Введение
Устройство для пробивания отверстий в бумажных картах – устройство, используемое для вырезания ключей и т. п. Ключевой перфоратор – это устройство для точного пробивания отверстий в жестких бумажных картах в определенных местах, определяемых клавишами, нажатыми оператором. К другим устройствам, выполняющим ту же функцию, относятся групповой перфоратор, пантографный перфоратор и штамп. Этот термин также использовался для обозначения аналогичных машин, применяемых для переноса данных на перфоленты. Для жаккардовских ткацких станков полученные перфокарты соединялись в бумажную ленту, называемую "цепочкой", содержащую программу, которая при считывании станком управляла его работой. Для машин Холлерита и других машин с устройствами записи данных полученные перфокарты содержали данные для обработки этими машинами. Для компьютеров, оснащенных устройством ввода-вывода перфокарт, полученные перфокарты представляли собой либо данные, либо программы, управляющие работой компьютера. Первые ключевые перфораторы Холлерита были ручными устройствами. Позднее ключевые перфораторы стали электромеханическими устройствами, объединяющими несколько функций в одном блоке. Они часто напоминали небольшие столы с клавиатурами, похожими на клавиатуры пишущих машинок, и были оснащены бункерами для пустых карт и приемниками для перфорированных карт. Некоторые модели ключевых перфораторов могли печатать в верхней части столбца символ, соответствующий отверстию (отверстям), пробитому в этом столбце. Небольшие кусочки бумаги, выбиваемые перфоратором, попадали в коробку для обрезков, или (в IBM) в коробку для чипов, или "корзину для битов". Во многих приложениях обработки данных перфокарты проверялись путем повторного ввода тех же данных, чтобы убедиться в совпадении второго ввода и пробитых данных (так называемая двухпроходная проверка). Существовал большой спрос на операторов ключевых перфораторов, обычно женщин, которые работали полный рабочий день на перфораторах и верификаторах, часто в больших отделах, где работали десятки или сотни операторов, выполнявших ввод данных. В 1950-х годах компания Remington Rand представила UNITYPER, который позволял вводить данные непосредственно на магнитную ленту для систем UNIVAC. Компания Mohawk Data Sciences впоследствии выпустила улучшенный кодер для магнитной ленты в 1965 году, который с некоторым успехом продавался как замена ключевому перфоратору. Развитие микропроцессоров и недорогих компьютерных терминалов привело к разработке дополнительных систем "клавиатура-лента" и "клавиатура-диск" от небольших компаний, таких как Inforex и Pertec. Ключевые перфораторы и перфокарты широко использовались для ввода данных и программ вплоть до 1970-х годов, но быстро устарели из-за изменений в парадигме ввода и доступности недорогих терминалов с ЭЛТ. Исключение этапа переноса перфокарт на ленту или диск (с дополнительным преимуществом экономии стоимости самих карт) позволило улучшить проверку и исправление ошибок в процессе ввода. Разработка видеотерминалов, интерактивных систем распределения времени и, позднее, персональных компьютеров позволила тем, кто создавал данные или программу, вводить их непосредственно, вместо записи на формы для ввода операторами ключевых перфораторов.
the device used to cut door keys, etc. A keypunch is a device for precisely punching holes into stiff paper cards at specific locations as determined by keys struck by a human operator. Other devices included here for that same function include the gang punch, the pantograph punch, and the stamp. The term was also used for similar machines used by humans to transcribe data onto punched tape media. For Jacquard looms, the resulting punched cards were joined together to form a paper tape, called a "chain", containing a program that, when read by a loom, directed its operation. For Hollerith machines and other unit record machines the resulting punched cards contained data to be processed by those machines. For computers equipped with a punched card input/output device the resulting punched cards were either data or programs directing the computer's operation. Early Hollerith keypunches were manual devices. Later keypunches were electromechanical devices which combined several functions in one unit. These often resembled small desks with keyboards similar to those on typewriters and were equipped with hoppers for blank cards and stackers for punched cards. Some keypunch models could print, at the top of a column, the character represented by the hole(s) punched in that column. The small pieces punched out by a keypunch fell into a chad box, or (at IBM) chip box, or bit bucket. In many data processing applications, the punched cards were verified by keying exactly the same data a second time, checking to see if the second keying and the punched data were the same (known as two pass verification). There was a great demand for keypunch operators, usually women, who worked full time on keypunch and verifier machines, often in large keypunch departments with dozens or hundreds of other operators, all performing data input. In the 1950s, Remington Rand introduced the UNITYPER, which enabled data entry directly to magnetic tape for UNIVAC systems. Mohawk Data Sciences subsequently produced an improved magnetic tape encoder in 1965, which was somewhat successfully marketed as a keypunch replacement. The rise of microprocessors and inexpensive computer terminals led to the development of additional key to tape and key to disk systems from smaller companies such as Inforex and Pertec. Keypunches and punched cards were still commonly used for both data and program entry through the 1970s but were rapidly made obsolete by changes in the entry paradigm and by the availability of inexpensive CRT computer terminals. Eliminating the step of transferring punched cards to tape or disk (with the added benefit of saving the cost of the cards themselves) allowed for improved checking and correction during the entry process. The development of video display terminals, interactive timeshared systems and, later, personal computers allowed those who originated the data or program to enter it directly instead of writing it on forms to be entered by keypunch operators.
Печать карт Жакарда, 1801 - 1890
Карты Жаккарда, как утверждалось, штамповались или вырезались (а не пробивались). Первые карты Жаккарда штамповались вручную, иногда с использованием направляющей пластины. Усовершенствованием было размещение карты между двумя перфорированными металлическими пластинами (соединенными петлями), вставка штампов в соответствии с желаемым рисунком, а затем пропуск сборки через пресс для вырезания карты. Эти, по сути, ручные процессы были заменены машинами; «пианино-машины» (название произошло от клавиш), управляемые с клавиатуры и функционально сопоставимые с клавиатурными перфораторами, стали наиболее распространенными. Первым устройством для пробивания карт, созданным Германом Холлеритом в 1890-х годах, был обычный билетный пробойник, вырезавший круглое отверстие диаметром 3/16 дюйма. Использование такого пробойника облегчалось размещением отверстий, которые нужно было сделать, вблизи краев карты. Вскоре Холлерит разработал более точный и простой в использовании клавиатурный пробойник, использующий пантограф для связи пробойного механизма с указателем, который оператор устанавливал над соответствующей меткой в матрице 12x20, чтобы совместить ручной пробойник с нужным отверстием в одном из 20 столбцов. В 1901 году Холлерит запатентовал механизм, в котором оператор нажимал одну из 12 клавиш для пробивания отверстия, при этом карта автоматически перемещалась в следующий столбец. Первый клавиатурный перфоратор типа 001 использовал 45 столбцов и круглые отверстия. В 1923 году The Tabulating Machine Company представила первый электрический клавиатурный перфоратор, тип 011 Electric Keypunch, – устройство, похожее по конструкции, где каждая клавиша замыкала электрический контакт, который активировал соленоид для пробивания отверстия. Формат перфокарт с 80 столбцами был введен в 1928 году. Позднее клавиатурные перфораторы Hollerith включали в себя моторный электрический дублирующий клавиатурный перфоратор типа 016 (1929), алфавитно-дублирующий перфоратор типа 31 (1933) и алфавитно-печатный перфоратор типа 32 (1933). «Алфавитно-дублирующие клавиатурные перфораторы записывали алфавитную информацию на перфокарты, чтобы полные слова и имена, а также числовые данные могли быть впоследствии напечатаны на алфавитной учетной машине». Тип 31 Алфавитно-дублирующий перфоратор…
IBM-клавиатурные клавиатуры и верификаторы для карт с 80 колонками
Большинство перфораторов и верификаторов IBM использовали общую электромеханическую конструкцию в своих клавиатурах для кодирования механических нажатий клавиш. При нажатии клавиши тяга на ключевом валу приводила в действие соответствующий набор рычагов в верхней части клавиатурного блока. Рычаги, в свою очередь, замыкали контакты для электрического кодирования символов. Когда машина фиксировала каждое нажатие клавиши, цепь обратной связи активировала пару магнитов с рычагом, который механически возвращал ключевой вал в исходное положение, сбрасывал рычаги, осуществляющие электрическое кодирование, и создавал у оператора ощущение и звук завершенного действия. Каждая машина имела тенденцию вырабатывать собственное "ощущение" работы, зависящее от различных факторов, таких как степень износа, загрязнение и зазоры контактов рычагов в клавиатуре, а также характеристики базовой машины. Однако клавиатуры не предусматривали регулировки этого "ощущения", кроме правильной настройки контактов на рычаге восстановления и контактов кодирования. Специальные функциональные клавиши, такие как Shift, Release, Duplication и другие, имели только электрические контакты под стержнями, без механической связи с рычажным механизмом для кодирования. Перфораторы IBM, такие как модели 024, 026 и 029, позволяли устанавливать программу на карте, которая управляла различными функциями, такими как установка позиции и автоматическое дублирование полей с предыдущей карты. В более поздней модели 129 использовались электронные платы для хранения простых программ, написанных оператором перфоратора.
IBM 024, 026 Карточные перфораторы
IBM 024 Card Punch и IBM 026 Printing Card Punch были представлены в 1949 году. Они были почти идентичны, за исключением печатного механизма. Основным элементом перфораторов 024 и 026 был набор из двенадцати прецизионных пуансонов, по одному на каждый ряд карты, каждый с приводом относительно высокой мощности. Перфокарты перемещались по перфоратору на один столбец за раз, и соответствующие пуансоны активировались для создания отверстий, издавая характерный звук «клац-клац» при пробивании столбцов. Обе машины могли обрабатывать карты с 51, 60, 66 и 80 столбцами. 026 могла печатать пробитый символ над каждым столбцом. К 1964 году существовало десять версий с незначительно различающимися наборами символов. В научных версиях вместо четырех менее часто используемых символов в коммерческих наборах символов печатались скобки, знак равенства и знак плюс. Логика состояла из диодов, вакуумных ламп 25L6 и реле. В ламповых схемах использовалось напряжение 150 В постоянного тока, но оно применялось только для управления магнитом муфты. В большинстве других схем использовалось напряжение 48 В постоянного тока. Символы печатались с использованием матрицы из 5 × 7 точек, образованной проволоками; устройство, определяющее форму символа, представляло собой металлическую пластину, называемую «кодовой пластиной», с местом для 1960 штифтов (35 штифтов на 56 печатаемых символов). Если точка не должна была быть напечатана в определенном символе, штифт удалялся. Правильно позиционируя пластину и прижимая ее к одному концу ряда печатных проволок, к ленте, а затем к перфокарте прижимались только нужные проволоки. (Этот печатный механизм, как правило, считался инженерами обслуживания клиентов IBM сложным в ремонте. Одной из наиболее распространенных проблем был обрыв проволок в узкой изогнутой трубке между кодовой пластиной и лентой — извлечение обломков и замена пучка из 35 проволок были очень трудоемкими). Печатный механизм был подвержен повреждениям, если пользователь пытался дублировать «бинарные» карты с нестандартными схемами перфорации. Это могло привести к тому, что механизм позиционирования кодовой пластины попытается сдвинуть пластину за пределы предусмотренного диапазона движения, иногда вызывая повреждения. Выключение печати на самом деле не предотвращало повреждения, как полагали многие, поскольку механизм кодовой пластины оставался в зацеплении с перфорационным блоком и смещал кодовую пластину. Выключение печати лишь прекращало прижатие печатных штифтов к ленте и карте. Раймонд Лоуи, промышленный дизайнер «обтекаемых» форм, который также проектировал пассажирские вагоны железных дорог 1930-х и 1940-х годов, разработал удостоенный наград внешний вид перфораторов 026/024 для IBM. Их массивная стальная конструкция и скругленные углы действительно отражают стиль промышленного ар-деко.
IBM 056 Verifier Card (Проверяющий карты IBM 056 Card Verifier)
IBM 056 был устройством верификации, предназначенным для работы с перфораторами карт 024 и 026 Printing Card Punch. Устройство верификации было аналогично перфоратору 026, за исключением красной линзы индикации ошибки, расположенной в нижней центральной части крышки. Оператор верификатора вводил те же данные, что и оператор перфоратора, после чего устройство верификации проверяло соответствие пробитых данных. Успешно верифицированные карты получали небольшую насечку на правом краю. В устройстве верификации IBM 056 использовались большинство тех же механических и электрических компонентов, что и в перфораторах 024/026, за исключением блока перфорации и печатной головки. В блоке перфорации вместо штифтов для перфорации использовались сенсорные штыри. Отсутствие или наличие отверстий приводило к срабатыванию контактов, если конфигурация отличалась от введенной оператором верификатора. Это останавливало подачу карты и включало красный индикатор ошибки на крышке устройства. Механизм насечки располагался в области, занимаемой печатным механизмом в перфораторе 026 с печатью. Он включал соленоид, управляющий механизмом насечки, и другой соленоид, выбирающий насечку в верхней части карты или насечку в конце карты. Если оператор, вводящий данные для верификации, обнаруживал ошибку, ему предоставлялись вторая и третья попытки повторного ввода данных в соответствующее поле. В случае неудачи с третьей попытки на карту над колонкой с ошибкой наносилась специальная насечка ошибки, а индикатор "ОК" в конце карты не пробивался. Данные на карте могли быть верными, поскольку оператор верификатора был столь же подвержен ошибкам, как и оператор перфоратора. Однако, благодаря трем попыткам, вероятность повторной ошибки снижалась. Некоторые операторы верификации могли угадывать ошибку на карте, созданной предыдущим оператором перфоратора, сводя на нет смысл процедуры верификации. Поэтому некоторые устройства были модифицированы, чтобы разрешить только один ввод данных и нанесение насечки ошибки при второй попытке. Карты с насечками ошибок перепробивались (с использованием 024 или 026), обычно путем "дублирования" данных до колонки с ошибкой, а затем ввода правильных данных. Функция дублирования выполнялась путем пропуска карты через перфорационный узел без пробивания. На следующем узле сенсорные штыри считывали отверстия в оригинальной карте и передавали данные в перфорационный узел, а затем на чистую карту. Вместо дублирования исправлялись только колонки с ошибками. Исправленная карта затем подвергалась повторной верификации для проверки данных и получения индикатора "ОК" в виде насечки.
Карточные перфораторы для пишущих машин
Первое сочетание перфокарточной машины и пишущей машинки, позволявшее набирать и перфорировать выделенный текст, было разработано компанией Powers в 1925 году. IBM 824 Typewriter Card Punch представлял собой IBM 024, в котором клавиатура 024 была заменена на электрическую пишущую машинку IBM. Аналогично, IBM 826 использовал перфокарточный ключ IBM 026.
IBM 029 Карточный перфоратор
Внедренный в 1964 году вместе с системой System/360, 029 имел новые коды символов для круглых скобок, знака равенства и знака плюс, а также другие новые символы, используемые в коде EBCDIC. IBM 029 был механически схож с IBM 026 и печатал перфорированный символ на верхней части карты, используя аналогичный механизм, как в 026, хотя он использовал большую кодовую пластину с 2240 позициями для печатающих игл из-за большего набора символов в EBCDIC. Логика 029 состояла из проволочных контактных реле в более поздних моделях и герконовых реле и диодов на картах SMS в ранних моделях. Более "современные" герконовые реле, использованные изначально, оказались менее надежными, чем ожидалось, что вынудило IBM вернуться к более старому дизайну на основе проволочных контактных реле. Все работали от напряжения 48 вольт постоянного тока и не требовали вакуумных ламп, которые использовались в 024/026. Распространенной дополнительной функцией, доступной (за дополнительную плату), была функция ведущих нулей (обозначаемая как "Левый Ноль"). Она реализовывалась дополнительным набором из четырех SMS-карт. Поле программировалось на ведущие нули с помощью программной карты. Если это было, например, шестизначное поле, оператору нужно было ввести только фактическое значение (например, 73). Функция затем заполняла поле, пробивая четыре ведущих нуля, за которыми следовало 73, тем самым выравнивая поле по правому краю, следующим образом: 000073.
IBM 5924 Ключевой удар
IBM 5924 Key Punch представлял собой модель 029 T01 с подключенной специальной клавиатурой, представленную IBM в 1971 году вместе с системой IBM Kanji System. Оператор выбирал один из 15 клавиш модификаторов левой рукой и один из 240 символов кандзи правой рукой для каждого модификатора. Он открыл возможность компьютерной обработки китайского, японского и корейского языков, которые обычно использовали большие наборы символов, насчитывающие более 10 000 иероглифов.
IBM 059 Verifier Card (Проверяющий карты IBM 059 Card Verifier)
IBM 059 был устройством проверки, предназначенным для работы с перфоратором карт IBM 029. В плане конструкции он радикально отличался от более раннего верификатора 056, поскольку использовал оптическое считывание отверстий на картах вместо механических штифтов. Это сделало 059 значительно тише, чем 056 (который зачастую был громче перфоратора 024). Оптические датчики использовали единственный источник света, который распределялся по различным точкам внутри устройства с помощью волоконно-оптических световодов. Несмотря на новую технологию, основной принцип работы оставался в целом таким же, как и у 056. Ирония заключалась в том, что не все операторы верификаторов оценили снижение шума. При работе в одном помещении с перфораторами 029 операторы проверки иногда скучали по звуковой обратной связи, которую обеспечивал громкий щелчок старого верификатора 056. Некоторые из них, чтобы компенсировать это, стали сильнее нажимать на клавиши, что иногда приводило к износу деталей клавиатуры.
IBM 129 Карточный рекордер
Внедренный вместе с System/370 в 1971 году, IBM 129 мог выполнять перфорацию, проверку и использоваться в качестве вспомогательного, онлайн-устройства для считывания и перфорации карт на 80 колонок для некоторых компьютеров. Переключатель на консоли клавиатуры позволял переключаться между режимами перфорации и проверки. Основным преимуществом транзисторизованного IBM 129 Card Data Recorder перед другими клавиатурными перфораторами IBM было наличие электронного буфера на 80 колонок для хранения изображения карты. При использовании более ранних перфораторов IBM, ошибка при вводе требовала выброса карты нажатием клавиш Release и Register, исправления ошибки нажатием клавиши Duplicate до достижения ошибочной колонки, ввода правильных данных для остальной части карты, затем нажатием клавиши Release и ручного удаления бракованной карты из выходного стекера перед добавлением ее в стопку (это требовало практики, но быстро становилось автоматическим действием, не требующим обдумывания). С 129 ошибку при вводе можно было исправить, нажав клавишу Backspace и повторно введя данные. Вся 80-колонковая карта перфорировалась автоматически с максимальной скоростью механизма при нажатии клавиши Release. Логика была реализована на модулях SLT, установленных на откидной, оплетенной проводниками задней панели. Вторичным преимуществом 129 было то, что скорость ввода не ограничивалась перфорацией каждой колонки в момент нажатия клавиши. 129 мог хранить шесть программ в своей памяти, выбираемых поворотным переключателем. В отличие от более ранних перфораторов, программные карты считывались в память по обычному тракту подачи карт и не наматывались на "программный барабан". Благодаря использованию электронной памяти, 129 не имел отдельной "станции чтения" с блоком считывания по штырям для дублирования данных с одной карты на другую. Вместо этого дублирование осуществлялось на основе сохраненного изображения предыдущей карты. Карты также можно было "считывать" с помощью оптического считывающего устройства, интегрированного в перфорационный блок.
IBM 5496 Записыватель данных для карт с 96 колонками
В 1969 году IBM представила семейство малой бизнес-компьютеров System/3, для которых была разработана новая перфокарта меньшего размера с 96 столбцами. Для работы с этими 96-столбцовыми картами были созданы IBM 5496 Data Recorder – перфоратор с функциями печати и контроля, а также IBM 5486 Card Sorter.
Ключевые клавиши Powers, Remington Rand (UNIVAC)
Начиная примерно с 1906 года, сотрудник Бюро переписи населения США Джеймс Пауэрс разработал Powers Keypunch, который был специально разработан для нужд переписи населения и имел 240 клавиш. В 1911 году Пауэрс основал компанию Powers Accounting Machine Company. Эта компания была приобретена Remington Rand в 1927 году. Подразделение UNIVAC компании Remington Rand производило перфораторы для карт с 90 колонками и аналогичные машины для карт IBM с 80 колонками. Их 90-колонные перфораторы использовали механическую систему, разработанную Remington Rand, чтобы избежать патентных проблем IBM (задолго до приобретения Eckert–Mauchly Computer Corporation). Перфораторы UNIVAC сохраняли последовательность символов для всей карты, а затем пробивали все отверстия за один проход, что позволяло вносить исправления вместо выбрасывания карты в случае ошибки. Перфораторы Remington Rand включали: UNIVAC Card Code Punch Type 306 5, 90 Column Alphabetical (Types 306 2, 306 3), 90 Column Numerical (Types 204 2, 204 3), портативный электрический перфоратор Type 202, Spot Punch Type 301 и автоматический верификатор Type 313. Тип 306 2 обеспечивал функцию верификации: карты пропускались через перфоратор второй раз и информация вводилась повторно. Повторное перфорирование одних и тех же карт в той же последовательности приводило к удлинению перфораций для корректных данных. Круглые перфорации указывали на некорректную информацию. Полное и быстрое обнаружение ошибок выполнялось механически автоматическим верификатором.
В 1969 году был представлен UNIVAC 1710 Verifying Interpreting Punch.
Переход к прямому вводу данных
В 1950-х годах компания Remington Rand представила UNITYPER, который позволял вводить данные непосредственно на магнитную ленту для систем UNIVAC. Впоследствии, в 1965 году, Mohawk Data Sciences выпустила усовершенствованный магнитный ленточный кодер, который с некоторым успехом продавался как замена перфоратору. В середине 1970-х годов развитие микропроцессоров и недорогих компьютерных терминалов привело к созданию дополнительных систем "с клавиатуры на ленту" и "с клавиатуры на диск" от небольших компаний, таких как Inforex и Pertec. Перфокарты продолжали широко использоваться для ввода данных и программирования до середины 1980-х годов. Однако исключение этапа переноса данных с перфокарт на ленту или диск (с дополнительным преимуществом экономии стоимости самих карт) позволило улучшить проверку и исправление ошибок в процессе ввода данных. Развитие видеодисплейных терминалов, интерактивных систем с разделением времени и, позднее, персональных компьютеров позволило сотрудникам, которые создавали данные, вводить их напрямую, вместо записи на формы для последующего ввода операторами ввода данных.