从Pocket PC到Pocket PC 2002，微软在掌上电脑市场凌厉的攻势让Palm丧失了不少市场，众多Palm拥护者也在极力盼望Palm的反击武器。在2002年2月初的PalmSource 2002开发者大会上，Palm公司终于展示了世人期待已久的最新一代操作系统——Palm OS 5.0 Beta版本，并宣布正式的版本将可能在2002年夏初发布授权许可，而采用Palm OS 5.0的掌上电脑则计划在2002年的秋季上市。2002年10月，Palm OS 5.0舍弃原来的Motorola DragonBall CPU，开始采用更高频率的ARM芯片，并支持320x320和320x480高分辨率和蓝牙以及WiFi连接功能，但依然没有实现多任务功能。
最重要的改变
从Palm公司展示的画面来看，Palm OS 5.0的用户界面仍与以前的版本非常相似，这样老用户可以快速上手。至于传闻中的多线程技术并没有得到支持。Palm OS 5.0在硬件配置方面最大的变化便是系统将基于强大的ARM架构处理器，要知道目前所有的Palm掌上电脑都是基于摩托罗拉公司的Drgonball“龙珠”处理器。Palm OS 5.0的授权生产商可以使用包括ARM 7 CPU和Intel、Motorola以及TI(德州仪器)的ARM架构CPU，但Palm公司表示将采用TI公司生产的ARM CPU。
发生这样大的变化，只因为被Windows五光十色的应用宠坏了的用户提出了更多的需求，而多媒体运算需要更强大的CPU。长期以来，Palm的CPU始终在几十MHz徘徊，而对手微软的Pocket PC一般都是206MHz。将CPU架构从Drgonball转换到ARM，尽管要冒很大的风险，但长痛不如短痛，Palm也是不得已而为之。
尽管改换了CPU，Palm公司仍然许诺Palm OS 5.0将兼容任何以Palm OS 4.0以上版本的API(应用编程接口)开发的程序，以利于现有软件开发商平滑过渡到Palm OS 5.0。众多的Palm软件开发商一直是令Palm所自豪的，目前已有超过13000个软件运行在Palm OS上。因为对旧的程序采用了类似OS模拟器的技术来兼容，所以在新的操作系统上这些旧有软件视情况的不同，有的将运行得更快，而有些将会减慢。
Palm OS 5.0新特性
Palm OS 5.0针对以前各版本操作系统存在的不足做出了诸多改进，着重突出了安全性、多媒体表现、无线联网功能，有效地提升了企业级应用功能。
◆安全加密性——采用RSA Security公司RC4加密算法的128位系统数据加密技术，可用于电子邮件、网络浏览和电子商务的加密技术。
◆多媒体性能——长期以来，受制于Palm OS和硬件性能，Palm的多媒体性能表现始终落后于Pocket PC。Palm OS 5.0则支持高达320×320像素的高分辨率显示屏，从而使Palm在显示能力上与Pocket PC站在同一水平，并且用户可以根据个人喜好自定义桌面主题。Palm OS 5.0还支持录制和播放16位高品质数字音频文件，有效地缩短了Palm在多媒体性能上与Pocket PC的差距。在会场Intel演示了用XScale+Palm OS 5.0来播放MPEG电影，效果不错。
◆无线连接——无线局域网在现代企业中将会得到广泛的应用，而这正是目前Palm OS所欠缺的。为了抢占企业用户市场，Palm OS 5.0大幅提升了Palm OS平台在无线网络上的表现，Palm OS 5.0除了支持蓝牙、802.11b等无线局域网技术外，对于2.5G/3G无线网络也有良好的兼容。
总结：这终究是Palm的绝唱
虽然Palm OS 5.0相对以前各版本有较大变化，增添了许多革命性的改进。但是我们也有足够的理由对其保持观望态度。长期以来，我们知道Palm相对Pocket PC具有轻薄小巧、电池耐力长久的特点，并引以为豪(有人归纳为K.I.S.S原则，即Keep it Short and Simple)。但那多是建立在低功耗处理器和灰度显示器上的，而Palm OS 5.0则开始支持功耗较大的ARM核心处理器和320×320分辨率的彩色显示系统，所以基于Palm OS 5.0的掌上电脑能否继续保持小巧、电池耐力长久的优势，将有待于观察。
Palm OS 5.0产品主要为高端的Tungsten系列和低端的Zire系列。Tungsten T是其首款产品，其拉伸式设计被人称道。2003年6月，Palm收购Handspring，并继承推出大受好评的智能手机产品Treo 600以及Treo 650。2004年6月，Sony由于日益萎缩的传统掌上电脑市场宣布放弃除日本以外的海外市场，并在同年9月发布最后一款PEG-VZ90后，将重心转移到Symbian UIQ产品上。这也表明了智能手机在逐步威胁传统掌上电脑的地位。2003年10月，负责Palm OS的PalmSource有限公司正式宣布从Palm股份有限公司分拆出来将成为一家独立上市、主营针对智能移动设备操作系统的软件公司。
市场面对新的需求，Palm OS 5.0内核并没有根本性的变化，多线程、32位支持、对新CPU的全新优化，这些恐怕只有期待下一版本了。但是由于下一代Palm OS迟迟不能推出（从03年就持续跳票），Palm新品推出缓慢，基本处于停滞阶段。从04年10月发布Treo650以后，再也没有一个重量级的产品出现，这就给了其它竞争对手追赶的机会。2004年下半年，微软的Windows Mobile设备已经超过Palm出货量。
2005年9月，Palm公司宣布其新款智能手机Treo 700 W 将采用来自微软的操作系统。同月，PalmSource公司被日本公司Acess以3.24亿美元收购，标志着一个时代的终结。
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