Вікіпедія

Перфокарта

Перфока́рта (англ. punch(ed) card) — носій інформації з картону, який записує дані отворами та їхньою відсутністю у визначених місцях. Широко використовувався до початку 1980-х років у системах автоматизованої обробки даних. Інформація розпізнавалася механічним, електроконтактним або оптичним шляхом. Перфокарти вийшли з ужитку з поширенням магнітних носіїв інформації.

80-колонна перфокарта з програмою

Історія

ред.
 
Колода перфокарт з Нью-Йоркського університету, 1979 р.

Ранні перфокарти застосовувалися у ткацьких верстатах для автоматизації створення візерунків на тканині. Ідея такого верстата вперше з'явилася у французького інженера Базіля Бушона в 1725 році. Він запропонував використовувати перфорований папір для зберігання схеми візерунка. Помічник Бушона, Жан-Філіп Фалькон, у 1728 замінив папір на цупкий перфорований картон. Хоча ідея була робоча, ткацький верстат Бушона не забезпечував підвищення продуктивності праці, тому в серійне виробництво не пішов[1][2].

Ідею Бушона розвинув Жозеф Марі Жаккард, розробивши в 1804—1805 роках програмований ткацький верстат (а точніше пристрій, який доповнював ткацький верстат, автоматизуючи ткання візерунків). Він зрозумів, що перфокарти можна з'єднувати в стрічки для задання складних візерунків, і навіть зациклити стрічку, щоб повторювати послідовності дій. Спеціальні гачки проходили або не проходили в отвори перфокарт, відповідно піднімаючи або ні нитки, між якими з кожною зміною перфокарти рухався човник з ниткою утоку. Верстати, що використовували пристрій Жаккарда, отримали назву жакардових[3][4]. У таких верстатах використовувалася двійкова логіка[5], що надихнуло розробку обчислювальних машин.

Семен Корсаков у 1832 розробив власний спосіб зберігання інформації на перфокартах[6][7] для «інтелектуальної машини». Пристрій призначався для пришвидшення пошуку інформації в каталогах і її порівняння за певними параметрами. Винаходи (Корсаков створив 5 машин), однак, не отримали значної уваги в Російській імперії та привернули увагу тільки через понад століття[8].

Коли піонер комп'ютерної галузі, британський математик Чарлз Беббідж, у 1837 році задумав «аналітичну машину», що по суті стала б першим комп'ютером загального призначення, він вирішив, що вхідні дані комп'ютера раціонально зберігати на перфокартах, як у системі Жаккарда[9].

У 1881 році Жюль Карпентьє розробив метод запису та відтворення музики на фісгармонії за допомогою перфокарт. Карпентьє пізніше розділив механізм на мелограф, який записував натискання клавіш, і мелотроп, який відтворював музику[10][11].

У середині 1880-х років Бюро перепису населення США почало експериментувати зі способами автоматизації обробки відповідей на запитання. Інженер Герман Голлеріт, який працював у технічному персоналі бюро, в 1884 році подав патент на електромеханічний пристрій, який зчитував інформацію, закодовану шляхом пробивання отворів на паперовій стрічці або наборі карток. У 1889 році створена ним компанія Tabulating Machine Co. зайнялася обробкою даних про населення. Дані перепису 1890 року були оброблені лише за рік замість 8-ми[9]. Спочатку ці електромеханічні машини рахували лише отвори, але до 1920-х років стали виконувати і основні арифметичні операції[12]. Кількість рядків і стовпців отворів у перфокартах різнилася, але стабільно зростала[13]. Середній оператор міг обробляти близько 7 тис. карток на день[14].

Інформація зчитувалася з перфокарт електромеханічними машинами електроконтактним способом. Папір/картон розділяв так звані щітки з контактними майданчиками, а коли щітка потрапляла в отвір, електричне коло замикалося і машина отримувала сигнал, який позначав цифру, літеру чи цілу категорію. Системи оптичного розпізнавання карток вперше розробив і запатентував Горас Тейлор у 1915 році. Такі системи набули поширення для автоматизованої обробки даних з бібліотечних каталогів у 1940-і роки в США та Великій Британії[15].

До 1920-х років у Сполучених Штатах було два основних виробники обладнання для перфокарт: International Business Machines (IBM) та Remington Rand. Кожен розробив власний стандартний перфокарт. Карти IBM мали 80 колонок прямокутних отворів, тоді як картки Remington Rand 90 колонок круглих[16]. Перфокарти забезпечили значні прибутки IBM і допомогли вивести компанію на передовий рівень обробки даних. Ще в середині 1950-х років продажі перфокарт становили приблизно 20 % доходу IBM і 30 % її чистого прибутку[13]. Завод у Ендікотті, штат Нью-Йорк, виробляв від 5 до 10 млн карток щодня[17]. У 1950-х роках IBM також підтримувала скорочену версію з 51 колонкою. Існували також картки на 80 колонок, з відривною частиною, що перетворювала їх на 51-колонкову. У 1969, як частина нової комп'ютерної системи середнього класу System/3 від IBM, компанія представила картку на 128 колонок[18].

На початку 1950-х років електронні комп'ютери, такі як UNIVAC I, використовували перфокарти для введення програм і даних[19]. Найбільше перфокарт використовувала комп'ютеризована система керування повітряною і ракетною зброєю США SAGE 1950-х років: 62 500 перфокарт (близько 5 МБ даних)[6]. Пік використання цих носіїв інформації припав на 1960-ті роки[20].

Вихід перфокарт з ужитку зумовлений поширенням магнітних стрічок та дисків, які забезпечували набагато вищу щільність даних та стійкість до механічного зносу[21]. Перфокарти проте продовжували слугувати недорогими машинозчитуваними носіями невеликих обсягів даних, поки їх не замінили дискети у 1980-х роках[22]. Системи голосування з перфокартами, розроблені в 1960-х роках, лишалися попри те популярними в США. Виборцям потрібно було зробити отвори в бюлетенях у вказаних місцях (контури отворів були протиснені для зручності), а потім ці бюлетені оброблялися як перфокарти[23]. Останнім великим заходом з таким використанням перфокарт був обрахунок голосів на виборах президента США 2000 року[24].

Кодування

ред.

Інформація кодувалась отворами (перфорацією) в певних позиціях картки. Залежно від стандарту, кожен отвір кодував цифру, літеру, інший символ чи категорію[15]. При числовому кодуванні кожній літері або спеціальному символу відповідали 2 отвори в одній колонці, наприклад, 12 і 1 = А. Горизонтально картку можна розділити на поля, з якими виконуються операції суми, сортування тощо[25].

Максимальний обсяг пам'яті перфокарти таким чином визначався кількістю колонок і рядків отворів. Перфокарти мали позначки на краях, які допомагали правильно їх орієнтувати. Для виявлення та корекції помилок могли використовуватися контрольні суми[26].

Кодування дозволяло лише відносно невеликий набір символів. Наприклад, великі та малі літери не розрізнялися. Наслідуючи кодування Голлеріта, пізніші перфокарти передбачали, що в кожній колонці буде не більше трьох отворів. Це запобігало зменшенню міцності картки, тоді як двійкове кодування всіх даних зробило б картку надто дірявою і легкою для розриву[27].

У верхній частині картки часто друкували її вміст у вигляді звичайного, зрозумілого людині тексту[6].

Запис і зчитування

ред.
 
Зчитувач перфокарт, 1960 р.

Для нанесення інформації на перфокарту (запису) використовувались спеціальні пристрої — перфоратори. Обладнані клавіатурою, схожою на клавіатуру друкарської машинки, вони робили отвори у вставленій картці. Оскільки інформацїі могло бути більше, ніж поміщалося на одну картку, використовували набору перфоркарт, «колоди», що автоматично укладалися пристроями-сортувальниками[22]. Для копіювання карток існували пристрої-репродуктори[28].

Після перфорації перфокарту звичайно піддавали зчитуванню на верифікаторі — спеціальному технічному пристрої, що зіставляв повторно введені оператором дані з документа з нанесеними на перфокарту[26].

Інформація зчитувалась за допомогою металевих контактів, кожен з яких розташовувався над відповідним рядком і пропускав електричний струм при замиканні щітки на контактний майданчик. В пізніших системах для зчитування інформації використовувались фотоелементи, що реагували на проходження світла крізь отвір[26]. Навіть електромеханічним способом вдавалося швидко зчитувати доволі великі кількості карток. IBM, для прикладу, продавала в 1960-і периферійний пристрій до комп'ютерів aSystem/360 під назвою IBM 2540, який міг зчитувати до 1000 карток на хвилину[27].

Суттєвими недоліками перфокарт були мала ємність, повільність обробки інформації з них і механічна зношуваність[26].

Стандарти перфокарт

ред.
  • Hollerith/IBM 5081 — містила 80 колонок і 12 рядків. Мала розміри 3¼ на 7⅜ дюйма і товщину 0,0067 дюйма (187,325 мм × 82,55 мм × 0,17 мм). Лівий верхній кут був зрізаний для правильної орієнтації картки. Отвори робилися прямоктуними. Три верхніх рядки відводилися виключно для цифр, а решта могли кодувати як цифри, так і літери за допомогою комбінацій цифр (рядок нулів при цьому був спільний)[15]. У Німеччині (ФРН) використовували майже аналогічні картки, лише з іншим порядком рядків. Майже ідентичними до карток IBM були Advanced Business Forms 5081, Data Documents 5081, Electronic Accounting Card 5081 і Control Data Corporation 5081, що відрізнялися тільки шрифтом. Різні країни виробляли копії карток стандарту 5081, часом додаючи роздільники між блоками колонок і рядків. Для операційних систем NOS/BE і NOS/VE з 1975 року застосовувалися аналогічні картки з логотипом операційної системи посередині[29]. 80-колонкові перфокарти почали виробляти з 1928 року, для заміни 36 і 45-колонкових[30].
  • Hewlett Packard 9320-2072 — варіація 5081 для оптичного розпізнавання. Цифри друкувалися червоним чорнилом, а замість отворів робилися позначки графітовим олівцем вручну[29].
  • IBM 3700 — картка IBM зі 128 колонками, розділеними на 3 блоки, по 32 колонки в кожному. Вгорі друкувалися текстові інтерпретації даних. Розмірами 2⅝ дюйма на 3¼ дюйма. Представлена в 1969 році. Повним аналогом були картки Gizeh N Z[29]. Зазвичай використовувалися тільки 96 колонок і 6 рядків у кожній, але область вгорі теж могла бути перфорована, щоб отримати ще 32 колонки та 3 рядки[31].
  • Remington Rand мала 90 колонок і 12 рядків, поділені на два блоки. Розміри складали 3¼ на 7⅜, як і в Hollerith/IBM, але товщина не більше 0,007 дюйма. Лівий верхній кут був зрізаний. Отвори робилися круглими[15].
  • МОЭФТНИ 6198-75 — рядянська 80-колонкова перфокарта, що вироблялася з 1975 року. Схожою, з іншим шрифтом, була Техноинформ. Подібні випускалися в Східній Німеччині (НДР). В 1960-і в СРСР випускали перфокарти, аналогічні IBM 5081, тільки з іншим порядком рядків[29].
  • Картки з крайовими перфораціями — різні освітні та наукові установи користувалися перфокартами для пошуку інформації в каталогах, що мали порожнє поле всередині (в ньому містилася, наприклад, назва книги) та отвори по краях, якими кодувалися категорії документів і літератури. Також такі перфокарти застосовувалися для реєстрації прибуття/відбуття працівників[32].

Окремі установи, як-от Міністерство оборони США, Імперський коледж Лондона, користувалися власними перфокартами для катологізації креслень на мікрофільмах[33], обробки заяв[34], інвентаризації майна[35].

Цікаві факти

ред.
  • У файлі жаргону згадується восьмидесятиколонне мислення[36] (англ. eighty-column mind) — жартівливий термін, що позначає людину, для якої перехід від перфокарт до новіших носіїв інформації давався важко.
  • З нагоди видатних подій у США виробляли сувенірні/пам'ятні перфокарти[29].
  • 80-колонкові перфокарти мали такі ж розміри, як доларові банконти США для сумісності з наявною інфраструктурою обробки паперу[15].

Галерея

ред.
  •  
    Перфокарти жакардового верстата
  •  
    Перфокартка для машин Германа Голлеріта, 1895 р.
  •  
    Перфоратор машини Голлеріта
  •  
    Жінка за перфороатором, Швейцарія, 1946 р.
  •  
    Сховище перфокарт IBM, 1959 р.
  •  
    Перфорована і ціла картка
  •  
    Перфокарта IBM 1969 року
  •  
    Бюлетень голосування за президента США 2000 року був, по суті, перфокартою

Див. також

ред.

Примітки

ред.
  1. ↑ Laurent, Elsa (16 жовтня 2016). Tissage Jacquard : technique, histoire et métiers à tisser. Textile Addict (fr-FR) . Процитовано 4 лютого 2026.
  2. ↑ Silk and Innovation: The Jacquard Loom in the Age of the Industrial Revolution (англ.). Jean-Francois Fava-Verde. с. 1.
  3. ↑ Laurent, Elsa (16 жовтня 2016). Tissage Jacquard : technique, histoire et métiers à tisser. Textile Addict (fr-FR) . Процитовано 4 лютого 2026.
  4. ↑ Joseph-Marie Jacquard | Biography, Loom, Invention, Computers, & Facts | Britannica. Encyclopedia Britannica (англ.). Архів оригіналу за 15 січня 2026. Процитовано 4 лютого 2026.
  5. ↑ Lu, Jialiang; Zhao, Feng; Zhang, Liqing (28 березня 2023). Technological Innovations of French Jacquard Silk Weaving in the 19th Century. Asian Social Science. 19 (2): 94. doi:10.5539/ass.v19n2p94. ISSN 1911-2025.
  6. ↑ а б в What Is a Punch Card?. Computer Hope (англ.). Процитовано 6 лютого 2026.
  7. ↑ Semyon Korsakov. Computer Hope (англ.). Процитовано 6 лютого 2026.
  8. ↑ Іваницька, Лілія (2015). Семен Миколайович Корсаков (1787–1853)–розробник перших інтелектуальних машин (PDF). Історія науки і біографістика. 3.
  9. ↑ а б The Jacquard Loom: A Driver of the Industrial Revolution - IEEE Spectrum. spectrum.ieee.org (англ.). Процитовано 4 лютого 2026.
  10. ↑ Southgate, T. L. (1881–01). On Various Attempts that have been Made to Record Extemporaneous Playing. Proceedings of the Musical Association (англ.). 8: 189—196. doi:10.1093/jrma/8.1.189. ISSN 0958-8442.{{cite journal}}: Обслуговування CS1: Сторінки з неправильним форматом в діапазонах дат (посилання)
  11. ↑ The Pianola Institute - The Reproducing Piano - Early Experiments. www.pianola.org (англ.). Архів оригіналу за 14 березня 2025. Процитовано 4 лютого 2026.
  12. ↑ Austrian, Geoffrey D.; Hollerith, Herman (1982). Herman Hollerith, forgotten giant of information processing. New York: Columbia University Press. с. 124. ISBN 978-0-231-05146-0.
  13. ↑ а б The punched card | IBM. www.ibm.com (англ.). Процитовано 5 лютого 2026.
  14. ↑ Making Sense of the Census: Hollerith’s Punched Card Solution - CHM Revolution. www.computerhistory.org. Процитовано 5 лютого 2026.
  15. ↑ а б в г д Punched Cards: A Brief Tutorial. history.computer.org. Процитовано 6 лютого 2026.
  16. ↑ Punch Cards for Data Processing | Smithsonian Institution. www.si.edu (англ.). Процитовано 5 лютого 2026.
  17. ↑ The punched card | IBM. www.ibm.com (англ.). Процитовано 6 лютого 2026.
  18. ↑ Douglas W. Jones's punched card index. homepage.divms.uiowa.edu. Процитовано 5 лютого 2026.
  19. ↑ Punch Card Gallery. www.fourmilab.ch. Процитовано 6 лютого 2026.
  20. ↑ IBM Punch Card. www.ricomputermuseum.org (укр.). Процитовано 6 лютого 2026.
  21. ↑ Memory & Storage | Timeline of Computer History | Computer History Museum. www.computerhistory.org. Процитовано 6 лютого 2026.
  22. ↑ а б Computing History Displays - The University of Auckland - Historydisplays - FirstFloor - PunchedCardDataProcessing. www.cs.auckland.ac.nz. Процитовано 5 лютого 2026.
  23. ↑ Counting Votes With Computers. homepage.cs.uiowa.edu. Процитовано 6 лютого 2026.
  24. ↑ Harney, Sarah (27 жовтня 2010). Prohibiting the Punch Card. Governing (англ.). Процитовано 6 лютого 2026.
  25. ↑ Punch Card Machines. www.suomentietokonemuseo.fi. Процитовано 6 лютого 2026.
  26. ↑ а б в г Goswami, Maloy Jyoti (18 квітня 2024). Development of Machine Learning Algorithms for Predictive Maintenance in Industrial Systems. International Journal of Transcontinental Discoveries, ISSN: 3006-628X (англ.). 11 (1): 96—105. ISSN 3006-628X.
  27. ↑ а б The IBM 029 Card Punch. twobithistory.org. Процитовано 6 лютого 2026.
  28. ↑ Computer history: Punchcards. Museum Waalsdorp (брит.). Процитовано 6 лютого 2026.
  29. ↑ а б в г д Douglas W. Jones's collection of general purpose punched cards. homepage.divms.uiowa.edu. Процитовано 6 лютого 2026.
  30. ↑ 45 Columns | Tristan Davey's Punch Card Archive. punchcards.tristandavey.com (англ.). Процитовано 6 лютого 2026.
  31. ↑ 96 Columns | Tristan Davey's Punch Card Archive. punchcards.tristandavey.com (англ.). Процитовано 6 лютого 2026.
  32. ↑ Edge-Notched Cards | Tristan Davey's Punch Card Archive. punchcards.tristandavey.com (англ.). Процитовано 6 лютого 2026.
  33. ↑ Microfilm Aperture | Tristan Davey's Punch Card Archive. punchcards.tristandavey.com (англ.). Процитовано 6 лютого 2026.
  34. ↑ Mark Sense | Tristan Davey's Punch Card Archive. punchcards.tristandavey.com (англ.). Процитовано 6 лютого 2026.
  35. ↑ Port-a-punch Perforations | Tristan Davey's Punch Card Archive. punchcards.tristandavey.com (англ.). Процитовано 6 лютого 2026.
  36. ↑ eighty-column mind. Jargon File. Архів оригіналу за 18 лютого 2017. Процитовано 8 листопада 2018.

Посилання

ред.
Отримано з https://uk.wikipedia.org/w/index.php?title=Перфокарта&oldid=48158952