Табулятор холлерита как работал
ЭВМ: ЧТО? ГДЕ? КОГДА? | Табулятор Холлерита
Аналитическая машина Бэббиджа – было первым устройством, использующим перфокарты для программирования и хранения данных, однако машина так и не заработала при жизни изобретателя, отдельные узлы были собраны и запущены его сыном много лет спустя.
Только 19 лет спустя, один из принципов, лежащих в основе идеи Аналитической машины, использование перфокарт, нашёл своё воплощение в действующем устройстве – статистическом табуляторе, построенном американским инженером и изобретателем немецкого происхождения – Германом Холлеритом с целью ускорить обработку результатов переписи населения (по тем временам очень непростое занятие), которая должна была проводиться в Штатах в 1890 году.
Холлерит родился в городе Буффало, штат Нью-Йорк, в семье немецких эмигрантов. Закончил Колумбийский университет, после поступил на работу как раз в контору по переписи населения в Вашингтоне. Герман прибыл как раз вовремя, т.к. сотни служащих уже приступили к сложнейшей задаче, длившейся более 7 лет – ручной обработке данных, собранных в ходе переписи населения 1880 года.
Высокопоставленный чиновник в бюро переписи, а в будущем тесть учёного, Джон Шоу Биллингс, высказал мнение, что табуляцию можно производить с помощью перфокарт, после чего Герман Холлерит потратил следующие несколько лет на разработки такой системы. Трудно сказать, что Биллингса навело на мысль о перфокартах: станок Жаккарда или, быть может, перфорированные билеты на проезд по железной дороге, это пока остаётся тайной. Главное, что он позволил Холлериту заниматься проектированием системы. К 1890 году работа Германа была закончена. При испытаниях, которые проводило бюро, в соревновании статистический табулятор Холлерита одолел конкурентов, и с инженером был заключён контракт на проведение очередной переписи населения 1890 года. Так, система Германа Холлерита стала ещё одной главой истории развития компьютеров.
Размер карт для табулятора Холлерита не превышал долларовую бумажку. На каждой карте было 12 рядов, в каждом из них можно было пробить по 20 отверстий, соответствующих таким общим данным как пол, возраст, место рождения, семейное положение, количество детей в семье и др. Агенты, проводившие перепись населения, записывали ответы в специальные формуляры, которые, в свою очередь, отсылались в Вашингтон, где содержащуюся в них информацию переносили на карты соответствующим перфорированием. После, перфокарты загружались в специальные устройства, соединённые с табулятором, где они нанизывались на ряды тонких игл, по одной игле на каждую из 240 перфорируемых позиций на карте. Игла попадала в отверстие, проходила его, после чего замыкался контакт в соответствующей электрической цепи устройства, и это, тем самым, приводило к тому, что счётчик, состоящий из вращающихся цилиндров, продвигался вперёд на одну позицию.
Машина Холлерита оказалась довольно быстродействующей и тем самым превзошла все ожидания. Предварительные расчёты по времени заняли почти 6 недель, полный статистический анализ – 2,5 лет. Новая перепись показала, что население США выросло почти до 63 миллионов человек, однако на обработку результатов переписи 1890 года было затрачено втрое меньше времени по сравнению с прошлой.
За своё изобретение Герман Холлерит был удостоен нескольких премий, звания профессора в Колумбийском университете, а также множества похвал от коллег по учёному цеху. О табуляторе писали, что он «работает также безошибочно, как машины бессмертных богов, но намного превосходит их по быстродействию». Холлерит по праву стал «первым инженером-статистиком». Позже он основал фирму по производству табуляционных машин «Tabulating Machine Company», которая продавала свои устройства разного рода правительственным учреждениям. Машины Холлерита также закупила и наша страна, в то время Российская Империя, решив провести перепись населения современными средствами.
Фирме Холлерита быстро стала успешной, а со временем становилось всё более преуспевающим. Шли годы, случались слияния, переименования. В 1911 он продал свою компанию, и она вошла в промышленный конгломерат C-T-R, созданный предпринимателем Чарльзом Флинтом. За 5 лет до смерти Холлерита, в 1924 C-T-R была переименована в IBM.
Теперь, спустя почти 150 лет с того времени, когда Чарлз Бэббидж героически трудился над созданием Аналигической машины, IBM является настоящим гигантом, крупнейшей в мире промышленной фирмой, которая воплотила в жизнь его мечту о «машине самого универсального характера».
ЭВМ: ЧТО? ГДЕ? КОГДА? | Табулятор Холлерита
Герман Холлерит: создатель табулятора
Герман Холлерит, сын немецких иммигрантов, родился в Буффало, штат Нью-Йорк, 29 февраля 1860 года. Уже в 19 лет он сумел окончить Горную школу Колумбийского университета.
Первая работа Холлерита не имела ничего общего с тем, чему он учился в колледже. В 1880 году молодой человек начал работать в Бюро переписи населения США. То есть как раз во время очередной федеральной переписи. Холлерит стал свидетелем медленного и утомительного процесса внесения данных о каждом жителе Соединенных Штатов. Все результаты переписи подсчитывались вручную, на их обработку уходили годы. Например, результаты переписи 1880 года не могли полностью обработать аж до 1887 года! А тогда население страны немногим превышало 50 миллионов жителей.
Холлерит обрастал связями, например, он познакомился с директором отдела статистики Джоном Шоу Биллингсом. Биллингс сказал Холлериту, что «должен быть какой-то механический способ по составлению таблиц численности населения и ведению статистики». Холлерита зацепила эта идея
Он ушел из Бюро вскоре после переписи 1880 года, чтобы преподавать машиностроение в Массачусетском технологическом институте. Все время он думал об автоматизации процесса, создавал различные чертежи и понял, как может сделать электрическую систему табуляции данных.
Холлерит подал заявки на патенты в сентябре 1884 года и июне 1887 года. В них описывалось новое устройство под названием табулятор, которое записывало данные с помощью «механических средств».
U.S. patent no. 395,781
Холлерит писал, что «записи должны иметь такую форму, чтобы машина могла их считывать, поэтому нужны отверстия в карточках». Каждое отверстие представляло разные типы данных, такие как возраст, образование и место рождения. На каждого человека заводилась отдельная карточка.
Перфокарты стали основным средством фиксации информации. Машина Холлерита выполняла перфорацию в соответствии с образцом. Данные, отмеченные в картах, переносились на счетный механизм, где потом суммировались.
Холлерит впервые использовал свое изобретение в 1887 году. Он участвовал в конкурсе Бюро на получение контракта на перепись 1890 года. Холлерит соревновался с двумя другими участниками. Он продемонстрировал, что его машина сэкономит правительству значительное количество времени и денег. В каждой категории у Холлерита были самые лучшие показатели: 72,5 часа на сбор данных (транскрипция) и 5,5 часа на табуляцию. Методы его конкурентов оказались в два и десять раз медленнее.
В 1889 году система Холлерита получила золотую медаль на Всемирной выставке в Париже. Правительства Канады, Норвегии и Австрии также использовали его механизм для подсчета и обработки данных. В 1896 году он основал предприятие под названием «Компания табулирующих машин».
Предприятие росло и со временем объединилось с двумя другими и получила название Computing-Tabulating-Recording (CTR), предшественником International Business Machines (IBM). Холлерит работал там инженером-консультантом. В 1921 году он уехал на свою ферму в Мэриленде и провел там всю оставшуюся жизнь. Он умер от сердечного приступа в 1929 году.
Холлерит запатентовал и ряд других изобретений, в том числе «устройство для перфорирования карточек с записями» и «устройство для проверки карточек». Он прекрасно понимал, насколько важны данные переписи для будущего благосостояния страны. Холлерит говорил, что перепись — это «фотография социальной и экономической жизни людей».
Правительство США использовало те или иные вариации данной технологии вплоть до 1960 года, пока эту работу не начали выполнять электронные компьютеры. Сейчас респонденты могут пройти перепись онлайн, по телефону, а также по почте. Одна форма обрабатывается Бюро переписи всего за 35 секунд. Во многом эта заслуга Холлерита, который много лет назад заложил основы этого важного дела не только в США, но и во всем мире.
Читайте в нашем журнале:
История вычислительной техники, ч.4, табулятор и первые программируемые ЭВМ
Герман Холлерит в 1880-е годы создал табулятор, вычислительное устройство, работающее от перфокарт.
Табуляторы были применены при обработке переписи населения США 1890 года, что позволило сократить время обработки в 3 раза по сравнению с предыдущей переписью. Впоследствии фирма Холлерита после ряда слияний и реорганизаций стала крупнейшей компьютерной фирмой IBM.
Самое внятное описание работы табулятора было обнаружено (вы будете смеяться) в Детской Энциклопедии первого издания, 5 том, стр. 498-500.
Скачать можно здесь http://mexalib.com/search/?q=Детская+энциклопедия+в+10+томах%2C+первое+издание
Поиском в интернете можно найти и места, где ее можно читать постатейно, с ошибками распознавания и порой без иллюстраций.
Табуляторы были лишь частью оборудования машинно-счетной станции. В него входили также перфораторы (ручные для пробивки карт оператором и автоматические, работавшие от табуляторов), контрольники (для проверки, правильно ли пробиты карты), сортировочные машины (которые по данным одного из полей карт, задаваемого наборной доской, делили карты на несколько групп, скорость до 25 тыс. карт в час) и другие устройства.
Табуляторы могли использоваться не только для бухгалтерии, учета, обработки данных переписей и подобных работ. В Манхэттенском проекте (1942-1945 годы, США, создание атомной бомбы) они использовались для научно-технических расчетов, но это от неимения лучшего, пригодны они для таких работ довольно умеренно.
По быстродействию превосходил в 20 раз человека с арифмометром. Впрочем, это не означало, что он заменял 20 человек, при круглосуточной работе мог заменять до 100 человек (ведь человек не работает круглосуточно без выходных). Стоили его разработка и изготовление полмиллиона долларов (не менее 20 млн нынешних), занимал он помещение в несколько десятков квадратных метров, да и эксплуатационные расходы были (дежурная смена состояла из нескольких человек), так что кардинального, многократного снижения стоимости расчетов он не давал.
Создан по заказу ВМФ США, использовался для расчетов в основном в интересах ВМФ.
Принцип работы лампового диода.
Диод состоит из накаленного катода, излучающего электроны, и анода. Оба электрода помещены в вакууме. При отрицательном потенциале анода он отталкивает электроны и ток через диод не идет, при положительном потенциале анода идет ток из электронов от катода к аноду, ток тем больше, чем выше напряжение анода.
Принцип работы лампового триода.
В триоде между катодом и анодом помещена сетка. На сетку подается отрицательное напряжение, на анод положительное. Электрическое поле анода проникает через сетку к катоду и результирующий потенциал у катода (пр небольших отрицательных напряжениях на сетке) оказывается положительным, ток от катода к аноду идет. При этом тока сетки нет, т.к. от нее электроны отталкиваются. Влияние сетки на потенциал у катода больше, чем анода, т.к. сетка ближе к катоду и частично экранирует поле анода. В триодах применяемых в вычислительных машинах, влияние сетки больше влияния анода в 20-40 раз (причем при достаточно большом отрицательном напряжении сетки ток анода полностью прекращается, лампа закрывается, а при напряжениях сетки, близких к нулю, через анодный ток достигает 10 миллиампер и более, при этом напряжение сетки может меняться на 5-10 вольт при изменении напряжения анода на 100 вольт и более). Тем самым триод обеспечивает усиление и по току (при практически нулевом токе сетки меняет ток анода на миллиамперы), и по напряжению (изменение напряжения на аноде в 10 и более раз больше, чем изменение напряжения на сетке). Сам процесс управления током анода можно считать практически безинерционным, даже у самых старых и несовершенных ламп соответствующая постоянная времени не больше 1 наносекунды (миллиардной доли секунды). Быстродействие логического элемента на триоде определяется сопротивлением анодной нагрузки (не менее 10 килоом) и емкостью нагрузки (десятки пикофарад), что дает постоянную времени порядка десятых долей микросекунды.
Делались лампы и с числом сеток больше одной, но они не являлись основой вычислительных машин.
Хотя команд входа в подпрограмму и возврата из подпрограммы в EDSAC не было, был освоен механизм входа в подпрограмму командой перехода с помещением в регистр аккумулятора адреса возврата. Подпрограмма модифицировала этим адресом свою последнюю команду (которая была командой перехода) и тем самым возвращала управление туда, откуда ее вызвали. Таким образом, был реализован метод подпрограмм, и подпрограммы на этом компьютере использовались очень активно.
В 1958 году заменен на EDSAC-2, более современный, с ферритовой памятью.
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.
Статистическая машина Г.Холлерита
Ольга Ананьева
Появление и начало производства счетных машин Г. Холлерита в 80-х гг. прошлого столетия занимает особое место в истории вычислительной техники и вызвано необходимостью решения новых социально-экономических задач, связанных с обработкой больших объемов информации (прежде всего в сферах учета и статистики).
Впервые проблемой механизированной обработки статистической информации занялся талантливый американский изобретатель Герман Холлерит. Он родился 29 февраля 1860 г. в Буффало (штат Нью-Йорк) в семье немецких иммигрантов. В 19 лет Герман закончил горную школу при Колумбийском университете, где был известен своей ненавистью к грамматике и любовью к рисованию. Он обладал прекрасным чувством пропорции и был неплохим художником. 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.
Образец перфокарты Г. Холлерита, применявшейся
в австрийской переписи 1890 г.
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.
Перфоратор Г. Холлерита, 1897 г.
Электромагнитные реле, известные с 1831 г., до Г. Холлерита не применялись в счетной технике. В необходимом количестве (не более 120 штук) реле устанавливали на задней панели табулятора. В сортировальной машине они располагались в каждой из 26 ячеек для отсортированных перфокарт и соединялись электропроводами со счетчиками табулятора. Скорость обработки карточек на табуляторе составляла 1000 штук в час.
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».
Счетная машина Г. Холлерита
Фирма Tabulating Machine Company процветала, спрос на ее продукцию был очень высок, на протяжении 15 лет она сохраняла монополию на производство счетно-аналитических машин.
Изобретатель постоянно работал над усовершенствованием своей машины. Основной целью было повышение ее производительности. Скорость обработки информации во многом зависела от числа счетчиков в табуляторе, поэтому он предложил несколько вариантов конструкций: с 40, 80 и 120 счетчиками. В 1902 г. Холлерит создает автоматический табулятор, в котором перфокарты подавались не вручную, а автоматически, и модернизирует сортировальную машину. В 1908 г. он разрабатывает очень удачную конструкцию электромеханического суммирующего устройства, впоследствии применявшегося во многих счетно-аналитических машинах.
К этому времени Г. Холлерит, став уже вполне состоятельным человеком, решил закончить свою предпринимательскую карьеру и отойти от дел фирмы (тем более, что с появлением достойных соперников возникли новые финансовые проблемы).
Г. Холлерит полностью изменил свой образ жизни: наслаждался свободой и семейным комфортом, стал гурманом изысканных блюд, посещал театры, увлекся литературой и музыкой, купил фонограф Эдисона и полный комплект валиков оперы «Травиата». Круг его интересов и увлечений был очень широк. В то же время он не мог оставить дело всей своей жизни и продолжал заниматься конструированием статистических машин. Свой последний (31-й) патент Г. Холлерит получил в 1919 г., а к последней разработке табулятора приступил в шестьдесят три года, но завершить ее так и не успел.
Созданная Г. Холлеритом в 1896 г. фирма Tabulating Machine Company по производству счетно-аналитических машин была продана, в 1911 г. она слилась с другими компаниями в одну, которая с 1924 г. называется International Business Machines. До 1921 г. Холлерит оставался консультантом этой фирмы.
Итак, с именем «статистического инженера» связано не только рождение принципиально нового направления в вычислительной технике, но и создание крупнейшей, всемирно известной фирмы IBM (International Business Machines).