Storia dell'informatica - uniud 2009- 10 - corrado bonfanti - traccia lez.5-6 TRACCIA PER LE LEZIONI 5-6 martedì 30 marzo, ore 16 30 -18 15, aula 5 ARGOMENTI

storia dell'informatica - uniud 2009-10 - corrado bonfanti - traccia lez.5-6

TRACCIA PER LE LEZIONI 5-6martedì 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.


ARGOMENTI

INTRODUZIONE: SUPPORTI DI REGISTRAZIONE E INTRODUZIONE: SUPPORTI DI REGISTRAZIONE E CODIFICHE BINARIE.CODIFICHE BINARIE.

SISTEMI MECCANOGRAFICI A SCHEDE PERFORATE.



Diversi impieghi delle schede perforateschede perforate antecedenti o contemporanei alla meccanografia:(*)

- telaio automatico Jacquard;

- progetto della Macchina Analitica (Babbage);

- riproduttori musicali.

(*) vedi altre lezioni


Esempio di riproduttori musicaliriproduttori musicali: pianola a cartoni perforati (circa 1920)


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 altri generi di codifica binariacodifica binaria sviluppati in epoche e per finalità diverse.


Altri generi di codifica binariaAltri generi di codifica binariaAlfabeto MorseAlfabeto 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.


Altri generi di codifica binariaAltri generi di codifica binariaAlfabeto BaudotAlfabeto 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).


Altri generi di codifica binariaAltri generi di codifica binariaAlfabeto BaudotAlfabeto 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).


ARGOMENTI

INTRODUZIONE: SUPPORTI DI REGISTRAZIONE E CODIFICHE BINARIE.

SISTEMI MECCANOGRAFICI A SCHEDE PERFORATE.SISTEMI MECCANOGRAFICI A SCHEDE PERFORATE.



Sistema meccanografico Sistema meccanografico “primordiale” di Hollerith “primordiale” di Hollerith

(1890)(1890)


Il prestigioso periodico Scientific American dedica la prima pagina al censimento USA del 1890: una sorta di “certificato di nascita” della meccanografia.

Sistemi meccanografici a schede Sistemi meccanografici a schede perforateperforate: una tecnologia che per oltre 60 anni è stata il solo mezzo per elaborare grandi volumi d’informazioni per gli scopi più disparati.


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)

F

10

3

It

Scheda per il censimento USA del 1890


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.

BB

CC

DD

AA

molla

ago

scheda (su posizione perforata)

vaschetta mercurio

filo elettrico

chiodo di contatto

(al contatore e al sorter)

leva

guida

connessioni elettriche

pressa di lettura

molla

contatto elettrico


La tabulatrice era in grado di eseguire solo la più rudimentale delle operazioni aritmetiche: il conteggio.

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.Contatori

( Counter Board )

Relè ( Switch Board )


F

10

3

La tabulatrice era in grado di eseguire solo la più rudimentale delle operazioni aritmetiche: il conteggio.

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

Contatori ( Counter Board )

Relè ( Switch Board )


CommentiL’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.


EVOLUZIONE EVOLUZIONE TECNOLOGICATECNOLOGICA


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.

TRACCIATO SCHEDA

CAMPOCOLONNA


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.


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.


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).

perforatriceperforatrice

(2)

I tre componenti più importanti di un sistema meccanografico sono illustrati qui appresso nell’aspetto originario e in quello evoluto.

(1)


selezionatriceselezionatrice

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.

(3)(4)


tabulatricetabulatrice

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.

(6)(5)


Tabulatrice del periodo 1920-30.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.

AABB


Tabulatrice stampante “programmabile” (periodo 1930)Tabulatrice stampante “programmabile” (periodo 1930)

AA BBCC

DD

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”).


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.

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.

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