۱۸۹۰ م. نوار و کارت منگنه و ماشين محاسبه

در اواخر قرن نوزدهم دفتر آمار ايالات‌متحده آمريکا براى استخراج نتايج سرشمارى سال ۱۸۸۰ با مشکلات بزرگى مواجه شد، چرا که نتيجه‌گيرى از استخراج اطلاعات، زمان بسيار مى‌گرفت و با صرف وقت زياد نتايج اين سرشمارى در سال ۱۸۸۷ به‌دست آمد. اين نتايج زمانى به‌دست آمده بود که جنبه تاريخى داشت و نمى‌توانست مورد استفاده واقعى قرار گيرد. هنگامى که مشخص شد براى به‌دست آوردن نتايج سرشمارى بعدى به بيش از ۱۰ سال وقت نياز است فکر اختراع وسيله‌اى که بتواند اين کار را در زمان کوتاه‌ترى انجام دهد تقويت گرديد. در اين موقع هرمن هالريث که با دفتر آمار آمريکا همکارى داشت، اصول جديدى را براى ضبط، طبقه‌بندى و جدول‌بندى اطلاعات به طريق مکانيکى عرضه داشت. اين روش هشت بار سريع‌تر از روش دستى بود و ماشين جدول‌بندى ناميده شد. براساس اين روش براى نمايش هر يک از مطالب و اطلاعات موردنظر لازم بود در نقطه به‌خصوصى از نوار کاغذى يک سوراخ منگنه شود و ماشين ديگرى مى‌توانست به کمک مدارهاى الکتريکى سوراخ‌هاى مذکور را حس کند و ضمن عبور از داخل دستگاه جدولى از مطالب ضبط شده تهيه نمايد.


کارمندان در حال پانچ کردن کارت‌ها
کارمندان در حال پانچ کردن کارت‌ها

نخستين کابرد نوار کاغذى نيز مانند کارت منگنه، ارتباطى به رايانه نداشت. اين نوار ابتدا براى تلگراف و تلکس مورد استفاده قرار گرفت و بعدها براى رايانه نيز به‌کار گرفته شد. داده‌ها در روى رشته‌هاى نوار کاغذى به‌طور عرضى ثبت مى‌شود. ثبت داده‌ها روى نوار کاغذى در ۵، ۶، ۷ يا ۸ رديف صورت مى‌گيرد و اين کار توسط دستگاه‌هاى مخصوص به خود انجام مى‌شود. در وسط نوار يک سلسله سوراخ ممتد قرار دارد که براى کشيدن نوار توسط قرقره مخصوص در زمان خواندن يا نوشتن (منگنه) مى‌شود. فرق عمده کارت منگنه و نوار کاغذى در طول آنها است. در روى يک کارت ۸۰ ستونى فقط مى‌توان حداکثر ۸۰ کاراکتر را ضبط کرد، در صورتى‌که در روى نوار کاغذى محدوديتى براى ضبط داده‌ها، از نظر طول آن (تعداد کاراکترها) وجود ندارد. کُدهاى مورد استفاده در نوار کاغذى و عمليات ثبت داده‌ها به روى آن تا حدودى شبيه کارت منگنه است. کاراکترها در عرض نوار ضبط مى‌شوند و عرض نوار کاغذى با توجه به تعداد رديف به‌کار رفته بين دو سوم تا يک اينچ متغيير است. استفاده از نوار کاغذى زياد مرسوم نيست و جاى خود را به کارت‌هاى منگنه سپرد. کارت‌هاى منگنه کارت‌هاى سفيد (سوراخ نشده) در قسمت کارت‌هاى سالم قرار مى‌گيرد. در هر بار با فشار دگمه مخصوص توسط منگنه‌زن، يک کارت به قسمت ايستگاه منگنه تغذيه مى‌شود.


کارت سفيد توسط منگنه‌زن با استفاده از داده‌هاى موردنظر، با کمک صفحه دگمه‌ها ستون به ستون منگنه مى‌شود. عمل منگنه شدن کارت به اين طريق صورت مى‌گيرد که با فشار دگمه موردنظر توسط منگنه‌زن، تيغه‌هاى منگنه که سوراخ‌هاى مستطيل شکلى در کارت ايجاد مى‌کند، روى ستون موردنظر منگنه مى‌شد و به ايستگاه خواندن منتقل مى‌شد. در اينجا منگنه‌زن مى‌تواند در صورت لزوم تمام يا قسمتى از داده‌هاى اين کارت را بدون اينکه احتياجى به فشار دوباره دگمه‌هاى مختلف باشد با فشار يک دکمه مخصوص به روى کارت بعدى کپى يا نسخه‌بردارى نمايد. در اين مرحله، کارت به مخزن کارت‌هاى منگنه شده نزد کارت‌هاى منگنه شده نزد کارت‌هاى منگنه شده ديگر انتقال مى‌يابد. صفحه دگمه در ماشين منگنه تقريباً همانند دگمه‌هاى ماشين تحرير است. در بخشى از صفحه دگمه‌ها کليدهاى کنترل قرار دارد که انجام امور مختلفى نظير تغذيه کارت، انتقال کارت از يک ايستگاه به ايستگاه ديگر، منگنه کارت از کارت قبلى و برگرداندن چند ستون به عقب را به عهده دارد.


ماشين منگنه برنامه‌پذير است و به اين معنى که منگنه‌زن براى سرعت بيشتر در منگنه کردن داده‌هاى يکسان در کارت‌هاى مختلف، برنامه لازم براى منگنه کردن قسمت‌هاى يکسان کارت‌ها را در ماشين ذخيره و در مدت منگنه کردن کارت‌ها از آن استفاده مى‌کند. مهم‌ترين کاربردهاى اين برنامه، کپى‌بردارى از روى کارت قبلي، بريدن از روى تعداد معينى ستون، عددى منگنه کردن يا صفر منگنه کردن بعضى ستون‌ها و امثال آن است که کار منگنه‌زن را تسريع مى‌کند. کارت‌هاى منگنه شده قبل از آنکه با رايانه تغذيه شوند بايد از نظر صحت و داده‌هاى کارت‌هاى منگنه شده برروى آنها، کنترل شوند که اين عمل را وارسى مى‌نامند و وارسى داده‌هاى کارت‌هاى منگنه شده به اين ترتيب است که اين کارت‌ها دوباره در روى دستگاه ديگرى نظير دستگاه منگنه، که کارش فقط کنترل است مورد وارسى قرار مى‌گيرند.


عمل وارسى همانند عمل منگنه است با اين تفاوت که سوراخ‌هاى موجود روى کارت با توجه به داده‌هائى که بايستى روى آنها باشند کنترل مى‌شوند. اگر سوراخ‌ها صحيح نباشند، چراغ اشتباه در روى صفحه دگمه‌ها روشن مى‌شود و در بعضى موارد نيز ماشين قفل مى‌شود تا منگنه‌زن نسبت به تصحيح آن ستون‌ها اقدام کند. امروزه دستگاه‌هاى منگنه و وارسى هم ادغام شده‌اند براى تصحيح يک کارت غلط لازم است که کارت ديگرى به همان داده‌ها عيناً منگنه شود. معمولاً اين کار با استفاده از همان کارت غلط صورت مى‌گيرد. به اين ترتيب که کارت جديد از روى کارت غلط کپى مى‌شود و فقط متون دوباره تصحيح مى‌گردد. نحوه کار ماشين منگنه و خواندن آن بدين قرار است. کارت‌هائى که توسط ماشين منگنه کارت، منگنه و وارسى شده است توسط دستگاه کارت‌خوان که مستقيماً به رايانه اتصال دارد، خوانده شده و به رايانه منتقل مى‌گردد. به‌عبارت ديگر کارت خوان داده‌هاى کارت‌هاى منگنه شده را به‌صورت الکترونيکى درآورده و به حافظه رايانه مى‌فرستد. قسمت‌هاى عمده دستگاه کارت‌خوان عبارت است از: مخزن کارت‌هاى خوانده نشده يا (کارت‌ده) Hopper - مکانيسم انتقال کارت - واحد خواندن (Read Station) - سيستم کنترل و وازدن کارت‌هاى اشکال‌دار، مخزن کارت‌هاى خوانده شده يا کارت‌گير (Stacker).


در ابتدا کارت‌هاى خوانده نشده در مخزن مربوطه قرار مى‌گيرد و با به‌کار افتادن دستگاه، کارت‌ها يکى‌يکى به داخل دستگاه هدايت شده و به ايستگاه خواندن کارت‌ها مى‌رسند و در آنجا خوانده مى‌شوند. سپس کارت‌هاى خوانده شده به ايستگاه دوم مى‌رسند و در آنجا خوانده مى‌شوند آنگاه کارت‌هاى خوانده شده به ايستگاه سوم مى‌رسند و در ايستگاه سوم نيز کارت‌ها مجدداً خوانده شده و مورد کنترل قرار مى‌گيرند. پس از اين مرحله کارت‌ها به مخزن کارت‌هاى خوانده شده مى‌افتد. عمل خواندن کارت معمولاً با روش جريان نور يا توسط برس‌ها صورت مى‌گيرد. در روش جريان نور، ايستگاه خواندن معمولاً يک سلول فتوالکتريک است که با تابش نور وجود سوراخ يا فقدان آن را روى نقطه بخصوصى از کارت حس مى‌کند و يک ضربه يا علامت مغناطيسى (Pulse) به حافظه مرکزى مى‌فرستند. در روش (برسي) هر ستون کارت‌ها از مقابل يک برس سيمى مى‌گذرد و هرگاه که محلى در ستون مربوطه سوراخ باشد برسى با استوانه زير کارت تماس پيدا مى‌کند و اين تماس يک (پالس) به حافظه مى‌فرستد و به اين ترتيب داده‌هاى کارت خوانده مى‌شود.


تفاوت اين دو روش فقط در چگونگى احساس نقطهٔ سوراخ شده است. بعضى دستگاه‌هاى کارت‌خوان قادر هستند اطلاعات پردازش شده در حافظه مرکزى را در صورت لزوم به روى کارت‌هاى سالم منگنه کنند که اين کارت‌ها نيز به نوبه خود قابل تغذيه به رايانه در مراحل بعد است. در اين صورت، دستگاه دو مخزن ديگر نيز براى نگهدارى کارت‌هاى منگنه نشده و کارت‌هاى منگنه شده ايستگاه منگنه و ايستگاه کنترل سوراخ‌هاى منگنه خواهد داشت. دستگاهى که علاوه‌بر خواندن کارت، امکان کارت را نيز دارا است، دستگاه کارت‌خوان و منگنه Card Reader & Punch ناميده مى‌شود و اين‌گونه دستگاه‌ها هم به‌عنوان ورودى و هم به‌عنوان خروجى مورد استفاده قرار مى‌گيرد.