В основном он использовался в медицинских учреждениях: пациенты вводили информацию о своих симптомах, а машина на их основе подбирала список лекарств, необходимых для лечения. Симптомы регистрировались на перфокарте и вводились в считывающее устройство машины.
Эволюция накопителей памяти. Часть 1 «Перфокарты, Магнитные диски и другое…»
Я хотел бы написать несколько статей о жестких дисках, оптических дисках, SSD, дисках и всех накопителях памяти, которые существовали давным-давно. Технологии развиваются, и я хочу рассказать о том, какими они были раньше, какими стали сейчас и какими будут в будущем…
Многие люди время от времени возвращались назад, когда появлялись различные устройства, поддерживающие небольшие объемы памяти. Диск с памятью 1,44 МБ. Не так уж и много, не так ли? Сегодня существуют устройства с памятью в сотни терабайт — можно встретить флэш-накопители объемом 256 Гб, что еще несколько лет назад казалось сказкой. Давайте рассмотрим историю этих устройств, использовавшихся для хранения всевозможной информации в прошлом.
В древние времена люди использовали всевозможные устройства для записи информации. Они использовали камни для рисования на камнях и скалах, а также угли для розжига. Позже они рисовали мелом. Следующим шагом в развитии хранения информации стало появление пергамента, затем бумаги. С наступлением 20-го века люди создают компьютеры. Его использование значительно облегчает хранение информации, после чего начинается этап в истории компьютерных технологий. В прошлом он мог похвастаться размером около 1,44 МБ. Сегодня у нас есть флэш-накопители емкостью 256 ГБ, которые по размеру сравнимы с жестким диском. И все это мы сделали всего за 20 лет.
Перфокарты и станок
Хранение данных в компьютерном мире берет свое начало в 19 веке, когда и началась эта история. Прежде всего, она начинается с, казалось бы, не имеющего отношения к делу устройства — ткацкого станка. Изобретателем первого устройства хранения данных был Джозеф Мари Джекарт. Изначально он знал все об этой деятельности. Это помогло ему создать новые устройства. В то время работать с ткацкими станками было не так просто, но идея заключалась в том, что процесс работы ткацкого станка можно было автоматизировать, хотя он имел такое же энергетическое поведение.
Что сделал Джек Арт? Он изобрел цельные плиты с отверстиями, которые назвал перфокартами. Их производство было очень сложным и дорогим. Затем изобретатель учел все эти оттенки и усовершенствовал пластины. Он добавил отверстия. Это позволило ему работать с большим количеством нитей на ткацком станке, и результат был очевиден — производство тканей увеличилось. Пластины с отверстиями необходимо подать в считывающее устройство, называемое стилусом. Затем она была упрощена таким образом, что после вхождения в щуп пластина проходила через специальное отверстие, прежде чем поднять кусок нити. Этот процесс позволил создавать различные комбинации и изготавливать ткани.
В 1801 году был создан первый ткацкий станок Жозефа Мари, но он постоянно совершенствовал его. Таким образом, это изобретение стало началом новой технологии будущего.
В 1930-х годах математик Чарльз Бэббидж услышал о перфокартах Джека Арта. Ученый пытался построить детальную машину и решил использовать в ней перфокарты. Бабаджи отправился во Францию, чтобы узнать больше об этой машине, но там было мало техники и мало материалов, поэтому подробная машина не вышла. Однако дизайн машины был образцом новейших компьютеров.
Впоследствии к приборной панели были добавлены перфокарты, созданные Германом Холлеритом в 1890 году. Скорее, в этой области использовалась система перфокарт. Это устройство обрабатывало статические данные. Герман Холлерит также создал компанию Tabulating Machine Company. Она была переименована в International Business Machines (IBM) — новое название, которое многие узнают и сегодня. IBM сама начала совершенствовать перфокарты. Затем эта технология распространилась на компьютерное оборудование и многие станки. Технологический прогресс привел к созданию нового типа носителей информации — магнитных носителей, которые получили широкое распространение в 1980-х годах, когда перфокарты утратили свое былое значение.
Кстати, перфокарты продолжали разрабатываться до 2000 года, когда разработчики попытались уменьшить размер пластин до очень маленького размера, но данные на таких пластинах должны помещаться не очень хорошо. Однако наступил закат этой технологии.
Магнитные диски на основе магнитных лент
Со временем создание перфокарт стало проще, но это не помешало устранить их основные недостатки. Первый недостаток заключался в том, что объем памяти был небольшим. Обычно вы можете ввести около 80 символов, что составляет 100 байт данных. Как вы можете видеть, это очень мало. Скорость чтения и записи, как правило, была очень низкой. Еще одним недостатком было отсутствие надежности и замены данных. Во время строительства перекрытия особое внимание необходимо было уделить конструкции отверстий. Если перфокарта была потеряна или деформирована, ее уже нельзя было использовать, а если на ней уже что-то было записано, информация была безвозвратно утеряна.
Требовалось решение, которое могло бы хранить данные другим, более эффективным способом. Именно поэтому в середине 20-го века были созданы магнитные диски. Конечно, эта технология не пришла откуда-то извне. Он был основан на магнитных пленках, созданных инженером Фрицем Пфлумером. Самое интересное, что устройство было спрятано, и о нем мало что было известно. Только в какой-то момент после Второй мировой войны об этой разработке стало известно. Для изготовления магнитной полосы требовался обычный тонкий слой бумаги, покрытый веществом (порошкообразным оксидом железа). Во время записи пленки ее подвергали воздействию магнитного поля. Затем на пленке оставался магнитный эффект, который использовался для считывания информации с помощью специального устройства. По сравнению с перфокартами, емкость магнитных полос составляла 1 МБ.
Технологии развивались дальше и внедрялись в различные сферы жизни. Конечно, они использовались не везде, особенно в микрокомпьютерах. Позже, примерно в 1980-х годах, устройства на магнитной ленте использовались только для резервного копирования. Это было связано с тем, что устройства были надежными и менее дорогими. Конечно, со временем стало ясно, что рано или поздно технология будет побеждена, поэтому в 2000-х годах рост магнитной ленты остановился, а цены начали стремительно падать. Однако этого не произошло. В 2011 году магнитная лента обрела вторую жизнь, и причиной тому стала простая случайность: наводнение в Таиланде, длившееся 170 дней, затопило районы, где находились заводы по производству магнитной ленты (в то время Western Digital, Seagate и другие). В результате производство было сокращено, но цена продукта выросла примерно на 60%.
Обратите внимание, что во многих областях, где необходимо хранить большое количество данных, все большее распространение получают кинематографы на основе пленки. Одним из примеров является прекрасное исследование, посвященное ускорителям ad hoc. Их использовали и другие крупные компании.
Магнитные пленки имели множество преимуществ, включая надежность. Если пленка была случайно вырвана, она могла снова застрять и продолжать функционировать. С другой стороны, если жесткий диск сломается, вся информация может быть потеряна. Еще одно преимущество — энергоэффективность, а точнее, то, что фильмы потребляют меньше энергии, чем многие современные устройства. Следующий момент — безопасность пленки. Уничтожение данных на магнитных полосах — это очень трудоемкая задача, которая может занять несколько месяцев. Если злоумышленник захочет что-то сделать с жестким диском (HDD), он сможет сделать это за считанные минуты. И последнее, но не менее важное — это долговечность. В то время как магнитная пленка может служить десятилетиями, если не веками, жесткие диски служат около пяти лет, а затем выходят из строя.
Технологии развивались на протяжении многих лет. В 1970-х годах компания Philips разработала компакт-диск. Сначала на нем помещалось 650 МБ или 74 минуты звука. Неспроста она длилась — всего 74 минуты — девятая сделка Бетховена, любимая разработчиками. Первый диск был выпущен 17 августа 1982 года на заводе Philips в Германии. Это был альбом ABBA TheVisitors.
Как работала машина
Чтобы понять революционные инновации этого изобретения, необходимо иметь общее представление о том, как работает ткацкий станок. Глядя на ткань, мы видим, что она состоит из плотно переплетенных продольных и поперечных нитей. Во время построения нити основы (навои) соединяются с одной «рамой» вдоль половины, а другая половина — с другой рамой. Эти две рамы двигаются вверх и вниз друг на друга, разделяя нити ткани и вытягивая поперечные нити (уток), в результате чего на челноке образуется зевообразовательная петля вперед-назад. В результате получается простая ткань, нити которой переплетаются друг с другом. Рамок две или более, и они движутся в сложной последовательности, поднимая и опуская нити в группы, в результате чего на поверхности ткани образуется узор. Однако количество кадров по-прежнему невелико, редко превышает 32, поэтому паттерны просты и регулярно повторяются.
На жаккардовой машине нет рамок. Каждую нить можно перемещать отдельно от других нитей с помощью кольцевого кольца. Это позволяет создавать на ткани сложные узоры. Последовательность нитей определяется длинной петлей из перфорированной карты, каждая карта соответствует проходу к крючку. Карточки надвигаются на «читающий» проволочный стилос, часть которого входит в отверстие и остается неподвижной, а остальная часть надвигается на карточку. Щуп прикреплен к стержню, который управляет движением нити.
Еще до Джека из холста ткали замысловатые узоры, но делать это могли только лучшие мастера, и это была очень сложная работа. Рабочие забирались внутрь ткацкого станка и поднимали и опускали отдельные нити основы в соответствии с приказом Господа. Этот процесс был очень медленным и требовал постоянного внимания, что неизбежно приводило к ошибкам. Кроме того, перенастройка машины с одного сложного полотна на другое задание иногда занимала несколько дней. Жаккардовая машина, несомненно, справилась с этой задачей быстро и в одиночку. Единственной сложной частью было заполнение дырявых карт. На создание набора ушло несколько недель, но карточки можно использовать снова и снова.
Предшественники
Как уже упоминалось выше, Жаккард не изобрел «умную машину» — он усовершенствовал изобретение своего предшественника. В 1725 году, за четверть века до рождения Жозепа Жаккара, первое такое устройство было создано ткачом из Лиона Базилем Бушоном. Bouchon’s Loom работал с перфорированной бумажной пленкой, где каждый выстрел затвора соответствовал серии отверстий. Однако, поскольку отверстий было меньше, устройство изменило положение лишь нескольких отдельных нитей.
Следующего изобретателя, который пытался усовершенствовать ткацкий станок, звали Жан Батист Фалькон. Ленту заменили небольшими картонными листами, привязав к углам цепи по листу. Отверстия уже расположены во много рядов, что позволяет контролировать большое количество нитей. Машина Falcon была более успешной, чем более ранние машины, и, хотя она не получила широкого распространения, за время его жизни удалось продать около 40 экземпляров.
Третьим, кто покорил ткацкий станок, был изобретатель Жак де Вокансон, который в 1741 году был назначен инспектором метаксургов. Вокансон работал над своей машиной в течение многих лет, но его изобретение не увенчалось успехом. Очень сложные и дорогие устройства могли управлять только относительно небольшим количеством нитей, а ткани с простым рисунком маскировали стоимость оборудования.
1841. Ткацкая лаборатория Киркилла. На ткацком узоре (выполненном в 1844 году) изображена сцена, состоявшаяся 24 августа 1841 года. Владелец ателье, господин Киркиллат, дарит герцогу Аумальскому полотно с портретом Жозефа Мари Жака Арта, который был перегружен в 1839 году. Изысканность проекта невероятна. Детализация тоньше, чем на гравюре.
Удачи и неудачи Жозефа Жаккара
Жозеф Мари Жаккар родился под Лионом в 1752 году в семье ткачихи из Канута. Он обучал всем премудростям искусства, помогал отцу в лаборатории, а после смерти родителей унаследовал бизнес, текстиль начал не сразу. Жозеф успел сменить множество профессий, был судим за долги, женился и ушел солдатом в революционную армию после осады Лиона, забрав с собой 16-летнего сына. Только когда его сын был убит в одном из сражений, Жаккард решил вернуться к семейному бизнесу.
Он вернулся в Лион и открыл ткацкую мастерскую. Однако операция оказалась не очень удачной, и Жаккар заинтересовался изобретением. Он решил построить машину, которая превзошла бы работы Бушона и Фалькона. Достаточно просто и недорого производить шелковые ткани, которые не уступают по качеству тканым вручную. Сначала проекты, которые выходили из-под его рук, были не очень удачными. Первые машины Жаккара работали отлично и производили не шелк, а рыболовные сети. Он прочитал в газетах, что Королевское общество искусств объявило тендер на строительство такой машины.
Никаких наград из Великобритании получено не было, но был интерес к производству во Франции, и его пригласили принять участие в промышленной ярмарке в Париже. Это была новаторская поездка. Сначала он посетил Музей искусств и ремесел, где у Жаккара де Вокансона был ткацкий станок и где Жаккар де Вокансон нашел, завел нужные связи и нашел деньги на дальнейшие исследования. Жаккар посмотрел на нее, и в его воображении возникли недостающие части. Он понимал, как должна работать его машина.
Не только парижские академики обратили внимание на проекты Жаккара. Ткачи из Лиона вскоре поняли, какую опасность представляют новые изобретения. В Лионе, население которого в начале XIX века составляло всего 100 000 человек, в текстильной промышленности было занято более 30 000 человек. Другими словами, треть жителей города, если не учителей, были рабочими или подмастерьями текстильных фабрик.. Попытки упростить процесс ткачества заставили многих остаться без работы.
Знаменитая картина «Посещение герцогом Дамаром ткацкой фабрики господина Киркеля», на первый взгляд, вовсе не скульптура. Картина была полностью соткана на ткацком станке, оснащенном жаккардовым станком. Холст размером 109 см x 87 см был разработан Мишелем Мари Каркиллатом для Didier, Petit et Cie. Процесс неправильного encarte (или программирования изображений на перфокартах) занял много месяцев, в нем участвовало много людей, а само производство заняло восемь часов. Лента из 24 000 перфорированных карт (каждая из которых содержит более 1000 двоичных ячеек) была длиной в милю. Воспроизведенные только по специальному заказу, несколько полотен этого типа, как известно, находятся в различных музеях мира. Один из таких портретов Жаккарда был заказан Чарльзом Бэббиджем, деканом математического факультета Кембриджского университета. Кстати, герцог Омарский, изображенный на полотне, не кто иной, как младший сын Луи Филиппа I, последнего короля Франции.
В результате, в одно прекрасное утро толпа ворвалась в мастерскую Закара и уничтожила все, что он сделал. Сам изобретатель был сурово наказан за то, что последовал примеру своего покойного отца, отказался от вредных привычек и занялся своей профессией. Несмотря на уговоры своих коллег, Жаккард не оставил свои исследования, но теперь вынужден был работать втайне и завершил работу над следующей машиной только в 1804 году. Жаккард даже получил патенты и медали, но не решался сам заменить их. ‘По совету станковистов и своего переговорщика Габриэля Детиля он попросил императора передать свое изобретение в общественное достояние города Лиона. Император удовлетворил просьбу и наградил изобретателя. Вы знаете конец истории: император дал изобретателю деньги.
