 | Эта статья поднимает множество проблем. Пожалуйста, помогите улучшить его или обсудите эти проблемы на странице обсуждения . ( Узнайте, как и когда удалить эти сообщения-шаблоны ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения )
|
Перфолента или перфорированная бумажная лента - это форма хранения данных, которая состоит из длинной полосы бумаги, в которой пробиты отверстия. Он разработан на основе перфокарт и впоследствии использовался вместе с ними , отличаясь тем, что лента является непрерывной.
Он использовался на протяжении 19-го и большей части 20-го веков для программируемых ткацких станков, телетайпов , для ввода данных в компьютеры 1950-х и 1960-х годов, а затем в качестве носителя информации для мини-компьютеров и станков с ЧПУ .
История [ править ]
Бумажные ленты, изготовленные из перфокарт, широко использовались в 19 веке для управления ткацкими станками. Перфорированные бумажные ленты были впервые использованы Базилем Бушоном в 1725 году для управления ткацкими станками. Однако бумажные ленты были дорогими в изготовлении, хрупкими и трудными в ремонте. К 1801 году Жозеф Мари Жаккард разработал машины для создания бумажных лент путем последовательного связывания перфокарт для жаккардовых ткацких станков . Полученная бумажная лента, также называемая «цепочкой карт», была прочнее и проще как в изготовлении, так и в ремонте.
Это привело к концепции передачи данных не как поток отдельных карт, а как одна «непрерывная карта» (или лента). Многие профессиональные вышивки до сих пор называют «перфораторами» тех, кто создает дизайны и машинные рисунки, хотя перфокарты и бумажная лента в конечном итоге были прекращены в 1990-х годах. В 1842 году во французском патенте Клода Сейтра было описано устройство для игры на фортепиано, которое считывает данные с рулонов перфорированной бумаги .
В 1846 году Александр Бейн использовал перфоленту для отправки телеграмм . Эта технология была принята Чарльзом Уитстоном в 1857 году для подготовки, хранения и передачи данных в телеграфии. [1]
В 1880-х годах Толберт Ланстон изобрел систему монотипии , которая состояла из клавиатуры (наборной машины) и литейщика композиции . Лента, пробитая клавиатурой, позже была прочитана литейщиком, который произвел тип грифеля в соответствии с комбинациями отверстий в 0, 1 или более из 31 позиции. В считывателе ленты использовался сжатый воздух, который проходил через отверстия и направлялся в определенные механизмы литейщика. Система вошла в коммерческое использование в 1897 году и находилась в производстве до 1970-х годов, претерпевая ряд изменений.
Текущее использование [ править ]
В 21 веке перфолента используется очень редко. Он все еще может использоваться в старых военных системах и некоторыми любителями. [ необходима цитата ] В приложениях для обработки с числовым программным управлением (ЧПУ) очень немногие люди все еще используют ленту. Однако некоторые современные системы ЧПУ по-прежнему измеряют размер хранимых программ ЧПУ в футах или метрах, что соответствует эквивалентной длине при перфорации на бумажной ленте. [2]
Форматы [ править ]
Данные представляли собой наличие или отсутствие дыры в определенном месте. Ленты изначально имели пять рядов отверстий для данных. Более поздние ленты имели шесть, семь и восемь рядов. Ранняя электромеханическая программируемая вычислительная машина, калькулятор с автоматическим управлением последовательностью или Harvard Mark I , использовала бумажную ленту с 24 рядами. [3] Ряд меньших отверстий для звездочек, которые всегда пробивались, служил для подачи ленты, первоначально использовалось колесо с радиальными зубьями, называемое звездочкой . Позже оптические считыватели использовали отверстия звездочки для генерации тактовых импульсов. Отверстия для звездочек смещены немного в одну сторону, что дает понять, в какую сторону ориентировать ленту в считывающем устройстве, и разделив ленту на неравные стороны. Биты на более узкой стороне ленты обычномладшие значащие биты , когда код представлен как числа в цифровой системе. [ необходима цитата ]
Размеры [ править ]
Лента для штамповки имела толщину 0,00394 дюйма (0,1 мм). Две наиболее распространенные ширины были 11/16 дюйма (17,46 мм) для пятибитовых кодов и 1 дюйм (25,4 мм) для лент с шестью или более битами. Расстояние между отверстиями составляло 0,1 дюйма (2,54 мм) в обоих направлениях. Отверстия для данных имели диаметр 0,072 дюйма (1,83 мм); питающие отверстия составляли 0,046 дюйма (1,17 мм). [4]
Лента без чейда [ править ]
В большинстве оборудования для перфорации ленты используются твердые штампы для создания отверстий в ленте. В результате были созданы « чад » или маленькие круглые кусочки бумаги. Утилизация чада была раздражающей и сложной проблемой, поскольку крошечные кусочки бумаги имели тенденцию вылетать и мешать работе других электромеханических частей оборудования телетайпа.
Разновидностью ленточного перфоратора было устройство, называемое реперфоратором для печати без чада . Эта машина будет перфорировать полученный сигнал телепринтера на ленту и одновременно печатать на ней сообщение, используя механизм печати, аналогичный механизму обычного страничного принтера. Ленточный перфоратор вместо обычных круглых отверстий будет пробивать маленькие U-образные надрезы в бумаге, так что чадбудет производиться; «дыра» все еще была заполнена маленькой дверцей-ловушкой для бумаги. Из-за того, что отверстие не было проделано полностью, печать на бумаге оставалась нетронутой и разборчивой. Это позволило операторам читать ленту без необходимости расшифровывать дыры, что облегчило бы ретрансляцию сообщения на другую станцию в сети. Кроме того, не было "коробки для чада", которую время от времени нужно опорожнять. Недостатком этого механизма было то, что безчерепная лента после перфорации плохо наматывалась, потому что выступающие клапаны бумаги зацеплялись за следующий слой ленты, поэтому ее нельзя было плотно намотать. Еще один недостаток, который со временем стал очевиден, заключался в том, что не существовало надежного способа считывания ленты без чейки с помощью оптических средств, используемых более поздними высокоскоростными считывающими устройствами. Тем не мение,Механические считыватели ленты, используемые в большинстве устройств со стандартной скоростью, не имели проблем с лентой без чеканки, потому что они распознавали отверстия с помощью тупых подпружиненных чувствительных штифтов, которые легко отодвигали бумажные клапаны в сторону.
Кодировка [ править ]
Текст кодировался несколькими способами. Самой ранней стандартной кодировкой символов была Бодо , которая восходит к 19 веку и имела пять отверстий. Код Бодо никогда не использовался в телетайпах. Вместо этого использовались такие модификации, как код Мюррея (который добавлял возврат каретки и перевод строки ), код Western Union , Международный телеграфный алфавит № 2 (ITA 2) и код американского телетайпа (USTTY). [5] Другие стандарты, такие как Teletypesetter (TTS), FIELDATA и Flexowriter , имели шесть отверстий. В начале 1960-х гг.Американская ассоциация стандартов возглавила проект по разработке универсального кода для обработки данных, который стал известен как ASCII . Этот семиуровневый код был принят некоторыми пользователями телетайпов, включая AT&T ( Teletype ). Другие, такие как Телекс , остались с прежними кодами.
Приложения [ править ]
Связь [ править ]
Перфолента использовалась как способ хранения сообщений для телетайпов . Операторы набирали сообщение на бумажной ленте, а затем отправляли сообщение с ленты на максимальной скорости линии. Это позволяло оператору подготовить сообщение в автономном режиме с максимальной скоростью набора текста и позволяло оператору исправлять любую ошибку до передачи. Опытный оператор может подготовить сообщение со скоростью 135 слов в минуту (WPM) или более за короткие промежутки времени.
Линия обычно работала со скоростью 75 Вт / мин, но работала непрерывно. Подготовив ленту «в автономном режиме» и затем отправив сообщение с помощью устройства чтения ленты, линия могла бы работать непрерывно, а не зависеть от непрерывного набора текста «в режиме онлайн» одним оператором. Обычно одна линия 75WPM поддерживает работу трех или более операторов телетайпа в автономном режиме. Ленты, перфорированные на принимающей стороне, могут использоваться для ретрансляции сообщений на другую станцию. С использованием этих методов были разработаны крупные сети магазинов и пересылки .
Бумажная лента могла считываться в компьютеры со скоростью до 1000 символов в секунду. [6] В 1963 году датская компания Regnecentralen представила устройство чтения бумажных лент под названием RC 2000, которое могло читать 2000 символов в секунду; позже они увеличили скорость до 2500 cps. Уже вторая мировой войны , на читателе ленты Heath Robinson , используемые союзного codebreakers, был способен 2,000 сП , а Колосс может работать при 5000 сП с использованием оптического считывателя на магнитную ленту , разработанный Арнольд Lynch.
Миникомпьютеры [ править ]
Когда были выпущены первые миникомпьютеры , большинство производителей обратились к существующим серийно выпускаемым телетайпам ASCII (в первую очередь, Teletype Model 33 , способному передавать десять символов ASCII в секунду) в качестве недорогого решения для ввода с клавиатуры и вывода на принтер. Обычно модель 33 ASR включала перфоратор / считыватель бумажной ленты, где ASR означает «автоматическая отправка / получение» в отличие от KSR без перфорации / считывания - отправка / получение с клавиатуры.и RO - модели только для приема. В качестве побочного эффекта перфолента стала популярным носителем для недорогих миникомпьютерных данных и хранения программ, и в большинстве миникомпьютеров было обычным делом найти выборку лент, содержащих полезные программы. Также были распространены более быстрые оптические считыватели.
Передача двоичных данных на эти миникомпьютеры или от них часто осуществлялась с использованием метода двойного кодирования, чтобы компенсировать относительно высокую частоту ошибок перфораторов и считывателей. Низкоуровневое кодирование обычно было ASCII, далее закодировано и оформлено в различных схемах, таких как Intel Hex , в которых двоичное значение «01011010» будет представлено символами ASCII «5A». Информация о кадрировании, адресации и контрольной сумме (в основном в шестнадцатеричных символах ASCII) помогала обнаруживать ошибки. Эффективность такой схемы кодирования составляет порядка 35-40% (например, 36% из 44 8-битных символов ASCII, необходимых для представления шестнадцати байтов двоичных данных на кадр).
Компьютерное производство [ править ]
В 1970-х годах в автоматизированном производственном оборудовании часто использовалась бумажная лента. Бумажная лента была важным носителем информации , например, для машин для обмотки проволоки с компьютерным управлением . Считыватель бумажной ленты был меньше и дешевле, чем считыватель карт холлерита или магнитной ленты . Были изобретены высококачественные черные вощеные и смазанные длинноволокнистые бумаги и майларовая пленочная лента, чтобы производственные ленты для этих машин прослужили дольше.
Передача данных для программирования ROM и EPROM [ править ]
В 1970-х - начале 1980-х годов бумажная лента обычно использовалась для передачи двоичных данных для включения либо в микросхемы программируемой по маске постоянной памяти (ПЗУ), либо в их стираемые копии СППЗУ . Было разработано большое количество форматов кодирования для использования в компьютерной передаче и передаче данных ROM / EPROM. [7] Обычно используемые форматы кодирования в основном основывались на тех форматах, которые поддерживались устройствами программирования EPROM, и включали в себя различные шестнадцатеричные варианты ASCII, а также ряд собственных форматов.
Также использовалась гораздо более примитивная, а также гораздо более длинная схема кодирования высокого уровня, BNPF (Begin-Negative-Positive-Finish). В кодировке BNPF один байт (8 битов) будет представлен сильно избыточной последовательностью кадрирования символов, начинающейся с одного ASCII «B», восьми символов ASCII, где «0» будет представлен буквами «N» и «1». "будет представлен буквой" P "с последующим окончанием ASCII" F ". Эти десятисимвольные последовательности ASCII были разделены одним или несколькими пробелами., поэтому для каждого сохраненного байта используется не менее одиннадцати символов ASCII (эффективность 9%). Символы ASCII «N» и «P» различаются четырьмя битовыми позициями, обеспечивая отличную защиту от одиночных ошибок перфорации. Также были доступны альтернативные схемы, в которых «L» и «H» или «0» и «1» также были доступны для представления битов данных, но в обеих этих схемах кодирования два символа ASCII, несущих данные, различаются только одной битовой позицией. , обеспечивая очень плохое обнаружение ошибок одиночного штампа.
Кассовые аппараты [ править ]
Примерно в 1970 году NCR в Дейтоне, штат Огайо , изготовила кассовые аппараты, которые пробивали бумажную ленту. Примерно в то же время компания Sweda создала аналогичные кассовые аппараты. Затем ленту можно было прочитать в компьютер, и не только суммировать информацию о продажах, но и выставить счета по транзакциям. Лента также использовалась для инвентаризации, отдела записи и количества проданных товаров.
Газетная промышленность [ править ]
Перфорированная бумажная лента использовалась газетной промышленностью до середины 1970-х годов или позже. Газеты, как правило, нагнетались такими устройствами, как машины Linotype . С проводными службами, входящими в устройство, которое пробивает бумажную ленту, вместо того, чтобы оператору линотипа приходилось перепечатывать все входящие истории, бумажную ленту можно было вставить в считыватель бумажной ленты на линотипе, и он мог бы создавать свинцовые слага без оператор повторно набирает истории. Это также позволило газетам использовать устройства, такие как Friden Flexowriter , для преобразования набора текста в свинцовый шрифт с помощью ленты. Даже после упадка линотипа и горячего набора текста многие ранние фотонаборные устройства использовали устройства чтения с бумажной ленты.
Если ошибка была обнаружена в одной позиции на шестиуровневой ленте, этот символ можно было превратить в нулевой символ, который нужно было пропустить, выбив оставшиеся непробитые позиции так называемым «щипцом для цыплят». Это выглядело так приспособление для удаления стеблей клубники, которое при нажатии большим и указательным пальцами могло пробить оставшиеся позиции, по одному отверстию за раз.
Криптография [ править ]
Шифры Вернама были изобретены в 1917 году для шифрования телетайпов с помощью ключа, хранящегося на бумажной ленте. В течение последней трети 20 века Агентство национальной безопасности (АНБ) использовало перфоленту для распространения криптографических ключей . Восьмиуровневые бумажные ленты распространялись под строгим контролем учета и считывались устройством заполнения , например портативным KOI-18 , которое было временно подключено к каждому устройству безопасности, которому требовались новые ключи. Агентство национальной безопасности пытается заменить этот метод более безопасной системой электронного управления ключами ( EKMS ), но по состоянию на 2016 год бумажная лента, по-видимому, все еще используется. [8]Контейнер с бумажной лентой - это контейнер с защитой от несанкционированного доступа, в котором есть элементы, предотвращающие необнаруженное изменение содержимого.
Преимущества и ограничения [ править ]
 | Эта статья содержит список за и против , который иногда неуместен. ( Сентябрь 2020 г. ) |
Перфолента обладает некоторыми полезными свойствами:
- Долголетие. Хотя качество многих магнитных лент со временем ухудшилось до такой степени, что данные на них были безвозвратно утеряны, перфоленту можно будет прочитать много десятилетий спустя, если использовать бескислотную бумагу или майларовую пленку. Некоторая бумага может быстро испортиться.
- Доступность для человека. При необходимости рисунки отверстий можно расшифровать визуально, а порванную ленту отремонтировать (используя специальные склейки ленты на все отверстия). Редактирование текста на перфоленте было достигнуто буквально вырезанием и приклеиванием ленты ножницами, клеем или путем наклеивания ленты на участок, чтобы закрыть все отверстия, и создания новых отверстий с помощью ручного дырокола.
- Устойчивость к магнитному полю. В механическом цехе, полном мощных электродвигателей, программы числового программного управления должны выдерживать магнитные поля, создаваемые этими двигателями. [9]
- Легкость разрушения. В случае криптографических ключей преимуществом была присущая бумажной ленте воспламеняемость (иногда повышенная с помощью флэш-бумаги). После того, как ключ был вставлен в устройство, бумажную ленту можно было просто сжечь, чтобы ключ не попал в руки врага.
Самыми большими проблемами с бумажной лентой были:
- Надежность. Обычной практикой было следовать за каждым механическим копированием ленты с ручным сравнением отверстий.
- Перематывать ленту было сложно и часто возникали проблемы. Требовалась большая осторожность, чтобы не порвать ленту. [ необходима цитата ] В некоторых системах вместо рулонной бумажной ленты использовалась фальцованная бумажная лента. В этих системах не требовалась перемотка и не требовались какие-либо модные подающие, приемные барабаны или механизмы натяжного рычага; лента просто подавалась из расходного резервуара через считыватель в приемный резервуар, снова складываясь в ту же форму, что и при подаче в считыватель.
- Низкая информационная плотность. Наборы данных, намного превышающие несколько десятков килобайт, непрактично обрабатывать в формате бумажной ленты.
См. Также [ править ]
- Битовый ковш
- Книжная музыка
- Фриден Флексоуритер
- Ключ удар
- Музыкальный ролл
- Ленточная библиотека
- Зыгальские листы
Ссылки [ править ]
- ^ Максфилд, Clive (13 октября 2011). «Как это было: бумажные ленты и перфокарты» . EE Times .
- ^ Смид, Питер (2010). Настройка управления ЧПУ для фрезерования и токарной обработки: Освоение систем управления ЧПУ . Промышленная пресса. п. 20. ISBN 978-0-8311-3350-4.
- ^ Далаки, Георгий, История компьютеров: Отметка на компьютерах Говард Aiken , извлекаться 2011-01-12
- ^ Ланкастер, Дон (2010), Поваренная книга пишущей машинки для телевидения (PDF) , Synergetics SP Press, стр. 211
- ^ Проеш, Роланд (2009). Техническое руководство для мониторинга КВ радио: Издание 2009 . Книги по запросу. ISBN 978-3837045734.
- ^ Hult, Туре (1963), "Представление нового высокоскоростного читателя бумажной ленты", БИТ вычислительной математики , 3 (2): 93-96, DOI : 10.1007 / BF01935575 , S2CID 61020497
- ^ «Форматы файлов перевода» (PDF) . Корпорация ввода-вывода данных . Проверено 30 августа 2010 .
- ^ «Сказка о ленте» . Центральная служба безопасности Агентства национальной безопасности. 3 мая 2016 года . Проверено 16 июня 2014 года .
- ↑ Sinha, NK (30 июня 1986 г.). Системы управления на базе микропроцессоров . Springer. п. 264. ISBN 978-90-277-2287-4.
Внешние ссылки [ править ]
 | Викискладе есть медиафайлы по теме перфоленты . |
- «Стандарт ECMA для обмена данными на перфоленте» . Европейская ассоциация производителей компьютеров. Ноябрь 1965 года. ECMA-10. Архивировано из оригинала на 2011-09-27 . Проверено 10 июля 2003 .
- Песня о бумажной ленте
- Различные перфорированные носители
- Олимпия Flexowriter
- Подробное описание двух бумажных кодовых систем ленты , код Бодо и система , используемая ILLIAC компьютером
- Перфоратор / считыватель рабочей бумажной ленты GNT 3601 , Musée Bolo , YouTube
