Перфокарты и ко

:

: 5

imageНедавно мне в руки попала пачка перфокарт. После первых восторгов я подумала, что, наверное, не только мне будет интересно узнать об этом этапе развития компьютеров поподробнее.

Долгое время бумажные носители были наиболее удобным способом ввода информации(по сравнению с переключением контактных коммутаторов на наборных досках) и единственным способом хранения. Причём казались настолько неколебимыми, что даже в научной фантастике сложные системы работали на них. Так позитронные мозги роботов Азимова исходно кодировались с перфолент, а супермашины, заменившие людей по всем параметрам в Механическом Пианино Воннегута, принимали данные с перфокарт.

Техническая сторона вопроса.

Самым большим толчком к развитию перфокарт стала необходимость разработки материалов переписей, в первую очередь в США. Представительство штатов в Конгрессе по Конституции США ставится в зависимость от текущего населения штата, определяемого по переписям, проводимым раз в десять лет. Рост населения с почти 4 млн. человек в 1790 г. до 62 млн. в 1890 г. потребовал механизации процессов обработки. Результаты переписи в США 1880 г. обрабатывались 8 лет и подоспели только к началу следующей переписи.
Первое изобретение Г. Холлерита состояло из устройства записи на широкую перфоленту, и в процессе эксплуатации выяснилось, что лента не очень удобна для поставленных целей вычисления статистики. Тогда и настал черед перфокарт.
image
Первый комплекс оборудования не имел специального перфоратора, а использовал пробойник кондуктора в поездах. Карточки сортировались электрическим способом, но подача, выемка и перемещение в сортировочный ящик осуществлялись вручную. Применение данной системы резко ускорило процесс обработки статистики и позволило получить первые результаты (в частности, количество населения) через несколько недель после проведения переписи. Первая система Холлерита позволяла только подсчитывать количество карточек с определенными комбинациями пробивок. Сами карточки для каждого применения были различных размеров, зоны пробивок могли размещаться в различных частях карты.

Карты постепенно перешли к одному размеру, расположение и размер круглых пробивок было приведено к одному стандарту, который оставался единым для большинства машин, до тех пор, пока в 1928г. IBM не ввела новую карту с прямоугольными пробивками. Эти карты дожили до нашего времени.

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

Печать информации на картах производится специальным перфоратором. В более поздних версиях перфораторам добавили возможность печати текстовой строки для быстрого визуального определения, какую информацию она несёт.

Воспомнания бывалых.

С колодами перфокарт мы приходили в машинный зал и вводили данные в ЭВМ через устройство ввода с перфокарт. ЭВМ обрабатывала данные и выдавала результат на АЦПУ (алфавитно — цифровое печатающее устройство, аналог современного принтера).
Так вот, когда собиралось много программистов в машинном зале, каждый пытался ввести свое задание, успеть исправить, запустить задание еще раз и т.д. То есть, шел процесс отладки программы. Стульев в зале не хватало, все начинали слоняться. Пульт ЭВМ представлял собой подобие мини-пианино (по размерам).
image Слоняясь, довольно часто кто-нибудь присаживался на «полочку» пульта и, не заметив, «пятой точкой» нажимал кнопку «Загрузка». Операционная система перезагружалась, все задания надо было запускать заново. Матом в те времена ругаться не было принято (в зале были и программисты, и программистки). Слышно было:
— А не надо пятую точку такую отращивать!
— Чтоб тебе жить на одну зарплату! (а и так все жили на одну зарплату).
— Ё-моё!
— А, черт!
— Эфиоп вашу мать!
— Еще раз так сделаешь — писец тебе!
Кроме устройства ввода с перфокарт существовало еще устройство вывода на перфокарты, которое называлось в народе кратко — «Бармалей». Устройство издавало «пугающие» звуки, громкие и резкие, отсюда и название.

«Языковая» сторона.

Общеприняты двоичное и текстовое кодирование перфокарт. В двоичном режиме перфокарта рассматривается как двумерный битовый массив; допустимы любые комбинации пробивок(это кодирование не слишком интересно на вид, имхо), а в текстовом — каждая колонка обозначает один символ. 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.

Те перфокарты, что попались мне, судя по некоторым командам и тому, что они использовались в каком-то НИИ, написаны на Фортране, а, как говорит Вики:
Фортран широко используется в первую очередь для научных и инженерных вычислений.

Одно из преимуществ современного Фортрана — большое количество написанных на нём программ и библиотек подпрограмм.[1] Среди учёных, например, ходит такая присказка, что любая математическая задача уже имеет решение на Фортране, и, действительно, можно найти среди тысяч фортрановских пакетов и пакет для перемножения матриц, и пакет для решения сложных интегральных уравнений, и многие, многие другие. Ряд таких пакетов создавался на протяжении десятилетий и популярен (главным образом в научной среде) по сей день.

Большинство таких библиотек является фактически достоянием человечества: они доступны в исходных кодах, хорошо документированы, отлажены и весьма эффективны. Поэтому изменять, а тем более переписывать их на других языках программирования накладно, несмотря на то, что регулярно производятся попытки автоматического конвертирования FORTRAN-кода на современные языки программирования.

Синтаксис довольно понятный. Транслятор и комментарии, похоже. воспринимал)

Сестра перфолента.

Родственницей перфокарт является перфолента. Недостатком бумажных, наиболее массовых, перфолент по сравнению с перфокартами являлась низкая механическая прочность ленты и невозможность «ручного редактирования» текстовых файлов (добавлением или заменой перфокарт в колоде). Тем не менее бобину перфоленты может быть удобнее хранить.
В середине ленты идёт дорожка с более мелкой перфорацией, так называемая «транспортная дорожка». Она служит для перемещения ленты с помощью зубчатого колеса.
У перфолент своё кодирование — Код Бодо. Два знака до транспортной дорожки и три после. (Поздние компьютерные перфоленты имели ширину 7 или 8 рядов и использовали для записи кодировку ASCII.)
image

Век перфокарт на данный момент, пожалуй, самый длинный из всех носителей информации — первые перфокарты использовались в ткацких станках Жаккарда (1808) для управления узорами на тканях. Также их планировалось использовать и в аналитической машине Бэббиджа. Те карты, что у меня тиража 1980-го года. Итого почти два века. Думаю, вряд ли найдётся уже достаточно совершенный носитель, чтобы переплюнуть этот рекорд.

ЗЫ: Источники.
Вики: Перфокарта, Перфолента, Код Бодо, История вычислительной техники.
История компьютера: История перфокарт , Перфокарты
Краткая история перфокарт
Перфокарта
Обзор технологий хранения информации.
Виртуальный музей ВЦ ВГУ
Устройства считывания с перфокарт.
О людях хороших.
История компьютеров. Как это было? Аналитические машины
Ввод перфокарт в ЭВМ. Картинки с устройствами.
Краткая история корпорации IBM