Perfokaart

Allikas: Vikipeedia

Perfokaart on nelinurkne kartongist kaart, mis kannab digitaalset informatsiooni sõltuvalt avade olemasolust või puudumisest teatud kohtades. Praeguseks on perfokaart aegunud meedium, kuid perfokaardid olid laialdaselt kasutuses nii 19. sajandil kangastelgede juhtimiseks kui ka 20. sajandil muusikainstrumentide kontrollimiseks ning arvutusmasinates sisend-, väljund- ja salvestusmeediumina. Esimesed digitaalsed arvutid kasutasid perfokaarte peamise meediumina programmide ning andmete sisestamiseks. Perfokaarte on kasutatud ka hääletusmasinates.

Perfokaart 80 tulbaga. Enimkasutatav tüüp 20. sajandil. Kaardi mõõtmed on 187.325 x 85.55 mm

Ajalugu[muuda | redigeeri lähteteksti]

Perfokaarte kasutati esimest korda Basile Bouchon'i ning Jean-Baptiste Falcon'i poolt umbes 1725. aastal kangastelgede juhtimiseks. Joseph Marie Jacquard täiustas märgatavalt seda töötamisviisi oma Jaquard'i kangasteljega.

Semen Korsakov oli vaieldavalt esimene, kes kasutas perfokaarte informaatikas andmete talletamiseks ning otsimiseks. Korsakov avalikustas oma uue meetodi ja masinad 1832. aasta septembris ning patentide taotlemise asemel pakkus oma leiutisi avalikuks kasutamiseks.[1]

Charles Babbage pakkus välja "numbrikaartide" kasutamise oma 26. detsembril 1837 avaldatud raamatus "On the Mathematical Powers of the Calculating Engine".[2]

Herman Hellerith leiutas andmete salvestamise meediumile, mida masin saaks hiljem lugeda. Eelnevaid masinate poolt loetavaid meediume kasutati vaid mehhanismi juhtimiseks, mitte andmete jaoks. Ta asutas ettevõtte Tabulating Machine Company 1896. aastal, mis oli üks neljast ettevõttest, millest moodustus Computing Tabulating Recording Corporation (CTR), mis hiljem hakkas kandma nime IBM. IBM tootis ning turustas erinevaid masinaid perfokaartide tootmiseks, sorteerimiseks ning augustamiseks isegi pärast elektrooniliste arvutitega tegelema hakkamist 1950. aastate lõpus. IBM arendas perfokaartide tehnoloogiast võimsa vahendi äriliseks andmetöötluseks ning tootis valikut selleks mõeldud masinaid. 1950. aastateks olid IBM kaardi- ning arvutusmasinad saanud tööstuses ja valitsusasutustes üldlevinuks. Mõnedel perfokaartidel (tavaliselt nendel, mida jagati dokumentidena ning hiljem korjati kokku edasiseks töötluseks) oli trükitud järgnev hoatus: "Do not fold, spindle or mutilate" (ärge murdke, mulgustage või moonutage), mis muutus II maailmasõja järgse perioodi motoks.[3]

20. sajandi alguses 1950. aastateni olid perfokaardid peamiseks andmesisestus-, salvestus- ning töötlusmeediumiks. IBM'i arhiiviandmetele tuginedes toodeti 1937. aastaks IBM'i Endicott, N.Y. paiknevas tehases 32 trükimasinal 10 miljonit perfokaarti päevas.[4] Perfokaarte kasutati isegi juriidiliste dokumentidena, nagu näiteks USA valitsuse tšekkidena[5] ja säästuvõlakirjadena. 1960. aastatel asendus perfokaart salvestusmeediumina järk-järgult magnetlindiga. Perfokaarte kasutati andmesisestuseks ning programmeerimiseks veel ulatuslikult 1970. aastate keskpaigani, kuid ketasmälude madalama hinna ning kasutajaterminalide ilmumise tõttu kadusid nad järk-järgult käibelt.[6] Sellele vaatamata omasid perfokaardid mõju ka edaspidi. Sisestusterminalid, mis asendasid perfokaarte, näiteks IBM 3270, väljastasid 80 tekstiveergu tekstirežiimis sobitumaks olemasoleva tarkvaraga. Mõned programmid töötavad siiani 80 veeru režiimis, kuid järk-järgult vähem, sest uuemates süsteemides on kasutusel graafiline kasutajaliides.

Tänapäeval on perfokaardid üldiselt iganenud ning asendatud teiste salvestusmeetoditega ja neid kasutatakse ainult mõnedes spetsialiseerunud rekendustes.

Kaartide formaadid[muuda | redigeeri lähteteksti]

Algselt oli kõigil perfokaarte kasutavatel rakendustel spetsiifilised kaarditüübid. Alles 1928. aastal tehti kaardid ja masinad universaalseks. Mulgustamise tulemusena saadud ruudu-, ringi- või ovaalikujulisi paberitükikesi nimetatakse perfojääkideks (ing.k. chad). Mitmemärgilised andmed, näiteks sõnad ja suured numbrid, paiknesid kaardil eraldi väljal. Ühel kaardi ülemistest nurkadest oli tavaliselt sisselõige, et kaarti ei sisestataks valesti ning võimaldas kergemini erinevates kohtades tehtud sisselõigetega kaartidel vahet teha. Tavapäraselt prinditi kaardid nii, et mulgustuse rida ja veergu saaks kindlaks teha. Teatud rakenduste jaoks võisid kaardile olla prinditud ka nimed, logod jms.[7]

Hollerith'i perfokaardi formaadid[muuda | redigeeri lähteteksti]

1889. aastal väljastati Herman Hollerith'ile mitmed patendid[8] mehhaanilistele tabuleerimismasinatele. Patentides olid kirjeldatud nii perfolindid kui ka perfokaardid võimaliku salvestusmeediumina. Kaardile, mis on näidatud patendis U.S. Patent 395,781, oli eelnevalt trükitud mall ning augud paiknesid kaardi äärtes, et neid oleks võimalik mulgustada raudteekonduktori mulgustajaga, ja keskmine kaardi osa oli reserveeritud kirjalikeks selgitusteks. Hollerith oli algselt inspireeritud rongipiletitest, kuhu konduktoril oli võimalik kodeerida üldist reisija kirjeldust."[9]

Piletite perforeerimine kujunes aeganõudvaks ning vearohkeks, seetõttu leiutas Hollerith pantograafilise "klaviatuurmulgustamise", mis võimaldas kasutada kogu kaardi pinda. Hollerith kujutles mitmeid kaardiformaate. 1890. aasta USA rahvaloenduse kohta kirjutatud artiklis pakkus Hollerith välja 76,2 x 139,7 mm mõõtmetega kaartide kasutamise, sest nendele kaartidele mahuksid kõik vajalikud andmed.[10]

1890. aasta USA rahvaloenduse tarvis kasutatud kaartidel olid ümmargused augud, 12 rida ja 24 veergu. Kaardi eksemplari ja seda tüüpi kaartide lugemistahvlit saab näha Columbia Ülikooli Arvutustehnika Ajaloo väljapanekul.[11] Mingil hetkel muutus standardseks kaardimõõt 82,550 x 187,325 mm, mis oli natuke suurem kui tolleaegne USA ühedollarine rahatäht. Columbia väljapanekus on öeldud, et Hollerith kasutas ära paberraha transportimiseks mõeldud kaste. Hollerithi algne lahendus kasutas kindla süsteemiga kodeeringut iga rakenduse jaoks, kus aukude grupid olid määratud tähendusega, näiteks sugu või perekonnaseis. Tema tabuleerimismasin oli 40 loenduriga, iga loendur oli jagatud 100-ks ühikuks ja igal loenduril oli kaks indikaatorit, millest üks liikus ühe ühiku võrra edasi iga takti järel, teine liikus ühiku võrra siis, kui esimene oli teinud täispöörde. Selline lahendus võimaldas lugeda 10000-ni. Tavaliselt määrati üheks tabuleerimistsükliks igale loendurile oma kindel mulgustus. Hollerith kasutas releeloogikat mulgustuste kombinatsioonide loendamiseks, näiteks abielus naiste arvu teadasaamiseks.[10]

Hilisemad disainid muutsid 12 reaga kodeeringu standardseks, kus alumised kümme rida esindasid numbreid 0-9.

IBM'i 80 veeruga kaardiformaat[muuda | redigeeri lähteteksti]

Sellel IBM'i kaardiformaadil, mis disainiti 1928. aastal[12], olid nelinurksed augud, 80 veergu (igal veerul 12 mulgustamiskohta) ja üks mulgustus veeru kohta. Kaardi mõõtmed olid täpselt 187.325 × 82.55 mm. Kaardi paksus oli 180 µm, sentimeetri kõrguses pakis oli umbes 56 kaarti. 1964. aastal hakati tootma kaarte kumerate nurkadega.[13]

Alumised kümme positsiooni igal veerul esindasid numbreid 0-9. Veeru kahte ülemist positsiooni nimetati tsoonimulgustusteks (ing.k."zone punch"), positsioonid 11 ja 12, vastavalt teine ja ülemine rida. Algselt mulgustati ainult numbrilisi andmeid, igale veerule üks mulgustus. Märke sai väljale lisada topeltmulgustades vähima kaaluga arvu positsiooni tsoonimulgustusalas: 12 tähistas plussi, 11 miinust.

     ______________________________________________
    /&-0123456789ABCDEFGHIJKLMNOPQR/STUVWXYZ
 Y / x           xxxxxxxxx
 X|   x                   xxxxxxxxx
 0|    x                           xxxxxxxxx
 1|     x        x        x        x
 2|      x        x        x        x
 3|       x        x        x        x
 4|        x        x        x        x
 5|         x        x        x        x
 6|          x        x        x        x
 7|           x        x        x        x
 8|            x        x        x        x
 9|             x        x        x        x
  |________________________________________________

 Viide:[14] Märkus: Y ja X tsoone nimetati ka vastavalt tsoonideks 12 ja 11.

Hiljem tuli kasutusele ühe veeru mitmekordne mulgustamine tähistamaks suurtähti ja erimärke. Tähel oli kaks mulgustust (positsioon [12,11,10] + number [1+9]). Erimärke tähistati kahe või kolme mulgustusega (positsioon [12,11,10 või tühi] + number [2-7] + 8), esines erandeid. Nende muutustega kaasnes veerus sisalduva informatsiooni sõltumine veeru liigist. Näiteks kombinatsioon "12-1" tähistas täheveerus tähte "A" ja omas numbrilistes veergudes teistsugust väärtust. EBCDIC käibelevõtuga sai võimalikuks kuni kuue mulgustuse olemasolu ühes veerus (positsioon [12,11,0,8,9] + number [1-7]. IBM ja teised perfokaartide tootjad kasutasid mitmeid erinevaid 80-veerulise perfokaardi märgikoode.[15] 1969. aasta American National Standard defineeris 128-märgilise mulgustussüsteemi ja selle nimeks sai Hollerith Punched Card Code Hollerith'i auks.[16]

Binaarkoodi kandev perfokaart

Mõnede rakenduste jaoks kasutati [[kahendarv|binaarformaati], kus iga mulgustus väljendas ühte binaarset märki (bitti) ja iga veergu käsitleti kui tavalist bitivälja ning kõik mulgustuskombinatsioonid olid lubatud. 80-veeruline kaart, mida nimetati lihtsalt IBM'i kaardiks, sai domineerivaks perfokaardi tüübiks.

Mitte IBM'i poolt toodetud standardne 5081 perfokaart.

Üks laialdaseimalt levinud kaartidest oli IBM 5081, mis oli universaalse kujundusega ilma erinevate tähendustega veergudeta. See oli nii levinud, et teised tootjad kasutasid sama tüübinumbrit (vt. pilt) ja isegi kasutajad teadsid seda tüübinumbrit.

Elektrograafilised kaardid[muuda | redigeeri lähteteksti]

Elektrograafilistele kaartidele, mis arendatud välja IBM töötaja Reynold B. Johnson'i poolt, olid prinditud ovaalid, mida sai märgistada erilise elektrograafilise pliiatsi abil. Kaardid prinditi tavaliselt teatud eelneva informatsiooniga, näiteks inventuuri tegemiseks eseme nime ja asukohaga, ning kasutaja sai pliiatsiga kaardile lisada andmeid, näiteks antud eseme koguse, märgistades pliiatsiga vastavaid ovaale. Elektrograafiliste kaartide tuvastamisvõimega mulgustusmasinad said seejärel mulgustada kaardi märgistatud kohtades.

IBM'i 96 veeruga kaardiformaat[muuda | redigeeri lähteteksti]

1970. aastate alguses tuli IBM koos IBM System/3 arvutiga välja uue, väiksema, ümmarguste mulgustustega, 96-veerulise kaardiformaadiga.[17]

Neil kaartidel olid imepisikesed (1 mm) ümarad mulgustused, väiksemad kui paberlindi mulgustused. Andmed salvestati kuuebitises binaarkodeeringus kümnendkoodis.

Seadmed[muuda | redigeeri lähteteksti]

IBM Port-A-Punch[muuda | redigeeri lähteteksti]

IBM Port-A-Punch

IBM'i arhiivandmetel toodi 1958. aastal turule Port-A-Punch, kaasaskantav mulgustusseade, mis oli mõeldud kaartide mulgustamiseks käigupealt. Kasutusaladeks planeeriti inventuuride teostamist, statistiliste uurimuste tegemist jms.[18] Kahjuks jäid mulgustused "karvaseks" (mitte puhtalt lõigatuteks) ning see põhjustas mõnikord kaarte lugeva riistvara rikkeid.

IBM'i perfokaartide tootmine[muuda | redigeeri lähteteksti]

IBM'i perfokaartide trükiplaat

IBM'i töötaja Fred M. Carroll[19] arendas välja mitmeid trükipresse, mida kasutati laialt kasutatavate standardsete kaartide tootmiseks, kaasa arvatud 1921. aasta mudel, mis tootis 400 kaarti minutis (ing.k. cards per minute või cpm). Hiljem ta arendas täiesti erineva pressi, mis suutis toota üle 800 kaardi minutis, ja see toodi turule 1936. aastal.[4][20] Carroll'i kiire press, mis sisaldas printimissilindrit, sai perfokaartide tootmises revolutsiooniliseks.[21] Hinnatakse, et ajavahemikus 1930-1950 oli veerand ettevõtte kasumist saadud tänu Carroll'i pressile.[22]

Nende presside äravisatud trükiplaate, iga plaat silindrisse keeratud IBM'i kaardi mõõtmetega, hakati tihtipeale kasutama pliiatsihoidjatena ning tänapäeval on nad kollektsiooneeritavad esemed (igal kaarditüübil[23] oli oma trükiplaat).

Algupäraselt nõudis IBM, et kliendid kasutaksid IBM'i masinatel (mida sai vaid rentida, mitte osta) ainult IBM'i poolt toodetud kaarte. IBM pidas ennast teenuse osutajaks ning kaarte masina osadeks. 1932. aastal andis USA valitsus IBM'i selle nõude pärast kohtusse. IBM võitles ülemkohtuni välja, kuid kaotas - kohtu otsusega sai IBM õiguse määrata vaid kaartide spetsifikatsioone. Teises juhtumis, mis oli arutlusel 1955. aastal, kirjutas IBM alla konsensuslepingule, kus ühe punktina nõustus IBM 1962. aastaks mitte ületama poolt perfokaartide kogutoodangust USA's.

Standardid[muuda | redigeeri lähteteksti]

  • ANSI X3.26 - 1980/R1991 - Hollerith Punched Card Code
  • ISO 1681:1973 Information processing - Unpunched paper cards - Specification
  • ANSI INCITS 21-1967 (R2002) Rectangular Holes in Twelve-Row Punched Cards, spetsifitseerib nelinurksete aukude asukohad ning kaardi suuruse 12-realistel 83 mm laiustel perfokaartidel

Viited[muuda | redigeeri lähteteksti]

  1. Semen Korsakov's inventions, Cybernetics Dept. of MEPhI (vene k.)
  2. Babbage, Charles (26 Dec. 1837). On the Mathematical Powers of the Calculating Engine.  Kontrollige kuupäeva väärtust kohas: |date= (juhend)
  3. History of the punch card
  4. 4,0 4,1 IBM Archive: Endicott card manufacturing
  5. Lubar, Steven (1993). InfoCulture: The Smithsonian Book of Information Age Inventions. Houghton Mifflin. p. 302. ISBN 0-395-57042-5. 
  6. Aspray (ed.), W. (1990). Computing before Computers. Iowa State University Press. p. 151. ISBN 0-8138-0047-1. 
  7. IBM (1956). The Design of IBM Cards. 22-5526-4. 
  8. U.S. Patent 395,781, U.S. Patent 395,782 , U.S. Patent 395,783
  9. History.rochester.edu
  10. 10,0 10,1 [-245-] An Electric Tabulating System, The Quarterly, Columbia University School of Mines, Vol.X No.16 (April 1889)
  11. Columbia University Computing History: Hollerith 1890 Census Tabulator
  12. IBM Archive: 1928.
  13. IBM Archive: Old/New-Cards.
  14. Punched Card Codes
  15. Jones, Douglas W. "Punched Card Codes". Vaadatud 27. november 2011. 
  16. Mackenzie, C.E. (1980). Coded Character Sets, History and Development, Addison-Wesley, lk 7
  17. IBM Field Engineering Announcement: IBM System/3
  18. IBM Archive: Port-A-Punch
  19. IBM Archives/Business Machines: Fred M. Carroll
  20. IBM Archives: Fred M. Carroll
  21. IBM Archives: (IBM) Carroll Press
  22. Belden, Thomas; Belden, Marva (1962). The Lengthening Shadow: The Life of Thomas J. Watson. Little, Brown & Company. 
  23. IBM Archives:1939 Layout department