Перфока́рта () — 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.

Історія

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.

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. У таких верстатах використовувалася двійкова логіка, що надихнуло розробку обчислювальних машин.

Семен Корсаков у 1832 розробив власний спосіб зберігання інформації на перфокартах 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.

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.

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.

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. Спочатку ці електромеханічні машини рахували лише отвори, але до 1920-х років стали виконувати і основні арифметичні операції. Кількість рядків і стовпців отворів у перфокартах різнилася, але стабільно зростала. Середній оператор міг обробляти близько 7 тис. карток на день.

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.

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. 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. Завод у Ендікотті, штат Нью-Йорк, виробляв від 5 до 10 млн карток щодня. 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.

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

Вихід перфокарт з ужитку зумовлений поширенням магнітних стрічок та дисків, які забезпечували набагато вищу щільність даних та стійкість до механічного зносу. Перфокарти проте продовжували слугувати недорогими машинозчитуваними носіями невеликих обсягів даних, поки їх не замінили дискети у 1980-х роках. 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. Останнім великим заходом з таким використанням перфокарт був обрахунок голосів на виборах президента США 2000 року.

Кодування Інформація кодувалась отворами (перфорацією) в певних позиціях картки. Залежно від стандарту, кожен отвір кодував цифру, літеру, інший символ чи категорію. 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.

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.

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.

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

Запис і зчитування

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. Для копіювання карток існували пристрої-репродуктори.

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

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. 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.

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

Стандарти перфокарт

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). 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. 80-колонкові перфокарти почали виробляти з 1928 року, для заміни 36 і 45-колонкових. Hewlett Packard 9320-2072 — варіація 5081 для оптичного розпізнавання. Цифри друкувалися червоним чорнилом, а замість отворів робилися позначки графітовим олівцем вручну. 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. 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. 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. 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. 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. Окремі установи, як-от Міністерство оборони США, Імперський коледж Лондона, користувалися власними перфокартами для катологізації креслень на мікрофільмах, обробки заяв, інвентаризації майна.

Цікаві факти

У файлі жаргону згадується восьмидесятиколонне мислення () — 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. 80-колонкові перфокарти мали такі ж розміри, як доларові банконти США для сумісності з наявною інфраструктурою обробки паперу.

Галерея

Див. також Перфострічка IBM 1402

Примітки

Посилання Tristan Davey's Punch Card Archive