Trước khi bàn phím và chuột trở thành tiêu chuẩn, máy tính dựa vào một công nghệ thông minh nhưng thường bị bỏ qua: đầu đọc thẻ đục lỗ. Những "cỗ máy làm việc hiệu quả" một thời không thể thiếu này giờ đây là những di vật quý giá trong lịch sử điện toán. Bài viết này khám phá vai trò then chốt của thiết bị thẻ đục lỗ trong điện toán ban đầu, kiểm tra sự phát triển kỹ thuật và di sản lâu dài của chúng.
Đầu đọc thẻ đục lỗ là gì?
Hệ thống thẻ đục lỗ bao gồm hai thành phần chính:
-
Đầu đọc thẻ: Chuyển đổi các lỗ vật lý trên thẻ thành các tín hiệu điện tử mà máy tính có thể xử lý, đóng vai trò là phương pháp nhập chính cho các chương trình và dữ liệu.
-
Máy đục thẻ: Tạo các bản ghi vĩnh viễn về đầu ra của máy tính bằng cách đục lỗ trên các thẻ trống, cho phép lưu trữ và truy xuất dữ liệu.
Các hệ thống ban đầu thường kết hợp các chức năng này thành các đơn vị duy nhất, trở thành giao diện quan trọng giữa con người và máy móc.
Sự phát triển lịch sử
Công nghệ thẻ đục lỗ có từ trước điện toán hiện đại, với các nhà máy dệt thế kỷ 19 sử dụng các hệ thống tương tự để kiểm soát các mẫu dệt. Công nghệ này tìm thấy mục đích mới với sự ra đời của máy tính:
-
Thời kỳ tiên phong (thập niên 1940): Các cỗ máy mang tính bước ngoặt như ENIAC và IBM NORC đã áp dụng hệ thống thẻ đục lỗ để tính toán khoa học.
-
Thời kỳ hoàng kim (thập niên 1950-70): Đầu đọc thẻ đục lỗ trở nên phổ biến, vừa là thiết bị ngoại vi máy tính trực tiếp vừa là công cụ chuyển đổi dữ liệu ngoại tuyến.
-
Những tiến bộ kỹ thuật: Các hệ thống chổi cơ học ban đầu nhường chỗ cho các cảm biến quang học, cải thiện đáng kể tốc độ và độ chính xác.
Điểm mạnh và hạn chế
Hệ thống thẻ đục lỗ mang lại những lợi thế độc đáo vào thời của chúng:
-
Cập nhật thẻ riêng lẻ mà không cần truy cập máy tính
-
Lưu trữ dữ liệu ngoại tuyến đáng tin cậy
-
Độ tin cậy cơ học đã được chứng minh
Tuy nhiên, những hạn chế đáng kể vẫn tồn tại:
-
Mật độ dữ liệu thấp (thường là 80 ký tự trên mỗi thẻ)
-
Dễ vỡ vật lý (dễ bị ẩm và cong)
-
Xử lý chậm so với các công nghệ mới nổi
Thông số kỹ thuật
Hiệu suất được đo bằng Thẻ trên phút (CPM):
-
Tốc độ đọc: Dao động từ 150-2000 CPM (ví dụ: 1200 CPM = ~20 thẻ/giây = ~1600 ký tự/giây)
-
Tốc độ đục lỗ: Thông thường khoảng 300 CPM (~400 ký tự/giây)
Nguyên tắc hoạt động
Hai phương pháp phát hiện chính đã xuất hiện:
-
Chổi cơ học: Hoàn thành các mạch điện thông qua các lỗ trên thẻ
-
Cảm biến quang học: Phát hiện ánh sáng đi qua các lỗ
Cơ chế đục lỗ sử dụng các bộ truyền động cơ học chính xác để tạo ra các lỗ đại diện cho dữ liệu.
Tính năng nâng cao
Các mẫu máy tinh vi cung cấp các khả năng bổ sung:
-
Giải thích: In văn bản có thể đọc được bằng con người trên thẻ (giảm tốc độ đục lỗ)
-
Xác minh: So sánh các thẻ đã đục lỗ với dữ liệu gốc
-
Hợp nhất dữ liệu: Thêm thông tin vào các thẻ hiện có
-
Lựa chọn bộ xếp chồng: Sắp xếp thẻ tự động vào nhiều thùng đầu ra
Các mẫu máy đáng chú ý
Các nhà sản xuất chính đã sản xuất các hệ thống đặc biệt:
-
CDC: Đầu đọc 405 (1200/1600 CPM), máy đục lỗ 415 (250 CPM)
-
Documation: Đầu đọc dòng M (300-1000 CPM)
-
IBM: 711 (150/250 CPM), 1402 (800 CPM), 2540 (có nguồn gốc từ 1402)
Ứng dụng nhị phân
Ngoài mã hóa ký tự, thẻ đục lỗ còn lưu trữ dữ liệu nhị phân:
-
IBM 711: Mỗi hàng đại diện cho hai từ 36 bit
-
Định dạng "Nhị phân cột": Ba cột lưu trữ một từ 36 bit
-
Các hệ thống sau này như IBM 1130 sử dụng mã hóa một cột
Hiện vật văn hóa
Thời đại này đã tạo ra những hiện tượng độc đáo, bao gồm cả "thẻ ren" - những thẻ trò đùa với mọi lỗ có thể được đục, tạo ra các mẫu giống như mạng nhện, dễ vỡ và thường xuyên làm kẹt máy.
Di sản
Hệ thống thẻ đục lỗ đã hình thành mối liên kết quan trọng giữa các máy tính ban đầu và người dùng của chúng. Mặc dù đã lỗi thời ngày nay, ảnh hưởng của chúng vẫn tồn tại trong các khái niệm biểu diễn dữ liệu hiện đại và đóng vai trò là lời nhắc nhở về nguồn gốc cơ học của điện toán.
