什麼是電腦?

電子電腦（以下簡稱電腦）是一種根據一系列指令來對數據進行處理的機器。俗稱「電
電腦種類繁多。實際來看，電腦總體上是處理信息的工具。根據圖靈機理論，一部具有最基本功能的電腦應當能夠完成任何其它電腦能做的事情。因此，只要不考慮時間和存儲因素，從個人數字助理（PDA）到超級電腦都應該可以完成同樣的作業。即是說，即使是設計完全相同的電腦，只要經過相應改裝，就應該可以被用於從公司薪金管理到無人駕駛飛船操控在內的各種任務。由於科技的飛速進步，下一代電腦總是在性能上能夠顯著地超過其前一代，這一現象有時被稱作「摩爾定律」。

電腦在組成上形式不一。早期電腦的體積足有一間房屋大小，而今天某些嵌入式電腦可能比一副撲克牌還小。當然，即使在今天，依然有大量體積龐大的巨型電腦為特別的科學計算或面向大型組織的事務處理需求服務。比較小的，為個人應用而設計的電腦稱為微型電腦，簡稱微機。我們今天在日常使用「電腦」一詞時通常也是指此。不過，現在電腦最為普遍的應用形式卻是嵌入式的。嵌入式電腦通常相對簡單，體積小，並被用來控制其它設備—無論是飛機，工業機器人還是數位相機。

上述對於電子計算機的定義包括了許多能計算或是只有有限功能的特定用途的設備。然而當說到現代的電子計算機，其最重要的特徵是，只要給予正確的指示，任何一臺電子計算機都可以模擬其他任何電腦的行為（只受限於電子計算機本身的存儲容量和執行的速度）。據此，現代電子計算機相對於早期的電子計算機也被稱為通用型電子計算機。

歷史
本來，電腦的英文原詞"computer" 是指從事數據計算的人。而他們往往都需要藉助某些機械計算設備或模擬電腦。這些早期計算設備的祖先包括有算盤，以及可以追溯到公元前87年的被古希臘人用於計算行星移動的Antikythera mechanism。隨著中世紀末期歐洲數學與工程學的再次繁榮，Wilhelm Schickard於1623 年率先研製出了歐洲第一臺計算設備。

1801年，Joseph Marie Jacquard對織布機的設計進行了改進，其中他使用了一系列打孔的紙卡片來作為編織複雜圖案的程序。Jacquard 式織布機，儘管並不被認為是一臺真正的電腦，但是它的出現確實是現代電腦發展過程中重要的一步。

查爾斯・巴比奇(Charles Babbage)是構想和設計一臺完全可程式電腦的第一人，當時是1820年。但由於技術條件，經費限制，以及無法忍耐對設計不停的修補，這台電腦在他有生之年始終未能問世。約到19世紀晚期，許多後來被證明對電腦科學有著重大意義的技術相繼出現，包括打孔卡片以及真空管。Hermann Hollerith設計了一臺製表用的機器，就實現了應用打孔卡片的大規模自動數據處理。

在20世紀前半葉，為了迎合科學計算的需要，許許多多單一用途的並不斷深化複雜的模擬電腦被研製出來。這些電腦都是用它們所針對的特定問題的機械或電子模型作為計算基礎。20世紀3，40年代，電腦的性能逐漸強大並且通用性得到提升，現代電腦的關鍵特色被不斷地加入進來。

克勞德・香農（Claude Shannon）於1937年發表了他的偉大論文《對繼電器和開關電路中的符號分析》，文中首次提及數字電子技術的應用。他向人們展示瞭如何使用開關來實現邏輯和數學運算。此後，他通過研究Vannevar Bush的微分模擬器進一步鞏固了他的想法。這是一個標志著二進位電子電路設計和邏輯閘應用開始的重要時刻，而作為這些關鍵思想誕生的先驅，應當包括：Almon Strowger，他為一個含有邏輯閘電路的設備申請了專利；尼古拉・特斯拉（Nikola Tesla），他早在1898年就曾申請含有邏輯閘的電路設備；Lee De Forest，於1907年他用真空管代替了繼電器。

沿著這樣一條上下求索的漫漫長途去定義所謂的「第一臺電子電腦」可謂相當困難。1941年5月12日，Konrad Zuse完成了他的機電共用設備「Z3」，這是第一臺具有自動二進位數學計算特色以及可行的編程功能的電腦，但還不是「電子」電腦。此外，其他值得注意的成就主要有：1941年夏天誕生的Atanasoff-Berry電腦，這是一臺具有特定意圖的電腦，但它使用了真空管計算器，二進位數值，可復用記憶體；在英國於1943年被展示的神秘的巨像電腦（Colossus computer），儘管編程能力極其有限，但是它的的確確告訴了人們使用真空管既值得信賴又能實現電力化的再編程；哈佛大學的Harvard Mark I；以及基於二進位的「埃尼愛克」（ENIAC，1944年），這是第一臺通用意圖的電腦，但由於其結構設計不夠彈性化，導致對它的每一次再編程都意味著電力物理線路的再連接。

開發埃尼愛克的小組針對其缺陷又進一步完善了設計，並最終呈現出今天我們所熟知的馮・諾伊曼體繫結構（程序存儲體繫結構）。這個體系是當今所有電腦的基礎。20世紀40年代中晚期，大批基於此一體系的電腦開始被研製，其中以英國最早。儘管第一臺研製完成並投入運轉的是「小規模實驗機」（Small-Scale Experimental Machine，SSEM），但真正被開發出來的實用機很可能是EDSAC。

在整個20世紀50年代，真空管電腦居於統治地位。到了60年代，電晶體電腦將其取而代之。電晶體體積更小，速度更快，價格更加低廉，性能更加可靠，這使得它們可以被商品化生產。到了70年代，集成電路技術的引入極大地降低了電腦生產成本，電腦也從此開始走向千家萬戶。

原理
儘管電腦技術自20世紀40年代第一臺電子通用電腦誕生以來以來有了令人目眩的飛速發展，但是今天電腦仍然基本上採用的是存儲程序結構，即馮・諾伊曼體繫結構。這個結構實現了實用化的通用電腦。

存儲程序結構間將一臺電腦描述成四個主要部分：算術邏輯單元（ALU），控制電路，存儲器，以及輸入輸出設備（I/O）。這些部件通過一組一組的排線連接（特別地，當一組線被用於多種不同意圖的數據傳輸時又被稱為匯流排），並且由一個時鐘來驅動（當然某些其他事件也可能驅動控制電路）。

概念上講，一部電腦的存儲器可以被視為一組「細胞」單元。每一個「細胞」都有一個編號，稱為地址；又都可以存儲一個較小的定長信息。這個信息既可以是指令（告訴電腦去做什麼），也可以是數據（指令的處理對象）。原則上，每一個「細胞」都是可以存儲二者之任一的。

算術邏輯單元（ALU）可以被稱作電腦的大腦。它可以做兩類運算：第一類是算術運算，比如對兩個數字進行加減法。算術運算部件的功能在ALU中是十分有限的，事實上，一些ALU根本不支持電路級的乘法和除法運算（由是使用者只能通過編程進行乘除法運算）。第二類是比較運算，即給定兩個數，ALU對其進行比較以確定哪個更大一些。

輸入輸出系統是電腦從外部世界接收信息和向外部世界反饋運算結果的手段。對於一臺標準的個人電腦，輸入設備主要有鍵盤和滑鼠，輸出設備則是顯示器，印表機以及其他許多後文將要討論的可連接到電腦上的I/O設備。

控制系統將以上電腦各部分聯繫起來。它的功能是從存儲器和輸入輸出設備中讀取指令和數據，對指令進行解碼，並向ALU交付符合指令要求的正確輸入，告知ALU對這些數據做那些運算並將結果數據返回到何處。控制系統中一個重要組件就是一個用來保持跟蹤當前指令所在地址的計數器。通常這個計數器隨著指令的執行而累加，但有時如果指令指示進行跳轉則不依此規則。

20世紀80年代以來ALU和控制單元（二者合成中央處理器，CPU）逐漸被整合到一塊集成電路上，稱作微處理器。這類電腦的工作模式十分直觀：在一個時鐘周期內，電腦先從存儲器中獲取指令和數據，然後執行指令，存儲數據，再獲取下一條指令。這個過程被反覆執行，直至得到一個終止指令。

由控制器解釋，運算器執行的指令集是一個精心定義的數目十分有限的簡單指令集合。一般可以分為四類：1）、數據移動（如：將一個數值從存儲單元A拷貝到存儲單元B）2）、數邏運算（如：計算存儲單元A與存儲單元B之和，結果返回存儲單元C）3）、條件驗證（如：如果存儲單元A內數值為100，則下一條指令地址為存儲單元F）4）、指令序列改易（如：下一條指令地址為存儲單元F）

指令如同數據一樣在電腦內部是以二進位來表示的。比如說，10110000就是一條Intel x86系列微處理器的拷貝指令代碼。某一個電腦所支持的指令集就是該電腦的機器語言。因此，使用流行的機器語言將會使既成軟體在一臺新電腦上運行得更加容易。所以對於那些機型商業化軟體開發的人來說，它們通常只會關注一種或幾種不同的機器語言。

更加強大的小型電腦，大型電腦和伺服器可能會與上述電腦有所不同。它們通常將任務分擔給不同的CPU來執行。今天，微處理器和多核個人電腦也在朝這個方向發展。

超級電腦通常有著與基本的存儲程序電腦顯著區別的體繫結構。它們通常由者數以千計的CPU，不過這些設計似乎只對特定任務有用。在各種電腦中，還有一些微控制器採用令程序和數據分離的哈佛體繫結構（Harvard architecture）。
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"什麼是電腦?"答案很詳細
"怎樣去砌電腦?"好像沒有答案......

電子電腦（以下簡稱電腦）是一種根據一系列指令來對數據進行處理的機器。俗稱「電腦」。

電腦種類繁多。實際來看，電腦總體上是處理信息的工具。根據圖靈機理論，一部具有最基本功能的電腦應當能夠完成任何其它電腦能做的事情。因此，只要不考慮時間和存儲因素，從個人數字助理（PDA）到超級電腦都應該可以完成同樣的作業。即是說，即使是設計完全相同的電腦，只要經過相應改裝，就應該可以被用於從公司薪金管理到無人駕駛飛船操控在內的各種任務。由於科技的飛速進步，下一代電腦總是在性能上能夠顯著地超過其前一代，這一現象有時被稱作「摩爾定律」。

電腦在組成上形式不一。早期電腦的體積足有一間房屋大小，而今天某些嵌入式電腦可能比一副撲克牌還小。當然，即使在今天，依然有大量體積龐大的巨型電腦為特別的科學計算或面向大型組織的事務處理需求服務。比較小的，為個人應用而設計的電腦稱為微型電腦，簡稱微機。我們今天在日常使用「電腦」一詞時通常也是指此。不過，現在電腦最為普遍的應用形式卻是嵌入式的。嵌入式電腦通常相對簡單，體積小，並被用來控制其它設備—無論是飛機，工業機器人還是數位相機。

上述對於電子計算機的定義包括了許多能計算或是只有有限功能的特定用途的設備。然而當說到現代的電子計算機，其最重要的特徵是，只要給予正確的指示，任何一臺電子計算機都可以模擬其他任何電腦的行為（只受限於電子計算機本身的存儲容量和執行的速度）。據此，現代電子計算機相對於早期的電子計算機也被稱為通用型電子計算機。

檢舉


電腦人性與人性電腦

演化到二十世紀之後，人類的文明面臨一個重要的轉折。人類由應用自己的力氣，演進到利用其他動物的力氣，再進一步演進到使用機械的力量。在這樣的「功」能使用的演化之下，人類造就了史無前例，而且令其他生物種屬望塵莫及的高度物質文明。不僅如此，除了在物理的力量之外，在智能上，人類也經歷類似的演化。人類起先完全使用自己的智能解決問題。接著能夠利用其他動物的智能，幫助解決人類的問題(比如訓練其他動物來觀測、通訊、警戒和娛樂等等)。如今接著更進一步運用「機械智能」(或稱「人工智能」)為人類解決前所未能解決(或未能如此簡單解決)的問題。機械上的「功」能和機械上的「智」能在二十世紀末葉開始結合起來，演變成今日我們所見證到的「自動化」或「電腦化」的世界。

電腦化不僅是本世紀的人類文化產物，它也將是下一世紀人類文明的顯明道向。它的成長和成就不只會開創更高更強的物質文明和精神文明；它的普及和風行更將為人類的理性和感性開闢出另外的道路，引導出不同的方向。因為電腦化的結果即將改變人類記號化的方向和歷程，改變人類的經驗方式和經驗內含，改變人類生態的外觀和內貌，改變人類的價值取向、心願內涵和生存意義。我們為什麼會經歷這麼重大的轉折呢？

首先我們知道，正好像上帝以祂的形象創造了人類，但自己卻隱形不見，心有苦哀，躲避幕後一樣，人類以他的「形象」創造電腦，電腦正在幫助人類演化人性──演化他的理性和演化他的感性，正好像人性也在幫助神性演化一樣。可是，在我們創造電腦的時候，有沒有注入人性的種子，我們注入了什麼樣的人性種子？在未來的電腦演化中，它們能否承接這點人性的種子，繼續發揚光大，像我們秉承神性，發揚神性一樣？還是，在未來的歲月裏，人類只能無助地聽憑電腦促使人性演化，情有苦哀，但卻心無餘力呢？

人類以他的什麼「形象」創造電腦呢？

深悉電腦運作的人都知道，電腦進行思考推理，計算演繹所根據的，就是一般我們慣用的「二值邏輯」(那是一種「外範邏輯」)。電腦將所要解決的問題化作二值邏輯所能表達的問題，然後加以接納消化，解決或排除。也就是說，電腦所採取的記號系統是二值邏輯的系統，電腦所進行的記號化是二值邏輯語言的記號化。這是人類加諸電腦的智能特點，這是人類據以創造「電腦」的形象──人類以值邏輯語言的智能特點作為典形象特徵，創造了電腦，讓他們參與人性和文明的演化。

這正是人類堪憂可慮之處。正好似人性的演化參與神性的演化，電腦的演化也將參與人性的演化。電腦的人性有沒有囊括人性的基本要點？它們是否單單繼承人性的一個層面，將它畸型放大，將它不成比例地拓展呢？

我們不能草率而武斷地一口咬定，只是根據二值邏輯的記號化，電腦必然無法接觸到人類那獨特的生命情狀，尤其是那有生有死，有男有女，有情有色(有愛有欲)，有身有心，有義有願等等的理性難局和感性困境。不過，除非電腦不像人類一樣，急功而近利，著眼當前的成就，而遺忘駐足設想其他的可能，否則電腦也將一往直前，全力開展二值記號的慣常解題方式。果真如此，人性的演化在大腦大力的促進和催化之下，將選擇性地朝向現在開發出來的二值記號化的既成方向，努力貫徹，勇猛邁進。那時，人類如果還能駕馭電腦，而不只充當電腦的奴僕，或許也只能摒棄現在已有的較為豐富充實的人性，而朝向電腦化的人性演化開展。二十一世紀會不會是人性的電腦化的世紀呢？人類是不是終於走向「電腦人性」的道路呢？

倘若電腦化是二十一世紀人類文明不可挽回的趨勢，假若電腦人性並不是人類期望人性演化的方向；那麼最直接而有效的方法，莫非將人性電腦化的方向加以扭轉，設法促成「電腦人性化」的演變趨勢。

就其大要來說，電腦人性化的要旨在於導致電腦擁有人類的感覺，而不只刺激電腦令它生發人類的舉止反應。人類文明的精神存在於人類心靈涵藏的「意義」，但是意義一事卻無法只憑行為來加以創立。因此，電腦人性化的首要步驟不是號令電腦模仿人類解題的行為，並且進一步加以發揚光大。電腦人性化的開端在於移植人類的感覺，令電腦終於發展出動作背後的感覺和行為內裏的意念。電腦的人性化終久要演化出不只具有頭腦，而且更加具有心靈的電腦。

根據人類演化的經驗，我們可以推知人類之有情在於人類之有男有女。(註27)尤其是人類母性那種含忍化育的情懷，導使人類普遍感情的成長。感情的特質，不論從它的起源或從它的滋法來看，全都離不開它的女性化或陰性化。感情是人性中的女性面。它使人類陰柔克剛，弱者反強。人類的理性就在這樣有陰柔面的感情約制之下，成就了我們引以為豪的文明。

而今，我們人類的陰柔面正在面臨史無前例的挑戰。歷史上男女地位的不平引發激烈的女權運動。這個運動不經意的推展結果，可能導致人類「單性文化」甚至「無性文化」的出現和拓展。再加上各方面的人工處理的方便與流行(比如人工受孕，人工「真實」與人工「滿足」)，人類有可能步入單性繁殖，單性家庭，單性社會，甚至單性人種的地步──像今日的電腦一樣。二十一世紀的高度電腦化，把這樣的可能帶向極為高度的真實層面。人類是否快要喪失他的陰柔層面呢？他的感情基礎是否即將連根拔起呢？在我們尚未看到電腦人性化的實現之前，我們自己的人性是否率先接受徹頭徹尾的電腦化？我們是否率先演化成為單性的品種，變成只有尖銳先進的解題能力，而欠缺陰柔幽美的動人情懷？

所以，在電腦的長足進步以及人性陰柔面的退化萎縮雙重壓力之下，電腦的人性化不僅是促進傳統人性演化的必要條件，它更成了維護保存整體人性的迫切手段。

怎麼能在電腦剛陽尖銳的人工智能上，引進陰柔幽韾的人工感覺，這正是二十一世紀的電腦工程和人性工程的難題。等這個問題獲得解決之後，機械理性的人工智能可望登上層樓，演成人性電腦的「人工智慧」。那時，電腦人性化了。它不但具備二值記號化的解題能力，而且因為具備兼容並蓄的感覺涵養，因此能夠進一步考慮探查其他(不是二值記號化)的解題方式；而且它因為具備陰柔的感覺，知道剛陽的極限，進而開拓人類感情的母性基礎。等這一天到來之後，電腦瞭解人類的生死感傷，領會他們的幽怨情懷和罪惡感。這樣的電腦可以演成有男有女的電腦(變成可以愛戀關懷的電腦)，可以演成有生有死的電腦(變成可以決定是否續存抑或自殺的電腦)。那將是有人性的電腦。它有生命，它有理性，它有感情。它將領略到生命的意義。它將參與人性的演化，將人類文明帶引向更高的層次。

1992年9 月13日完稿於台北

後記：1992年元月25日香港中文大學崇基學院周年研討會，主題為「電腦與人生」。作者以「電腦人性與人性電腦」為題，發表談話。本文係該次談話的整理和衍申。

如果說現代的電腦, 則 :
發明者：艾克特及曼奇里（美國人）
年份：１９４５年
地點：美國賓夕法尼亞大學

要講電腦，先要提出電腦的位代號，英國的布爾建立布爾代數的一殷邏輯法，為現代的計算機及電腦奠下基礎。至於第一「台」電腦是設在賓夕法尼亞大學內，該電 腦名為 ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer)，中文名為「電子數字積分儀電腦」。

這台佔了整間房子的電腦重３０噸，用了一萬八千支真空管及六千個開關掣，ENIAC 每秒鐘可以進行五千次數字運算，不過此腦本身也有弱點，那便是缺乏記憶體，只是一部大型的計數機。

電腦晶片的出現：由於真空管本身體積較大，科學家貝爾在１９４８年發明電腦晶片代替真空管，令電腦的體積縮小了又不會散發大量熱力。後來艾克特及曼奇利聯同數學家范紐曼便共同解決電腦的弱點，令電腦能運算外，也能自行執行命令，這便是現時電腦的基本模式。

帕斯卡於1642年設計出了電腦的圖紙，連外殼和齒輪用什麼樣的金屬材料都作了認真的選擇，同年造出了一台電腦。這是世界上第一台齒輪式電腦。

帕斯卡的這台電腦可以計算到8位數字，表示數字的齒輪共16個，每個齒輪均分成10個齒，每個齒表示0～9中的一個數，並按大小排列。8 個齒輪在上面組成垂直齒輪組，從左到右構成8位讀數，分別表示個位數、十位數、百位數……千萬位數；另外8個齒輪在下面組成水準齒輪組，從左到右可以進行 8位數的加減。

帕斯卡發明的鐘錶式齒輪電腦，是機械式電腦的初級階段。它的外殼用黃銅製成，精緻美觀。但這台電腦的功能還很差，做乘法時必須用連加的方法；做除法時，也 只能用連減的方法，而且這台機器需用一個小鑰匙撥動一下方能計算，每次計算結束，都必須復原到零位以後，方可重新計算，很不方便。在計算過程中它又常發生 故障。但是帕斯卡電腦的發明對以後電腦的發展具有深遠的影響。帕斯卡一下子成了著名人物。

6年後，帕斯卡對自己發明的電腦提出了專利申請，1649年獲得專利權。當他的電腦在盧森堡宮展出時，成千上萬的人被吸引住了。帕斯卡自己也為這一偉大傑 作而陶醉，他時常到盧森堡宮去看這件不朽的“藝術品”，深感自豪。帕斯卡電腦的發明是人類在計算工具上的新突破。它發明的意義遠遠超出了這台電腦本身的使 用價值，它告訴人們用純機械裝置可代替人的思維和記憶。從此在歐洲興起了“大家來造思維工具”的熱潮。至今還有很多遊人和學者慕名前往盧森堡宮參觀這一歷 史上的珍品——世界上第一台齒輪式電腦。

目前，帕斯卡發明製造的齒輪式電腦還保留有6台。其中5台在巴黎藝術和手工藝品博物館內，一台保存在德累斯頓的物理教學沙龍。這些電腦長約30～側釐米，寬15釐米，高10釐米，是科學史上難得的珍品。

帕斯卡一直被公認為世界上第一台齒輪式電腦的發明者，他也為自己的這一成就而感到無比自豪。但在帕斯卡發明之前，德國的數學家卡什爾已設計製造出6位數的 齒輪式電腦。卡什爾是著名的東方語言學家，數學家。他對天文學也有頗深的研究。他常困於大量的數據計算，被繁雜的計算攪得精疲力盡。現實中的問題促使他創 造一種新的得力的計算工具，來減輕計算上的沉重負擔。1623年，他開始著手構思設計，同年造出了樣機，以後又進行了一些改進。這台電腦的原理與帕斯卡的 有相同之處，使用過程中也極易發生故障。從歷史上來看，人們對卡什爾發明電腦了解很少，它的社會影響極小，直到1958年，人們才在有關歷史資料中得知他 發明齒輪式電腦的情況。因此，在談到第一個齒輪式電腦發明時，不能不提及卡什爾。實際上，卡什爾才是齒輪式電腦的第一個發明者。

注意 :

電腦（computer）的原來意義是『計算機』，也就是說，人類會發明電腦，最初的目的是幫助處理複雜的數字運算。而這種人工計算器的概念，最早可以追 溯到十七世紀的法國大思想家帕斯卡。帕斯卡的父親擔任稅務局長，當時的幣制不是十進位，在計算上非常麻煩。帕斯卡為了協助父親，利用齒輪原理，發明了第一 台可以執行加減運算計算器。後來，德國數學家萊布尼茲加以改良，發明了可以做乘除運算的計算器。之後雖然在計算器的功能上多所改良與精進，但是，真正的電 動計算機，卻必須等到西元 1944年才製造出來。

而第一部真正可以稱得上電腦的機器，則誕生於1946年的美國，名字叫做ENIAC。這部電腦使用真空管來處理訊號。