂商对这一结论提出了异议。被攻陷的路由器可能被用来对付家庭用户:攻击者可以通过修改DNS服务器等路由器设置,将自己置于通信的中间位置,从而控制未加密的流量。由攻击者控制的路由器还可被用于组建僵尸网络。PC之外的联网设备扩大了暴露面:被攻陷的物联网设备可以加入僵尸网络、将流量中继到本地网络的其他部分,并开辟出站隧道以供远程控制。用户往往缺乏维护防护工具的专业知识,而老旧的路由器可能不再接收修复安全问题的固件更新,从而使入侵者更容易进入网络。这些风险属于伴随持续联网而来的更广泛的网络安全问题的一部分。

行业结构与市场历史

个人电脑的年出货量在20世纪90年代和21世纪初强劲增长。所查资料中年度出货量最高的是2011年,当年全球个人电脑出货量达到历史峰值3.654亿台。分析人士later用“个人电脑峰值”(Peak PC)一词指代这一节点,并主要将此后的下滑归因于智能手机和平板电脑接管了许多人过去依赖个人电脑完成的任务。2000年代初的低迷在数据中表现为2001年的疲软,此后市场出现反弹。

2011年之后的下滑是渐进的,而非骤然发生。总量在2018年最低降至约2.6亿台,IDC对该年的统计为2.585亿台。IDC还将2018年记为连续第七年同比下降。

COVID-19大流行短暂扭转了这一趋势。人们居家工作、上学或娱乐都需要电脑,需求随之上升。据Gartner统计,2020年出货量为2.751亿台,高于2019年的2.626亿台,增长率为4.8%,是十年来最强劲的增长。后来一份汇编资料称,出货量从2021年的约3.42亿台下降到2023年的约2.42亿台。这两组数据不能直接比较,因为它们的统计口径不同,且该汇编并未说明其覆盖范围。

2024年起出货量开始回升。IDC报告2024年出货2.627亿台,比2023年增长1%。Gartner预计2025年全年出货量超过2.7亿台,增长9.1%,并将增长主要归因于强劲的消费需求,以及由Windows 11升级周期带动的商用需求。这一复苏目前正在逆转。IDC预测2026年全年全球个人电脑出货量将下降11.3%,降幅最大的预计出现在第四季度,并将此次下降归因于持续的内存短缺,预计到2027年底前不会有实质性缓解。

更新周期是这种波动的主要驱动因素。中大型企业通常至少每三到四年更新一次电脑。操作系统支持的截止日期可能会提前带动采购。微软于2025年10月14日终止对Windows 10的支持,推动了出货量增长;Gartner将其2025年第三季度全球出货量同比增长8.2%与这一截止日期联系起来。商业客户仍可继续获得付费安全更新,微软针对Windows 10的扩展安全更新计划可按年续订,直至2028年10月。

厂商集中度很高。Gartner报告,2025年第四季度,联想约占全球出货量的27.2%,惠普(HP Inc.)约占21.5%,戴尔约占16.5%,苹果约占9.4%。前三大厂商合计约占市场的65%,其中联想、惠普和戴尔的市场份额均同比上升。

市场规模的估计各不相同,因为研究机构对这一品类的定义不同。Gartner只将台式机和笔记本电脑计为个人电脑,不包括工作站,其数据涵盖搭载Windows、macOS和Chrome OS的台式机与笔记本电脑。IDC的传统个人电脑统计包括台式机、笔记本和工作站,IDC还发布范围更广的个人计算设备数据,其中包含平板电脑。Gartner的数据基于渠道出货量,衡量的是厂商向分销商和零售商的销售,而非终端用户的购买。收入估计的差异更大:一份汇编列出2023年市场价值约1550亿美元,2025年预计约2230亿美元,但这些数字来自定义不同的研究机构。因此,读者在比较不同数据系列前,应先核实其统计范围、时间和测量口径。

社会用途:工作、教育、创作与娱乐

办公工作与电子表格

个人电脑进入日常办公工作,通常可以追溯到一个程序。VisiCalc 于 1979 年为 Apple II 发布,通常被认为是第一款电子表格软件,它让用户在网格中排列数字,并在某个输入值变化时看到相关单元格随之更新。它的发布使其成为第一款面向个人电脑的电子表格程序,并于 1979 年率先在 Apple II 上推出。据报道,买家购买 Apple II 主要是为了运行这款软件,这使它成为早期的"杀手级应用",证明了购买其所运行硬件的理由。对会计师和小企业而言,收益是实实在在的:在某些情况下,每周需要花费 20 小时的记账工作,变成了几分钟的数据录入。

该软件后来销量很好,六年内售出超过 70 万份。1981 年推出的 IBM PC 版本将其影响力扩展到了新的标准平台。一个历史网站引用的一项研究估计,到 1983 年,VisiCalc 在个人电脑电子表格软件市场中约占 85% 的份额,不过早期的此类市场份额数据只是粗略估计。Lotus 1-2-3 以及后来的 Microsoft Excel 等后续产品都沿用了同一理念,并成为金融和规划领域的标准工具。更广泛的趋势随之而来:文字处理软件、数据库和打印报告从打字室和大型机批处理作业转移到了办公桌上。许多分析人士认为,这一转变使一些文职层级趋于扁平,减少了对常规数据处理岗位的需求,并使分析能力在白领工作中占据更大比重,不过其对就业的净效应仍有争议。

教育

学校和大学是早期的重要客户。在 1980 年代中期以前,大多数教育计算都依赖连接到大型机或小型机的共享终端,而个人电脑将计算带进了每个教室和实验室。随大多数早期家用和商用机器附带的 BASIC 语言,成为向初学者教授编程的默认语言。在 1980 年代和 1990 年代,许多国家的学校通过地方预算或政府计划购买了 Apple 机型,随后又购买了兼容 IBM 的机器,个人电脑逐渐成为写作、练习式学习的工具,后来也用于科研。家庭学习也随之增长,家庭用个人电脑完成作业、查阅光盘上的参考资料,并在 1990 年代之后使用网络资源。各学校和家庭之间的普及程度并不均衡,这一主题将在"数字鸿沟"一节中展开论述。高等教育机构也采用个人电脑进行课程教学、撰写论文和建设校园网络;参见 教育 和 高等教育。

创造性工作

个人电脑成为多个创意领域的工作室、车间和剪辑台。声卡、MIDI 接口和音序器软件使音乐人能够在台式机上作曲和录音,之后数字音频工作站在许多家庭和专业制作人那里取代了大量专用硬件(参见 音乐)。桌面出版兴起于 1980 年代中期,当时页面排版软件、激光打印机和图形界面相结合,设计师无需传统的印前设备即可制作排版好的页面(参见 印刷术)。数码摄影和图像编辑工具后来使个人电脑成为管理和修饰照片的核心场所(参见 摄影 和 图像处理)。随着存储和处理能力的提升,视频剪辑随之发展起来。

游戏

个人电脑游戏的根源可以追溯到大型机和小型机时代。1961 年,麻省理工学院的学生在一台原本用于统计计算的 PDP-1 上开发了《太空大战》(Spacewar!)。文字冒险游戏随后出现;第一款文字冒险游戏《Adventure》由 Will Crowther 于 1976 年为 PDP-11 开发,并由 Don Woods 于 1977 年扩展。随后,家用电脑让游戏成为大众活动。Sierra On-Line 公司于 1980 年发布了《神秘之屋》(Mystery House),这款作品常被认为开创了图形冒险游戏类型。Commodore 64 的营销重点大多放在游戏上,据报道它成为最畅销的个人电脑机型,一个广为引用的数字是销量超过 1700 万台。

1983 年的电子游戏崩溃削弱了北美的主机市场,家用电脑则成为玩家和程序员的避风港。1983 年崩溃之后,家用电脑游戏变得流行,并催生了"卧室程序员"时代。小团队甚至个人都能创办公司,而共享软件的分发方式让他们能够以低成本触达买家。低成本使个人和极小规模的团队也能逐步建立起游戏开发公司。技术进步同样有利于个人电脑:鼠标和键盘让玩家能够快速指向屏幕上的位置,游戏也得以利用更出色的图像和音效。1992 年,《德军总部 3D》(Wolfenstein 3D)表明个人电脑能够提供快速、沉浸式的第一人称体验,1993 年《毁灭战士》(Doom)紧随其后。1990 年代,个人电脑也成为《神秘岛》(Myst)等冒险游戏的展示平台。然而,同样在 1990 年代,个人电脑游戏在大众市场上的势头被主机游戏超越,此后个人电脑的游戏角色逐渐集中到网络对战、数字发行和发烧级硬件上。个人电脑游戏独特的习惯,包括固定在书桌前的游玩环境,也塑造了游戏本身;参见 电子游戏。

科学与工程应用

除办公和家庭用途外,个人电脑还成为分析和小规模建模的常用工具。研究人员和工程师使用电子表格、统计软件包和脚本工具来清理数据、拟合模型并制作图表,而计算机辅助设计软件则让设计师能够在台式机上绘制和测试零件。随着图形处理器变得可编程,它们也被用于通用数值计算(参见显卡和 CUDA),个人电脑也越来越多地充当在集群或 超级计算机系统上运行任务的前端。关于各个科学领域和大规模计算的详细论述,应放在各自的词条中,包括 并行计算。

数字鸿沟与社会影响

所有权与技能的不平等

自各国政府开始统计以来,个人电脑的可及性就一直与收入和受教育程度相关。20 世纪 90 年代末的美国分析将收入和教育视为数字鸿沟的主要成因之一。种族则构成了另一个独立维度。一项基于 20 世纪 90 年代数据的研究在控制了收入、职业、城市居住情况和家庭结构之后发现,非西班牙裔黑人家庭的电脑拥有率仍显著更低,而西班牙裔家庭的差距则较小。

较新的数据显示,最贫困的家庭仍远远落后。2019 年皮尤研究中心的一项调查发现,低收入家庭中超过十分之四的成年人没有家庭宽带,也没有传统电脑。低收入成年人也更可能成为“依赖智能手机”的网络用户,这一比例从 2013 年的 12% 上升到 2019 年初的 26%。儿童中也存在同样的情况:2015 年,有学龄儿童的低收入家庭中有 35% 没有家庭宽带连接,这一差距常被称为“家庭作业鸿沟”。

一些指标已有所改善。一项发布在 Benton 网站上的分析报告称,2016 年至 2023 年间,完全没有电脑的家庭从 1274 万户降至 506 万户;不过同一分析也发现,仅依靠智能手机上网的家庭增加了近 54%。地理环境和基础设施同样重要。在许多发展中国家的学校里,电力短缺、计算基础设施不足以及家庭中信息技术设备稀少,限制了个人电脑的作用。一项关于青少年电脑使用的研究也发现,资源充足的学校的学生获得电脑和互联网的机会要多得多。

政策应对

各国政府曾试图通过公共供给来缩小这些差距。澳大利亚一项提议中的方案本拟为高中高年级学生配备电脑,并帮助资助几乎所有家庭的高速网络接入,目标覆盖 98% 的家庭。英格兰承诺让所有儿童在家中都能获得用于学校和学院作业的电脑及互联网接入。挪威的“一人一机”笔记本电脑政策在高中中逐步推行,成为研究较为充分的例子之一(见下文)。

工作模式、远程办公与混合办公

家用电脑不仅成为家庭生活中的问题,也成为了职场问题。Benton 网站引用的一项估计认为,美国 37% 的工作可以远程完成,这些工作占全部工资总额的 46%。2020 年后向远程和混合办公模式的转变,使得性能合格的个人电脑和可靠的宽带对于专业服务、金融、行政管理、信息工作和教育等知识型岗位几乎成为必需品。相比之下,建筑、零售、餐饮服务和护理工作基本仍需在现场完成,因此这些行业的工人从家用电脑中获益甚微。这种集中现象是一般性的观察,而非来自上述资料的结论,它加深了能够居家工作的劳动者与不能居家工作的劳动者之间的鸿沟。

发展中国家、二手设备与低成本设计

低成本计算一直是应对全球数字鸿沟时反复出现的举措。“每个儿童一台笔记本”(One Laptop per Child)计划在 40 多个国家实施,是旨在将笔记本电脑价格降至 200 至 300 美元区间的多个项目之一。设计者也曾寻求替代 Wintel 平台的方案:Simputer 是一款价格低于 200 美元的口袋式设备,在印度研发,设计为可共享而非个人专用。并非所有此类尝试都取得了商业成功。AMD 的 Personal Internet Communicator 售价 249 美元,包含电脑和一台 15 英寸显示器,后因持续亏损而停产。

二手和翻新设备是另一条途径。一项针对几个发展中国家学校的总拥有成本模型发现,超低成本笔记本电脑和二手台式机的单台成本均低于 300 美元,但它们较短的使用寿命会增加更换成本,因此低成本的新台式机总成本可能低于二手个人电脑。翻新类非营利组织正是采用这一模式;其中一家组织报告称,自 2000 年以来,已向 54 个发展中国家的 3729 个站点运送了超过 5 万台电脑。一些研究者认为,对低收入用户而言,共享的接入点比私人拥有更为重要,并认为让用户能够使用并非自己所有的设备享受互联网服务的集体接入点,可能是对穷人最重要的政策。

关于获取与结果的研究

关于电脑获取是否会改变结果的证据并不一致。一项对悉尼十二所高中的研究发现,一对一笔记本电脑配备与科学成绩存在统计上显著的正向关联,而且在物理学中效果更大,因为该学科的学生和教师更多地使用模拟和电子表格。微软委托进行的评估报告称,一年后笔记本电脑班的学生在几乎所有指标上都表现出显著更高的成绩,不过这些研究与供应商有关联。

其他证据则不太乐观。在秘鲁,OLPC 项目并未提高学业成绩,学生按时完成学业的比例略低。一项长期跟踪研究得出结论,笔记本电脑对教育成果没有产生积极影响。在加泰罗尼亚,一项研究发现,采用该项目的学校的学生平均成绩低约 5.1%,男生受到的负面影响更大。在挪威,该项目对福祉指标没有总体影响,但减少了校内欺凌的频率。

这些相互对立的结果指向一个核心分歧。一些研究者认为,电脑的使用方式比获取本身更重要,数字不平等不仅体现在拥有设备上,也延伸到技能与使用层面。秘鲁的 OLPC 评估发现,学生在使用所配发的笔记本电脑方面有所进步,但他们使用个人电脑的能力只有轻微提升,互联网技能也没有改善。另一些人则指出,电脑已在许多收入水平的人群中普及,但结果仍存在差异。因此,争论的重点与其说是设备是否重要,不如说是需要何种硬件、教学、网络连接和技能的组合,才能改变结果。

安全、隐私与恶意软件

从软盘到联网威胁

自我复制的代码在个人电脑出现之前就已有人描述。计算机病毒,即能够自我复制的程序,这一概念最早出现在约翰·冯·诺依曼 1949 年的一篇论文中。有文献记载的首个此类联网程序是 Creeper,它在 1970 年代初被发现于 ARPANET 上,能够独立通过调制解调器获取访问权限,并将自身复制到远程系统。

早期个人电脑上的大多数恶意软件则是通过共享介质在离线环境中传播的。Elk Cloner 大约写于 1982 年,作者是一名高中生,它利用如今被称为引导扇区病毒的技术感染了 Apple DOS 3.3 操作系统。它通常借助游戏磁盘传播,每运行 50 次,它就不再正常执行,而是把屏幕变成空白,并显示一首关于该病毒的诗。1986 年的 Brain 病毒是首次在全球范围内大规模流行的 IBM 兼容机病毒,它感染引导扇区,并在几个月内几乎传遍全球。据称,其作者的本意是阻止他人复制自己的软件,而非造成破坏。由于每一张被共享的磁盘都可能把感染继续传播下去,这类爆发依赖的是人与人之间的磁盘交换,而非任何网络。

随着互联网和电子邮件的普及,联网蠕虫和后来的恶意软件相继出现。莫里斯蠕虫、ILOVEYOU、Melissa、Code Red、Slammer、震网和 CryptoLocker 等一长串有名字的威胁,展示了攻击手法随时间的演变。勒索软件会加密受害者的数据并索要赎金,如今是最显眼的犯罪类型。统计其数量十分困难。Comparitech 的追踪数据显示,2026 年第三季度的攻击次数达到创纪录的 2,627 起,而在其更新时,Ransomnews 仅确认了年初至今的 756 起攻击。Black Kite 在其报告期内记录了 7,551 名受害者,还有一项行业估计认为,近 85% 的攻击从未被报告。这些数字来自不同的来源和方法,不应直接相互比较。

启动阶段与固件保护

由于固件先于操作系统运行,想要在重装系统后依然潜伏的攻击者往往会以其为目标。杀毒软件在操作系统加载后才运行,因此无法检测和清除在操作系统之前执行的早期启动固件环境中的恶意软件,效果有限。

UEFI 安全启动(Secure Boot)正是为了弥补这一缺口。它在运行启动组件之前,先检查这些组件的数字签名。安全启动使用 RSA-2048 公钥证书验证签名,哈希值则以 SHA-256 格式列出。该功能最早在 UEFI 2.3.1 中规定,并于 2016 年前后,也就是 Windows 8 推出的时候,才作为一项功能在 UEFI 中正式可用。安全启动并不能覆盖所有场景:UEFI 依赖安全启动或厂商特定的启动保护方案,仅仅选择 UEFI 而非传统模式,并不会自动获得对启动过程的验证或保护。

可信平台模块(TPM)以度量而非阻断的方式对此加以补充。所记录的度量值存储在防篡改的日志中,例如 TPM 之中。在同时配备 UEFI 固件和 TPM 的电脑上,Windows 利用这一机制,只加载受信任的操作系统引导程序。操作系统的权限模型,例如独立的用户账户和受限的管理员权限,则提供了另一层防护,限制了被攻陷的程序能够更改的内容。

补丁、更新与隐私

安全依赖于软件保持最新。政府指南建议定期更新固件,并将其与操作系统和应用程序的更新同等重视。未打补丁的系统仍是一大风险:Black Kite 报告称,在其再次检查受害者的安全状况时,仍有 43.5% 的受害者存在严重的补丁漏洞。

隐私问题则源于同一关系的另一面。操作系统和应用程序常常默认收集诊断数据、使用信息和账户标识符,而这些收集的边界对用户来说往往并不清楚。这些问题与数据隐私和数据治理密切相关,当个人电脑与云端账户绑定时,问题就变得更为紧迫。

易用性、兼容性与责任

更强的保护往往会降低灵活性。安全启动可能会阻止未签名的操作系统,因此在 Windows 旁边安装 Linux 发行版可能需要修改配置。一些老旧的硬件和软件无法在 UEFI 模式下运行。相关要求也已蔓延到其他软件中。动视为《使命召唤》给出的指南要求玩家启用 TPM 2.0 和安全启动,理由是这些功能通过验证从开机到游戏过程中电脑的完整性,有助于保护系统免受作弊和未经授权的访问。Windows 11 同样要求 TPM 2.0,这也将一些较老的机器排除在外。

责任是共同承担的。厂商必须对启动组件进行签名,及时发布固件和操作系统补丁,并设计既安全又不至于难以使用的默认配置。用户和管理员则必须安装更新,尽可能用密码保护固件,并保留备份以应对勒索软件。被禁用、被跳过或未打补丁的安全措施导致了现实中的许多安全事件,因此这些功能的有效性既取决于设计,也同样取决于维护。网络安全实践、密码学以及操作系统权限模型等主流保护手段,只有在厂商和用户都履行各自职责的情况下才能真正发挥作用。

可维修性、维修权与生命周期

早期的个人电脑是为便于打开而设计的。在大多数老式笔记本电脑中,内存模块是可拆卸的内存条,插在插槽里,用户可以轻松更换。从2010年代起,厂商为了让机器更薄,开始把元件直接焊到主板上。苹果在追求超薄、超轻的笔记本时,也开始焊接某些元件。如今,许多现代笔记本电脑的低功耗DDR内存直接焊在主板上。焊接芯片占用的主板空间更少,设计者可以把这些空间让给更大的电池或更好的散热。代价则由用户承担:内存故障可能意味着要更换整块主板,而不是简单地更换内存条。焊接也并非绝对。2021年Hackaday的一则案例研究描述了一位工程师将Dell XPS 13 7390的内存从8 GB升级到16 GB,不过这项工作需要专业的返修操作。这类操作所需的专业设备价格昂贵,升级需要专门的微焊设备(500至5000英镑以上),并且有很高的损坏主板的风险。一些工作站仍保留可拆卸内存,较新的CAMM2模块被提议作为兼顾轻薄设计与可升级性的方案,但它们能否成功还言之过早。

维修权运动在2010年代兴起,从东方传到西欧。2017年,欧洲议会建议各成员国赋予消费者维修电子产品的法定权利。欧盟指令2024/1799现已成为核心法规。据欧盟委员会称,该指令将于2026年7月31日开始适用,允许消费者要求制造商维修依欧盟法律在技术上可维修的产品。维修须免费或以合理价格完成,并在合理期限内完成。笔记本电脑是否属于适用范围存在争议。一项分析认为附件将其排除在外,理由是欧盟相关文件中的定义都非常狭窄,且明确将笔记本电脑排除在外。相比之下,iFixit则预期会有单独的笔记本电脑法规,应当提供备件和用于诊断与维修的文档,设备应采用模块化设计,并保证设备预期使用寿命内的软件更新。在欧盟之外,俄勒冈州和加利福尼亚州等美国州已通过各自的维修权法律,其中俄勒冈州甚至全面禁止了零件配对。在其他地方,瑞典的做法比欧盟大多数国家更进一步,对维修服务和备件适用较低的增值税。

自愿性计划与法定义务的覆盖范围不同。例如,苹果宣布将开始向获得认证的独立维修店提供培训和备件,不仅限于iPhone,也包括Mac电脑的维修。此类计划取决于公司的意愿,随时可能撤销;而法律则赋予可强制执行的权利。制造商以可靠性和安全性为由为紧凑设计辩护。例如,焊接内存在设备跌落时损坏的可能性远低于锁在便于拆卸的插槽中的芯片。封闭式设计还减少了用户在升级或维修时出错的可能。维修倡导者则反驳称,企业可能利用知识产权法阻止独立维修人员的工作;iFixit认为,企业可能借助版权法来确保人们不使用未经授权的维修人员。

关于寿命的证据存在争议。研究人员未能得出确凿证据,证明制造商有意生产寿命较短的产品。消费者调查确实显示,因产品有缺陷而更换的情况在增加:一项总结报告称,2004年至2012年间,因家电有缺陷而更换的消费者比例从3.5%上升到8.4%。这些数据针对的是家用电器,而非个人电脑。较早的估计表明个人电脑的寿命有所缩短,一份加州文件称,个人电脑的平均寿命已从四到五年缩短至两年。此类数据早于当前数据,应谨慎看待。

报废处理涉及健康和环境风险。电子废料中的元件,例如CPU,含有铅、镉、铍或溴化阻燃剂等潜在有害物质。回收和处置电子垃圾可能对工人及其社区的健康构成重大风险。焚烧含卤化合物的塑料还可能生成二噁英。回收商通常遵循一套流程:在拆解任何设备之前,先对可正常工作的设备进行测试、清除数据并修复。为保障数据安全,经认证的回收商会使用NIST认可的数据擦除方法,或对硬盘进行物理销毁。在加利福尼亚州,含铅电视玻璃、汞灯和锂电池等危险部件依照加州法律单独处理。按某些指标衡量,回收率仍然很低。1999年的一项估计显示,被丢弃的电脑中只有11%得到回收,而城市固体废物总体的回收率为28%。

环境影响与电子废弃物

运行期的能耗

个人电脑的耗电量很大程度上取决于它闲置的时间比例。美国环保署自愿性的"能源之星"(ENERGY STAR)标识于20世纪90年代初推出,要求合格的机器在待机时功耗降至约30瓦。一项20世纪90年代中期的分析显示,符合标准的系统峰值功率约为120至130瓦,其中显示器耗电85至95瓦,中央处理器耗电25至35瓦。因此,在许多办公环境中,显示器是最大的负载。后来的测试数据从另一个角度得出了类似结论:2000年代初一份"能源之星"草案发现,即使启用了电源管理功能,闲置时段仍占全年总能耗的69%至97%。睡眠和休眠模式可以直接解决这一问题;若在闲置期间启用这些功能,据估算可将计算机的总能耗降低多达50%。

处理器设计也降低了待机功耗。对AMD和英特尔最高效的台式机处理器的测试显示,在待机模式下(包括稳压器损耗在内),功耗约为1至7瓦。较老的架构在相同状态下耗电20至34瓦。标准化机构现在通过对各电源状态所占时间进行加权来计算年度能耗,这一方法已写入ECMA-383标准,并被"能源之星"采用。

隐含能源与材料需求

对于大多数当前的个人电脑而言,最大份额的排放发生在开机之前。一项2025年的初步筛查研究比较了台式机和笔记本电脑,发现台式机的总碳足迹(679.1千克二氧化碳当量)高于笔记本电脑(286.1千克二氧化碳当量)。在两种情况下,制造环节的排放占比都最大,其次是使用环节。其他生命周期分析给出的隐含排放占比更高:一篇arXiv论文报告称,笔记本电脑的隐含碳足迹占总排放的70%至75%。内存和存储器是这部分负担中的重要组成。闪存和动态随机存取存储器(DRAM)的制造过程能耗极高,这使固态硬盘成为隐含碳排放的重要来源。

制造个人电脑还需要大量金属、塑料和半导体材料。行业汇编资料估计,生产一台笔记本电脑需要消耗大量水资源并开采大量矿石,不过不同研究给出的数字差异很大。芯片制造环节在半导体和微处理器词条中有所讨论。

电子废弃物的流向与回收

个人电脑报废后,便进入更广泛的电子废弃物流。与联合国相关的《2024年全球电子废弃物监测报告》显示,2022年全球产生的电子废弃物达到创纪录的620亿千克,人均7.8千克,其中有记录显示经正规收集和回收的比例仅为22.3%。自2010年以来,电子废弃物的产生量增长速度远快于有记录的回收量。电子废弃物产生量的增速几乎是正规收集和回收量增速的五倍。个人电脑在这一总量中所占比例较小:包括个人电脑、打印机和路由器在内的小型信息技术和电信设备,2022年合计为50亿千克。

各地区的回收率差异悬殊。非洲国家的回收率最低,有记录显示经正规收集和回收的电子废弃物不足1%。跨境转移也相当显著。2022年约有510万吨电子废弃物跨境流动,占全球总量的8.2%,其中约65%从高收入国家流向中低收入国家。这些材料大多随后进入非正规回收体系,贵金属通过手工拆解或焚烧等方式被提取出来。例如,德里的Seelampur区就是一个主要的非正规电子废弃物交易市场。同一份监测报告估计,全球电子废弃物中所含金属的价值达910亿美元,这既解释了回收的经济动机,也解释了为何废弃物会流向非正规渠道。

减排措施与关于产品使用寿命的争论

能效标准、默认的电源管理设置以及更高效的处理器是运行期的主要减排措施。然而,如果机器大部分时间处于闲置状态,或者电网电力的碳强度较高,这些措施的效果就会受到限制,因为最大的排放量可能早已凝结在硬件之中。这就引出了核心争论。延长设备使用寿命,可以将制造排放分摊到更多年份中。一项生命周期研究发现,尽管笔记本电脑的初始投入成本较高,但在四年期间其总成本略低于台式机。相比之下,用更高效的新机器替换耗电较多的旧机器,可以减少使用阶段的排放,但前提是运行节省的排放量超过新设备的隐含碳排放。一家翻新商援引克兰菲尔德大学的一项研究称,经专业翻新的笔记本电脑在全生命周期内的碳排放仅约为同等新品笔记本电脑的6%。

答案在很大程度上取决于所作假设。不同分析对制造环节所占比例的估计并不一致。同一篇MDPI研究指出,制造商提供的数据通常显示的碳足迹数值低于模型情景的结果。结果还取决于区域电力结构、假定的使用寿命以及报废处理方式。可维修性和维修权决定了设备实际能够服役多久,这一内容将在另一节中讨论。因此,在比较不同生命周期评价的结果时,应当注意它们各自的系统边界。

AI PC与端侧推理

"AI PC"更像是一个营销类别,而不是固定的硬件分类。它最关键的新增部件是神经处理单元(NPU),这是一种用于执行神经网络推理所需低精度矩阵运算的处理器。NPU是对CPU和图形处理器的补充,而不是取代它们。最具体的衡量标准来自微软的Copilot+认证,该认证要求NPU算力超过40 TOPS(每秒万亿次运算)、至少16 GB内存以及256 GB硬盘。40 TOPS的Copilot+门槛是微软设定的认证标准,并非硬件能力的界限。TOPS数值也很容易被夸大。有些厂商会把CPU、GPU和NPU的算力加在一起,作为一个"平台"总数来宣传,而应用程序通常只会调用某一种特定处理器。

在当前的Windows设备上,NPU负责的任务包括带翻译功能的实时字幕、Windows Studio Effects以及AI增强搜索等。GPU计算耗电较高,不适合持续运行的后台AI任务。因此,NPU的价值取决于软件。只有当应用程序专门针对NPU进行优化时,它才最有用。笔记本电脑是其主要目标设备,因为它具备支持长时间推理所需的电池和散热余量。

分析机构报告称,支持AI的设备出货量急剧增长。Gartner估计,2025年AI PC将占全球PC出货量的31%,总计7780万台。Gartner分析师预测,2026年AI PC出货量将达到1.43亿台,占PC市场总量的55%。Counterpoint采用更严格的定义,预计2026年"AI高级PC"的渗透率将同比上升52%,达到全球出货量的约59%,高于2025年的约39%。厂商给出了这一转变的几个原因。Gartner将其与端侧AI带来的生产力提升联系起来,并预计到2026年底,100%的商用(企业)PC采购都将是AI PC。它还预计,软件厂商会加大投入,开发直接在PC上运行的AI能力,投入的软件厂商比例将达到40%,而2024年这一比例仅为2%。Gartner还将此轮增长与Windows 10结束支持的期限联系在一起。

本地推理主要有三大优势。它避免了广域网往返和回传抖动,从而降低延迟。它将语音、医疗文本、个人文档等敏感数据保留在本地,有利于保护隐私。它还可以在离线状态下工作。不过,隐私保护也有其局限。保存在GPU显存中的中间数值(例如KV缓存)可能会泄露对话内容。

限制因素主要是内存和带宽。本地大语言模型的制约因素是内存。推理时,语言模型必须完整装入内存(或显存)。以4位精度计算,一个7B模型仅权重就需要3.5 GB。更大的模型很快就会超出普通笔记本电脑的内存容量,例如一个采用Q4量化的70B模型大约需要40至48 GB。速度同样受带宽限制,因为内存与处理器之间的数据传输速度往往比原始计算能力更制约性能。本地模型的能力通常也落后于云端系统。端侧大语言模型能够降低延迟并把数据留在本地,但轻量级模型的表现一般不及最先进的云端模型。功耗和散热同样构成限制,不过所引用的研究主要考察的是手机,因为智能手机的算力吞吐、内存带宽、散热余量和电池容量都十分有限。

对这些预测需要谨慎看待。它们的定义各不相同:Gartner的54.7%份额、Counterpoint对"AI高级PC"约59%的统计,以及Canalys统计的43.5%(仅计入NPU算力超过40 TOPS的设备),衡量的是不同的东西。Gartner对2026年的预测也早于当前的内存供应紧张局面。IDC统计显示,2026年第二季度PC出货量为6820万台,同比下降4.9%,并将此下滑归因于内存成本上升。因此,营销标签与实际技术能力只有松散的联系。一个标识很难告诉买家哪些模型能在本地运行、运行速度如何,或者设备配备了多少内存。

争议与未决问题

衰落还是重新定义?

关于掌上设备将取代个人电脑的预测已出现了十多年。Gartner 曾预测,超过一半的用户在进行上网活动时,会先使用平板电脑或智能手机,而不是笔记本电脑或台式机。个人电脑的支持者则以出货量数据作答。IDC 认为,平板出货量放缓表明,个人电脑对消费者和企业仍发挥着关键作用。平板市场本身也出现了分化:没有键盘的平板陷入急剧下滑,而带可拆卸键盘、与笔记本电脑非常相似的设备则表现良好。个人电脑的支持者还强调,文档密集型工作仍是职场的主要需求,这类工作依然比手机更适合全尺寸设备完成。批评者则反驳说,这一品类是在被重新定义,而非被抛弃,因为智能手机和云服务正在承接过去必须依赖台式机完成的任务。

内存成本与 2026 年的收缩

最近的波动有着不同的成因。由于各机构在微软于2025年10月14日终止 Windows 10 免费支持之前更换设备,出货量有所回升。不过,Gartner 将2026年第一季度的增长称为"人为推高",认为渠道合作伙伴在涨价之前囤积了库存。更大的推动力来自内存。Gartner 估计,到2026年底,DRAM 与固态硬盘的综合价格将飙升130%,并预计这将使个人电脑价格较2025年上涨17%。IDC 统计显示,2026年第二季度个人电脑出货量为6820万台,同比下降4.9%,它将此归因于内存成本。全年预测各不相同:IDC 最新的数字是出货量下降11.3%,而 Omdia 预计下降10.7%,并预计2027年美国出货量将再下降4.9%。

AI 个人电脑:预测与定义

对于具备人工智能能力的机型,各方预测存在分歧。Gartner 预计,这类机型将在2026年占个人电脑总出货量的54.7%,即1.431亿台;而 Counterpoint 预计,AI 高级个人电脑的渗透率将在2026年攀升至全球出货量的约59%,较2025年的约39%大幅提高。Gartner 的预测早于内存供应紧张,而价格上涨已使其关于 AI 个人电脑市场渗透率达到50%的预计推迟至2028年。这一标签也部分取决于定义。Gartner 的统计涵盖在硬件组件和软件栈中嵌入人工智能的机器,而厂商的营销宣传则更宽泛地使用这一术语。从技术上看,设备端的人工智能工作负载可受益于更低的延迟、数据留存在本地设备上以及离线运行。其局限则由 GPU 和 NPU 的功耗预算以及内存容量决定,而内存如今已是扩容成本最高的部件。

开放与封闭平台

个人电脑最初是一个开放的系统:兼容 IBM 的市场依赖第三方制造可互换的零部件。现代架构则更具争议。安全启动等固件保护机制可以防范恶意软件,但也可能限制特定设备上能运行的操作系统或启动镜像。一些厂商和平台所有者控制着应用商店和软件签名,多个司法管辖区的监管机构也已对这种把关行为展开审查。开源系统(尤其是 Linux)以及更广泛的开源运动仍是主要的制衡力量,不过它们依赖硬件厂商发布驱动程序和文档。安全与用户控制之间的平衡,目前尚无定论。

平台竞争

处理器竞争正在扩大。高通推出了新款骁龙芯片,向价格在700美元及以下的市场下探,而 x86 厂商英特尔和 AMD 则认为前方仍有增长机会。苹果自研芯片表明,非 x86 架构的个人电脑同样能在能效上具备竞争力。然而,新平台能否取代 x86-Windows 这一标准,取决于软件兼容性,而非单纯的运算速度。应用程序、驱动程序和企业管理工具会形成转换成本与网络效应,这些都有利于现有的主导者,而这种惯性正是该问题仍未有定论的主要原因。

长期支持与未解问题

支持周期已成为一个现实问题。微软针对 Windows 10 的商业扩展安全更新,第一年每台设备收费61美元,第二年翻倍至每台122美元。这种结构使得继续使用旧硬件的成本逐年攀升。若干问题仍悬而未决:制造商将提供固件和驱动程序多长时间;谁拥有设备端 AI 助手所处理的数据,谁又能对其进行审计;鉴于操作系统和应用程序的遥测数据,如何保护隐私;以及个人电脑究竟会继续作为本地化的通用机器,还是会沦为承载云端 AI 的瘦终端。答案将取决于监管、内存与芯片的成本曲线,以及用户是否足够看重本地控制权,愿意为此付费。

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