Fita perfurada - Punched tape

Fita de papel perfurada com cinco e oito furos
Leitor de fita de papel de 5 furos modelo Creed 6S / 2
Leitor de fita de papel no computador Harwell com um pequeno pedaço de fita de cinco furos conectado em um círculo - criando um loop de programa físico

Fita perfurada ou fita de papel perfurada é uma forma de armazenamento de dados que consiste em uma longa tira de papel na qual os furos são feitos. Ela se desenvolveu e foi posteriormente usada ao lado de cartões perfurados , diferindo pelo fato de a fita ser contínua.

Foi usado ao longo do século 19 e durante grande parte do século 20 para teares programáveis, comunicação de teleimpressora , entrada para computadores das décadas de 1950 e 1960 e, mais tarde, como meio de armazenamento para minicomputadores e máquinas-ferramentas CNC .

História

Uma fita de papel, construída a partir de cartões perfurados , em uso em um tear Jacquard . Os grandes orifícios em cada borda são orifícios de roda dentada , usados ​​para puxar a fita de papel através do tear.

As fitas de papel perfuradas foram usadas pela primeira vez por Basile Bouchon em 1725 para controlar teares. No entanto, as fitas de papel eram caras de criar, frágeis e difíceis de consertar. Em 1801, Joseph Marie Jacquard desenvolveu máquinas para criar fitas de papel amarrando cartões perfurados em uma seqüência para teares Jacquard . A fita de papel resultante, também chamada de "cadeia de cartões", era mais resistente e simples de criar e reparar. Isso levou ao conceito de comunicação de dados não como um fluxo de cartões individuais, mas como um "cartão contínuo" (ou fita). As fitas de papel construídas com cartões perfurados foram amplamente utilizadas ao longo do século 19 para controlar teares. Muitas operações de bordado profissional ainda se referem aos indivíduos que criam os desenhos e padrões da máquina como "perfuradores", embora os cartões perfurados e a fita de papel tenham sido eliminados na década de 1990.

Em 1842, uma patente francesa de Claude Seytre descreveu um dispositivo para tocar piano que lia dados de rolos de papel perfurados .

Deslizamento de Wheatstone com um ponto, espaço e traço perfurado e placa perfuradora

Em 1846, Alexander Bain usou fita perfurada para enviar telegramas . Esta tecnologia foi adotada por Charles Wheatstone em 1857 para a preparação, armazenamento e transmissão de dados em telegrafia.

Na década de 1880, Tolbert Lanston inventou o sistema de composição do Monotype , que consistia em um teclado e um rodízio de composição . A fita, perfurada com o teclado, era lida posteriormente pelo rodízio, que produzia o tipo de chumbo de acordo com as combinações de furos em 0, 1 ou mais de 31 posições. O leitor de fita utilizava ar comprimido, que passava pelos orifícios e era direcionado para certos mecanismos do rodízio. O sistema entrou em uso comercial em 1897 e começou a ser produzido na década de 1970, passando por várias mudanças ao longo do caminho.

Uso atual

No século 21, o uso de fita perfurada é muito raro. Ele ainda pode ser usado em sistemas militares mais antigos e por alguns amadores. Em aplicações de usinagem de controle numérico de computador (CNC), muito poucas pessoas ainda usam fita adesiva. No entanto, alguns sistemas CNC modernos ainda medem o tamanho dos programas CNC armazenados em pés ou metros, correspondendo ao comprimento equivalente se perfurado em fita de papel.

Formatos

Software em fita sanfonada de papel para o minicomputador Data General Nova
Fita de papel sanfonada

Os dados foram representados pela presença ou ausência de um buraco em um determinado local. As fitas originalmente tinham cinco linhas de buracos para dados. As fitas posteriores tinham seis, sete e oito linhas. Uma das primeiras máquinas de calcular programáveis ​​eletromecânicas, a Calculadora Controlada de Seqüência Automática ou Harvard Mark I , usava fita de papel com 24 linhas. Uma fileira de orifícios menores na roda dentada sempre perfurados servia para alimentar a fita, originalmente usando uma roda com dentes radiais chamada roda dentada . Leitores ópticos posteriores usaram os furos da roda dentada para gerar pulsos de sincronização. Os orifícios da roda dentada são ligeiramente para um lado, deixando claro qual direção orientar a fita no leitor e dividindo a fita em lados desiguais. Os bits no lado mais estreito da fita são geralmente os bits menos significativos , quando o código é representado como números em um sistema digital.

Dimensões

A fita para puncionar tinha 0,00394 polegadas (0,1 mm) de espessura. As duas larguras mais comuns eram 11/16 polegadas (17,46 mm) para códigos de cinco bits e 1 polegada (25,4 mm) para fitas com seis ou mais bits. O espaçamento dos furos era de 0,1 polegada (2,54 mm) em ambas as direções. Os orifícios de dados tinham 0,072 polegadas (1,83 mm) de diâmetro; os orifícios de alimentação tinham 0,046 polegadas (1,17 mm).

Fita sem chad

Fita de papel Baudot de 5 níveis sem Chad por volta de 1975-1980 perfurada na Teletype Corp

A maioria dos equipamentos de perfuração de fita usava punções sólidas para criar orifícios na fita. Este processo criou " chad ", ou pequenos pedaços circulares de papel. Gerenciar o descarte do chad era um problema complexo e incômodo, pois os pequenos pedaços de papel tinham a tendência de escapar e interferir nas outras partes eletromecânicas do equipamento de teleimpressão.

Uma variação do perfurador de fita era um dispositivo chamado Chadless Printing Reperforator . Essa máquina perfuraria um sinal de teletipo recebido em uma fita e imprimiria a mensagem ao mesmo tempo, usando um mecanismo de impressão semelhante ao de uma impressora de página comum. O perfurador de fita, em vez de fazer os orifícios redondos usuais, faria pequenos cortes em forma de U no papel, de modo que nenhum resíduo fosse produzido; o "buraco" ainda estava preenchido com um pequeno alçapão de papel. Por não perfurar totalmente o orifício, a impressão no papel permaneceu intacta e legível. Isso permitiu aos operadores ler a fita sem ter que decifrar os buracos, o que facilitaria a retransmissão da mensagem para outra estação da rede. Além disso, não havia "caixa de chad" para esvaziar de vez em quando. Uma desvantagem desse mecanismo era que a fita sem chama, uma vez perfurada, não enrolava bem, porque as abas salientes do papel prenderiam na próxima camada de fita, de modo que não poderia ser enrolada com firmeza. Outra desvantagem, como se viu ao longo do tempo, era que não havia uma maneira confiável de ler fitas sem chad por meios ópticos empregados por leitores de alta velocidade posteriores. No entanto, os leitores de fita mecânicos usados ​​na maioria dos equipamentos de velocidade padrão não tinham nenhum problema com a fita sem chama, porque detectava os furos por meio de pinos sensores com mola romba, que facilmente empurravam as abas de papel para fora do caminho.

Codificação

A palavra "Wikipedia" e um CR / LF como ASCII de 7 bits, sem um bit de paridade, o bit menos significativo à direita - por exemplo, "W" é 1010111

O texto foi codificado de várias maneiras. A codificação de caracteres padrão mais antiga era a Baudot , que remonta ao século 19 e tinha cinco orifícios. O código Baudot foi substituído por códigos modificados de 5 buracos, como o código Murray (que adicionou retorno de carro e alimentação de linha ), que foi desenvolvido para o código Western Union, que foi posteriormente desenvolvido no International Telegraph Alphabet No. 2 (ITA 2), e uma variante chamada código American Teletypewriter (USTTY). Outros padrões, como Teletypesetter (TTS), FIELDATA e Flexowriter , tinham seis buracos. No início dos anos 1960, a American Standards Association liderou um projeto para desenvolver um código universal para processamento de dados, que se tornou o American Standard Code for Information Interchange (ASCII). Este código de sete níveis foi adotado por alguns usuários de teletipo, incluindo AT&T ( teletipo ). Outros, como Telex , permaneceram com os códigos anteriores.

Formulários

Comunicações

Telex modelo 32 teletipo com furador de fita de papel e leitor à esquerda
Operação de retransmissão de fita de papel na estação de serviço de vôo da FAA dos EUA em Honolulu em 1964

Fita perfurada era usada como forma de armazenar mensagens para teletipo . Os operadores digitaram a mensagem na fita de papel e, em seguida, enviaram a mensagem na velocidade máxima de linha da fita. Isso permitiu ao operador preparar a mensagem "off-line" na melhor velocidade de digitação do operador e permitiu que o operador corrigisse qualquer erro antes da transmissão. Um operador experiente pode preparar uma mensagem a 135 palavras por minuto (WPM) ou mais por curtos períodos.

A linha normalmente operava a 75 WPM, mas operava continuamente. Ao preparar a fita "off-line" e, em seguida, enviar a mensagem com um leitor de fita, a linha poderia operar continuamente, em vez de depender da digitação contínua "on-line" de um único operador. Normalmente, uma única linha de 75 WPM suportava três ou mais operadores de teletipo trabalhando offline. As fitas perfuradas na extremidade receptora podem ser usadas para retransmitir mensagens para outra estação. Redes de grandes lojas e remessas foram desenvolvidas usando essas técnicas.

A fita de papel pode ser lida em computadores a até 1.000 caracteres por segundo. Em 1963, uma empresa dinamarquesa chamada Regnecentralen introduziu um leitor de fita de papel chamado RC 2000 que podia ler 2.000 caracteres por segundo; mais tarde, eles aumentaram ainda mais a velocidade, até 2.500 cps. Já na Segunda Guerra Mundial , o leitor de fita Heath Robinson , usado pelos decifradores Allied, era capaz de 2.000 cps, enquanto o Colossus podia rodar a 5.000 cps usando um leitor de fita ótico projetado por Arnold Lynch.

Minicomputadores

Uma fita de programa de 24 canais para Harvard Mark I

Quando os primeiros minicomputadores estavam sendo lançados, a maioria dos fabricantes se voltou para as teleimpressoras ASCII produzidas em massa (principalmente o Teletype Model 33 , com capacidade de dez caracteres ASCII por segundo) como uma solução de baixo custo para entrada de teclado e saída de impressora. O modelo 33 ASR comumente especificado incluía um perfurador / leitor de fita de papel, onde ASR significa "Envio / recebimento automático" em oposição aos modelos KSR sem perfuração / sem leitor - Envio / Recebimento de teclado e RO - Somente recebimento. Como efeito colateral, a fita perfurada tornou-se um meio popular para armazenamento de dados e programas de minicomputador de baixo custo, e era comum encontrar uma seleção de fitas contendo programas úteis na maioria das instalações de minicomputadores. Leitores ópticos mais rápidos também eram comuns.

A transferência de dados binários de ou para esses minicomputadores costumava ser realizada usando uma técnica duplamente codificada para compensar a taxa de erro relativamente alta de punções e leitores. A codificação de baixo nível era tipicamente ASCII, posteriormente codificada e enquadrada em vários esquemas como Intel Hex , em que um valor binário de "01011010" seria representado pelos caracteres ASCII "5A". As informações de enquadramento, endereçamento e soma de verificação (principalmente em caracteres hexadecimais ASCII) ajudaram na detecção de erros. A eficiência de tal esquema de codificação é da ordem de 35–40% (por exemplo, 36% de 44 caracteres ASCII de 8 bits sendo necessários para representar dezesseis bytes de dados binários por quadro).

Fabricação auxiliada por computador

Leitor de fita de papel em uma máquina de controle numérico de computador (CNC)

Na década de 1970, o equipamento de manufatura auxiliado por computador costumava usar fita de papel. A fita de papel era um meio de armazenamento importante para máquinas de embrulho controladas por computador , por exemplo. Um leitor de fita de papel era menor e mais barato do que os leitores de cartão hollerith ou de fita magnética . Os papéis de fibra longa premium encerados e lubrificados e a fita de filme Mylar foram inventados para que as fitas de produção dessas máquinas durassem mais.

Transferência de dados para programação ROM e EPROM

Dos anos 1970 até o início dos anos 1980, a fita de papel era comumente usada para transferir dados binários para incorporação em chips de memória somente leitura programável por máscara (ROM) ou em seus equivalentes apagáveis EPROMs . Uma variedade significativa de formatos de codificação foi desenvolvida para uso em computador e transferência de dados ROM / EPROM. Os formatos de codificação comumente usados ​​eram orientados principalmente por aqueles formatos que os dispositivos de programação EPROM suportavam e incluíam várias variantes hexadecimais ASCII, bem como vários formatos proprietários.

Um esquema de codificação de alto nível muito mais primitivo e muito mais longo também foi usado, BNPF (Begin-Negative-Positive-Finish). Na codificação BNPF, um único byte (8 bits) seria representado por uma sequência de enquadramento de caractere altamente redundante começando com um único ASCII "B", oito caracteres ASCII onde um "0" seria representado por um "N" e um "1 "seria representado por um" P ", seguido por um ASCII final" F ". Essas sequências ASCII de dez caracteres foram separadas por um ou mais caracteres de espaço em branco , portanto, usando pelo menos onze caracteres ASCII para cada byte armazenado (eficiência de 9%). Os caracteres ASCII "N" e "P" diferem nas posições de quatro bits, proporcionando excelente proteção contra erros de punção simples. Esquemas alternativos também estavam disponíveis onde "L" e "H" ou "0" e "1" também estavam disponíveis para representar bits de dados, mas em ambos os esquemas de codificação, os dois caracteres ASCII portadores de dados diferem em apenas uma posição de bit , fornecendo detecção de erro de punção única muito pobre.

Caixa registradora

A NCR de Dayton, Ohio , fez caixas registradoras por volta de 1970 que perfurariam a fita de papel. Sweda fez caixas registradoras semelhantes na mesma época. A fita pode então ser lida em um computador e não apenas as informações de vendas podem ser resumidas, mas o faturamento pode ser feito nas transações de cobrança. A fita também foi usada para rastreamento de estoque, departamento de registro e números de classe dos itens vendidos.

Indústria de jornais

A fita de papel perfurada foi usada pela indústria jornalística até meados da década de 1970 ou mais tarde. Os jornais costumavam ser colocados em alta por aparelhos como as máquinas Linotype . Com as agências de notícias chegando a um dispositivo que perfuraria a fita de papel, em vez de o operador do Linotype ter que redigitar todas as histórias recebidas, a fita de papel poderia ser colocada em um leitor de fita de papel no Linotype e criaria os cartuchos de chumbo sem o operador redigitando as histórias. Isso também permitiu que os jornais usassem dispositivos, como o Friden Flexowriter , para converter a digitação em chumbo por meio de fita. Mesmo após o fim do Linotype e da composição tipográfica de chumbo quente, muitos dos primeiros dispositivos fotocompositores utilizavam leitores de fita de papel.

Se um erro fosse encontrado em uma posição na fita de seis níveis, esse caractere poderia ser transformado em um caractere nulo a ser pulado, perfurando as posições não perfuradas restantes com o que era conhecido como "depenador de frango". um removedor de haste de morango que, pressionado com o polegar e o indicador, pode perfurar as posições restantes, um orifício de cada vez.

Criptografia

As cifras Vernam foram inventadas em 1917 para criptografar as comunicações do teleprinter usando uma chave armazenada em fita de papel. Durante o último terço do século 20, a National Security Agency (NSA) usou fita de papel perfurada para distribuir chaves criptográficas . As fitas de papel de oito níveis foram distribuídas sob estritos controles de contabilidade e lidas por um dispositivo de preenchimento , como o portátil KOI-18 , que foi temporariamente conectado a cada dispositivo de segurança que precisava de novas chaves. A NSA tem tentado substituir esse método por um sistema de gerenciamento de chaves eletrônicas ( EKMS ) mais seguro , mas em 2016, aparentemente, a fita de papel ainda está sendo usada. O recipiente de fita de papel é um recipiente à prova de violação que contém recursos para evitar alterações não detectadas do conteúdo.

Vantagens e limitações

A fita perfurada tem algumas propriedades úteis:

  • Longevidade. Embora muitas fitas magnéticas tenham se deteriorado ao ponto de os dados nelas terem sido irremediavelmente perdidos, a fita perfurada pode ser lida muitas décadas depois, se papel sem ácido ou filme Mylar for usado. Algum papel pode degradar rapidamente.
  • Acessibilidade humana. Os padrões de orifícios podem ser decodificados visualmente, se necessário, e a fita rasgada pode ser reparada (usando emendas de fita padrão com todos os orifícios especiais). A edição de texto em uma fita perfurada foi conseguida cortando e colando literalmente a fita com uma tesoura, cola ou colando uma seção para cobrir todos os furos e fazendo novos furos usando um furador manual.
  • Imunidade ao campo magnético. Em uma oficina mecânica cheia de motores elétricos potentes, os programas de controle numérico precisam sobreviver aos campos magnéticos gerados por esses motores.
  • Facilidade de destruição. No caso das chaves criptográficas, a inflamabilidade inerente (às vezes aprimorada com o uso de papel flash) da fita de papel era uma vantagem. Depois que a chave foi carregada no dispositivo, a fita de papel pode simplesmente ser queimada, evitando que a chave caia nas mãos do inimigo.

Os maiores problemas com a fita de papel eram:

  • Confiabilidade. Era uma prática comum seguir cada cópia mecânica de uma fita com uma comparação manual furo por furo.
  • Rebobinar a fita era difícil e sujeito a problemas. Muito cuidado foi necessário para evitar rasgar a fita. Alguns sistemas usavam fita de papel sanfonado em vez de fita de papel enrolado. Nesses sistemas, nenhum rebobinamento era necessário, nem qualquer carretel de suprimento, carretel de recepção ou mecanismos de braço tensor sofisticados; a fita meramente alimentava do tanque de suprimento através do leitor para o tanque de recolhimento, dobrando-se de volta exatamente da mesma forma como quando foi alimentada no leitor.
  • Baixa densidade de informação. Conjuntos de dados muito maiores do que algumas dezenas de kilobytes são impraticáveis ​​para manusear no formato de fita de papel.

Veja também

Referências

links externos