Как начинался компьютер
Компьютерная революция
Двоичный код
Разработки военных лет
Интегральные микросхемы
Микрокомпьютер
Персоны
Сеть
Язык компьютера
Развитие ПО
Гибкие системы
Средства разработки
Информатика
Вычислительная наука
Операционные системы
Искусственный интеллект
Предыстория
Поиск
Знания и рассуждения
Логика
Робототехника
 

 
Перфокарты Печать
Наибольшее значение среди приспособленных к компьютеру устройств ввода информации имели те, которые работали с перфокартами, применявшимися еще в XVIII в. для автоматизации производства шелковых тканей. В 1804 г. француз Жозеф Мари Жаккар изобрел механический ткацкий станок, управляемый последовательностями перфокарт. В соответствии с положениями отверстий на карте челнок совершал определенные движения, придавая ткани ту или иную структуру.

В XIX в. английский математик Чарльз Бэббидж и его помощница Огюста Ада Байрон, графиня Лавлейс, решили пользоваться перфокартами Жаккарда для программирования гигантского парового механизма, названного Аналитической машиной. Но прекрасная мечта о такой машине опередила свое время - и гигантский механический компьютер удалось построить лишь частично. Однако система ввода данных с перфокарт впоследствии нашла широкое применение в различных устройствах обработки информации.

Отцом современной компьютерной перфокарты является американский изобретатель и предприниматель Герман Холлерит. В 1890 г. Холлерит, решив механизировать обработку данных по переписи населения США, разработал систему табуляции перфокарт. С помощью ее возросшее население страны было подсчитано и классифицировано категориям в три раза быстрее, чем это сумела сделать целая армия чиновников десятью годами ранее. По меткому замечанию одного современника Холлерита, результаты были получены «тогда, когда они еще представляли интерес».

После триумфа устройства Холлерита табуляторы с перфорационным вводом данных стали одним из основных инструментов американского делового мира. Сам Холлерит основал компанию по производству табуляционных машин, которая впоследствии, слившись с несколькими другими фирмами, превратилась в корпорацию IBM - гигант компьютерной индустрии. На протяжении первой половины XX в. фирма IBM и ее конкуренты получали солидные прибыли благодаря возрастающей потребности делового мира в счетно-вычислительных устройствах. К началу 30-х годов развитие техники автоматической табуляции достигло такого уровня, что, например, в одном из супермаркетов Питтсбурга было установлено 250 терминалов, разбросанных по всему магазину, которые соединялись телефонными линиями с центральным банком табуляторов. Товары имели специальные ценники в виде жетончиков с перфорированными отверстиями, и закодированная в них информация автоматически передавалась табуляторам, которые фиксировали акт покупки и выдавали покупателям квитанции, отпечатанные на автоматических пишущих машинках, входящих в состав терминалов.
 
1942 г. В компьютер Атанасоффа - Берри данные поступали с перфокарт, которые проходили через считывающее устройство, расположенное слева от консоли управления.
1939г. Немецкий инженер Конрад Цузе пробивал закодированные инструкции для своего компьютера Z-2 на старой 35-милиметровой кинопленке.

В 40-х годах, на заре компьютерной эры, многие даже весьма изобретательные инженеры по-прежнему полагались на перфокарточные устройства ввода данных просто потому, что они были испытанным средством; определенную роль здесь сыграла и приверженность им консервативного гиганта - фирмы IBM. Перфокарта представляла собой прямоугольник из жесткой бумаги, более жесткой, чем обычная писчая, но более тонкой и гибкой, чем картон. Как и в первой системе Холлерита, информация пробивалась на карте в виде небольших отверстий, которые располагались в строки и столбцы (на карте часто печатались также предупреждения, что во избежание искажения нанесенных данных ее не следует сгибать или мять).

Обычно карты вводились в компьютер колодами по несколько сот штук в каждой, как это делал ось и в табуляционных машинах. Устройство считывания перфокарт, аналогичное тому, которое изобрел еще Холлерит, анализировало каждую карту, прижимая ее к плоской металлической пластине и проводя по ней чувствительными щеточками из тонкой проволоки. Когда щеточки, проходя по поверхности карты, натыкались на отверстия и входили в контакт с расположенной под перфокартой металлической пластинкой, замыкая электрическую цепь, возникал сигнал. Каждый сигнал компьютер воспринимал как элемент информации. Специальное устройство проверяло правильность набитых оператором данных, а при износе карты заменяли новыми путем дублирования.

Поскольку правильность результатов, полученных компьютером, зависела от строгого соблюдения определенной последовательности введения перфокарт, вероятность ошибок была велика. Если, например, незадачливый оператор случайно ронял колоду карт и порядок их расположения нарушался, то решение задачи становилось невозможным. (Со временем на оборотной стороне перфокарт начали ставить порядковые номера, чтобы облегчить восстановление колоды в исходном порядке.)

Первой альтернативой перфокартам, как носителям данных ввода-вывода, стала перфорационная бумажная лента; ее преимущество заключалось в том, что закодированные данные записывались на непрерывный носитель, а не на отдельные карты большой колоды. Предшественниками компьютерной перфоленты были движущиеся бумажные ленты, применявшиеся на телеграфных приемных аппаратах в XIX в.; несколько позже бумажная лента стала применяться и в телетайпе - электрической пишущей машинке, разработанной в начале XX в. в Чикаго двумя инженерами - отцом и сыном, Чарлзом и Говардом Крамами. Их изобретение, в котором использовалась перфорационная бумажная лента и синхронизированная с ней клавиатура, печатающая сообщения в символьном виде, произвела революцию в телеграфной связи, для обслуживания которой прежде требовались квалифицированные операторы на обоих концах линии, передававшие и принимавшие сообщения в виде точек и тире азбуки Морзе.

Приспособленная к табуляторам, а затем и к экспериментальным компьютерам, перфолента выполняла те же функции, что и перфокарты, и данные считывались с нее аналогичными устройствами. Обычно перфорированная лента свертывалась петлей и концы ее склеивались. Подпрограммы - небольшие программы, вложенные в большую, - кодировались на отдельных петлях перфоленты и считывались разными устройствами. Однако бумажная лента, очевидно, имела серьезный недостаток: она могла легко порваться. Порванная перфолента означала не меньшее бедствие, чем рассыпавшаяся колода перфокарт. Чтобы избежать обрывов, ленту протягивали через считывающее устройство медленно, с небольшим натяжением, и, конечно, пользователи, жаждущие максимального быстродействия, были не удовлетворены.
 

Как устроены перфокарты?

Перфорационные карты, некогда представлявшие собой основное средство ввод данных в компьютер по существу не изменились со времен Германа Холлерита, который впервые применил их в своей табуляционной машине, использованной для обработки результатов переписи населения США в 1890 г. Современная перфокарта очень похожа на введенную фирмой IBM в 1928 г. Ее правый верхний угол немного срезан. что позволяет избежать путаницы в расположении карт при складывании их в колоду. Цифры. буквы и другие символы перфорируются на карте в 80 вертикальных колонок в соответствии с кодом. предложенным Холлеритом. Цифра кодируется одним отверстием в одной из горизонтальных нижних строк, буква - двумя отверстиями: одно расположено в так называемой числовой строке, другое - в одной из трех «зонных строк» в верхней части карты; другие символы кодируются двумя и более отверстиями.

 

На этих двух рисуночках показаны два самых распространенных способа преобразования пробитой на картах информации в электронные импульсы, поступающие в цифровой компьютер. При электромеханическом считывании (вверху) карта зажимается между металлическим роликом и рядом из 80 маленьких металлических щеточек - по одной щеточке на каждую колонку карты. Попадая в отверстие, щеточка соприкасается с роликом - электрическая цепь замыкается и посылает сигнал компьютеру. В устройстве считывания другого типа (внизу) крошечные фотоэлектрические элементы регистрируют световые лучи, проходящие через отверстия в карте.