Перфолента

Материал из Национальной библиотеки им. Н. Э. Баумана
Последнее изменение этой страницы: 17:05, 24 декабря 2016.

Перфолента (англ. punched tape) — носитель информации, в виде узкой тонкой ленты из бумаги или пластмассы. Информация на перфоленту записывалась робивкой отверстий (перфораций). Ряды отверстий, расположенных поперек перфоленты, образовывали строки. На каждой строке записывался код одного символа в виде бумажной ленты с отверстиями. В середине ленты идёт дорожка с более мелкой перфорацией, так называемая «транспортная дорожка». Она служит для перемещения ленты с помощью зубчатого колеса. Каждый горизонтальный ряд отверстий на перфоленте соответствует одной букве, знаку или пробелу между ними.

Благодаря простоте устройств ввода/вывода, перфолента получила распространение в компьютерной технике. Поздние компьютерные перфоленты имели ширину 7 или 8 рядов и использовали для записи кодировку ASCII. Существовали ленты и с другим количеством рядов (даже с 2 рядами). Использовались в миникомпьютерах для ввода/вывода информации и для управления станками с ЧПУ до середины 1980-х годов. Были вытеснены магнитными носителями информации.

Главное приемущество - перфолента была дешевым носителем информации. Относительно проста и дешева была аппаратура, с помощью которой на ней записывалась и с нее считывалась информация.

Недостаток бумажных перфолент — малая механическая прочность и в связи с этим невысокий срок службы и ограниченная скорость протяжки при записи (перфорации) и воспроизведении.

История

Pp3.jpg
  • 1725 Базиль Бошо (Basile Bouchon) впервые предложил новый способ управления ткацким станком с помощью перфорированной бумажной лентой.
  • 1846 Перфорированные ленты были впервые использованы в 1846 году изобретателем химического телеграфа Александром Бэйном (Alexander Bain, (октябрь 1811 – 02.01.1877). Расположенные на ней соответствующим образом дырочки-пробивки обозначали точки и тире азбуки Морзе. На таком аппарате можно было передавать до 252 символов в 52 секунды (около 300 слов в минуту), т.е. в пять-шесть раз больше, чем при ручной работе посредством телеграфного ключа. Телеграф назывлся химическим потому, что бумажная лента, смочивалась смесью аммиачной селитры и ферроцианида калия. В дальнейшем.
  • 1857 - Сэр Чарльз Уитстон (Sir Charles Wheatstone FRS, 06.02.1802 – 19.10.1875), продолжил работу по совершенствованию телеграфа, которую начал Александр Бэйн. В результате сэр Чарлиз разработал первое промышленное автоматическое устройство телеграфа, в котором применялись бумажные ленты в качестве средства для подготовки, хранения и передачи данных. На бумажной ленте сэра Чарльза использовались два ряда отверстий для представления кода Морза.
  • 1936 Для модели компьютера Z2 К.Цузе придумал очень остроумное и дешевое устройство ввода. К.Цузе стал кодировать инструкции для машины, пробивая отверстия в использованной 35-миллиметровой фотопленке.
  • 1944 Работа над компьютером «Mark I» была закончена в 1944 году. В устройствах ввода-вывода этого компьютера использовалась перфолента.
  •  В начале 1960-х годов американская ассоциация по стандартизации привела проект по разработке универсального кода для обработки данных, который стал известен как ASCII . Этот код 7 уровня был принят некоторыми пользователями телепринтера, включая AT & T ( Teletype ). Другие компании, такие как Телекс , остались с прежними кодами.

Устройство перфоленты

Отверстия в перфоленте, предназначенные для продвижения перфоленты транспортным механизмом, называются транспортными, остальные отверстия — кодовыми. Ряд отверстий, расположенных в направлении транспортирования перфоленты, называется кодовой дорожкой, а ряд отверстий, расположенных перпендикулярно направлению транспортирования перфоленты,— строкой. Шаг перфорации или шаг строки — расстояние между осями рядом расположенных строк. Положение кодового отверстия в строке— расстояние от центра транспортного отверстия до центра соответствующего кодового отверстия в строке.

Несколько строк перфоленты, описывающих работу одного исполнительного органа, составляют слово. Последовательность фраз в программе определяют последовательность передачи информации или определенного алгоритма в ЭВМ. Различают два способа записи программы: с постоянной и переменной длиной фраз. Фразы постоянной длины называют кадрами. При записи программы кадрами каждому слову отведено определенное число строк.

При записи с переменной длиной фраз применяют три способа: адресный, табуляционный и универсальный. При адресном способе записи каждое слово начинается с буквы, которая указывает назначение последующей числовой информации.

Использовались пяти- и восьмидороженые ленты. Помимо кодовых дорожек в средней части лент располагалась транспортная, или ведущая, дорожка, необходимая для перемещения ленты, а также для синхронизации в устройствах, использующих фотоэлектрический способ воспроизведения пробивок. Ряды отверстий, расположенных поперек перфоленты, образовывали строки. На каждой строке записывался код одного символа. Массивы информации могли объединяться в зоны, отделяемые друг от друга промежутками без перфорации. Начало и конец зоны также могли отмечаться соответствующими этим признакам служебными символами.

В ХХ веке перфоленты имели большое значение как носитель информации ввиду того, что они позволяют связывать в единую систему различные виды вычислительных машин — клавишные, перфорационные, электронные.

Перфоленты выпускались разной степени прочности, в катушках различной ширины и длиной 160–200 м., белого цвета или окрашенные в светлые тона. Плотность записи информации на перфоленте составляет около 13 бит/кв. см. Максимальная скорость записи — до 80—150 байт/с, максимальная скорость считывания — до 1500 байт/с. Способ записи — механический, способ считывания — оптический. При записи бумажные кружочки от проколотых отверстий попадают в съёмный контейнер.

Размеры

Лента для штамповки была 0.00394 дюйма (0,1 мм) толщиной. Две наиболее распространенных ширины были 11/16 дюйма (17,46 мм) для пяти битовых кодов, и 1 дюйм (25,4 мм) для лент с шестью или более битов. Расстояние между отверстиями составляет 0,1 дюйма (2,54 мм) в обоих направлениях. Отверстия данных были 0,072 дюйма (1,83 мм) в диаметре; подающие отверстия были 0,046 дюйма (1,17 мм). бумажная лента в рулонах совпадающая с данными параметрами была коммерчески доступна по состоянию на 2012 год. Были попытки использовать ленты из пластиков, таких как лавсан, но это требовало специального оборудования для записи.

Применение

Перфорированная лента, или перфолента, впервые была использована в автоматическом телеграфном аппарате Ч.Уитстона, созданном в 1858 году. Расположенные на ней соответствующим образом дырочки-пробивки обозначали точки и тире азбуки Морзе. На таком аппарате можно было передавать до 500 букв в минуту, т.е. в пять-шесть раз больше, чем при ручной работе посредством телеграфного ключа.

Связь

В 1872 году французский изобретатель Жан Бодо сконструировал телеграфный аппарат многократного действия, который имел возможность передавать по одному проводу два и более сообщения в одну сторону с использованием технологии перфоленты. Аппарат Бодо и созданные по его принципу получили название стартстопных. Кроме того, Бодо создал весьма удачный телеграфный код (Код Бодо), который впоследствии был воспринят повсеместно и получил наименование Международный телеграфный код № 1 (ITA1). Модифицированная версия МТК № 1 получила название МТК № 2 (ITA2). В СССР на основе ITA2 был разработан телеграфный код МТК-2. Дальнейшие модификации конструкции стартстопного телеграфного аппарата, предложенного Бодо, привели к созданию телепринтеров (телетайпов). В честь Бодо была названа единица скорости передачи информации — бод.

Телетайпы

Первые в мире телетайпы были разработаны в 1918 году в США. В 1921–1925 годах они были созданы и в нашей стране (разработчики А.П. Трусевич, В.И. Каупуж). До 50-х годов прошлого века серийно выпускались телетайпы как с ленточным, так и с рулонным носителями (широкими лентами): модель Л.И. Тремля, СТ-35, РТА-50 и др. Скорость их работы составляла до 400 знаков в минуту. Так же как и при эксплуатации аппаратов прошлых лет с прямой (ручной) передачей, эта скорость была значительно ниже пропускной способности линий связи, что вызвало необходимость автоматизации процессов передачи телеграмм.

Первые автоматизированные телетайпы были выпущены в нашей стране в 1950 году на базе модели СТ-35 путем простого подключения реперфоратора и трансмиттера. Реперфоратор преобразовывал механические комбинации знаков от клавиатуры в кодовые комбинации отверстий на перфоленте с помощью наборного и пробивного устройств. Трансмиттер передавал комбинацию электрических сигналов в линию связи при пропускании через него перфоленты.

Криптография

118.jpg

Бумажная лента была основой для шифра Вернама , изобретенного в 1917 году. В течение последней трети 20 - го века, Агентство национальной безопасности использовали перфоленты для распространения криптографических ключей . Бумажные ленты 8 уровня были распределены под строгим контролем бухгалтерского учета и считывали с помощью заполняющего устройства , таких типов как миниатюрный KOI-18. NSA пытается заменить этот метод с более надежной электронной системой управления ключами ( EKMS ), но бумажная лента, по- видимому до сих пор используются.

Автоматизация оборудования

В 1970 - е годы, автоматизированное производство  часто использовало бумажную ленту. Бумажная лента была очень актуальным носителем информации для хранения и использования в системах АСУ. Она стоила гораздо дешевле чем hollerith – карты выполняющие аналогичные функции, но имеющие ряд преимуществ относительно перфоленты.

Применение в торговой сфере

В 1970-х годах, перфоленту использовали в кассовых аппаратах так она открывала возможность передачи важной информации, которая впоследствии могла быть зарюзимирована и считана.

Пример кода на перфоленте на языке ASCII

         
       /\/\/\/\/|

      |     .   |

      |     .   |

      | o o .ooo|  W

      | oo o.  o|  i

      | oo o. oo|  k

      | oo o.  o|  i

      | ooo .   |  p

      | oo  .o o|  e

      | oo  .o  |  d

      | oo o.  o|  i

      | oo  .  o|  a

      |    o.o o|  Carriage Return

      |    o. o |  Line Feed

      |     .   |

      |     .   |

      |/\/\/\/\/

Современное положение

На данный момент перфолента почти полностью вытеснена другими носителями информации. Сейчас реальное применение перфоленты можно обнаружить лишь на военных объектах с устаревшим оснащением, но еще вполне пригодным функционалом по современным меркам.

Источники