В чем заключается особенность табулятора холлерита
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
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.
125 лет табулятору Холлерита. Big Data… ты помнишь, как всё начиналось?
Ровно 125 лет назад, 8 января 1889 года, американец Герман Холлерит получил приятное известие: Патентное ведомство США подтвердило его приоритет как изобретателя и выдало ему патент на… «Art of compiling statistics». Само название говорит о многом, не так ли?
В патенте, в числе прочего, заявлено электромеханическое суммирующее устройство, использующее бумажные перфокарты в качестве носителя исходных данных. Именно этот вычислитель, получивший название «табулятор», стал родоначальником нынешних технологий обработки больших массивов данных. А его изобретатель учредил фирму TMC (Tabulating Machine Company), которая позднее стала одним из соучредителей компании IBM. Правда, самого Холлерита из этого бизнеса коллеги вежливо «попросили»…
Справедливости ради стоит отметить, что идея использования перфокарт для записи статистических данных принадлежит начальнику департамента американского Бюро переписей Джону Шоу Биллингсу, который предложил будущему зятю поискать способ механизации статистического учёта с использованием технологии ткацкого станка Жаккарда, где перфокарты успешно применялись для программирования рисунка ткани. А принцип записи характерных признаков человека (рост, пол, цвет волос и глаз) путём пробивания отверстий в соответствующих местах билета уже в те годы практиковали железнодорожные кассиры для идентификации владельца проездного документа.
Вручную — никак. В конце XIX века самые большие объёмы данных, подлежащих обработке, стала генерировать государственная статистика. В 1880 году в США проводилась очередная перепись населения. Данные, собранные в ходе переписи, касались не только граждан, но и экономики и демографии страны. Вся информация обобщалась по пяти признакам: население, смертность, сельское хозяйство, социальная статистика и промышленное производство.
В частности, по сельскому хозяйству собирались для последующего анализа данные о посевных площадях каждой из базовых сельхозкультур, продолжительности рабочего дня, стоимости наёмного труда, ежегодных расходов на закупку удобрений, зерна и скота. О состоянии дел в промышленности должно было судить, исходя из численности работающего населения и дневной заработной платы (по категориям работников в отраслях). Социальная статистика включала в себя данные об учащихся школ и колледжей, сведения об инвалидах, отчёты лечебных учреждений.
Big Data образца 1890 года. Приближалась новая перепись населения… Герман Холлерит конструирует табулятор на электромеханическом принципе, причём в двух вариантах — для перфоленты (заявку подал в 1884 году) и перфокарт (1887). Забавно, но патенты на оба устройства ему выдали в один день — 8 января 1889 года. Холлерит начинает переговоры с Бюро переписей на использование его машин в будущей кампании.
Решено было устроить сравнительные испытания нескольких технологий для определения, как сейчас принято говорить, «поставщика решений». Три технологии обработки данных (Холлерита — электромеханическая, Чарльза Пиджина и Вильяма Ханта — обе ручные с цветовым принципом кодирования) применили для учёта сведений, которые предварительно нужно было занести на 10 491 карту.
Результаты оказались весьма примечательны: табулятор Холлерита справился за 5 часов 28 минут, в то время как учётчики Пиджина трудились 44 часа 41 минуту, а Ханта — почти пятьдесят пять с половиной часов!
Кстати, о фирме Холлерита…
В 1921 году он окончательно уволился и недолгий остаток дней посвятил праздной и безбедной жизни. Ну, такое дело…
А в результате слияния была создана корпорация Computing Tabulating Recording (CTR), которая в 1924 году переименована в International Business Machines (IBM) (на фото ниже — первый логотип компании). В 1928 году IBM получила правительственный заказ на многофакторный анализ рабочих мест для 26 миллионов людей. В самой компании этот контракт до недавнего времени вспоминали как «самую крупную расчётную операцию за все время».
В 50-х IBM заключила новый правительственный контракт на разработку компьютеров для секретного проекта SAGE (Semi Automatic Ground Environment, пульт оператора на фото ниже) — слежение за советскими бомбардировщиками, барражирующими у границ США, и автоматическое планирование их перехвата с учётом множества факторов (боевая готовность ПВО, удаление от возможных целей, наличие перехватчиков в воздухе и на земле и многих других). А ещё приближалась эра компьютерного моделирования атомных взрывов, динамики ракет и космической навигации…
«Широкоугольник» Big Data. Времена меняются, и нынешние «большие данные» значительно, на несколько порядков больше тех объёмов информации, которые «перелопачивали» табуляторы Холлерита. Недавно аналитики IDC заявили, что общий объем автоматически генерируемой информации в глобальном масштабе составит к 2020 году не менее 20 зеттабайт, а технологии, позволяющие обрабатывать такие объёмы, окажутся одними из самых востребованных.
Вместе с тем изменилось и понимание того, что собой представляют Big Data с философской, если можно так сказать, точки зрения. Многофакторный анализ сверхбольших объёмов данных позволяет выявлять такие объективные закономерности во многих процессах, о существовании которых никакими другими способами мы не смогли бы узнать.
Какую бы образную аналогию предложить? А вот: исследование дождевой тучи, облака. Пока мы находимся «внутри», мы можем измерять температуру и давление, можем мерить скорости потоков воздуха и количество капель воды в единице объёма… Мы можем в микроскоп разглядывать сами капли и микроскопические инородные тела в них, послужившие центрами конденсации. Нам может показаться, что мы узнали об облаке всё. Но на самом деле мы так и не смогли определить, как облако выглядит снаружи, каково оно по размерам, куда оно движется, почему и как меняется его форма…
Как была устроена первая счетно-перфорационная машина
Табулятор, электромеханический вычислитель, был создан первоначально для решения задач переписи населения в конце XIX века. Он функционировал совместно с вспомогательными устройствами: перфоратором, контрольником, сортировальной машиной. Материалы Межрегиональной научно-практической конференции «Статистическая информация в современном обществе». Именно на долю этих устройств выпал самый долгий век из всего многообразия вычислительных конструкций. Усовершенствованные табуляторные комплексы продолжали работать не только с ЭВМ второго поколения (Минск-32 и др.), но и успешно «сотрудничали» с машинами третьего поколения ( ЕС ЭВМ, СМ ЭВМ) до середины 90-х годов XX столетия.
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.
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).
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
Машина Холлерита в зачаточном виде содержала все необходимые элементы вычислительного автомата, работающего без вмешательства человека:
Этот проект был запатентован как «Электрическая табулирующая система Холлерита» (Hollerith Electric Tabulating System).
Строго говоря, табулятор образца 1887 года не был вычислительной машиной, так как он ничего не вычислял, а просто считал пробивки на перфокартах. В 1908 году Холлерит ввел в конструкцию электромеханический сумматор, использующий ступенчатый валик Лейбница, в 1911 году табулятор дополняется печатающим устройством, затем создаются модели, способные вычитать и умножать. Табуляторы становятся очень сложными техническими устройствами, насчитывающими до 100 000 деталей, а общая длина соединительных проводов в них достигала 5 км.
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.
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.