کارت‌خوان‌های پانچ به عنوان آثار باستانی محاسباتی محو می‌شوند

قبل از اینکه صفحه‌کلیدها و ماوس‌ها به استاندارد تبدیل شوند، کامپیوترها به فناوری‌ای مبتکرانه اما اغلب نادیده گرفته شده متکی بودند: کارت‌خوان‌های پانچ. این «اسب‌های بارکش کارآمد» که زمانی ضروری بودند، اکنون به عنوان یادگارهای گرامی در تاریخ محاسبات ایستاده‌اند. این مقاله نقش محوری تجهیزات کارت پانچ را در محاسبات اولیه بررسی می‌کند و تکامل فنی و میراث ماندگار آن‌ها را مورد بررسی قرار می‌دهد.

سیستم‌های کارت پانچ از دو جزء اصلی تشکیل شده بودند:

• کارت‌خوان‌ها: سوراخ‌های فیزیکی موجود در کارت‌ها را به سیگنال‌های الکترونیکی تبدیل می‌کردند که کامپیوترها می‌توانستند پردازش کنند و به عنوان روش ورودی اصلی برای برنامه‌ها و داده‌ها عمل می‌کردند.
• پانچ‌کننده‌های کارت: سوابق دائمی از خروجی کامپیوتر را با سوراخ کردن کارت‌های خالی ایجاد می‌کردند و امکان ذخیره و بازیابی داده‌ها را فراهم می‌کردند.

سیستم‌های اولیه اغلب این عملکردها را در واحدهای واحدی ترکیب می‌کردند که به رابط حیاتی بین انسان و ماشین تبدیل شد.

فناوری کارت پانچ به قبل از محاسبات مدرن برمی‌گردد، به طوری که کارخانه‌های نساجی قرن نوزدهم از سیستم‌های مشابهی برای کنترل الگوهای بافندگی استفاده می‌کردند. این فناوری با ظهور کامپیوترها هدف جدیدی پیدا کرد:

• عصر پیشگام (دهه 1940): ماشین‌های برجسته‌ای مانند ENIAC و IBM NORC سیستم‌های کارت پانچ را برای محاسبات علمی اتخاذ کردند.
• عصر طلایی (دهه‌های 1950-70): کارت‌خوان‌های پانچ همه‌جا حاضر شدند و هم به عنوان لوازم جانبی مستقیم کامپیوتر و هم ابزارهای تبدیل داده‌های آفلاین عمل می‌کردند.
• پیشرفت‌های فنی: سیستم‌های برس مکانیکی اولیه جای خود را به حسگرهای نوری دادند و سرعت و دقت را به طرز چشمگیری بهبود بخشیدند.

سیستم‌های کارت پانچ مزایای منحصربه‌فردی را برای زمان خود ارائه می‌دادند:

• به‌روزرسانی‌های کارت فردی بدون دسترسی به کامپیوتر
• ذخیره‌سازی داده‌های آفلاین قابل اعتماد
• قابلیت اطمینان مکانیکی اثبات شده

با این حال، محدودیت‌های قابل توجهی وجود داشت:

• تراکم داده کم (معمولاً 80 کاراکتر در هر کارت)
• شکنندگی فیزیکی (مستعد رطوبت و خم شدن)
• پردازش کند در مقایسه با فناوری‌های نوظهور

عملکرد بر حسب کارت در دقیقه (CPM) اندازه‌گیری می‌شد:

• سرعت خواندن: از 150 تا 2000 CPM (به عنوان مثال، 1200 CPM = ~20 کارت در ثانیه = ~1600 کاراکتر در ثانیه) متغیر بود.
• سرعت پانچ کردن: معمولاً حدود 300 CPM (~400 کاراکتر در ثانیه) بود.

دو روش تشخیص اصلی ظهور کرد:

• برس‌های مکانیکی: مدارهای الکتریکی را از طریق سوراخ‌های کارت تکمیل کردند
• سنسورهای نوری: نور عبوری از سوراخ‌ها را تشخیص دادند

مکانیسم‌های پانچ از محرک‌های مکانیکی دقیقی برای ایجاد سوراخ‌هایی که نشان‌دهنده داده‌ها بودند، استفاده می‌کردند.

مدل‌های پیشرفته قابلیت‌های اضافی را ارائه می‌دادند:

• تفسیر: متن قابل خواندن توسط انسان را روی کارت‌ها چاپ می‌کرد (سرعت پانچ را کاهش می‌داد)
• تأیید: کارت‌های پانچ شده را با داده‌های اصلی مقایسه کرد
• ادغام داده‌ها: اطلاعات را به کارت‌های موجود اضافه کرد
• انتخاب استکر: مرتب‌سازی خودکار کارت‌ها به چندین سطل خروجی

تولیدکنندگان کلیدی سیستم‌های متمایزی را تولید کردند:

• CDC: خواننده 405 (1200/1600 CPM)، پانچ 415 (250 CPM)
• Documation: خواننده‌های سری M (300-1000 CPM)
• IBM: 711 (150/250 CPM)، 1402 (800 CPM)، 2540 (مشتق شده از 1402)

فراتر از رمزگذاری کاراکتر، کارت‌های پانچ داده‌های باینری را ذخیره می‌کردند:

• IBM 711: هر ردیف نشان‌دهنده دو کلمه 36 بیتی بود
• فرمت «باینری ستونی»: سه ستون یک کلمه 36 بیتی را ذخیره می‌کردند
• سیستم‌های بعدی مانند IBM 1130 از رمزگذاری تک ستونی استفاده می‌کردند

این دوران پدیده‌های منحصربه‌فردی را تولید کرد، از جمله «کارت‌های توری» - کارت‌های شوخی با هر سوراخ ممکن پانچ شده، ایجاد الگوهای شکننده و تار مانند که اغلب باعث گیر کردن ماشین‌ها می‌شد.

سیستم‌های کارت پانچ ارتباط حیاتی بین کامپیوترهای اولیه و کاربرانشان را تشکیل می‌دادند. در حالی که امروزه منسوخ شده‌اند، تأثیر آن‌ها در مفاهیم مدرن نمایش داده‌ها باقی می‌ماند و به عنوان یادآوری از ریشه‌های مکانیکی محاسبات عمل می‌کند.