In 1857, twintig jaar na de opkomst van de telegraaf, kwam Sir Charles Wheatstone -bekend als uitvinder van de accordeon- met een aanpassing op het concept van de telegraaf. Wheatstone was de eerste die papier in bandvorm gebruikte als medium voor het voorbereiden, opslaan en versturen van gegevens. [u]
Wheatstone's papieren band bestond uit twee rijen gaatjes, die Morse's puntjes en streepjes representeerden. Zo konden uitgaande telegraaf-berichten van tevoren worden opgesteld en op een later tijdstip snel worden verstuurd. Eén jaar later, in 1858, was het mogelijk om 100 woorden per minuut te versturen met de speciaal ontwikkelde Morse paper tape transmitter. [u]
De ontwikkelingen op het gebied van de eerste generatie computers verliepen bijna analoog aan de ontwikkelingen van de telegraaf die door Wheatstone in gang werden gezet. Ontwerpers van computers realiseerden zich dat informatie kon worden opgeslagen door rijen van gaatjes in papierband te persen. Het gaatjespatroon in een data-rij gaf zo een karakter of numerieke waarde weer. De eerste generatie van papierbanden bestond uit vijf rijen gaatjes, ook wel channels genaamd. Deze vijf channels samen vormden een zogenaamde data row, waarmee dus 25 verschillende karakters konden worden weergegeven. Deze bovengrens van 32 karakters vormde al snel een belemmering in het gebruik van de papierbanden, met als gevolg dat het aantal channels op een band werd vergroot naar zes en later zelfs naar acht. [u]
In de bovenstaande illustratie is de bekende IBM 8-kanaals tape afgebeeld, een papierband van 1 inch breed met 0,1 inch ruimte tussen de verschillende gaatjes.
Het uitlezen van de eerste generatie papierbanden gebeurde in eerste instanties met behulp van draden met een veermechanisme waarvan er per kanaal één boven de te lezen papierband geplaatst werd. Wanneer direct onder de veer een gat aanwezig was zorgde de veer voor een elektrische connectie met de onderliggende geleidende plaat. Zo konden gaten in de band worden gedetecteerd, met een snelheid van ongeveer 50 karakters per minuut. Omdat deze techniek relatief langzaam was, werd gezocht naar andere snellere technieken. Zo ontstond een nieuwe generatie papierband lezers waarbij gebruik werd gemaakt van opto-elektronische technieken. Aan één kant van de band werd een lichtbron geplaatst en aan de andere kant bevonden zich optische cellen voor het detecteren van de aan- of afwezigheid van gaten in de band. [u]
In de komende paragraaf zullen we de opkomst van papier als opslagmedium voor rekenmachines en later computers aan het eind van de 19e eeuw nader bekijken.
Over het idee om geperforeerde kaarten te gebruiken voor het machinaal verwerken van gegevens schrijft Hollerith zelf:
Op een avond aan Dr B's (Dr. John Shaw Billings) theetafel zei hij tegen mij: 'er zou een machine moeten zijn voor het puur mechanische werk zoals het sorteren van de bevolking en andere statistieken'. [5]In een iets andere versie van hetzelfde verhaal zou Billings aan Hollerith hebben gezegd:
'Er zou een of andere mechanische manier moeten zijn voor het uitvoeren van dit karwei, iets dat gebaseerd is op het principe van Jaquard's weefmachine waarbij gaatjes in een kaart het weefpatroon bepalen.' [5]
In 1896 verliet Hollerith de federale overheid om zijn eigen bedrijf Tabulating Machine Company op te starten in Washington, DC, met als doel zijn uitvinding te verkopen. In 1903 biedt het bedrijf de eerste volledig automatische sorteermachines aan. In 1911 gaat het bedrijf samen met twee andere bedrijven: Computing Scale Co. en International Time Recording Co. en vormen ze samen het nieuwe Computing Tabulating Recording Co. In 1913 stapt Thomas Watson (1874-1956) over naar Computing Tabulating Recording Co. en staat het bedrijf aan de vooravond van een lange succesvolle periode. In 1924 wordt Watson President van het bedrijf en wordt de naam veranderd naar International Business Machines, beter bekend als IBM. [5]
De eerste toepassing van Hollerith's ponskaartmachine voor het uitvoeren van grootschalige wetenschappelijke berekeningen werd gerealiseerd door L.J. Comrie, hoofd van de National Almanac Office te Londen. Comrie bedacht een methode om Fourier serie calculaties uit te voeren op verschillende standaard administratieve ponskaart machines. Toen in 1928 de wiskundige E.W. Brown Groot-Brittannië bezocht, werden hem ook deze in werking zijnde ponskaartsystemen getoond. E.W. Brown bracht deze techniek zo over naar de Verenigde Staten, waar hij zijn vriend de wiskundige en astronoom Wallace J. Eckert bijpraatte over de techniek. Met Comrie aan het werk aan de ene kant van de oceaan en Eckert aan de andere duurde het niet lang meer voor de standaard ponskaartsystemen verder werden aangepast voor grootschalige berekeningen. [1]
In 1932 slaagde Comrie erin het bedrijf van Hollerith over te halen om hun machine zo aan te passen dat de inhoud van één register dat voorheen allen kon worden gebruikt bij opteloperaties, ook naar andere registers kon worden overgeplaatst. Deze aanpassing maakte het mogelijk om Babbage's Difference Engine te simuleren. Hoewel men nu dan wel eindelijk beschikte over een grote en krachtige Difference Engine hield de ontwikkeling hierbij niet op: er bleef een behoefte aan het produceren van wetenschappelijke tabellen. Er waren namelijk altijd speciale gevallen van tabellen die niet eenvoudig via de standaard verschil-methoden konden waren te berekenen. Ook vanuit de commerciële wereld was er een vraag naar een machine waarmee vermenigvuldig-berekeningen mee konden worden gedaan, bijvoorbeeld voor het uitrekenen van gas en elektriciteitsrekeningen. In 1935 startte IBM met de bouw van een multiplying punch, de IBM 601 genaamd. [1]
De ponskaart die werd gebruikt in de Hollerith machine van de census van 1890 bevatte 20 kolommen. Eén hoekje werd diagonal afgesneden om te voorkomen dat de kaart op de kop of gedraaid kon worden ingevoerd. Ook het formaat van de kaart was opmerkelijk: exact gelijk aan de afmeting van dollarbiljetten van 1887. Hollerith koos voor dit formaat omdat hij het opslagmateriaal voor papiergeld van de Treasury Department wilde gebruiken voor zijn kaarten. De onderstaande kaart met 27 kolommen is van de census van 1910 of 1920, de 1900 census gebruikte vergelijkbare kaarten met 24-kolommen en de eerste geautomatiseerde census van 1890 gebruikte dezelfde kaart maar met slechts 20 kolommen. [5]
Hollerith werkte in de jaren na de census van 1890 aan verbeteringen van zijn ponskaartensysteem en in het begin van de 20e eeuw bestond de ponskaart van Hollerith uit 45 kolommen en ronde gaatjes, waarbij elke kolom een karakter of waarde kon representeren.
Dit type ponskaart zette de standaard voor een groot aantal jaren. Pas in 1924-1925 kwam daar verandering in, toen de Remington Rand Corporation een techniek ontwikkelde waarmee de hoeveelheid gegevens op een ponskaart kon worden verdubbeld. Remington Rand Corporation was echter niet in staat om dit voordeel volledig uit te buiten en in de periode 1929-1931 kwam IBM met een antwoord hierop: een ponskaart met rechthoekige gaatjes waarmee het mogelijk werd 80 kolommen van data op één kaart te plaatsen. Hoewel er naast deze 80-koloms kaart van IBM nog wel andere formaten werden ontwikkeld, domineerde de IBM 80-koloms kaart -beter bekend als de 'IBM-card'- de ponskaart-markt vanaf de jaren 50. [5]
Hoewel ponskaarten vandaag de dag nog maar sporadisch gebruikt worden, worden we nog dagelijks geconfronteerd met de erfenis van de ponskaart. Zo werden de eerste computerschermen gemaakt om 80 karakters weer te kunnen geven over de breedte van het scherm. De gedachte hierachter was dat een scherm zeker niet minder karakters moest weergegeven dan er op een ponskaart staan en er ook geen voordeel was om meer karakters te kunnen weergeven dan er op een ponskaart kunnen.
| terug - verre geschiedenis | verder - thermische geheugens |