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個人電腦硬軟體的發展

99/11/04 22284

林天送｜美國聖路易華盛頓大學化學系暨神經科學系

硬體的開發先有 1947 年半導體的發明，1958 年積體電路（見《科學發展》99 年 1 月號的報導）的開發，而後 1968 年美國英特爾公司（Intel）採用積體電路推出微處理機，提高電腦的效能而降低成本。1970 年代是小中型電腦興起的時期，這時候出現許多出色的硬軟體設計家，才奠定個人電腦的基礎。本文報導滑鼠的發明及電腦程式的發展，這 2 樣「零件」是使用者與電腦互動的媒介。

小檔案

電腦滑鼠是美國英格巴（Douglas Engelbart，1925 年出生）於 1967 年發明而提出專利申請，1970 年得到專利。因為這手動小工具有一條尾巴（線）連接到電腦上，所以一開始就稱呼它為滑鼠。滑鼠可以輕易指揮及移動顯示器上的圖像與文字。

再來看電腦程式，它是操作電腦的指令軟體，有一定的用語、規則及程序，就像每一種語言都有它的文法、字義與使用規則。當時最出色的 2 位電腦程式寫作家是比爾‧喬義（Bill Joy，1954 年出生）和比爾‧蓋茨（Bill Gates，1955 年出生）。喬義是近代電腦程式的開發功臣，他曾參與 UNIX 操作系統的建立，創辦太陽微系公司（Sun Microsystem），也參與電腦程式語言 Java 的創始，有人稱呼喬義是 Internet 的愛迪生，有不同凡響的電腦硬軟體的創造力。

而蓋茨是微軟公司（Microsoft）的總裁，他是寫電腦程式出身的高手，有創造力及生意腦筋，目前所有 IBM 個人電腦都使用微軟的操作系統。他是美國企業首富，名揚全球。

電腦滑鼠的發明

原始的滑鼠是裝置在一個小木箱上，它的高度是今天滑鼠的 2 倍，在上面有 3 個按鈕，下面裝有 2 個輪子可以滑動，不是目前的橡膠滾輪裝置。一個滾輪是做上下垂直滑動，另外一個做左右水平滑動。當滑鼠移動時，電腦就開始記錄它的移動距離與移動方向，同時轉換成二進碼，這樣才能了解顯示器上的座標位置。

英格巴當初發明的滑鼠是使用在 NLS 系統（ON-Line System）。1970 年代的電腦使用非常不方便，要尋找資料或圖像都必須經過電腦程式的運作。英格巴就花了幾年的時間去了解電腦程式及顯示程序，最後設計出木箱滑鼠裝備。原先的用意是讓電腦用戶能輕易分享計算機存儲的信息及互相聯網，就像目前可上網查資料、購物、看報紙等。當初的研究經費是來自美國國防部高級研究計畫局。

不過滑鼠並沒有很快被電腦界採用，一直到 1981 年，Xerox 的 8010 電腦才開始採用滑鼠。1984 年，蘋果電腦公司的 Mac 電腦也開始使用滑鼠裝備，接著 IBM 也使用，自此滑鼠就變成所有電腦的標準設備。

電腦程式的開發

1970 年代，一部電腦主機的價格大約 1 百萬元美金，大多是租用的，使用者以使用時間計算費用。寫程式不但要有邏輯概念和數學根基，還得有「上場」經驗，從錯誤中學習，因此必須有機會與花時間才能寫出出色的程式。在那時候，出現了許多「玩」電腦的年輕小伙子，其中「玩」得最出色的是二位比爾，他們的年齡只差 1 歲。他們的成功可說是生逢其時，加上自己的興趣與苦幹才有成功的表現。

蓋茨出生富家，父親是著名律師，母親娘家是銀行家。比爾並不很喜歡念書，小學畢業後，父親就把他送進私立中學，希望可以提高他的念書興趣。2 年級的時候（1968 年），學校剛剛設立一個電腦遠端打字站，學生可以寫程式、「玩」電腦。比爾跟 2 個死黨好友就一天到晚待在電腦室裡，無師自通寫程式。

後來華盛頓大學（西雅圖市）設立電腦中心，離他家不遠，他又發現電腦中心在清晨 3 到 6 點鐘沒有人使用電腦。比爾就跟好友阿連（Paul Allen，1953 年出生）經常在這空檔時段不睡覺，去華盛頓大學的電腦中心寫程式、「玩」電腦。20 年後蓋茨的微軟公司大賺錢，他每年都捐幾百萬元美金給華盛頓大學，回饋當年華盛頓大學給他機會玩電腦。

在他高中最後一年，有一家電子工廠 TRW 需要一位電腦程式的助理，他遊說老師讓他去試一試，算是「課外學習」活動。在 TRW，他碰到諾頓（John Norton），諾頓教蓋茨一些寫程式的捷徑與祕訣，這算是蓋茨第 1 位寫程式的老師。

高中畢業後，他進入了哈佛大學（1973 年），但念了一年半就不念了，與高中時代的好友阿連為伍，開始為阿塔爾電腦（Altair computer）及工商界寫電腦程式，後來兩人成立微軟公司。如果做個統計，從初中 2 年級一直到他成立微軟公司，他花在寫電腦程式的時間超過 1 萬個小時。

再來看喬義的電腦程式生涯。喬義高中畢業後進入密芝根大學，本來是想讀數學或工程，但大一的第 2 學期（1971 年），他一下子就被密西根大學剛成立的電腦中心吸引住了，此後他一天到晚就在電腦中心過活。密西根大學是全美國第 1 間花大錢設立電腦中心的大學。剛開始，喬義只分配到每周 1 個小時的電腦時間，一下子就用完了。於是暑假他就在電腦中心打工，賺點電腦時間，也常常志願代人寫程式，可以說費盡心機去學習電腦程式。

有一次他發現如果在電腦程式的第一行打有「t = k」，電腦就會給免費優待，發現這「電腦蟲」（bug）後，使喬義在幾個月內能享受無限免費「玩」電腦的機會。他自己估計，大學期間大約花了 1 萬個小時的時間在寫電腦程式。這是勤能補拙、熟能生巧的見證。

1975 年，喬義大學畢業進入加州大學──柏克萊攻讀電腦博士學位。在他博士論文口試時，他當場寫出相當複雜的規則系統（algorithm），口試的教授們看得目瞪口呆，不敢相信這年輕人會有這般的功力。拿到博士學位後，喬義在矽谷與好友創辦太陽微系公司（1982 年），這是附有圖案設計程式的電腦系統，採用 UNIX 操作系統，並與同事創 Java 電腦語言，Java 是以 C++ 為基本語言，許多貴重儀器都以太陽微系為操作主機。

掌聲回響

英格巴發明滑鼠的經過與歷史並沒有很多人知道，主要是英格巴的發明專利稍微比當時的電腦科技早些。滑鼠的專利有效期限只到 1987 年（美國專利期限是 17 年），而滑鼠的普遍化是在 1985 年後，英格巴也就只拿到二年多的專利金。根據最大滑鼠製造商 Logitech 的統計，他們已經出售了十億多隻的滑鼠，充分說明滑鼠對現代電腦的重要性。但是最新的資訊輸入方法，如觸摸顯示器、聰明電話、電子遊戲遙控器等，有一天可能會取代滑鼠的功能。

蓋茨家境好，又碰巧念中學時學校剛剛設立電腦打字站引起他的興趣，使他能發揮才能，加上他的腦筋靈活，高中考 SAT 得 1,590 分（滿分是 1,600），才順利進入哈佛大學。蓋茨雖然在哈佛只念了一年半，但是 2007 年哈佛頒給蓋茨一個榮譽博士學位。到目前為止，蓋茨已經擁有 7 個榮譽博士學位，包括英國劍橋大學（2009 年）、中國清華大學（2007）、日本早稻田大學（2005）等。

蓋茨是美國歷年來的首富，但他對慈善事業從不落於人後。到 2007 年為止，蓋茨基金會（Bill and Melinda Gates Foundation）就捐了 280 億美元給慈善與研究機構及學校。蓋茨曾經 2 次被美國《時代》雜誌選為 20 世紀全球 100 位最有影響力的人士之一。

喬義並沒有蓋茨的好運氣與出色，早期耀眼風光一時，靠著 1 萬小時的功績，使他與同僚共創太陽微系公司。有一陣子，太陽微系公司幾乎占據了大部分貴重儀器的操作系統，但太陽微系公司經營不善，曾經宣告破產，喬義於 2003 年從太陽微系公司退休。1986 年曾經因在柏克萊參與 UNIX 操作系統的成績，獲得過美國電腦協會的 Hopper 獎（Grace Murray Hopper Award）。

深度閱讀

David E. Brown (2002) Inventing modern America: from the microwave to the mouse, 162-167, MIT Press, Cambridge, MA.
Malcolm Gladwell (2008) The 10,000 Hours Rule. Outliers: The Story of Success, Ch 2. Little Brown and Company, New York, NY.
http://en.wikipedia.org/wiki/Bill_Gates
http://en.wikipedia.org/wiki/Bill_Joy

資料來源

《科學發展》2010年11月，455期，70 ~ 73頁

電程式(2) 科發月刊(5210)

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