電腦程式設計 - 簡介(一)

更新於 發佈於 閱讀時間約 3 分鐘
嗨!大家好!本系列文章運用淺顯易懂的方式,幫助大家瞭解程式設計是什麼。如果您想要學習寫程式,不得其門而入,希望我的文章能夠對您有幫助。
在開始之前,我們必須要瞭解電腦是什麼,請您耐心地閱讀我為您帶來的電腦簡史。

電腦,又叫做電子計算機,是一種插電以後,可以幫助我們做計算的電子設備,它比電風扇、電熨斗要複雜許多,因為它會回應我們的要求,它會記得做過的事情,而且它算數學的速度快得令人瘋狂。

全世界第一部計算機:巴斯卡計算機

巴斯卡計算機
圖片作者:Rama-圖片來源:Wikipedia
很早以前,人們已經很會算數了。但是算來算去,用手算總是辛苦,又容易出錯,所以西方一位聰明絕頂的數學家,名叫巴斯卡,發明了齒輪計算機。這台機器發明的年代為1642年,大約是皇太極建立清朝的年代。

數位的起源 - 布林代數

後來的人更聰明,運用電來計算。但是用電來計算很不穩定:我們用伏特(Volt)來計算電壓,家裡的插頭是110伏特,會電死人的,3號電池只有1.5伏特。然而,電壓很難控制在一定的範圍內,電壓會因為電路接法、室內溫度以及種種原因而改變,像風中的綵帶般輕輕地飄動,所以我們很難製造出一個精準的110伏特,再加上1.5伏特,然後計算正確答案的機器。(請注意,您絕對不能在家做這個 110加1.5伏特 的實驗,會造成電線走火,影響公共安全)
我們前面說的,飄來飄去又很難計算的現象,稱之為類比
另一個相對的名詞,相信大家很熟悉,就是數位。數位化的計算方式,其實早在1847年,一位叫做George Boole的哲學家,就提出了運用0與1進行邏輯分析的方法,在那個年代,邏輯分析方法是沒事找事做的廢招,沒有人知道這玩意兒能夠拿來幹什麼?當時的人實在難以想像,在100年後,這套方法會成為電子計算機的運作基礎。
後代為了紀念George Boole,把這種邏輯分析法稱之為布林代數(Boolean algebra)。很可惜這位George Boole先生教學太認真了,他在大雨中趕去上課,最後不幸得了肺積水而過世。
George Boole
圖片來源:wikimedia

數位計算機問世

到底數位是什麼?簡單來講, 數位運算就像是一隻玻璃杯,如果空的就是0,如果裝滿水就是1。沒有半滿半不滿的道理,只要超過一半就是1,在一半以下就是0。二種絕對的狀態,可以避免模糊不清。在電路方面也是這樣,把電打開,燈亮了就是1,關起來,燈熄了就是0,如果燈開開關關閃來閃去,就是不正常運作,久了會燒掉。電腦科學家把很多個0與1組合起來,就可以應付我們平日計算的數字了。
數位計算機,一直到了George Boole過世大約100年後,1939年,貝爾實驗室運用電話的繼電器發明了一座廚房用的加法器:Model K Adder,証明了布林代數真的非常有用。繼電器是一種電控的開關,生活中最常遇到的繼電器,就是汽車打方向燈時,會聽到「喀‧喀」間歇性的聲音,伴隨著方向燈的閃動,汽車間歇性地藉由電瓶的力量讓方向燈亮起來。
Model K Adder
圖片作者:ArnoldReinhold - 圖片來源:wikimedia
Model K看起來很蠢吧?說實話,我看不出來要怎麼用它來計算。不過,到1939年為止,人類做出來的東西雖然仍是機械的計算機,卻默默地把0與1的革命帶進我們的生活。
0與1的革命,帶來今天人手一機的便利生活,我們實在應該紀念那位因淋雨犧牲生命的George Boole。至少,科技公司都應該供奉個George Boole的祖師爺像。
下一篇,真正電子式的計算機即將問世,請拭目以待。
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慕樂諾斯自然農法農場位於長濱鄉永福部落,歷經十年的實踐與變革,融合生態觀點與原住民傳統精神的自然農法,不止是農耕方法,也是一套思想系統。很榮幸能夠在這裡跟大家分享在農場中耕作與思考的點點滴滴。
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