Karty perforowane od krosien żakardowych do rewolucji cyfrowej

Karty dziurkowane(znane również jako karty Holleritha lub karty do przechowywania danych z papieru dziurkowanego) reprezentują historyczny, ale kluczowy nośnik danych do przechowywania i wprowadzania danych, który odegrał kluczową rolę we wczesnym rozwoju informatyki. Przed pojawieniem się myszy, klawiatur, a nawet odpowiednich ekranów, karty perforowane służyły jako podstawowy sposób komunikacji z komputerami.

Te prostokątne arkusze tektury, perforowane w różne wzory otworów, kodowały różne znaki i polecenia. Każda karta zawierała zazwyczaj 80 kolumn informacji tekstowych ukrytych w tych dziurkach. Aż do pojawienia się systemów operacyjnych z graficznym interfejsem użytkownika (GUI) w latach 90. XX wieku dominującą metodą wprowadzania danych do większości systemów komputerowych były karty perforowane.

Koncepcja kart dziurkowanych wyprzedziła komputery o stulecia, a jej korzenie sięgają przemysłu tekstylnego, a konkretnie krosna żakardowego.

W 1801 roku francuski wynalazca Joseph Marie Jacquard opracował zautomatyzowane krosno, w którym karty dziurkowane kontrolowały unoszenie nici osnowy podczas tkania. Ta innowacja umożliwiła zautomatyzowaną produkcję skomplikowanych wzorów tkanin. Każda karta odpowiadała jednemu rzędowi wzoru tkaniny, a otwory określały, które nitki osnowy zostaną uniesione.

Pod koniec XIX wieku Biuro Spisu Ludności Stanów Zjednoczonych stanęło przed monumentalnym wyzwaniem: wydajnym przetwarzaniem ogromnych ilości danych spisowych. Ukończenie spisu ludności z 1880 r. zajęło siedem lat, co sprawiało, że terminowe przeprowadzanie kolejnych spisów było coraz bardziej problematyczne.

Herman Hollerith sprostał temu wyzwaniu, wynajdując w 1890 r. maszynę do tworzenia tabel opartą na kartach dziurkowanych. Jego system działał w oparciu o trzy kluczowe procesy:

1. Wprowadzanie danych:Informacje spisowe zostały zakodowane na kartach dziurkowanych, przy czym każda karta przedstawiała osobę, a dziury wskazywały różne cechy.
2. Odczyt karty:Tabulator używał szczotek elektrycznych do odczytywania otworów, wykonując obwody, które uruchamiały odpowiednie liczniki.
3. Przetwarzanie danych:Maszyna automatycznie zestawia statystyki na podstawie wprowadzonych informacji.

Wynalazek Holleritha skrócił czas przetwarzania spisu ludności z 1890 r. do zaledwie trzech lat. Jego firma Tabulated Machine Company, założona w 1896 roku, ostatecznie przekształciła się w International Business Machines (IBM) w 1924 roku.

W kartach dziurkowanych zastosowano kodowanie binarne w 80 kolumnach, przy czym każda kolumna zawierała dwa rzędy po 40 znaków. Obecność lub brak dziur reprezentuje wartości binarne (1 lub 0), co pozwala na cztery możliwe kombinacje w każdej kolumnie:

• 00 (bez dziury/bez dziury)
• 01 (bez dziury/dziury)
• 10 (dziura/bez dziury)
• 11 (dziura/dziura)

Pojawiły się różne systemy kodowania, w szczególności:

Kodowanie Holleritha:Używano 12 pozycji otworów na kolumnę do reprezentowania znaków alfanumerycznych.

EBCDIC:Rozszerzony kod dziesiętny kodowany binarnie firmy IBM wykorzystywał 8-bitową reprezentację binarną.

Karty dziurkowane spełniały trzy podstawowe funkcje:

1. Przechowywanie danych:Zapewnione miejsce do przechowywania offline dla programów i zestawów danych
2. Wejście programu:Włączono bezpośrednie ładowanie kodu bez ręcznego wprowadzania
3. Przetwarzanie danych:Dozwolone sortowanie i organizacja według tematu lub alfabetycznie

Ich ograniczenia ujawniły się pod koniec XX wieku:

• Ograniczona pojemność (80 znaków na kartę)
• Podatne na błędy (błędy wymagają całkowitego ponownego przebicia)
• Niskie prędkości przetwarzania
• Wysokie koszty sprzętu

Rozwój taśm magnetycznych, napędów dyskowych i późniejszych technologii przechowywania sprawił, że w latach 80. karty perforowane stały się przestarzałe.

Chociaż nie są już praktyczne, karty dziurkowane pozostają ważne, ponieważ:

• Wczesne przykłady binarnej reprezentacji danych
• Pionierska automatyzacja przetwarzania informacji
• Symbole kulturowe wczesnego informatyki
• Inspiracja dla artystów i projektantów

Ich historia jest przykładem ewolucji technologicznej, pokazując, jak nawet przestarzałe narzędzia mogą kształtować przyszłe innowacje. Karty dziurkowane stanowią kluczowy rozdział w historii informatyki, wyznaczający przejście ludzkości w erę cyfrową.