Один из первых цифровых носителей информации. История ЭВМ: от перфокарт до персональных компьютеров
-1950-е - Компьютеры первого поколения (основной носитель для хранения и обработки данных). Позднее для хранения и ввода.
Перфокарта, формат IBM
Поздний европейский вариант перфокарты IBM
Перфорированная таблица С. Н. Корсакова , 1832 год
Перфока́рта (перфорационная карта, перфорированная карта, от лат. perforo - пробиваю и лат. charta - лист из папируса; бумага ) - носитель информации из тонкого картона , представляет информацию наличием или отсутствием отверстий в определённых позициях карты. Наиболее широко перфокарты применялись во второй половине XX века для ввода и хранения данных в системах автоматизированной обработки информации. В настоящее время, как и перфолента, практически вытеснены более компактными, быстрыми и удобными полупроводниковыми, магнитными и оптическими носителями.
История
Перфокарты впервые начали применяться в ткацких станках Жаккарда (1808) для управления узорами на тканях. В информатике перфокарты впервые были применены в «аналитической машине» Бэббиджа и в «интеллектуальных машинах» коллежского советника С. Н. Корсакова (1832), механических устройствах для информационного поиска и классификации записей . В конце XIX в. началось использование перфокарт для обработки результатов переписей населения в США (см. табулятор Холлерита).
Существовало много разных форматов перфокарт; наиболее распространённым был «формат IBM», введённый в 1928 г. - 12 строк и 80 колонок, размер карты 7⅜ × 3¾ дюйма (187,325 × 82,55 мм), толщина карты 0,007 дюйма (0,178 мм). Первоначально углы были острые, а с 1964 г. - скруглённые (впрочем, в СССР и позже использовали карты с нескруглёнными углами). Примечательно, что по приблизительным подсчётам, гигабайт информации, представленной в виде перфокарт, весил бы примерно 22 тонны (не считая веса, потерянного в результате перфорации отверстий).
Поддержка использования данного носителя информации вызвала появление индустрии по производству широкого класса специализированного оборудования - устройств подготовки, ввода и вывода данных, раскладочно-подборочных , расшифровочных и других машин.
Применение в компьютерной технике
В 2011 году в США всё еще существовала компания Cardamation, поставлявшая перфокарты и устройства для работы с перфокартами . Об использовании перфокарт в современных организациях сообщалось в 1999 и 2012 годах .
Двоичный и текстовый режим
Заполненная перфокарта в текстовом режиме (строка «С*10,05 ОПРЕДЕЛЕНИЕ АДРЕСА АКТИВНОЙ РЕАЛИЗАЦИИ ПАРАМЕТРА ЗАДАЧИ»)
При работе с перфокартами в двоичном режиме перфокарта рассматривается как двумерный битовый массив; допустимы любые комбинации пробивок. Например, в системах IBM 701 машинное слово состояло из 36 бит; при записи данных на перфокарты в одной строке пробивок записывалось 2 машинных слова (последние 8 колонок не использовались), всего на одну перфокарту можно было записать 24 машинных слова.
При работе с перфокартами в текстовом режиме каждая колонка обозначает один символ; таким образом, одна перфокарта представляет строку из 80 символов. Допускаются лишь некоторые комбинации пробивок. Наиболее просто кодируются цифры - одной пробивкой в позиции, обозначенной данной цифрой. Буквы и другие символы кодируются несколькими пробивками в одной колонке. Отсутствие пробивок в колонке означает пробел (в отличие от перфоленты , где отсутствие пробивок означает пустой символ, NUL). В системе IBM/360 были определены комбинации пробивок для всех 256 значений байта (например, пустой символ NUL обозначался комбинацией 12-0-1-8-9), так что фактически в текстовом режиме можно было записывать и любые двоичные данные.
Для удобства работы с текстовыми данными вдоль верхнего края перфокарты часто печатались те же символы в обычном человеком читаемом виде.
Пример кода
________________________________________________________________ /&-0123456789ABCDEFGHIJKLMNOPQR/STUVWXYZ:#@"="[.<(+|]$*);^\,%_>? 12 / X XXXXXXXXX XXXXXX 11| X XXXXXXXXX XXXXXX 0| X XXXXXXXXX XXXXXX 1| X X X 2| X X X X X X X X 3| X X X X X X X X 4| X X X X X X X X 5| X X X X X X X X 6| X X X X X X X X 7| X X X X X X X X 8| X X X X XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX 9| X X X X |__________________________________________________________________Следует заметить, что везде одинаково кодировались только цифры и латинские буквы; в кодировании остальных символов существовали большие различия.
Перфокарта
Перфокарта, формат IBM.
Перфорированная таблица С.Н. Корсакова, 1832 г.
|
Русский (советский) вариант перфокарты IBM, 1980 г. Информация представлена наличием или отсутствием отверстия в определённой позиции карты из тонкого картона |
|
| Применение |
Двоичный и текстовый режим
Заполненная перфокарта в текстовом режиме (строка "С*10,05 ОПРЕДЕЛЕНИЕ АДРЕСА АКТИВНОЙ РЕАЛИЗАЦИИ ПАРАМЕТРА ЗАДАЧИ") При работе с перфокартами в двоичном режиме перфокарта рассматривается как двумерный битовый массив; допустимы любые комбинации пробивок. Например, в системах IBM 701 машинное слово состояло из 36 бит; при записи данных на перфокарты в одной строке пробивок записывалось 2 машинных слова (последние 8 колонок не использовались), всего на одну перфокарту можно было записать 24 машинных слова. При работе с перфокартами в текстовом режиме каждая колонка обозначает один символ; таким образом, одна перфокарта представляет строку из 80 символов. Допускаются лишь некоторые комбинации пробивок. Наиболее просто кодируются цифры - одной пробивкой в позиции, обозначенной данной цифрой. Буквы и другие символы кодируются несколькими пробивками в одной колонке. Отсутствие пробивок в колонке означает пробел (в отличие от перфоленты , где отсутствие пробивок означает пустой символ, NUL). В системе IBM/360 были определены комбинации пробивок для всех 256 значений байта (например, пустой символ NUL обозначался комбинацией 12-0-1-8-9), так что фактически в текстовом режиме можно было записывать и любые двоичные данные. Для удобства работы с текстовыми данными вдоль верхнего края перфокарты часто печатались те же символы в обычном человекочитаемом виде. Пример кода________________________________________________________________ /&-0123456789ABCDEFGHIJKLMNOPQR/STUVWXYZ:#@"="[.<(+|]$*);^\,%_>? 12 / X XXXXXXXXX XXXXXX 11| X XXXXXXXXX XXXXXX 0| X XXXXXXXXX XXXXXX 1| X X X 2| X X X X X X X X 3| X X X X X X X X 4| X X X X X X X X 5| X X X X X X X X 6| X X X X X X X X 7| X X X X X X X X 8| X X X X XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX 9| X X X X |__________________________________________________________________Следует заметить, что везде одинаково кодировались только цифры и латинские буквы; в кодировании остальных символов существовал большой разнобой. См. такжеСсылки
Wikimedia Foundation . 2010 . Синонимы :Смотреть что такое "Перфокарта" в других словарях:Перфокарта … Орфографический словарь-справочник Современная энциклопедия - (перфорационная карта) носитель информации в виде прямоугольной карточки, обычно из тонкого эластичного картона (реже из пластмассы), на которую информация записывается пробивкой отверстий (перфораций). Одно из первых применений машина Жаккарда… … Большой Энциклопедический словарь ПЕРФОКАРТА, ы, жен. (спец.). Сокращение: перфорационная карта карточка стандартной формы с пробитыми на ней в определённом порядке отверстиями, несущими закодированную информацию. Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 … Толковый словарь Ожегова Сущ., кол во синонимов: 1 перфокарточка (1) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 … Словарь синонимов перфокарта - Машинный носитель данных, выполненный в виде бумажной карты и предназначенный для записи и хранения данных в виде комбинации отверстий. [ГОСТ 25868 91] Тематики оборуд. перифер. систем обраб. информации EN punch card … Справочник технического переводчика Перфокарта - ПЕРФОКАРТА, прямоугольная карточка из картона или пластмассы для записи кодированной информации пробивкой отверстий (перфораций) по определенной системе; до 1960 х гг. использовалась как носитель данных в табуляторах и электронных вычислительных… … Иллюстрированный энциклопедический словарь Ы; ж. Спец. Перфорационная карта (прямоугольная карточка из картона или пластмассы, на которую записывается информация для ЭВМ, считывающих устройств при помощи кодового расположения отверстий). * * * перфокарта (перфорационная карта), носитель… … Энциклопедический словарь перфокарта - perfokorta statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. card; punch card; punched card vok. Lochkarte, f rus. перфокарта, f; перфорационная карта, f pranc. carte perforée, f … Automatikos terminų žodynas перфокарта - perforacinė korta statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. punched card vok. Lochkarte, f rus. перфокарта, f pranc. carte perforée, f … Automatikos terminų žodynas |
|---|---|
Хочу вам показать, как записывалась информация на перфокарты. Например, на данную перфокарту мы запишем слово “Привет”.
На этой фотографии изображена перфокарта, на которой не записано никакой информации (т.е. она “чистая”).
Информация на такие перфокарты записывалась с помощью прокалывания дырок в определённых местах, если был прокол, то это “1”, а если прокола в определённом месте нет – тогда “0”. На первом и трёх последних рядах отмечалась служебная информация, а вот восемь рядов (от ряда с нулями до ряда с семёрками) – это как раз ряды, где хранились сами данные в виде проколотых точек, точки прокалывались там, где нужно, на месте указанных цифр ряда.
Срез в верхнем левом углу показывает, где “начало” перфокарты, очевидно, что этой стороной её вставляли в привод считывания/записи на перфокарты. Заранее хочу сказать, что данная перфокарта имеет объём памяти 80 байт!
Т.е. одна обычная дискета на 1,44 мегабайта может хранить приблизительно столько же информации, сколько 18000 перфокарт!!! Теперь, надеюсь, вы представляете, почему, когда изобрели дискеты, говорили, что мгновенно стали не нужны тонны перфокарт.
При случае хочу показать, как записывалась информация на перфокарты. Например, на данную перфокарту нам нужно записать слово “Привет”.
Мы знаем, что компьютер в своей работе использует только нули и единицы (нет электрического сигнала / есть сигнал). Эти нули и единицы называются битами. 8 бит равняются одному байту.
Итак, в байте есть 8 цифр “0” или “1”, которые могут быть размещены в разных комбинациях, например, это всё байты: 01010101, 00000000, 01100100, 11111100…
Как видим, комбинаций размещения нулей и единиц в байте может быть очень много, а всего их 256. Т.е. “разных байтов” в компьютере есть 256. Но для удобства людей эти байты компьютер обозначает символами алфавита, цифрами и разными знаками, ведь нам легче воспринять букву “Н”, чем, например, комбинацию “11000101”.
Эти способы обозначения двоичных комбинаций называются кодовыми таблицами, в каждой операционной системе они разные, и в каждом компьютере, но также могут быть и одинаковыми, и вообще, программист может сам поменять вид компьютерных символов по своему усмотрению, так, как это делает известная программа для DOS – keyrus.
Эта программа добавляет кириллические буквы в стандартную таблицу символов операционной системы DOS (которая создавалась в Америке, где про кириллицу, естественно, никто не думал), и теперь мы можем создавать и комфортно работать в программах, где надписи написаны кириллицей, а если не запускать программу keyrus, то вместо кириллических надписей будут разные “иероглифы”, т.е. другие не кириллические символы.
Надеюсь, вы уже поняли, что и каждая буква из слова “привет” имеет свой двоичных аналог. Чтобы перевести слово, мы воспользуемся кодовой страницей операционной системы MS-DOS
её кодовая страница называется ASCII, а в Windows, например, кодовая страница называется Windows-1251.
Для записи слова “привет” сначала нужно перевести каждую его букву (байт) в десятичный код таблицы ASCII, таблицы кодов я уже не помню.
И книги с кодами при себе сейчас нет, поэтому пришлось на скорую руку “склепать” программу на Паскале, которая выдала мне десятичные коды каждой буквы слова “привет”
Сама программа простенькая до невозможности, но стандартная функция Паскаля “ord” нам очень помогла:
Запускаем программу, и теперь мы получили коды букв слова “привет”: “П”-143, “р”-224, “и”-168, “в”-162, “е”-165, “т”-226 .
Эти коды в десятичной системе исчисления, а компьютер работает в двоичной, поэтому переведём их с помощью обычного калькулятора:
Всё!
Мы получили двоичные коды, которые можно “записать” на перфокарту, начиная с верхнего левого угла и дальше вниз, а следующий байт снова сверху слева, под предыдущим байтом, и так далее…
Вот как будет выглядеть записанное слово “Привет” на перфокарте
(чёрным, обозначены единицы, а нулей “нет”, точнее, они не отмечены). Теперь, если попробовать считать эту перфокарту, то компьютер считает единицы, а там где светового/механического контакта не будет (т.к. дырки не пробиты), компьютер “поймёт”, что на перфокарте “записаны” нули. После этого программа компьютера перекодирует двоичные коды в коды символов, и уже соответственно этим кодам выведет на экран надпись “Привет”.
Современному человеку, имеющему возможность хранить многие терабайты информации на жестком диске своего домашнего компьютера, очень сложно себе представить, что когда-то людям было достаточно и пяти-трехдюймовой дискеты. За свою историю носители информации прошли грандиозный путь.
Каковы же были его этапы этого прогресса?
Перфокарта!
Это первый носитель информации, имевший форму бумажной, картонной или пластиковой прямоугольной пластинки с отверстиями, - появилась на свет еще в начале 19 века. О компьютерах в то время речи, конечно же, не шло, но зато активно использовались ткацкие станки французского изобретателя Жозефа-Мари Жаккарда, в которых и нашли применение перфокарты. При помощи них можно было управлять узором на ткани. В 30-х годах девятнадцатого века технология стала использоваться в первых вычислительных машинах Чарльзя Бэббиджа и в механических устройствах для классификации записей Семена Корсакова. А в 1890 году американский изобретатель Герман Холлерит придумал устройство, использовавшее перфокарты для обработки результатов проводившихся в 1890 и 1900 годах в Америке переписей населения. Разумеется, перфокарте суждено было стать носителем информации в первых компьютерах.
Наверняка, многие еще помнят эти карточки размерами 187,325 ? 82,55 мм и толщиной 0,178 мм с рядами цифр и отверстиями на определенных позициях - это наиболее распространенный формат IBM, введенный в обращение в 1928 году. Перфокарты широко использовались в компьютерной технике до начала 80-х годов, однако, неудобство их использования и потребность в хранении и обработке большего количества информации вынуждали специалистов искать новые решения. Поэтому перфокарты постепенно были вытеснены дискетами.
А потом пришла Дискета!
Она представляла собой гибкий диск, имевший ферромагнитное покрытие и спрятанный в пластиковый корпус, предназначенный для защиты от механических повреждений. В 1967 году в лаборатории компании IBM была создана первая дискета, имевшая диаметр 8 дюймов, а в 1971 году первая такая дискета объемом в 80 килобайт была представлена широкой аудитории. Курс развития гибких магнитных дисков был направлен на уменьшение физических размеров и увеличение объема памяти, в результате чего сначала дискеты уменьшились до 5? дюймов, а после - до 3?, а объем памяти к 1991 году достиг 2880 килобайт, хотя самым ходовым форматом оставалась 3?-дюймовая 1,44-мегабайтная дискета. К сожалению, дискеты нельзя было назвать надежным приспособлением для хранения информации в силу особенностей их устройства. Они легко размагничивались под воздействием магнитных полей различной природы, застревали в дисководе, были подвержены механическим повреждениям. В итоге, когда стали появляться более надежные носители информации, дискеты стали исчезать из обихода и в настоящий момент практически перестали использоваться.
Оптические диски!
Это устройства, данные с которых считываются при помощи оптического излучения. Первое поколение таких дисков использовалось, в основном, для хранения видеофайлов и музыки. Это всем известные лазерные и компакт-диски, а также магнитооптические диски, сочетавшие в себе свойства как оптических, так и магнитных носителей информации. Первые оптические диски увидели свет в конце 70-х годов. Ко второму поколению оптических носителей можно отнести, в частности, диски формата DVD, которые появились в 1996-1997 годах. Имея такой же внешний вид, как CD-диски, они могли хранить гораздо больший объем информации.
Стоит особо отметить возможность не только считывания информации, но и однократной либо многократной (в зависимости от типа диска) ее записи, существующую как у CD, так и у DVD. В настоящее время наряду с оптическими дисками второго поколения, широко используются диски третьего поколения, и здесь борьбу за лидерство долгое время вели два формата - HD DVD и Blu-ray. Однако, верх все же одержали производители второго типа дисков.
В настоящий момент, Blu-ray-диски способны вмещать от 23,3 до 128 гигабайт информации, в зависимости от количества слоев. Несомненным минусом всех оптических носителей информации можно считать их подверженность различным механическим повреждениям: даже мелкая царапина на поверхности диска может нанести непоправимый ущерб. Кроме того, скорость записи информации далеко не всегда удовлетворяет пользователя, а количество циклов перезаписи сильно ограничено физическими параметрами. Именно поэтому появились на свет и получили широкое распространение компактные быстрые и способные выдержать порядка 100 тысяч циклов перезаписи устройства, использующие для хранения информации флеш-память.
Флеш-память была в 1984 году Фудзио Масуокой, специалистом компании Toshiba.
Первый флеш-чип, предназначенный для коммерческого использования, был выпущен в 1988 году компанией Intel. Сейчас флеш-карты различных типов и объемов активно используются в мобильных телефонах, фотоаппаратах, mp3-плеерах, а также весьма популярны USB-флеш-накопители или, в народе, флешки, которые можно подключить к компьютеру или ноутбуку через USB-разъем и быстро скопировать необходимую информацию. В настоящее время стандартные устройства, использующие флеш-память, вмещают десятки гигабайт информации.
Жесткий диск.
НЖМД, накопитель на жестких магнитных дисках, винчестер, как и дискета, основан на принципах магнитной записи, однако, в нем запись производится на жесткие пластины, покрытые слоем ферромагнетика. Чаще всего, винчестер изначально встроен в системный блок компьютера. Первый прототип устройства, имевший объем памяти 5 мегабайт и невероятные, в сравнении с сегодняшними жесткими дисками, размеры появился в 1956 году в компании IBM. Эволюция НЖМД привела к уменьшению их физических размеров, увеличению скорости чтения/записи информации и объема памяти. Современные винчестеры хранят в себе до 3 терабайт информации и, наверняка, это еще не предел...
Темп жизни современных людей постоянно увеличивается, как увеличивается и количество информации, которую необходимо хранить. Поэтому человечество никогда не остановится на достигнутом, и кто знает, возможно, через пятьдесят лет объемы памяти, недостижимые для современных носителей, людям будущего покажутся такими же смешными, как кажется смешным нам количество информации, которую можно было считать с перфокарты.
В переди нас ждёт еще много интересного.
12 апреля 1805 года император Наполеон Бонапарт с супругой посетили Лион. Крупнейший в стране центр ткачества в XVI–XVIII веках изрядно пострадал от Революции и пребывал в плачевном состоянии. Большинство мануфактур разорились, производство стояло, а международный рынок все больше заполнял английский текстиль. Желая поддержать лионских мастеров, в 1804 году Наполеон разместил здесь крупный заказ на сукно, а годом позже прибыл в город лично.
В ходе визита император посетил мастерскую некоего Жозефа Жаккара, изобретателя, где императору продемонстрировали удивительную машину. Установленная поверх обыкновенного ткацкого станка громада позвякивала длинной лентой из дырчатых жестяных пластин, а из станка тянулось, накручиваясь на вал, шелковое полотно с изысканнейшим узором. При этом никакого мастера не требовалось: машина работала сама по себе, а обслуживать ее, как объяснили императору, вполне мог даже подмастерье.
Наполеону машина понравилась. Несколькими днями позже он распорядился передать патент Жаккара на ткацкую машину в общественное пользование, самому же изобретателю положить ежегодную пенсию в 3000 франков и право получать небольшое, в 50 франков, отчисление с каждого станка во Франции, на котором стояла его машина. Впрочем, в итоге это отчисление сложилось в весомую сумму – к 1812 году новым приспособлением было оборудовано 18000 ткацких станков, а к 1825-му – уже 30000.
1728 год - станок Фалькона
Жан-Батист Фалькон создал свою машину на основе первого подобного станка конструкции Базиля Бушона. Он первым придумал систему картонных перфокарт, связанных в цепь.
Изобретатель прожил остаток дней в достатке, умер он в 1834 году, а шесть лет спустя благодарные горожане Лиона поставили Жаккару памятник на том самом месте, где когда-то была его мастерская. Жаккарова (или, в старой транскрипции, «жаккардова») машина была важным кирпичиком в фундаменте промышленной революции, не менее важным, чем железная дорога или паровой котел. Но не все в этой истории просто и безоблачно. Например, «благодарные» лионцы, впоследствии почтившие Жаккара памятником, сломали его первый незаконченный станок и несколько раз покушались на его жизнь. Да и машину, если говорить по правде, изобрел вовсе не он.
Как работала машина
Для понимания революционной новизны изобретения необходимо в общих чертах представлять принцип работы ткацкого станка. Если рассмотреть ткань, можно увидеть, что она состоит из плотно переплетенных продольных и поперечных нитей. В процессе изготовления продольные нити (основа) протягиваются вдоль станка; половина из них через одну крепятся к рамке-«ремизке», другая половина– к другой такой же рамке. Эти две рамки перемещаются вверх-вниз друг относительно друг друга, разводя нити основы, и в образовавшийся зев туда-сюда снует челнок, тянущий поперечную нить (утЧк). В результате получается простейшее полотно с нитями, переплетенными через одну. Рамок-ремизок может быть больше двух, и двигаться они могут в сложной последовательности, поднимая или опуская нити группами, отчего на поверхности ткани образуется узор. Но количество рамок все равно невелико, редко когда бывает больше 32, поэтому узор получается простым, регулярно повторяющимся.
На жаккардовом станке рамок нет вообще. Каждая нить может перемещаться отдельно от других с помощью цепляющего ее стержня с кольцом. Поэтому на полотне можно выткать узор любой степени сложности, даже картину. Последовательность движения нитей задается с помощью длинной зацикленной ленты перфокарт, каждая карта соответствует одному проходу челнока. Карта прижимается к «считывающим» проволочным щупам, часть из них уходит в отверстия и остается неподвижной, остальные утапливаются картой вниз. Щупы связаны со стержнями, управляющими движением нитей.
1900 год - ткацкий цех
Этот снимок сделан более века назад в заводском цеху ткацкой фабрики города Дарвела (Восточный Эйршир, Шотландия). Многие ткацкие цеха выглядят так и по сей день – не потому что хозяева фабрик жалеют средства на модернизацию, а потому что жаккардовы станки тех лет по-прежнему остаются наиболее универсальными и удобными.
Сложноузорчатые холсты умели ткать и до Жаккара, но это было по силам только лучшим мастерам, и работа была адская. Внутрь станка забирался работник-дергальщик и по команде мастера вручную поднимал или опускал отдельные нити основы, количество которых иногда исчислялось сотнями. Процесс был очень медленным, требовал постоянно сосредоточенного внимания, и неизбежно случались ошибки. Кроме того, переоснащение станка с одного сложноузорчатого холста на другую работу растягивалось иногда на многие дни. Станок Жаккара делал работу быстро, без ошибок – и сам. Единственным трудным делом теперь было набивать перфокарты. На производство одного комплекта уходили недели, зато однажды изготовленные карты могли использоваться снова и снова.
Челночный станок
В начале XIX века основным видом автоматического ткацкого устройства был челночный станок. Конструкция его была довольно проста: вертикально натягивались нити основы, а пулеобразный челнок летал между ними туда и обратно, протаскивая через основу поперечную (уточную) нить. Испокон веков челнок протаскивался руками, в XVIII веке этот процесс был автоматизирован; челнок «выстреливался» с одной стороны, принимался другой, разворачивался – и процесс повторялся. Зев (расстояние между нитями основы) для пролета челнока обеспечивался с помощью бердо – ткацкого гребня, который отделял одну часть нитей основы от другой и приподнимал ее.
Предшественники
Как уже говорилось, «умный станок» придумал не Жаккар – он лишь доработал изобретения своих предшественников. В 1725 году, за четверть века до рождения Жозефа Жаккара, первое подобное устройство создал лионский ткач Базиль Бушон. Станок Бушона управлялся перфорированной бумажной лентой, где каждому проходу челнока соответствовал один ряд отверстий. Однако отверстий было мало, поэтому устройство меняло положение лишь небольшого числа отдельных нитей.
Следующего изобретателя, пытавшегося усовершенствовать ткацкий станок, звали Жан-Батист Фалькон. Он заменил ленту небольшими листами картона, связанными за углы в цепь; на каждом листе отверстия располагались уже в несколько рядов и могли управлять большим числом нитей. Станок Фалькона оказался успешнее предыдущего, и хотя он не получил широкого распространения, в течение жизни мастер успел продать около 40 экземпляров.
Третьим, кто взялся доводить ткацкий станок до ума, был изобретатель Жак де Вокансон, который в 1741 году был назначен инспектором шелкоткацких мануфактур. Вокансон работал над своей машиной много лет, однако его изобретение не имело успеха: слишком сложное и дорогое в изготовлении устройство по-прежнему могло управлять относительно небольшим числом нитей, и ткань с незамысловатым узором не окупала стоимости оборудования.
Удачи и неудачи Жозефа Жаккара
Жозеф Мари Жаккар родился в 1752 году в предместье Лиона в семье потомственных канутов – ткачей, работавших с шелком. Он был обучен всем премудростям ремесла, помогал отцу в мастерской и после смерти родителя унаследовал дело, однако ткачеством занялся далеко не сразу. Жозеф успел сменить множество профессий, был судим за долги, женился, а после осады Лиона ушел солдатом с революционной армией, взяв с собой шестнадцатилетнего сына. И лишь после того как сын погиб в одном из сражений, Жаккар решил вернуться к фамильному делу.
Он возвратился в Лион и открыл ткацкую мастерскую. Однако бизнес был не слишком успешен, и Жаккар увлекся изобретательством. Он решил сделать машину, которая превзошла бы творения Бушона и Фалькона, была бы достаточно простой и дешевой и при этом могла делать шелковое полотно, не уступающее по качеству сотканному вручную. Поначалу конструкции, выходившие из-под его рук, были не слишком удачными. Первая машина Жаккара, которая заработала как надо, делала не шелк, а… рыбацкие сети. В газете он прочел, что английское Королевское общество поддержки искусств объявило конкурс на изготовление такого приспособления. Награду от британцев он так и не получил, однако его детищем заинтересовались во Франции и даже пригласили на промышленную выставку в Париж. Это была знаковая поездка. Во-первых, на Жаккара обратили внимание, он обзавелся нужными связями и даже раздобыл денег на дальнейшие изыскания, а во-вторых, он посетил Музей искусств и ремесел, где стоял ткацкий станок Жака де Вокансона. Жаккар увидел его, и недостающие детали встали на свои места в его воображении: он понял, как должна работать его машина.
1841 год - ткацкая мастерская Каркилля
Тканый рисунок (сделан в 1844 году) изображает сцену, произошедшую 24 августа 1841 года. Месье Каркилля, владелец мастерской, дарит герцогу д’Омалю полотно с портретом Жозефа Мари Жаккара, вытканное таким же образом в 1839 году. Тонкость работы невероятна: детали мельче, чем на гравюрах.
Невероятная точность станка Жаккара. Известная картина «Визит герцога д’Омаля в ткацкую мастерскую господина Каркилля»– это не гравюра, как может показаться, – рисунок полностью выткан на станке, оборудованном жаккардовой машиной. Размер холста– 109 х 87 см, работу выполнил собственноручно мастер Мишель-Мари Каркилля для фирмы «Дидье, Пти и Си». Процесс mis en carte, или программирования, изображения на перфокартах, длился много месяцев, причем занимались этим несколько человек, а само изготовление полотна заняло восемь часов. Лента из 24000 (более тысячи двоичных ячеек на каждой) перфокарт была длиной в милю. Картину воспроизводили только по специальным заказам, известно о нескольких полотнах подобного типа, хранящихся в разных музеях мира. А один вытканный таким образом портрет Жаккара заказал себе декан кафедры математики Кембриджского университета Чарльз Бэббидж. К слову, герцог д’Омаль, изображенный на полотне, – не кто иной как младший сын последнего короля Франции Луи-Филиппа I.
Своими разработками Жаккар привлек к себе внимание не только парижских академиков. Лионские ткачи быстро смекнули, какую угрозу таит в себе новое изобретение. В Лионе, население которого к началу XIX века едва ли насчитывало 100000, в ткацкой промышленности работало более 30000 человек – то есть каждый третий житель города был если не мастером, то работником или подмастерьем при ткацкой мастерской. Попытка упростить процесс изготовления тканей лишила бы многих работы.
В итоге одним прекрасным утром в мастерскую Жаккара пришла толпа и сломала все то, что он строил. Самому изобретателю строго наказали оставить недоброе и заняться ремеслом, по примеру покойного отца. Вопреки увещеваниям братьев по цеху Жаккар не бросил своих изысканий, однако теперь ему приходилось работать скрытно, и следующую машину он закончил только к 1804 году. Жаккар получил патент и даже медаль, однако самостоятельно торговать «умными» станками остерегся и по совету негоцианта Габриэля Детилле нижайше просил императора передать изобретение в общественную собственность города Лиона. Император удовлетворил просьбу, а изобретателя наградил. Окончание истории вам известно.
Эпоха перфокарт
Сам принцип жаккардовой машины – возможность менять последовательность работы станка, загружая в него новые карты – был революционным. Сейчас мы называем это словом «программирование». Очередность действий для жаккардовой машины задавалась двоичной последовательностью: есть отверстие – нет отверстия.
Вскоре после того как жаккардова машина получила широкое распространение, перфорированные карты (а также перфорированные ленты и диски) стали применять в разнообразных устройствах.
Но, пожалуй, самое известное из таких изобретений– и самое знаковое на пути от ткацкого станка к компьютеру– это «аналитическая машина» Чарльза Бэббиджа. В 1834 году Бэббидж, математик, вдохновленный опытом Жаккара с перфокартами, начал работу над автоматическим устройством для выполнения широкого спектра математических задач. До этого он имел неудачный опыт постройки «разностной машины», громоздкого 14-тонного чудовища, заполненного шестеренками; принцип обработки цифровых данных с помощью шестеренок использовался со времен Паскаля, и вот теперь на смену им должны были прийти перфокарты.
В аналитической машине присутствовало все, что есть в современном компьютере: процессор для выполнения математических операций («мельница»), память («склад»), где хранились значения переменных и промежуточные результаты операций, было центральное управляющее устройство, которое также выполняло функции ввода-вывода. В аналитической машине должны были использоваться перфокарты двух типов: большого формата, для хранения чисел, и поменьше – программные. Бэббидж работал над своим изобретением 17 лет, но так и не смог его закончить – не хватило денег. Действующую модель «аналитической машины» Бэббиджа построили только в 1906 году, поэтому непосредственным предшественником компьютеров стала не она, а устройства, называемые табуляторами.
Табулятор – это машина для обработки больших объемов статистической информации, текстовой и цифровой; информация вводилась в табулятор при помощи огромного количества перфокарт. Первые табуляторы были разработаны и созданы для нужд американского офиса переписи населения, но вскоре их использовали уже для решения самых разных задач. С самого начала одним из лидеров в этой сфере стала компания Германа Холлерита, человека, который изобрел и изготовил в 1890 году первую электронную табулирующую машину. В 1924 году компания Холлерита была переименована в IBM.
Когда на смену табуляторам пришли первые ЭВМ, принцип управления с помощью перфокарт сохранился и здесь. Куда удобнее было загружать в машину данные и программы с помощью карточек, нежели переключая многочисленные тумблеры. Кое-где перфокарты используются и по сей день. Таким образом, почти 200 лет главным языком, на котором человек общался с «умными» машинами, оставался язык перфокарт.