圖解電腦運作原理

序

如果你想了解宇宙的奧秘，從能量、頻率和振動的觀點著手

──特斯拉(Nikola Tesla)

半世紀以前，高中物理課要學習六種簡單的機械：輪軸、槓桿、滑輪、斜面、楔子及螺旋釘。這些使用了幾百年的工具，可以讓研究物理更加簡單。要解釋這些工具如何節省我們的勞力，往往伴隨著看起來工作非常辛苦的畫面。

萬變不離其宗，有人會引用阿基米德（Archimedes）的諺語: 給我一根夠長的槓桿和支點，我將移動整個地球。然而阿基米德給的任務並不容易：找到一個槓桿能從地球延伸至木星。

人類只能用肌力和馬匹當做動力的年代，這六種機械的發明顯得非常巧妙。以不同的方式結合這六種機械， 就變成了馬車、彈弓、灌溉系統、道路、橋樑以及不用多說的金字塔。把齒狀物放在輪子上，就成了齒輪。結合齒輪、槓桿及滑輪，就成了時鐘。

隨著世紀更替， 聰明的人類運用創造力結合這些簡單的機械，把它們變成複雜和具有動力的機器，於是有了用水發動的引擎、蒸氣、壓縮空氣、化學燃料等等，將這六種簡單的機械結合成複雜的工具所暴增的動能，大概連阿基米德都無法想像吧！

然後是電的發明。這是經由特定的金屬線神秘的力量而產生的動能。這些線可彎曲，也可包裹其它線及金屬片以產生能量，不像水磨機，這種能量可移動; 也不像蒸氣和化學燃料的引擎，它不會爆炸。電的發明不僅僅為簡單/ 複雜的機器創造了更安全、更有效的動能，其本身的發明就是人類文明的恩賜。科學家和工程師從這個能量中開發了許多新的領域，儘管他們並不知道電是什麼，甚至看不到電的存在。

大家應該都很清楚電可以帶來什麼東西：電燈泡、電腦、智慧型手機、甚至正在讀這本書所用的平板電腦。當工程師把電的功能看做遠遠超過僅是燈絲發光或馬達動力時，我們也開始從中得利。他們發現電與磁相連的更多可能性，由電產出的電磁領域，能與其它物質互動，即使相隔數萬里。電與光其實是一體兩面的東西—一個我們幾乎無法看到的電磁光譜，其組成是由不同頻率波的振動，而這些頻率可小至原子，大至圍繞地球的長度。就像中古世紀所使用的機械，利用這些新的物理基本原則的結合，可創造出無數新的工具，以完成以前認為的不可能任務。工程師們發現電磁學真正的能量，不僅是火車快飛、檢查病人體內、將黑夜變為白晝，它其實還可操作及分配資訊。所有的發明都是物理學的基礎原理，讓我們發現宇宙間每一個事物的真實特性。現今是這些基本原理的初始階段而已，就是本書的第一部份所介紹。也許有人質疑：什麼時候正式才進入談論電腦的主題呢？

我們已經進入了啊！本書前幾章的主題就是談論電腦。不論你是使用那種型態的電腦—大型電腦、家用電腦、筆記型電腦、平板電腦、數位音樂播放器、相機、GPS、智慧型手機、智慧型手錶或眼鏡。這些都是電腦，並且我們會發現它們全部使用同樣的原理和技術。a