Вычислительная машина перфорационная машина холлерита
Вычислительная машина перфорационная машина холлерита
В конце XIX века Герман Холлерит в Америке изобрел счетно-перфорационные машины. В них, так же как и в Аналитической машине Бэббиджа, использовались перфокарты, но только не для представления программы, а для хранения числовой информации. Каждая такая машина могла выполнять только одну определенную программу, манипулируя с перфокартами и числами, пробитыми на них. Счетно-перфорационные машины осуществляли перфорацию, сортировку, суммирование, вывод на печать числовых таблиц. На этих машинах удавалось решать многие типовые задачи статистической обработки, бухгалтерского учета и другие.
Г. Холлерит основал фирму по выпуску счетно-перфорационных машин, которая затем была преобразована в фирму IВМ — ныне самого известного в мире производителя компьютеров.
Непосредственными предшественниками ЭВМ были релейные вычислительные машины. К 30-м годам XX века получила большое развитие релейная автоматика.
В процессе работы релейной машины происходят переключения тысяч реле из одного состояния в другое.
Релейная машина «Марк-2», изготовленная в 1947 году, содержала около 13 000 реле. Одной из наиболее совершенных релейных машин была машина советского конструктора Н. И. Бессонова — РВМ-1. Она была построена в 1956 году и проработала почти 10 лет, конкурируя с существовавшими уже в то время ЭВМ. Поскольку реле — это механическое устройство, то его инерционность (задержка при переключении) достаточно велика, что сильно ограничивало скорость работы таких машин. Скорость РВМ-1 составляла 50 сложений или 20 умножений в секунду. Практически это был предел скорости для машин этого типа.
В первой половине XX века бурно развивалась радиотехника. Основным элементом радиоприемников и радиопередатчиков в то время были электронно-вакуумные лампы. Электронные лампы стали технической основой для первых электронно-вычислительных машин (ЭВМ).
Материал
для любознательных
Счетная машина Холлерита
Если Чарльз Бэббижд был первым, кому пришла идея использовать перфокарты применительно к вычислительной технике, то первым, кто практически реализовал эту идею, был американский инженер Герман Холлерит, разработавший машину для обработки результатов переписи населения.
Сотни людей занимались этой огромной работой. Надо было обойти все улицы во всех городах и поселках. Зайти в каждый дом и в каждую квартиру. Записать сведения о каждой семье и каждом человеке. Наконец все данные собраны. И тут, оказывается, начинались главные трудности. Как обработать результаты переписи? Как сосчитать всех жителей страны? Да не просто сосчитать, а ответить на самые разные вопросы. Сколько в стране мужчин и женщин? Детей и стариков? Школьников и студентов? Горожан и сельских жителей? Рабочих, инженеров, врачей, учителей? На эту работу уходило до восьми лет. Если учесть, что в США перепись населения проводилась каждые 10 лет, то получается, что, едва закончив обработку данных одной переписи, нужно было сразу приступать к новой.
Вот как, по рассказу самого Холлерита, пришла ему в голову идея создания нового счетчика. Однажды на железнодорожной станции он наблюдал за работой кондуктора, когда тот пробивал дырочки в билетах. Так обозначалась станция, до которой ехал пассажир. И Холлерит решил изготовить такие же карты для проводимой переписи населения. Он распределил вопросы так, чтобы ответ можно было обозначать дырочкой в строке. Пол и возраст, работа и место жительства — все обозначалось отверстиями. Все эти данные потом «прочитывались» машиной, которая прощупывала перфокарту системой игл. Если напротив иглы оказывалось отверстие, то игла, пройдя сквозь него, касалась металлической поверхности, расположенной под картой и замыкала контакт. К показаниям соответствующего счетчика автоматически добавлялась единица.
В 1890 году счетно-аналитическая машина Холлерита впервые использовалась при обработке результатов очередной переписи и сократила период обработки с восьми до трех лет.
Компьютерная грамотность с Надеждой
Заполняем пробелы — расширяем горизонты!
Герман Холлерит: от табулятора к фирме IBM
После Аналитической машины Бэббиджа следующим шагом вперед в развитии вычислительной техники было создание счетно-перфорационных машин.
В 1884 году Герман Холлерит (1860-1929) оформил в Америке первый патент на созданный им перфоленточный табулятор (всего на табуляторы автор получил 22 патента).
Табулятор Холлерита
Табуляторы предназначались для автоматизации процесса переписи населения Америки, которое до этого велось крайне неэффективно и давало весьма приблизительные результаты.
Сведения о переписи населения собирали агенты, которые записывали в специальные формуляры ответы опрашиваемых жителей по таким данным как возраст, пол, место рождения, количество детей, семейное положение и т.п.
Затем эти формуляры отсылались в Вашингтон, где содержащуюся на них информацию люди сами набивали на перфокарты с помощью перфораторов. В табуляционную машину вводилась колода заранее подготовленных перфокарт, и далее все происходило без вмешательства человека: считывание информации с перфокарт и проведение необходимых вычислительных операций.
Точнее, перфокарты нанизывались на ряды тонких игл, по одной игле на каждую из перфорируемых позиций на карте. Если игла попадала в отверстие, она проходила его и тем самым замыкала контакт в электрической цепи машины.
Это приводило к тому, что счетчик, который состоял из вращающихся цилиндров, продвигался на одну позицию вперед (т.е. добавлялась единичка к определенному показателю переписи).
Счетчики в табуляторе Холлерита
Промежуточные результаты вычислений записывались в запоминающие регистры, а окончательные – печатались на бумаге. Управление вычислительным процессом, т.е. порядок действий табуляционной машины, определялся соответствующей коммутацией электрических связей на коммутационной доске.
Из чего состоял табулятор
Таким образом, машина Холлерита в зачаточном виде содержала все необходимые элементы вычислительного автомата, работающего без вмешательства человека:
Этот проект был запатентован как Электрическая табулирующая система Холлерита (англ. Hollerith Electric Tabulating System).
Подробнее посмотреть принцип действия этой системы можно в видеоролике:
Компьютер в России, 19 век: как это было
Итоги переписи
В переписи населения США 1890 г. Холлерита ждал полный успех: предварительный подсчет результатов был проведен в течение 6 недель после проведения переписи.
Было насчитано 62 622 250 граждан. Данные переписи были полностью обработаны за два с небольшим года (результаты предыдущей переписи обрабатывались в течение семи лет).
Электрическая табулирующая система применялась также при переписи:
От табулятора к компьютеру без усилий
3 декабря 1896 года Холлерит зарегистрировал фирму Tabulating Machine Company с уставным капиталом в 100 000 USD по выпуску счетно-перфорационных машин.
В 1911 г. он продал свою фирму и зажил жизнью богатого человека, оставаясь консультантом в своей бывшей фирме.
В 1924 году эта фирма была преобразована в фирму IBM (International Machines Corporation) – ныне самого известного в мире производителя компьютеров.
Холлериту так и не досталось ни одной акции IBM, хотя именно его табуляционные машины принесли в итоге баснословные дивиденды счастливым акционерам.
Счетно-перфорационные машины просуществовали вплоть до 70-х годов 20 века, когда на смену им пришли более совершенные электронные цифровые вычислительные машины (ЦВМ).
Польза от табуляторов для прогресса
Историческое значение счётно-перфорационных машин состоит в том, что их применение позволило накопить опыт машинной обработки информации и понять, что автоматически действующая ЦВМ должна обладать следующими возможностями:
Нашли ошибку? Выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Как была устроена первая счетно-перфорационная машина
Табулятор, электромеханический вычислитель, был создан первоначально для решения задач переписи населения в конце XIX века. Он функционировал совместно с вспомогательными устройствами: перфоратором, контрольником, сортировальной машиной. Материалы Межрегиональной научно-практической конференции «Статистическая информация в современном обществе». Именно на долю этих устройств выпал самый долгий век из всего многообразия вычислительных конструкций. Усовершенствованные табуляторные комплексы продолжали работать не только с ЭВМ второго поколения (Минск-32 и др.), но и успешно «сотрудничали» с машинами третьего поколения (ЕС ЭВМ, СМ ЭВМ) до середины 90-х годов XX столетия.
Сведения о переписи населения собирали агенты, которые записывали в специальные формуляры ответы опрашиваемых жителей по таким данным как возраст, пол, место рождения, количество детей, семейное положение и т.п.
Затем эти формуляры отсылались в Вашингтон, где содержащуюся на них информацию люди сами набивали на перфокарты с помощью перфораторов. В табуляционную машину вводилась колода заранее подготовленных перфокарт, и далее все происходило без вмешательства человека: считывание информации с перфокарт и проведение необходимых вычислительных операций.
Точнее, перфокарты нанизывались на ряды тонких игл, по одной игле на каждую из перфорируемых позиций на карте. Если игла попадала в отверстие, она проходила его и тем самым замыкала контакт в электрической цепи машины.
Это приводило к тому, что счетчик, который состоял из вращающихся цилиндров, продвигался на одну позицию вперед (т.е. добавлялась единичка к определенному показателю переписи).
Промежуточные результаты вычислений записывались в запоминающие регистры, а окончательные – печатались на бумаге. Управление вычислительным процессом, т.е. порядок действий табуляционной машины, определялся соответствующей коммутацией электрических связей на коммутационной доске.
Из чего состоял табулятор
Машина Холлерита в зачаточном виде содержала все необходимые элементы вычислительного автомата, работающего без вмешательства человека:
Этот проект был запатентован как «Электрическая табулирующая система Холлерита» (Hollerith Electric Tabulating System).
Строго говоря, табулятор образца 1887 года не был вычислительной машиной, так как он ничего не вычислял, а просто считал пробивки на перфокартах. В 1908 году Холлерит ввел в конструкцию электромеханический сумматор, использующий ступенчатый валик Лейбница, в 1911 году табулятор дополняется печатающим устройством, затем создаются модели, способные вычитать и умножать. Табуляторы становятся очень сложными техническими устройствами, насчитывающими до 100 000 деталей, а общая длина соединительных проводов в них достигала 5 км.
3 декабря 1896 года Холлерит зарегистрировал фирму Tabulating Machine Company с уставным капиталом в 100 000 USD по выпуску счетно-перфорационных машин.
В 1911 г. он продал свою фирму и зажил жизнью богатого человека, оставаясь консультантом в своей бывшей фирме.
В 1924 году эта фирма была преобразована в фирму IBM (International Machines Corporation) – ныне самого известного в мире производителя компьютеров.
Холлериту так и не досталось ни одной акции IBM, хотя именно его табуляционные машины принесли в итоге баснословные дивиденды счастливым акционерам.
Комплекс Холлерита
Классическим типом средств электромеханического этапа был счетно-аналитический комплекс, предназначенный для обработки информации на перфокарточных носителях.
Первый такой комплекс был создан в США Г. Холлеритом в 1887 г. и состоял из ручного перфоратора, сортировочной машины и табулятора. Он предназначался для обработки результатов переписи населения в нескольких странах, в том числе и в России.
Впервые проблемой механизированной обработки статистической информации занялся талантливый американский изобретатель Герман Холлерит. Его трудовая деятельность началась в Бюро цензов США. Это статистическое управление при министерстве внутренних дел занималось проведением переписей населения и обработкой результатов. Здесь в 1880 г. Холлерит познакомился с доктором Джоном Биллингсом, который сыграл важную роль в его дальнейшей судьбе, предложив заняться исследованиями в области механизированной обработки статистических данных и использовать в качестве основного элемента записи информации, получаемой в процессе переписей и ее последующей обработки, перфорированные карты.
Г. Холлерит долго придерживался другой точки зрения, он был уверен, что наиболее эффективно использовать для записей статистических данных перфоленты и придумал конструкцию специального барабана, на который наматывалась перфолента, и счетчиками отсчитывались отверстия. И все-таки изобретатель был вынужден признать свою идею несостоятельной, т. к. перфолента не способствовала оперативной работе с той или иной записью на длинной бумажной ленте. Он вернулся к предложению Дж. Биллингса и разработал специальную перфокарту, куда в виде пробивок наносились все данные об одном человеке.
Идея перфокарт уже была известна в мире и нашла практическое применение в ткацких станках Ж. Жаккара (1804) и вычислительной машине Ч. Бэббиджа (1833). Не исключено, что Г. Холлерит знал об этом, но как он сам вспоминал, к этой идее его подтолкнула работа кондуктора. Оказывается, в США, чтобы предотвратить мошенничество на железных дорогах и кражу билетов, кондукторы «записывали» физические особенности пассажиров (цвет волос, глаз и т. п. ) компостером в специально отведенных местах на билете.
Итак, управление механическими счетчиками и сортировкой осуществлялось электрическими импульсами, возникающими при замыкании электрической цепи при наличии отверстия в перфокарте. Импульсы использовались и для ввода чисел, и для управления работой машины. Поэтому машина Г. Холлерита была признана первой электромеханической счетной машиной с программным управлением. Она представляла собой комплект устройств (перфоратора, сортировальной машины и табулятора) различного функционального назначения, но связанных между собой технологически процессом обработки информации. Счетная машина задумывалась Г. Холлеритом как Census Machine (машина для переписи). Она по праву считается «первой статистической».
Я счастлив от того, что был первым «статистическим инженером».
Успех машины Холлеритабыл феноменален. То, чем за десять лет до этого 500 сотрудников занимались в течение семи лет, Холлерит сделал с 43 помощниками на 43 счетных машинах за 4 недели.