TRACCIA PER LE LEZIONI 5-6
martedì 30 marzo, ore 1630-1815, aula 5
ARGOMENTI
•
INTRODUZIONE: SUPPORTI DI REGISTRAZIONE E
CODIFICHE BINARIE.
•
SISTEMI MECCANOGRAFICI A SCHEDE PERFORATE.
•
PROCEDURE MECCANOGRAFICHE CON
ELABORAZIONE SEQUENZIALE:UN ESEMPIO.
storia dell'informatica - uniud 200910 - corrado bonfanti - traccia lez.5-6
ARGOMENTI
•
INTRODUZIONE: SUPPORTI DI REGISTRAZIONE E
CODIFICHE BINARIE.
•
SISTEMI MECCANOGRAFICI A SCHEDE PERFORATE.
•
PROCEDURE MECCANOGRAFICHE CON
ELABORAZIONE SEQUENZIALE:UN ESEMPIO.
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Diversi impieghi delle schede perforate
antecedenti o contemporanei alla
meccanografia:(*)
- telaio automatico Jacquard;
- progetto della Macchina Analitica
(Babbage);
- riproduttori musicali.
(*) vedi altre lezioni
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Esempio di riproduttori musicali: pianola a cartoni perforati
(circa 1920)
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Il principio di base della tecnologia delle schede
perforate (o nastri) consiste nel codificare
l’informazione mediante stringhe di caratteri
binari (presenza o assenza di un foro in una
determinata posizione del supporto di
registrazione).
Lo stesso principio presiede ad altri generi di
codifica binaria sviluppati in epoche e per finalità
diverse.
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Altri generi di codifica binaria
Alfabeto Morse per la
telegrafia elettrica.
Inventato da Samuel Morse (USA)
intorno al 1840; di uso corrente
fino a oltre la metà del secolo
scorso.
Caratteri di lunghezza variabile.
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Altri generi di codifica binaria
Alfabeto Baudot per la
telegrafia elettrica.
Inventato da Émile Baudot
(Francia) intorno al 1870; di uso
corrente fino a oltre la metà del
secolo scorso.
Caratteri di lunghezza fissa (5 bit)
e con prefisso Lettere/Cifre.
Al suo nome s’ispira il Baud, unità
di misura della velocità di
trasmissione: 1 Baud = 1
carattere/secondo (= 1 bit/secondo
per un canale binario).
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Altri generi di codifica binaria
Alfabeto Baudot per la
telegrafia elettrica.
Inventato da Émile Baudot
(Francia) intorno al 1870; di uso
corrente fino a oltre la metà del
secolo scorso.
Caratteri di lunghezza fissa (5 bit)
e con prefisso Lettere/Cifre.
Al suo nome s’ispira il Baud, unità
di misura della velocità di
trasmissione: 1 Baud = 1
carattere/secondo (= 1 bit/secondo
per un canale binario).
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ARGOMENTI
•
INTRODUZIONE: SUPPORTI DI REGISTRAZIONE E
CODIFICHE BINARIE.
•
SISTEMI MECCANOGRAFICI A SCHEDE PERFORATE.
•
PROCEDURE MECCANOGRAFICHE CON
ELABORAZIONE SEQUENZIALE:UN ESEMPIO.
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Sistema meccanografico
“primordiale” di Hollerith
(1890)
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Sistemi meccanografici a schede
perforate: una tecnologia che per
oltre 60 anni è stata il solo mezzo
per elaborare grandi volumi
d’informazioni per gli scopi più
disparati.
Il prestigioso periodico Scientific
American dedica la prima pagina
al censimento USA del 1890: una
sorta di “certificato di nascita”
della meccanografia.
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F
3
10
It
Scheda per il censimento USA del 1890
Nella concezione originaria di Hollerith, le schede sono suddivise in “zone” tematiche. Sono qui evidenziate le zone relative al
genere, all’età e alla nazione di origine della persona censita (nell’esempio si tratta di: donna, 13 anni, originaria dell’Italia).
Le informazioni non sono codificate bensì registrate con il criterio SI/NO (presenza o assenza della perforazione
); la sola
operazione aritmetica consentita è quindi il semplice conteggio delle schede che contengono informazioni omogenee
(perforazioni nelle medesime posizioni). Nell’esempio si è lasciata evidenza delle diciture prestampate che, nella realtà,
vengono annullate dalle perforazioni)
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A - Perforatrice a pantografo. Le schede vengono inserite a mano una alla volta.
B - Pressa ad aghi per la lettura delle schede inserite manualmente una alla volta.
C - Pannello di contatori a quadrante. Ciascun contatore ha una lancetta per le unità e una per le centinaia. I conteggi parziali o finali devono
essere trascritti a mano a cura dell’operatore. Il numero dei contatori (40 nella figura) veniva stabilito in base alle esigenze dell’utente.
D - Selezionatrice (ordinatrice o sorter) per la raccolta di gruppi di schede con dati omogenei. Ogni casella ha un coperchio la cui apertura è
comandata dai circuiti di lettura opportunamente connessi; la scheda letta viene “imbucata” manualmente nella casella attivata e il coperchio
ritorna poi in posizione di riposo.
leva
guida
C
pressa
di lettura
contatto
elettrico
A
molla
B
connessioni elettriche
D
molla
ago
scheda (su posizione perforata)
vaschetta
mercurio
chiodo di contatto
filo elettrico
(al contatore e al sorter)
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La tabulatrice era in grado di eseguire solo la più rudimentale
delle operazioni aritmetiche: il conteggio.
Contatori
( Counter Board )
Al suo interno era però alloggiato lo Switch Board: una serie di
relè, cablando i quali era possibile combinare logicamente i
segnali elettrici provenienti dalle perforazioni in diverse zone
della scheda.
Relè
( Switch Board )
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La tabulatrice era in grado di eseguire solo la più rudimentale
delle operazioni aritmetiche: il conteggio.
Contatori
( Counter Board )
Relè
( Switch Board )
Al suo interno era però alloggiato lo Switch Board: una serie di
relè, cablando i quali era possibile combinare logicamente i
segnali elettrici provenienti dalle perforazioni in diverse zone
della scheda.
Questo consentiva, per esempio, di convogliare su un unico
contatore il conteggio delle schede relative a “femmine di età 13
anni” cablando i relè in modo da realizzare la doppia
congiunzione logica
F AND 10 AND 3
F
3
10
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Commenti
L’efficienza del sistema Hollerith rispetto ai preesistenti procedimenti puramente manuali è testimoniata dal successo nel censimento
USA del 1980 e dalla rapida diffusione, anche fuori del paese di origine, dei sistemi meccanografici.
Tuttavia sono evidenti alcune carenze del sistema primordiale tra cui, in particolare,
- la quantità delle incombenze operative che gravavano sugli operatori i quali dovevano trattare manualmente ogni singola scheda;
- la mancanza di un mezzo di registrazione scritta dei risultati dei conteggi, che dovevano quindi essere trascritti a mano;
- la limitatissima “intelligenza elaborativa” che era confinata alla capacità di eseguire conteggi, di stabilire connessioni and e di
suddividere le schede in gruppi omogenei (selezione ovvero ordinamento).
Le carenze iniziali hanno peraltro rappresentato altrettanti stimoli verso i successivi notevolissimi miglioramenti funzionali e
tecnologici in termini soprattutto di velocità, di automatismo operativo, di capacità aritmetiche e di flessibilità d’impiego; ne
parleremo tra poco.
Da sottolineare anche l’ambiente malsano che caratterizzava questi impianti primitivi: il mercurio nei pozzetti del lettore di schede
era di per sé inquinante e l’alimentazione elettrica dava anch’essa il suo bravo contributo. Infatti, fino a quando non vennero messi in
opera gli impianti per la produzione massiva di energia elettrica e le relative reti di trasporto e di distribuzione, l’alimentazione delle
apparecchiature era realizzata in loco mediante batterie chimiche tutt’altro che salubri (piombo, acidi, …). A quel tempo le batterie
elettriche erano le poco raccomandabili compagne anche di altri tipi di apparecchiature come i telefoni per l’utenza pubblica e
domestica.
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EVOLUZIONE
TECNOLOGICA
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COLONNA
CAMPO
TRACCIATO SCHEDA
La scheda con
codifica numerica
a colonne, segna il
passaggio alla
meccanografia
“moderna” (1913).
Innovazioni fondamentali.
1- Alla struttura a zone subentra quella a colonne (45 colonne x 10 righe); in luogo della modalità SI/NO, in ogni
colonna può essere codificata una delle 10 cifre.
2 - Il “tracciato-scheda”, definibile con grande flessibilità a seconda delle necessità, è formato da “campi” (gruppi di
colonne contigue) associati a una specifica classe di informazioni.
3 - Quando un campo rappresenta una quantità numerica (e non, p.e., un codice identificativo o una data), i dati ivi
registrati su schede successive possono essere sommati e non solo “contati”. Questo è possibile grazie al
miglioramento delle tabulatrici (registri totalizzatori) e si apre così la possibilità d’impiego in applicazioni di tipo
contabile.
4 - La scheda è ora adatta al trascinamento automatico e alla lettura veloce mediante un pettine di spazzole metalliche
(in epoca successiva, mediante cellule fotoelettriche).
5 - La scheda assume il formato delle banconote in dollari dell’epoca, allo scopo di riutilizzare le cassettiere già in uso
presso le banche.
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La Remington adotta una struttura di 90 colonne x 6 righe su due fasce
sovrapposte che raddoppia la capienza del formato precedente.
La codifica a 6 bit comprende anche i caratteri alfabetici; impone però
una eccessiva densità di perforazione che può compromettere la
robustezza della scheda.
Inoltre, la disposizione a fasce sovrapposte appesantisce la complessità di
tutte le apparecchiature.
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Per sfruttare appieno le accresciute prestazioni delle tabulatrici,
l’IBM porta a 12 le righe disponibili per la codifica che viene così
estesa ai caratteri alfabetici e speciali. La codifica a 12 bit è
oltremodo ridondante e quindi la densità delle perforazioni risulta
molto bassa.
Viene anche introdotto il foro rettangolare la cui esigua larghezza
consente di alloggiare 80 caratteri (colonne) per scheda. Questo
diventerà lo standard “di fatto” che continuerà a valere anche per
le schede utilizzate come input agli elaboratori elettronici.
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I tre componenti più importanti di un sistema meccanografico sono
illustrati qui appresso nell’aspetto originario e in quello evoluto.
perforatrice
(1)
(2)
Perforatrice, con la quale i dati da elaborare vengono registrati sulle schede, di norma rilevandoli da documenti cartacei (moduli di
censimento, documenti contabili, …). Malgrado i perfezionamenti, la perforazione è inevitabilmente soggetta ai ritmi dell’operatore
umano ed è rimasta quindi il principale collo di bottiglia del data entry.
(1) A pantografo, con inserimento manuale.
(2) A tastiera, con alimentazione automatica. Con i modelli più perfezionati, i caratteri registrati vengono anche stampati in chiaro
nella parte superiore della scheda; si dispone anche del posizionamento automatico (allineamento ai campi del tracciato scheda).
Con una macchina molto simile, la verificatrice, si esegue una seconda registrazione e si rilevano le discordanze (probabili errori).
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selezionatrice
(4)
(3)
Selezionatrice (sorter) o meglio “ordinatrice”, che riunisce le schede in gruppi omogenei (p.e. “genere femminile; età 25”)
ovvero ordina i gruppi nella sequenza desiderata (p.e. “età crescente”).
(3) A posizionamento manuale. L’ordinamento non è ancora una funzione autonoma bensì un’operazione manuale asservita
alla lettura della scheda, che comanda l’apertura del coperchio della casella appropriata.
(4) La macchina è adesso dotata di un proprio lettore di schede, le quali vengono alimentate, trascinate e incasellate
automaticamente. È così possibile l’ordinamento “preventivo”, che è alla base delle cosiddette elaborazioni sequenziali.
Con una ulteriore macchina (non presente nei sistemi originari) detta inseritrice (collator) si fondono le schede provenienti
da due o più gruppi ordinati, intercalandole nel modo desiderato.
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tabulatrice
(6)
(5)
Tabulatrice: è il “cuore” del sistema meccanografico e precorre alcune funzioni dell’elaboratore elettronico.
(5) A contatori (normalmente in numero di 40, aumentabile a richiesta e a spese dell’utente) e con lettore a pressa di aghi
per scheda singola. Il conteggio delle perforazioni nelle posizioni connesse al rispettivo contatore era l’unica rudimentale
funzione elaborativa.
(6) In varie tappe, a partire dall’adozione della scheda “a colonne”, si sono aggiunte importanti funzionalità: lettore veloce
di schede; registri per la somma di quantità numeriche; sottrazione eseguita col metodo del complemento decimale;
stampa di prospetti riepilogativi, con totali parziali e finali; trattamento e stampa di dati alfabetici e non solo numerici.
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A
B
Tabulatrice del periodo 1920-30.
E’ dotata di cinque registri sommatori-totalizzatori (A) ma non ancora di apparato stampante.
In alto a sinistra il lettore veloce di schede (B), con alimentazione e trascinamento automatici e lettura mediante spazzole metalliche,
le quali stabiliscono un contatto elettrico quando incontrano una perforazione nella scheda che sta passando al di sotto di loro.
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A
B
C
D
Tabulatrice stampante “programmabile” (periodo 1930)
A - Lettore veloce di schede.
B - Registri sommatori-totalizzatori.
C - Stampante.
D - Pannello (fisso) e cavi di connessione per la predisposizione delle elaborazioni da svolgere (“programmazione”).
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La versatilità delle apparecchiature meccanografiche, e specialmente delle tabulatrici, è stata ulteriormente accresciuta rendendole
“programmabili” mediante pannelli intercambiabili.
Prima di allora, per realizzare una specifica elaborazione era necessario un intervento “hard” sulle connessioni circuitali. I pannelli
intercambiabili, una volta collaudati, venivano invece conservati e costituivano una vera e propria biblioteca di programmi riutilizzabili.
Pannello per un “programma” particolarmente complicato, inserito nella
tabulatrice (foto a sinistra) e in vista particolareggiata (foto a destra).
Schema-guida, sul quale le connessioni del
pannello di programmazione venivano progettate
a tavolino.
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