從打卡機到計算機

早期的計算器，如同算盤，都是在執行固定的數值運算 (Fixed Numerical Task)。而可編程序計算機(Programmable Computer)的觀念則是英國數學家巴畢基(Charles Babbage)所發明。巴畢基設計了分析引擎(Analytic Engine)，利用數量大到可覆蓋整個足球場的齒輪及驅動器，來儲存1,000個50位數的十進制數字。整個機器由打孔卡片(Punched Card)控制，可自動執行加減乘除運算。不過這部機器並未真正被實現。

樂福雷斯的女伯爵(Countess of Lovelace)艾達(Ada)幫巴畢基描述分析引擎的設計，並為它編寫第一個程式(巴畢基可並沒有艾達這種寫程式的遠見呢)。1979年，美國國防部想將計算機語言模組化，重金懸賞設計新語言，最後得標的提案，將新語言命名為Ada。但是當時的計算機仍然無法跑Ada程式，只能感嘆Ada這位女伯爵終究只可遠觀，不能褻玩焉。更可惜的是，Ada語言的設計太過複雜笨重，無法變為主流，終究無疾而終。

巴畢基以打孔卡片控制分析引擎的做法相當巧妙，但並不是原創的想法。法國人查卡(Joseph Marie Charles)早在1804年就使用不同樣式的穿孔厚紙卡來控制紡綞和飛梭的交互運作，以此編寫程式來控制織布機，織出不同的花樣。打孔卡片的概念，被巴畢基借用來控制分析引擎。近代科學家圖林(Alan Mathison Turing)發明了圖林機 (Turing Machine)，能以抽象的數學表現出演算法。第一個能運作的圖林機 (Functional Program－controlled Turing－complete computer) 是德國土木工程師蘇斯 (Konrad Zuse)於1941年完成，取名為Z3。

我大學就讀成大電機系，學校最先進的大型計算機CDC Cyber 170仍然使用打孔卡片來輸入程式。年輕的朋友大概沒有「打卡片」的經驗。我當年躬逢其盛，開過這種洋葷，每天可打上千張卡片。跑程式時，兩個肩膀各扛一大箱卡片，顧盼自雄的將一大疊卡片餵入一部讀卡機。卡片數量之大，讓旁邊的女同學，看得崇拜不已。

其實是我的程式寫得太爛，三四行指令可完成的計算，卻寫了幾十行。當時計算機中心約有20部打卡機，使用率相當高，也常常故障。每當女同學束手無策的坐在故障的打卡機前，我就自告奮勇的幫忙排除問題。當年就是靠修理打卡機，才有機會和林夫人搭訕，約她出去吃飯的。

成大電機系還有更早期的IBM計算機。開機時必須用一捲打孔紙帶喚起作業系統，才能正常運轉。我大二修組合語言(Assembly Language)這一門課，就是跑這一部老爺計算機。這部計算機的印表機，列印龜速，猶如阿里山的小火車在上坡。炎炎夏日，我最喜歡待在冷氣電腦房。聽著IBM老爺印表機「科哩、卡拉」的列印聲，不久就會被催眠夢周公，睡一整個下午。大學時代長時間和老爺計算機相處，直到今日，仍然懷念「科哩、卡拉」的列印聲。