電腦誕生的奇幻旅程：電腦如何用0和1說話

序章


要怎麼才能做出電腦啊？

－－哇！你是哪位？



抱歉突然打擾到你，我叫做妖精。

－－是喔？你看起來像畫冊裡出現的小鬼頭呢，還有你戴著的那頂三角帽，長相又有點像倉鼠……

我叫妖精！我背上有翅膀啊！

－－噢！還真的呢，你找我有何貴幹？

我是想問你怎麼才能做出電腦，教教我吧。

－－做電腦？你是想製造一台電腦出來吧？

是啊，我們世界裡每個人工作量都很重，都累到不像話了。最近連東西都不夠吃，因而引發許多爭執，還有就是疾病也在蔓延，這點真的很頭痛。所以我和長老們談過了，又向守護神祈禱過，之後祂告訴我們：「人類有電腦這種東西，你們只要有它就行了」。 
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於是我就來到人類的世界了，之後才了解到電腦十分地好用，要是有了它，我們的生活會稍微輕鬆一些，不過人類世界的電腦，在妖精的世界是動不了的。

－－是喔？那還真可惜呢。

於是我們又去問了神明，牠給我們的答案是：「有個人懂得電腦的歷史，我給你名字，你們去找他吧，問什麼都可以」，我就是這樣才來到這裡的。你就是很懂電腦的那個人吧？拜託你告訴我吧。

－－呃……我大致是懂，不過你突然這一問，這倒有些難度了，該從哪裡開始教起呢？

我最想知道的是，為何在妖精的世界裡沒出現電腦呢？我們的世界和人類的是很類似的，為何會這麼說？因為妖精世界是以過去人類世界做為藍本來創造的。我們祖先很久以前就到過「古埃及」這個地方，幫人類建造了「金字塔」，還順便學了許許多多的東西，而這些對於創建我們的王國有很大的幫助。但接下來過了好久，電腦都沒有在我們的世界裡出現，這是為什麼？明明人類世界都已經有了。

 
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－－你問這個我也回答不出來，是因為沒有電嗎？還是？

人類世界有的東西，我們差不多也都有，像是水電啦，還是金屬之類的，不過用起來不像人類那麼順手，這點我也不明白。你來看看這幅畫，我們世界長得是這個樣子的：

－－我看看喔……啊！這不是照片而是張圖畫呢。嗯嗯……遠處有城堡有森林，有村子和小河，還有水車和風車，大夥都在田裡工作，我怎麼覺得這像個童話裡的世界啊？這樣要弄出電腦恐怕很難吧。

不用擔心，只要我大概弄懂人類世界中的電腦是怎麼做出來的，在我們的世界一樣做得到。把妖精世界所缺少的東西帶回去，再把時間一口氣調快，這樣在技術方面也會突飛猛進的。

－－調快時間？你想像力也太豐富了吧？

只要去祈求時間之神就辦得到了，但就現在的狀況，就算調快時間也不會出現什麼改變，這點我是明白的，因此得要弄清楚還缺了哪些東西。

要是一切都清楚了，在這個基礎下將時間調快 年，或是 年的話，電腦一定會出現在我們的世界的。

－－等等！你說什麼？我剛才聽你講的是「〇年或是〇〇年」沒錯吧？

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我說的是 年還有 年的，這種講法很奇怪嗎？

－－那是什麼意思？

你不懂喔？用現在你們人類的話來講，「 年」是1000年，「 」年是2000年。

－－這該不會是……古埃及數字吧？

是啊是啊。

－－原來如此，這下我知道原因了，是由於你們世界的「數字」是不成熟的，電腦無法在你們的世界裡出現，「數字」是其中一個原因。

「數字」不就只是拿來表示「數」嗎？那和電腦有啥關係？

－－關係可大了啊！我就先從這部分開始解說吧。

序章


要怎麼才能做出電腦啊？

－－哇！你是哪位？



抱歉突然打擾到你，我叫做妖精。

－－是喔？你看起來像畫冊裡出現的小鬼頭呢，還有你戴著的那頂三角帽，長相又有點像倉鼠……

我叫妖精！我背上有翅膀啊！

－－噢！還真的呢，你找我有何貴幹？

我是想問你怎麼才能做出電腦，教教我吧。

－－做電腦？你是想製造一台電腦出來吧？

是啊，我們世界裡每個人工作量都很重，都累到不像話了。最近連東西都不夠吃，因而引發許多爭執，還有就是疾病也在蔓延，這點真的很頭痛。所以我和長老們談過了，又向守護神祈...

前言

我們現今使用成習的電腦是如何從人類歷史中誕生的呢？而它是靠什麼機制來運作的？本書是以「接觸過電腦卻完全不明白箇中奧秒」之方向進行解說。導覽本書的角色有兩位：一位是來到人類世界學習如何製作電腦的妖精，另一位是詳知電腦的熱心青年。順著他們的對話內容，便可了解到現代電腦的三個基本：其一，電腦是「數位機器」，處理以數字所表達的資訊。其二，電腦是「電子機器」，靠著操控電子來執行運算。其三，透過程式，電腦能夠執行各種運算。即使在技術成熟的今天，談到電腦及程式的運行機制，其本質並未有任何改變。回顧電腦誕生的過去，讓各位來思考人類的今日與明天，這個啟蒙若能給予各位任何助益，敝人實屬欣慰。

前言

我們現今使用成習的電腦是如何從人類歷史中誕生的呢？而它是靠什麼機制來運作的？本書是以「接觸過電腦卻完全不明白箇中奧秒」之方向進行解說。導覽本書的角色有兩位：一位是來到人類世界學習如何製作電腦的妖精，另一位是詳知電腦的熱心青年。順著他們的對話內容，便可了解到現代電腦的三個基本：其一，電腦是「數位機器」，處理以數字所表達的資訊。其二，電腦是「電子機器」，靠著操控電子來執行運算。其三，透過程式，電腦能夠執行各種運算。即使在技術成熟的今天，談到電腦及程式的運行機制，其本質並未有任何改變。回顧電腦...

目次
前言 －－2
序章 －－3
第1部 以數字來表達資訊
第1章 數字的歷史 10

「數」和「數字」的不同 －－10
「數」是怎麼誕生的？－－14
「數」在表達上的難題－－16
各式各樣的數字－－19

第2章 二進制數字和電腦 27

電腦裡是二進制的世界！－－27
電力、磁力、光－－34

第3章 以數字為基礎的資訊表達 36

數字的使用是為了區分和辨別資訊－－36
僅以「0」和「1」能夠表示出多少資訊？－－40
以數字來表示文字－－44
以數字來表示顏色－－49
聲音是如何呈現的？－－52
「數位」和「類比」差在哪裡？－－57
專欄：巴比倫數字與「零」的發明－－64

過了好幾天後－－68
第2部 利用電來實現運算機制
第4章 以電腦執行加法運算 72

二進制數字的加法－－72
半加法計算器：利用電來實現單位數的加法－－76
全加法計算器：利用電來實現兩位數以上的加法－－84
8
第5章 「利用電的運算機制」之黎明期 94

布林代數：邏輯學與數學的相遇－－94
邏輯電路：邏輯學和工程科學的相遇 －－106
開關愈來愈快，愈做愈小
從繼電器到真空管，再來到半導體 －－113

又過了好幾天－－122

第3部 什麼是程式？
第6章 對電腦下達指令 126

電腦之所以是電腦的理由－－126
如何對機器下達指令？－－129

第7章 接收指令的機制 133

CPU：假設電腦中樞是個住有妖精的房間－－133
主記憶體：指令與資料共存的地方－－139

第8章 執行指令 144

體驗程式的執行－－144
搬移與運算指令：CPU和主記憶體間的溝通及運算－－146
以跳躍與條件分岐指令來變更流程 －－ 148

第9章 電腦的誕生 152

「指令與資料共存」所帶來的震憾－－152
嬰兒時期的電腦－－158
專欄：圖靈機－－160

雜談－－167
給想知道更多關於電腦方面的讀者們－－171
自此之後－－174

目次
前言 －－2
序章 －－3
第1部 以數字來表達資訊
第1章 數字的歷史 10

「數」和「數字」的不同 －－10
「數」是怎麼誕生的？－－14
「數」在表達上的難題－－16
各式各樣的數字－－19

第2章 二進制數字和電腦 27

電腦裡是二進制的世界！－－27
電力、磁力、光－－34

第3章 以數字為基礎的資訊表達 36

數字的使用是為了區分和辨別資訊－－36
僅以「0」和「1」能夠表示出多少資訊？－－40
以數字來表示文字－－44
以數字來表示顏色－－49
聲音是如何呈現的？－－52
「數位」和「類比」差在...