穿孔卡片编辑本段回目录
输入／输出设备就像电脑的舌头和牙齿，执行着吞吞吐吐的任务。外部信息经输入设备吞进电脑的肚子里，消化以后再从输出设备中吐出来。
在上个世纪70年代磁盘获得广泛应用之前，穿孔卡片是数据和程序的最主要的信息载体。在那个时代，电脑既没有配置显示器，也没有打印机，更没有今天广泛使用的硬盘、软盘和U盘。大学里的学生去上电脑课时，都要带着从书店里买来的空白卡片，进入电脑机房后，第一步要做的事情是利用打孔机在卡片机上凿出一些小孔（这个过程就是编程）。由于每张卡片只能容纳程序的一小段，需要把一大叠卡片一张一张地顺序插入卡片阅读机中，才能将程序全部输入到计算机中，运算结果也通过纸带穿孔机输出的纸带展现出来。
1 莫尔斯电报码：穿孔纸带的最早应用（1857年）
Sir Charles Wheatstone (1802～1875)
早在电子计算机被发明之前，穿孔纸带就有了应用。电报发明20年后的1857年，英国物理学家、发明家查尔斯·惠斯通爵士发明了用连续的穿孔纸带来记录莫尔斯电报码的方法。顺便说一下，麦克风、立体图像成像法也是查尔斯·惠斯通的发明。
查尔斯·惠斯通（Charles Wheatstone，1802～1875)
莫尔斯电码使用点（dot）和划（dash）两个基本符号来组成数字和符号，dot和dash就像五笔字形输入法中的字根，数字或字符可由1～5个这样的“字根”组合而成。划的持续时间比点的持续时间长3倍，所以我们能够听到发报时所发出的长短不一的滴嗒声。通常点和划是连续记录的，而查尔斯所发明的纸带将点和划分成两行，读取信息时点和划并行传送。这样，只要事先将电码录入到纸带上，在发报时就能将传送速度提高到原来的2倍。
记录莫尔斯电码的查尔斯纸带
2 穿孔卡片：IBM的名片（1884年～1975年）
IBM公司对计算机的发展有很大贡献，它不仅倡导和推广了PC这一概念，先后推出了IBM XT和IBM AT这些标志性产品，还发明了软盘、硬盘等具有划时代意义的存储产品。也许大家并不知道，真正让IBM发展成为跨国公司的产品既不是PC，也不是软盘和硬盘，而是穿孔卡片及自动制表机。
IBM的前身是计算制表记录公司，该公司的创始人赫尔曼·霍勒雷斯于1884年建造了世界上第一台机电式自动计算机，它实际上就是一台自动穿孔卡片制表机。1924年，计算制表公司更名为国际商用机器公司（International Bussiness Machine Corporation，即IBM），公司的主要业务还是经营自动制表机。
赫尔曼·霍勒雷斯（Herman Hollerith）
自动制表机的主角是穿孔卡片，卡片阅读机将卡片上孔的分布情况由光电器件转换成电信号，然后再由计算装置对电信号进行处理。
制表机定期地对卡片进行加减乘除，累计存档，印成报表，就实现了管理自动化。二战期间，IBM制表机为战争机器的高效运转立下了汗马功劳。美国军方的后勤系统和前线指挥系统大量使用制表机，士官的军晌、伤亡情况，轰炸机的命中率等等，都被制成图表。二战结束后，美国的政府部门、学校都利用穿孔卡片来记录雇员和学生的信息，企业也将穿孔卡片纳入到生产管理之中。就象今天的磁卡一样，穿孔卡片广泛地融入了人们的生活，上班要打卡，就医要打卡，就餐也是打卡。
IBM自动制表机（IBM Key Punch machine）
在穿孔卡片半个多世纪的生命周期内，它几乎成了IBM公司的名片，它不仅给IBM带来了滚滚财富，也使IBM的业务范围扩大到了全球。1946年第一台电子计算机ENIAC诞生时，由于当时键盘和打印机还没有诞生，数据输入和输出全都仰仗于卡片打孔机和读卡机，所以IBM的业务自然地进入了计算机领域，并凭借雄厚的经济实力很快确立了在电脑硬件领域中的霸主地位。
3 纸带（卡片）设备对电子计算机的贡献（1946年～1977年）
没有输入输出设备，再好的计算机也无法发挥作用。现在的电脑用户中，恐怕很少有人见过纸带是什么样子。想当年，从第一台电子计算机ENIAC到第三代的IBM System/360，穿孔纸带（卡片）设备都占有十分重要地位。
年代 | 典型机种 | 输入设备 | 输出设备 | |
第一代计算机 | 1946年 | ENIAC | 卡片阅读机 | 卡片打孔机 |
1954年 | IBM 650 | 按键式卡片打孔机IBM 026 | 卡片阅读机 | |
第二代计算机 | 1959年 | IBM 1620 | 卡片打孔机／阅读器：每张卡片有80行12列，读速度250卡片/分；打孔速度125卡片/分 纸带打孔机／阅读器：150字母/秒 | |
电传打字机：输出速率为10字母/秒 按键式打孔机 | 打印机：120~600行/分；120字母/行 | |||
1963年 | DEC PDP-8 | 纸带打孔机／阅读机：300字母/秒(读孔)；100字母/秒(打孔)；8位/字母 卡片打孔机／阅读机：读速约300卡片/分；打孔速度100卡片/分 | ||
CRT显示器 打印机：300行/分 | ||||
第三代计算机 | 1964年 | IBM System/360 | 纸带打孔机／阅读机 卡片打孔机／阅读机 磁鼓：7MB；312kB/秒 磁盘机：7MB；156kB/秒 Data Cell：磁卡；40MB；55kB/秒 | |
CRT显示器； 打印机； 语音传输器 | ||||
上面的表格反映了输入输出设备发展的历史轮廓。早期的穿孔纸带机的控制系统完全由继电器建造的，这种机器中如果有一小片污垢或纸片粘在触点之间，继电器就会失效，所以后来控制电路先后改用电子管和晶体管，不仅缩小了体积，提高了速度，还延长了使用寿命。但是，随着电脑的速度不断提升，纸带设备的数据吞吐还是跟不上处理器速度的提升，拖了整个系统的后腿。所以在以Apple II（1977）和IBM PC（1981）为代表的第四代计算机中，纸带设备的位置完全由键盘、打印机和CRT显示器的新式设备所代之，而数据存储设备则使用了速度更快、容量更大的磁带或磁盘。大学生再去上电脑课时，再也不用携带许多的卡片，磁盘与键盘结合起来就能完成数据存储和输入输出的任务，既方便又快捷。
从1857年到1977年，纸带穿孔机／阅读器的生命周期长达120年。迄今为止，还没有任何一项产品具有如此强大的生命力，恐怕今后再也不会有这样的现象了。
比尔·盖茨究竟用什么东西保存他的宝贝数据呢？聪明的读者一定已经找到了答案。对，既不是磁盘，更不是U盘，比尔·盖茨当年使用非常原始的穿孔纸带和穿孔卡片来保存数据的。
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18世纪末，西方一些国家已将穿孔卡片应用于纺织业，用来贮存纺织机工作过程控制的信息。后来，其应用领域扩展到统计工作中，如美国第一次人口普查就使用了穿孔卡片。20世纪40～60年代，它得到了西方情报检索界的重视和应用。
主要类型 穿孔卡片有许多种类。按处理手段可分为手工穿孔卡片和机器穿孔卡片。还可以按穿孔部位、孔洞形状、编码方法等特征来分类。其中，较常见的类型有:边缘穿孔卡片(图1)、中心穿孔卡片、槽式穿孔卡片、窗式穿孔卡片、组合穿孔卡片和透光穿孔卡片。机器穿孔卡片又有45列孔、80列孔和90列孔之分。其中以80列孔的机器穿孔卡片(图2)最为常用。
“7-4-2-1码”的编码方法是:将边缘穿孔卡片四周的孔位（部分或全部）分为若干组,每组含4列孔位，分别标有数字7,4,2,1；穿孔时,每组孔洞只能表示一位数字。数字 1,2,4,7直接用被轧口的单个孔洞表示；数字 3,5,6,8,9则分别由同一组孔洞内两个轧口的孔洞表示；若一组孔洞均不轧口，则表示数字零。各种数据或情报特征均可按一定编码规则转换为数字化信息，然后再转换为“7-4-2-1”码。例如，假定用“473”代表某一文献著者周某，把此代号转换成“7－4－2－1” 码需要3组孔洞，第一组用来表示百位数“4”,第二组表示十位数“7”，第三组表示个位数“3”。为防止重码和“假联系”，可在每一组孔洞中增加一个特征孔位(SF)，或将单排孔换为双排孔，并用深浅两种不同的轧口方式来防止重码(图3)。
检索方法 操作前准备好一定规格的穿孔卡片、待处理的情报资料和必要的工具 (如手工穿孔用的轧口钳、选卡箱，机器穿孔用的穿孔机、译孔机、验孔机、复孔机、选卡机、分卡机以及检索机等)。操作步骤分建档和检索两个阶段。建档阶段包括确定系统的任务、检索语言、编码方法，对情报资料进行编码（即通过在卡片上轧口或穿孔，把情报特征或数据转换成代码），然后将已编码的卡片按某种顺序（一般是随机排列，透光比孔卡除外）组织排列起来。检索阶段包括制定检索策略、选择检索词并加以编码，以及实施检索( 即按检索策略将探针插入卡片上的相应孔洞，通过抖动选出相关的卡片(图4)；或借助检视元件启动传动装置或接通相应的电路，打开受卡盒门，将符合要求的卡片送入相应的受卡盒中。
