パンチカード入出力

コンピュータパンチ カード リーダーまたは単にコンピュータ カード リーダーは、コンピュータ プログラム(ソース形式または実行形式) とデータをパンチ カードから読み取るために使用されるコンピュータ入力デバイスです。コンピュータ カード パンチは、カードに穴を開けるコンピュータ出力デバイスです。コンピュータ パンチ カード リーダーは、コンピュータ カード パンチと組み合わされることがあり、後に他のデバイスと組み合わされて多機能マシンが作られました。

ENIACやIBM NORCなどの初期のコンピュータの多くは、パンチカードの入出力を提供していました。^[1] カードリーダーとパンチは、コンピュータに接続されているか、オフラインのカードと磁気テープの構成で、1970年代半ばまで広く普及していました。

パンチカードは1890年代から使用されており、その技術は成熟しており信頼性がありました。パンチカードマシン用に開発されたカードリーダーとパンチは、コンピューターでの使用に容易に適応できました。^[2]企業はパンチカードにデータを保存することに慣れており、キーパンチマシンが広く採用されていました。パンチカードは、コンピューターにアクセスすることなく個々のカードを簡単に更新できるため、一部のコンピューターアプリケーションでは、磁気テープなどの1950年代の他の技術よりも適していました。また、パンチカードのファイルドロワーは、データの低密度オフラインストレージメディアとして機能しました。

速度の標準的な測定単位は、1分間に読み取ったりパンチしたりできるカードの枚数（CPMと略される）です。カードリーダーのモデルは、150枚から2,000枚程度まであります。^{[3] [4]} 1200 CPM、つまり1秒あたり20枚のカードでは、各カードの80列すべてが情報をエンコードしていると仮定すると、1秒あたり1,600文字（CPS）に相当します。

初期のコンピュータ カード リーダーは電気機械式ユニット レコード装置をベースとしており、穴に対して電気的に接触する機械式ブラシを使用し、穴がない場合は接触しません。その後のリーダーは光電センサーを使用して穴の有無を検出します。各読み取りサイクル内のタイミングは、結果として得られる信号をカード上の対応する位置に関連付けます。初期のリーダーは、ユニット レコード方式に従って、カードを 1 行ずつ並行して読み取ります (長方形の穴の向きはそのためです)。その後、カードを 1 列ずつシリアルに読み取るカード リーダーが一般的になりました。

カードパンチは機械的なパンチ動作を可能にするために必然的に遅くなり、最大で約300 CPMまたは1秒あたり400文字になります。^[5]

一部のカード デバイスには、パンチされたデータを表示する行を解釈したり、カード上に印刷したりする機能があります。通常、これによりパンチ操作が遅くなります。多くのパンチ デバイスは、パンチされたばかりのカードを読み取り、実際の内容をパンチされた元のデータと比較することで、パンチ エラーを防止します。一部のデバイスでは、カードからデータを読み取り、同じカードに追加情報をパンチできます。

リーダーとパンチには、入力カード用のホッパーと、読み取ったカードまたはパンチしたカードを収集する 1 つ以上のスタッカービンが含まれています。スタッカー選択と呼ばれる機能により、制御コンピュータは、読み取ったカードまたはパンチしたカードをどのスタッカーに配置するかを選択できます。

• CDC 405 — CDC 6000シリーズカードリーダー、1200枚または1600枚/分（CPM）^{[6] ：2–1}
• CDC 415 — CDC 6000シリーズカードパンチ、毎分250枚^{[6] : 4–1}

フロリダ州メルボルンのDocumation Inc. は、 1970 年代に ミニコンピュータ用のカード リーダーを製造しました。

• M-200カードリーダー、300枚/分^[7] DECではPDP-11用のCR-11カードリーダーとしても販売されている^[8]
• M-600カードリーダー、毎分600枚、HPでは2892Aおよび2893Aとしても販売されている^[9]
• M-1000-Lカードリーダー 1,000枚/分^[10]

彼らのカードリーダーは選挙で使用されており、^[11] 2000年のフロリダ州の「チャド」選挙もその1つである。^[12]

• IBM 711カード リーダー 真空管時代に使用されたコンピュータ周辺機器、150 または 250 CPM
• IBM 2501カード リーダー、600 または 1000 CPM
• IBM 1402高速リーダー/パンチはIBM 1401、800 CPMとともに導入されました。
• IBM 1442リーダー/パンチは、低価格のIBM 1440とともに導入され、読み取り速度は 80～400 CPM、パンチ速度は 91～355 CPM でした。
• IBM 2540リーダー/パンチは、 System 360で導入された 1402 から派生したものです。
• IBM 2560多機能カードマシン（MFCM）は、IBM System/360 Model 20用に初めて導入され、照合、ソート、印刷/解釈も可能でした。^[13]
• IBM 3505リーダーと、1971 年にSystem/370用に導入された 3525 リーダー/プリンター/パンチは、読み取り速度 1200 CPM、パンチ速度 300 CPM でした。

一部のコンピュータ アプリケーションでは、バイナリ形式が使用されていました。バイナリ形式では、各ホールが 1 つの 2 進数字 (または「ビット」) を表し、各列 (または行) が単純なビット フィールドとして扱われ、すべてのホールの組み合わせが許可されます。たとえば、704 /709/7090/7094 シリーズの科学コンピュータで使用される IBM 711 カード リーダーは、各行を 2 つの 36 ビット ワードとして扱い、8 つの列を無視しました (使用される特定の 72 列は、プラグボードコントロール パネルを使用して選択可能で、ほとんどの場合、列 1 から 72 を選択するように配線されています)。無視される列 (通常は 73 から 80) には、各カードのシーケンス番号が含まれることがあり、カード デッキがドロップされた場合に正しい順序に並べ替えることができます。

IBM 704の IBM 714 ネイティブカードリーダーで使用されていた代替フォーマットは、カラムバイナリーまたは中国語バイナリーと呼ばれ、36 ビットワードごとに 3 列を使用していました。 ^[14] IBM 1130やSystem/360 などの後期のコンピューターでは、すべての列が使用されていました。IBM 1401のカードリーダーは、カラムバイナリーモードで使用できました。このモードでは、他のコンピューターの入力デバイスとして使用された場合、各列に 2 文字、または 3 列に 1 つの 36 ビットワードが格納されていました。ただし、古いカードパンチのほとんどは、1 列に 3 つ以上の穴を開けることを想定していませんでした。マルチパンチキーは、バイナリカード、またはキーパンチキーボードにない他の文字を作成するために使用されます。^[15]

いたずらとして、バイナリモードでは、カードのあらゆるパンチ位置に穴が開くようにパンチすることができた。このような「レースカード」は構造的な強度が不足しており、機械の中で曲がったり詰まったりすることがよくあった。^[16]

• Plugboardは初期のカードリーダーの仕組みについて詳しく説明しています
• パンチカード時代のコンピュータプログラミング
• IBM 製品一覧#パンチカードおよび紙テープ装置

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  1953 年に発表された IBM 650 コンピュータには、IBM 533 カード リーダー/パンチが付属していました (右)。多くの IBM 650 インストールでは、パンチ カードとコンソールのアドレス 8000 が唯一の入出力媒体でした。
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  1957 年、NASA の IBM 704 コンピュータ上の IBM 711 カード リーダー
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  1959年に発売された人気のIBM 1401は高速カードリーダー/パンチを搭載しており、IBM 1402は左から
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  1962 年に NASA ミッション コントロールでデュアル IBM 7090 に接続された IBM 711 カード リーダー (左端、手前)。
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  1968 年、ミシガン大学コンピュータ センターの IBM 2540 カード リーダー パンチ
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  IBM System/360 Model 20 のパンチカード リーダー/パンチ
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  1969年に発表されたIBM System/3は、新しい小型のパンチカードと、リーダー/パンチ/ソーターを組み合わせたものを導入しました。
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  IBM 7070 と IBM 7501 コンソール カード リーダー (右)、IBM 026 キーパンチをベースとする
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  ドキュメント M-600 カードリーダー

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