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6、穿孔制表机

作者:coderzheng 发布于:2016-8-23 21:03 Tuesday 分类:大话星程  阅读模式

将国外出版的多媒体百科全书光盘插入电脑,然后键入“Punched card”(穿孔卡)作为关键词搜索。你会发现,电脑屏幕将从“Jacquard”(杰卡德)条目开始,连带着显示出早期计算机发展简史。紧靠着“杰卡德”词条的,是另外一个姓名“H.Hollerrith”。

该词条解释说,穿孔卡是早期计算机输入信息的设备,通常可以储存80列数据。它是一种很薄的纸片,面积为190×84毫米。首次使用穿孔卡技术的数据处理机器,是美国统计专家霍列瑞斯博士(H.Hollerith)的伟大发明。

公元1880年,美利坚合众国举行了一次全国性人口普查,为当时5000余万的美国人口登记造册。当时美国经济正处于迅速发展的阶段,人口流动十分频繁;再加上普查的项目繁多,统计手段落后,从当年元月开始的这次普查,花了7年半的时间才把数据处理完毕。也就是说,直到快进行第二次人口普查时,美国政府才能得知第一次人口普查期间全国人口的状况。

霍列瑞斯博士是德国侨民,早年毕业于美国哥伦比亚大学矿业学院,学的是采矿专业。大学毕业后来到人口调查局,从事的第一项工作就是人口普查。他曾与同事们一起,深入到许多家庭,填表征集资料,深知每个数据都来之不易;他也曾终日埋在数据堆里,用手摇计算机“摇”得满头大汗,一天下来,也统计不出几张表格的数据。

人口普查需要大量处理的是数据,如年龄、性别等用调查表采集的项目,并且还要统计出每个社区有多少儿童和老人,有多少男性公民和女性公民等等。这些数据是否也可由机器自动进行统计?采矿工程师霍列瑞斯想到了纺织工程师杰卡德80年前发明的穿孔纸带。杰卡德提花机用穿孔纸带上的小孔,主要用来控制提花操作的步骤,即编写程序,霍列瑞斯则进一步设想要用它来储存和统计数据,发明一种自动制表的机器。

人口调查局的业务异常繁忙,一个行政机构也不可能提供时间和经费让公务员搞什么科学研究。两年后,霍列瑞斯博士离开了人口局,到专利事务所工作过一段时间,也曾任教于麻省理工学院,一边工作,一边致力于自动制表机的研制。

霍列瑞斯首先把穿孔纸带改造成穿孔卡片,以适应人口数据采集的需要。由于每个人的调查数据有若干不同的项目,如性别、籍贯、年龄等等。霍列瑞斯把每个人所有的调查项目依次排列于一张卡片,然后根据调查结果在相应项目的位置上打孔。例如,穿孔卡片“性别”栏目下,有“男”和“女”两个选项;“年龄”栏目下有从“0岁”到“70岁以上”等系列选项,如此等等。统计员可以根据每个调查对象的具体情况,分别在穿孔卡片各栏目相应位置打出小孔。每张卡片都代表着一位公民的个人档案。

霍列瑞斯博士巧妙的设计在于自动统计。他在机器上安装了一组盛满水银的小杯,穿好孔的卡片就放置在这些水银杯上。卡片上方有几排精心调好的探针,探针连接在电路的一端,水银杯则连接于电路的另一端。与杰卡德提花机穿孔纸带的原理类似:只要某根探针撞到卡片上有孔的位置,便会自动跌落下去,与水银接触接通电流,启动计数装置前进一个刻度。由此可见,霍列瑞斯穿孔卡表达的也是二进制信息:有孔处能接通电路计数,代表该调查项目为“有”(“1”),无孔处不能接通电路计数,表示该调查项目为“无”(“0”)。

直到1888年,霍列瑞斯博士才实际完成自动制表机设计并申报了专利。他发明的这种机电式计数装置,比传统纯机械装置更加灵敏,因而被1890年后历次美国人口普查选用,获得了巨大的成功。例如,1900年进行的人口普查全部采用霍列瑞斯制表机,平均每台机器可代替500人工作,全国的数据统计仅用了1年多时间。虽然霍列瑞斯发明的并不是通用计算机,除了能统计数据表格外,它几乎没有别的什么用途,然而,制表机穿孔卡第一次把数据转变成二进制信息。在以后的计算机系统里,用穿孔卡片输入数据的方法一直沿用到20世纪70年代,数据处理也发展成为电脑的主要功能之一。

依托自己发明的制表机,霍列瑞斯博士“下海”创办了一家专业制表机公司,但不久就因资金周转不灵陷入困境,被另一家CTR公司兼并。1924年,CTR公司更名为“国际商业机器公司”,英文缩写“IBM”,专门生产打孔机、制表机一类产品。

杰卡德和霍列瑞斯分别用开创了程序设计和数据处理之先河。以历史的目光审视他们的发明,正是这种程序设计和数据处理,构成了电脑“软件”的雏形。

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