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個人電腦硬軟體的發展

1970年代是小中型電腦興起的時期,短短40年的發展,個人電腦已經變成我們日常生活及工商業界的必需品,電腦需要有硬軟體的配合才能運作。
 
 
 
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
  1. David E. Brown (2002) Inventing modern America: from the microwave to the mouse, 162-167, MIT Press, Cambridge, MA.
  2. Malcolm Gladwell (2008) The 10,000 Hours Rule. Outliers: The Story of Success, Ch 2. Little Brown and Company, New York, NY.
  3. http://en.wikipedia.org/wiki/Bill_Gates
  4. http://en.wikipedia.org/wiki/Bill_Joy
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