Что вы понимаете под словом "перфокарта"? У кого-то перед глазами появляются картонные таблички с нанесенными на них числовыми комбинациями. У кого-то - специальные схемы для машинного узора. Кто-то вспомнит школу с выполнением заданий, напечатанных на подобных карточках. И это все - верные ассоциации. В статье мы подробно разберем, что такое перфокарта, где применялось ранее и используется сейчас это изобретение.
Определение
Начнем с общего термина. Что такое перфокарта? Она же - перфорированная или перфорационная карта. Слово произошло от лат. perforo, что значит "пробиваю", и лат. charta - "бумага" или же "листок из папируса".
Что такое перфокарта? Носитель информации, изготовленный из тонкого картона, представляющий данные отсутствием или наличием пробивных отверстий на определенных позициях таблички.
Время самого широкого распространения подобных перфоркарт пришлось на вторую часть XX века. Тогда эти картонные таблички применялись для ввода и последующего хранения данных в различных автоматизированных системах обработки информации.
Что такое перфокарта сегодня? Один из объектов, являющийся символов прошлого. В своем главном значении перфорированные карты (как и перфоленты) уже не используются. Их вытеснили более удобные, быстрые и компактные носители - полупроводниковые, оптические и магнитные.
Первое применение карт
Самые первые перфокарты появились вовсе не в информационной среде. Они были связаны с областью ткачества. Это так называемые перфокарты "Жаккардов". У элемента было одно предназначение - управлять узором на ткацких станках Жаккарда. Впервые перфокарты здесь примененили в 1808 году.
Жаккардовый ткацкий станок - поистине уникальное изобретение для своего времени. Это автоматизированное устройство, помогающее выполнить крупный декоративный (жаккардовый) узор на коврах, тканях, скатертях и проч. Устройство было названо по имени своего изобретателя - француза Жозефа Мари Жаккарда.
Жаккардова машина
Главные компоненты машины - ножи, рамная доска, иглы, крючки, рамные шнуры и рамная домка, а также перфокарта с узором. Каждый из перечисленных элементов выполнял собственную функцию:
- Нити связаны с машиной посредством аркадных шнуров, которыми равномерно распределяются по всей ширине станка.
- Ножи (закреплены в ножевой раме) делают возвратно-поступательные движения в вертикальной плоскости.
- Крючки (находятся в области действия ножей) захватываются ножами и подымаются ими наверх. Выведенные из зоны действия ножей, опускаются совместно с рамной доской.
- Сила тяжести грузиков опускает как крючки, так и нити основы.
- Перфорационная призма делает качательные и вращательные движения. Она управляет в машине иглами.
- На перфорационную призму надет картон. Это и есть перфокарта. Она состоит из нескольких бумажных вложений с непробитыми и просеченными отверстиями. Встречая на своем пути просеченное место на перфокарте, игла входит в призму, что позволяет крючку оставаться в области действия ножа. Непросеченная же область на перфокарточке перемещает иголку и выпускает крючок из зоны действия ножа.
Как здесь происходит работа перфокартами? Сочетание просеченных и непросеченных участков на таких карточках позволяет мастеру определить желательное чередование подъема и опускания иглы основы. А это уже помогает образоваться на ткани определенному узору.
Использование перфокарт в ткачестве сегодня
Вязание перфокартами остается популярным и сегодня. Точно так же, как и жаккардовый узор. Применяется также для автоматизированных ткацких устройств. Конечно, они более продуктивные, миниатюрные и компактные, нежели первая жаккардова машина.
Но принцип использования перфокарт остается практически тем же. Мастерица находит карточку с интересным ей узором (или пробивает узор на чистой карте самостоятельно), вставляет ее в машину. Устройство провязывает изображение на ткани, согласно просеченным и непросеченным местам на табличке.
Применение в информатике
Несмотря на то что перфокарты появились благодаря ткачеству, где до сих пор популярны и сейчас, своей известностью они обязаны информационной среде. Здесь они были применены впервые в "аналитической машине", разработанной Бэббиджем. Также известно, что карточки использовались и для "интеллектуальной машины" Семена Николаевича Корсакова. Этого изобретателя называют пионером применения перфокарт в информатике (1832 год). Карточки использовались в механизированных машинах для классификации записей и информационного поиска.
Есть сведения, что в конце XIX века именно перфокарты применялись для обработки результатов переписи населения в Соединенных Штатах.
Формат перфокарт
Какого-либо единого формата карточек при этом не существовало. Но самым популярным считался при этом "формат IBM", введенный в 1928 году. Он имел такие характеристики:
- Расположение печатной информации в 12 строк 80-ю колонками.
- Размер - 187х82 мм, толщина - 0,17 мм.
- Первоначально уголки картона были острые, а с 1964 года - скругленные. В СССР же нововведение не прижилось - тут продолжали использовать карты с нескругленными уголками.
Что касается информационного объема, то, по приблизительным расчетам, гигабайт информации, зашифрованный на перфорационных картах, мог весить 22 тонны. И это не считая того веса, который теряется во время пробивания отверстий.
В двадцатом веке производился широкий спектр оборудования, так или иначе, поддерживающего данный носитель. Сюда включились различные устройства ввода/вывода данных, подготовки информации, расшифровочные, раскладочно-подборочные машины и проч.
Применение в компьютерной технике
Основным носителем информации для компьютеров первого поколения (1920-1950 гг.) выступали именно перфокарты. Они применялись для обработки и хранения данных.
В 70-80-х карточки стали использоваться только для хранения данных. Уже в те годы их стали вытеснять магнитные ленты. В настоящее время они практически нигде неприменимы (кроме раритетных устаревших систем).
Но перфорационные карты все же оставили своей след в компьютерной технике. Так, текстовой видеорежим дисплея, что отображается по умолчанию, содержит по горизонтали ровно 80 знакомест. А, как мы помним, их было столько же и на перфокарте.
Главным преимуществом таких носителей данных в свое время было удобство манипуляции данными. Карты возможно было добавить, удалить, заменять другими. То есть, фактически так же работать с информацией, как в современных текстовых редакторах.
Любопытный факт: в 2011 году в Соединенных Штатах еще действовала компания Cardamation, которая выпускала не только перфокарты, но и устройства для работы с ними. Последняя информация об использовании перфокарточек в современных компаниях относится к 2012 году.
Двоичный режим работы
При работе в двоичном режиме карточка рассматривалась в качестве битового двумерного массива. Поэтому допускались любые комбинации пробивок.
В известной системе IBM 701 машинное слово занимало 32 бита. При записи информации на перфокарту в одну строчку помещалось два таких машинных слова. Всего же на носитель можно было записать 24 слова.
Текстовый режим работы
При работе с карточкой в текстовом режиме принцип ее использования был несколько другим. Одна колонка обозначала один символ. Следовательно, в карточку вмещалось 80 символов. При этом допускались лишь определенные комбинации пробивок.
Наиболее просто тут кодировались цифры. Это пробивка той позиции на карточке, где и была изображена данная цифра. Буквы и иные символы кодировались несколькими пробивками на один символ. Отсутствие какой-либо пробивки означало только пробел.
Система IBM/360, к примеру, определяла значения пробивок сразу для всех 256 значений одного байта. То есть, в текстовом режиме тут можно было также внести и двоичные данные.
Чтобы с текстовой информацией на перфорированной карте было легче работать человеку, вдоль ее края печатались символы в обычном читабельном для нас виде.
Ученические и экзаменационные карты
А что же такое, например, перфокарты ПДД категории В? Относится ли это как-то к разбираемому понятию? По сути, это обычные экзаменационные карточки с какими-либо напечатанными на них экзаменационными заданиями. Таблица с вариантами ответов, на которой экзаменуемый должен отметить, "пробить" (перфорировать) правильный. Это и объясняет такое название экзаменационной карточки.
В школах можно также встретить перфокарты по русскому языку, математике и другим предметам. Это карточки с самостоятельными заданиями, которые нужно выполнить ученику. Такое название выбрано из-за того, что карточка имеет отверстия. Например, на месте буквы в каком-либо слове. В таком отверстии ученик должен прописать пропущенный символ.
Перфокарты в учебных заведениях используются также и для творческих заданий. На месте пропуска, отверстия нужно что-либо изобразить, начертить, обвести.
Перфокарта - весьма широкое понятие, известное больше по информационной сфере, компьютерной технике, где такие карточки применялись в качестве носителей информации. Но перфокарты используются также и в ткачестве - как в прошлом, так и сейчас. Это и вариант представления ученических, экзаменационных заданий - карточки с отверстиями, которые нужно определенным образом заполнить.
