Ein Satz von zwei Lochkarten mit 12 Zeilen und 80 Spalten (eine leer, eine benutzt) aus der Mitte des 20. Jahrhunderts

Eine Lochkarte (auch Lochkarte [ 1 ] ) ist ein steifes, papierbasiertes Speichermedium zur Speicherung digitaler Informationen durch das Vorhandensein oder Fehlen von Löchern an vordefinierten Positionen. Lochkarten wurden im 19. und 20. Jahrhundert entwickelt und fanden breite Anwendung in der Datenverarbeitung , der Steuerung von Automaten und im Computerbereich . Zu den frühen Anwendungen zählten die Steuerung von Webstühlen und die Erfassung von Volkszählungsdaten.

Lochkarten waren im 20. Jahrhundert weit verbreitet. Datenverarbeitungsmaschinen , die in Datenverarbeitungssystemen organisiert waren , nutzten Lochkarten zur Dateneingabe , Datenausgabe und Datenspeicherung . [ 2 ] [ 3 ] Das IBM- Lochkartenformat mit 12 Zeilen und 80 Spalten setzte sich in der Branche durch. Viele frühe Digitalrechner verwendeten Lochkarten als primäres Medium zur Eingabe von Computerprogrammen und Daten . Lochkarten wurden jahrzehntelang verwendet, bevor sie durch Magnetbandspeicher ersetzt wurden . Obwohl Lochkarten heute als Speichermedium veraltet sind, nutzten einige Wahlmaschinen im Jahr 2012 noch Lochkarten zur Stimmabgabe. [ 4 ]

Lochkarten hatten im 20. Jahrhundert einen bedeutenden kulturellen Einfluss. Ihr Erbe ist bis heute in der modernen Computertechnik spürbar und prägt den 80-Zeichen-Zeilenstandard, der noch immer in einigen Kommandozeilenschnittstellen und Programmierumgebungen vorhanden ist.

Geschichte

Die Idee der Steuerung und Datenspeicherung mittels Lochraster wurde in der Neuzeit mehrfach unabhängig voneinander entwickelt. In den meisten Fällen gibt es keine Hinweise darauf, dass die Erfinder von früheren Arbeiten anderer Erfinder wussten.

Vorläufer

Teppichwebstuhl mit Jacquard-Apparatur von Carl Engel, um 1860. Der Kettentransport befindet sich links.
Eine Arbeiterin wechselt Jacquardkarten in einer Spitzenmaschine, September 1918. Das Muster der Spitze wird durch die Löcher in den Karten vorgegeben.

Basile Bouchon entwickelte 1725 die Steuerung eines Webstuhls mittels gestanzter Löcher in Papierstreifen. Die Konstruktion wurde von seinem Assistenten Jean-Baptiste Falcon und von Jacques Vaucanson verbessert . [ 5 ] Obwohl diese Verbesserungen die gewebten Muster kontrollierten, war weiterhin ein Assistent zur Bedienung des Mechanismus erforderlich.

Im Jahr 1804 demonstrierte Joseph Marie Jacquard einen Mechanismus zur Automatisierung des Webstuhlbetriebs. Mehrere Lochkarten wurden zu einer Kette beliebiger Länge verbunden. Jede Karte enthielt die Anweisungen zum Fachbildung (Anheben und Absenken der Kette ) und zur Auswahl des Schiffchens für einen einzelnen Durchgang. [ 6 ]

Semjon Korsakow gilt als der Erste, der Lochkarten in der Informatik zur Speicherung und Suche von Informationen vorschlug. Korsakow kündigte seine neue Methode und die dazugehörigen Maschinen im September 1832 an. [ 7 ]

Charles Babbage schlug in seiner Beschreibung des Rechenmaschinen-Speichers die Verwendung von „Zahlenkarten“ vor, die „mit bestimmten Löchern versehen und gegenüber Hebeln angeordnet sind, die mit einem Satz von Zahlenrädern verbunden sind … Beim Vorwärtsbewegen drücken sie die Hebel, denen keine Löcher auf den Karten gegenüberliegen, und übertragen so die Zahl zusammen mit ihrem Vorzeichen.“ [ 8 ] Es gibt keine Hinweise darauf, dass er ein praktisches Exemplar gebaut hat.

1881 entwickelte Jules Carpentier eine Methode zur Aufzeichnung und Wiedergabe von Harmonium -Darbietungen mithilfe von Lochkarten. Das System, der sogenannte Mélographe Répétiteur , zeichnete die auf der Tastatur gespielte Musik in der Jacquardsprache auf [ 9 ] , also als Lochung in einer Reihe von Karten. 1887 teilte Carpentier den Mechanismus in den Melographen , der die Tastenanschläge des Spielers aufzeichnete, und den Melotropen , der die Musik wiedergab, auf . [ 10 ] [ 11 ]

20. Jahrhundert

Ende des 19. Jahrhunderts entwickelte Herman Hollerith eine Methode zur Datenaufzeichnung auf einem maschinell lesbaren Medium [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ] [ 15 ] . Er entwickelte die Lochkarten-Datenverarbeitungstechnologie für die US-Volkszählung von 1890 [ 16 ] . Diese Methode war unter anderem von der Jacquard- Webtechnik und den Lochkartenfotografien der Eisenbahn inspiriert [ 17 ] . Mithilfe der Lochkartenfotografien konnten Schaffner Fahrkarten schnell mit einer Beschreibung des Fahrkartenkäufers versehen (z. B. klein oder groß, dunkle oder helle Haare) [ 17 ] . Sie dienten der Bekämpfung von Fahrkartenbetrug, da die Schaffner anhand der Lochung eine grundlegende Beschreibung der Person erhielten , an die die Fahrkarte verkauft wurde [ 17 ] .

Holleriths Tabelliermaschinen lasen und fassten Daten zusammen, die auf Lochkarten gespeichert waren, und wurden fortan für die Datenverarbeitung in Behörden und Unternehmen eingesetzt . Anfänglich zählten diese elektromechanischen Maschinen lediglich Löcher, doch in den 1920er Jahren verfügten sie bereits über Einheiten zur Durchführung grundlegender Rechenoperationen. [ 18 ] : 124

Hollerith gründete 1896 die Tabulating Machine Company , die 1911 durch einen Aktientausch zur Computing-Tabulating-Recording Company (CTR) fusionierte. Diese wurde 1924 in International Business Machines Corporation (IBM) umbenannt. Weitere Unternehmen, die in das Lochkartengeschäft einstiegen, waren The Tabulator Limited (Großbritannien, 1902), die Deutsche Hollerith-Maschinen Gesellschaft mbH (Dehomag) (Deutschland, 1911), die Powers Accounting Machine Company (USA, 1911), Remington Rand (USA, 1927) und HW Egli Bull (Frankreich, 1931). [ 19 ] Diese und andere Unternehmen produzierten und vermarkteten auch nach der Entwicklung elektronischer Computer in den 1950er-Jahren verschiedene Lochkarten und Lochkartenmaschinen zum Erstellen, Sortieren und Tabellieren von Lochkarten.

Frau bedient die Lochkartenstanze, ca. 1940

Sowohl IBM als auch Remington Rand koppelten den Kauf von Lochkarten an Maschinenleasingverträge, was einen Verstoß gegen den US-amerikanischen Clayton Antitrust Act von 1914 darstellte. 1932 verklagte die US-Regierung beide Unternehmen in dieser Angelegenheit. Remington Rand einigte sich schnell außergerichtlich. IBM hingegen sah sein Geschäft in der Erbringung einer Dienstleistung und die Karten als Bestandteil der Maschine. IBM focht den Fall bis vor den Obersten Gerichtshof an und verlor 1936; das Gericht entschied, dass IBM lediglich die Spezifikationen für die Karten festlegen dürfe. [ 20 ] [ 21 ] : 300–301

„Bis 1937 betrieb IBM in Endicott, New York, 32 Druckmaschinen, die täglich 5 bis 10 Millionen Lochkarten druckten, schnitten und stapelten.“ [ 22 ] Lochkarten wurden sogar als Rechtsdokumente verwendet, beispielsweise für Schecks der US-Regierung [ 23 ] und Sparbriefe. [ 24 ]

Während des Zweiten Weltkriegs nutzten die Alliierten Lochkartenmaschinen, um die Kommunikation der Achsenmächte zu entschlüsseln . Siehe beispielsweise das Central Bureau in Australien. In Bletchley Park in England wurden „etwa 2 Millionen Lochkarten pro Woche hergestellt, was das enorme Ausmaß dieses Teils der Operation verdeutlicht“ [ 25 ] . Im nationalsozialistischen Deutschland wurden Lochkarten für Volkszählungen in verschiedenen Regionen und für andere Zwecke verwendet [ 26 ] [ 27 ] (siehe IBM und der Holocaust ).

Angestellter erstellt Lochkarten mit Daten aus der US-Volkszählung von 1950.

Die Lochkartentechnologie entwickelte sich zu einem leistungsstarken Werkzeug für die Datenverarbeitung in Unternehmen. Um 1950 waren Lochkarten in Industrie und Verwaltung allgegenwärtig. Der Warnhinweis „Nicht falten, lochen oder beschädigen“, der auf einigen Lochkarten zu finden war, die als Dokumente wie Schecks und Rechnungen zur Weiterverarbeitung verteilt wurden, wurde zum Motto der Nachkriegszeit . [ 28 ] [ 29 ]

1956 [ 30 ] unterzeichnete IBM eine Einverständniserklärung , die unter anderem vorsah, dass IBM bis 1962 nicht mehr als die Hälfte der Lochkarten-Produktionskapazität in den Vereinigten Staaten besitzen dürfe. Die Entscheidung von Thomas Watson Jr. , diese Erklärung zu unterzeichnen, wobei IBM die Bestimmungen zu Lochkarten als den wichtigsten Punkt ansah, besiegelte die Machtübergabe von Thomas Watson Sr. an ihn . [ 21 ]

Der Univac UNITYPER führte in den 1950er Jahren Magnetbänder zur Dateneingabe ein. In den 1960er Jahren wurde die Lochkarte als primäres Datenspeichermedium allmählich durch Magnetbänder ersetzt , da leistungsfähigere Computer verfügbar wurden. Mohawk Data Sciences brachte 1965 einen Magnetband-Encoder auf den Markt, ein System, das als Ersatz für Lochkarten vermarktet wurde und einen gewissen Erfolg erzielte. Lochkarten wurden bis Mitte der 1980er Jahre weiterhin häufig zur Eingabe von Daten und Computerprogrammen verwendet. Die Kombination aus kostengünstigeren Magnetplattenspeichern und erschwinglichen interaktiven Terminals auf preiswerteren Minicomputern machte Lochkarten auch für diese Zwecke überflüssig. [ 31 ] : 151 Ihr Einfluss ist jedoch in vielen Standardkonventionen und Dateiformaten weiterhin spürbar. Die Terminals, die die Lochkarten ablösten, wie beispielsweise der IBM 3270 , zeigten im Textmodus 80 Textspalten an , um die Kompatibilität mit bestehender Software zu gewährleisten. Einige Programme arbeiten noch immer mit der Konvention von 80 Textspalten, obwohl dies immer weniger tun, da neuere Systeme grafische Benutzeroberflächen mit Schriftarten variabler Breite verwenden.

Nomenklatur

Ein Stapel Lochkarten, der ein Computerprogramm enthält. Die rote Diagonale dient als visuelle Hilfe zur Sortierung des Stapels. [ 32 ]

Die Begriffe Lochkarte , Lochkarte und Lochstreifen waren gebräuchlich, ebenso wie IBM-Karte und Hollerith-Karte (nach Herman Hollerith ). [ 1 ] IBM verwendete in seiner Dokumentation zunächst „IBM-Karte“ oder später „Lochkarte“ und danach einfach „Karte“ oder „Karten“. [ 33 ] [ 34 ] Spezifische Formate wurden oft durch die Anzahl der verfügbaren Zeichenpositionen angegeben, z. B. 80-Spalten-Karte . Eine Folge von Karten, die in einem Verarbeitungsschritt einer Anwendung ein- oder ausgegeben wird, wird als Kartenstapel oder einfach Stapel bezeichnet . Die ausgestanzten rechteckigen , runden oder ovalen Papierstücke wurden als Chads oder Chips (bei IBM) bezeichnet. Aufeinanderfolgende Kartenspalten , die für einen bestimmten Zweck wie Namen, Adressen, mehrstellige Nummern usw. reserviert sind, werden als Feld bezeichnet . Die erste Karte einer Kartengruppe, die feste oder indikative Informationen für diese Gruppe enthält, wird als Masterkarte bezeichnet . Karten, die keine Masterkarten sind, werden als Detailkarten bezeichnet .

Formate

Die für die US-Volkszählung von 1890 verwendeten Hollerith-Lochkarten waren unbedruckt. [ 35 ] Spätere Lochkarten waren üblicherweise so bedruckt, dass die Position der Löcher in Zeile und Spalte gut erkennbar war. Der Aufdruck konnte beispielsweise die Benennung und Kennzeichnung von Feldern durch vertikale Linien, Logos und mehr umfassen. [ 36 ] Es gab auch universelle Layouts (siehe z. B. IBM 5081 unten). Für Anwendungen, bei denen Masterkarten von nachfolgenden Detailkarten getrennt werden mussten, wiesen die jeweiligen Karten unterschiedliche diagonale Einschnitte in der oberen Ecke auf und konnten so mithilfe einer Sortiermaschine getrennt werden. [ 37 ] Andere Karten hatten typischerweise einen einzigen diagonalen Einschnitt in der oberen Ecke, um falsch ausgerichtete Karten oder Karten mit unterschiedlichen Eckeinschnitten identifizieren zu können.

Holleriths frühe Karten

Hollerith-Karte, wie sie in der Railroad Gazette von 1895 abgebildet war, mit 12 Zeilen und 24 Spalten [ 38 ].

Herman Hollerith erhielt 1889 drei Patente [ 39 ] für elektromechanische Tabelliermaschinen . Diese Patente beschrieben sowohl Papierstreifen als auch rechteckige Karten als mögliche Aufzeichnungsmedien. Die in US-Patent 395.781 vom 8. Januar gezeigte Karte wurde mit einer Schablone bedruckt und wies Löcher nahe am Rand auf, die mit dem Locher eines Zugbegleiters erfasst werden konnten. Die Mitte war für schriftliche Beschreibungen reserviert. Hollerith ließ sich ursprünglich von Fahrkarten inspirieren, auf denen der Zugbegleiter eine grobe Beschreibung des Fahrgastes festhalten konnte: [ 18 ] : 15

Ich reiste im Westen und hatte eine Fahrkarte mit einem sogenannten Lochfoto ... der Schaffner lochte eine Beschreibung der Person aus, wie zum Beispiel helle Haare, dunkle Augen, große Nase usw. Sehen Sie, ich habe von jeder Person nur ein Lochfoto gemacht.

Als sich die Verwendung des Lochers als mühsam und fehleranfällig erwies, entwickelte Hollerith den Pantografen- „Tastaturlocher“. Dieser enthielt ein vergrößertes Diagramm der Karte, das die Positionen der zu stanzenden Löcher anzeigte. Unter eine manuell zu lesende Karte konnte eine gedruckte Lesetafel gelegt werden. [ 35 ] : 43

Hollerith hatte verschiedene Kartengrößen im Sinn. In einem Artikel, in dem er sein vorgeschlagenes System zur Auswertung der US-Volkszählung von 1890 beschrieb , schlug Hollerith eine Karte im Format 3 x 5 vor.+1/2 Zoll ( 7,6 × 14,0 cm) Manila-Papier „würden für alle üblichen Zwecke ausreichen“. [ 40 ] Die im Zensus von 1890 verwendeten Karten hatten runde Löcher, 12 Zeilen und 24 Spalten. Ein Lesebrett für diese Karten ist auf der Website zur Computergeschichte der Columbia University zu sehen. [ 41 ] Irgendwann 3+1/4 mal 7​​+3/8 Zoll (83 × 187 mm) wurde zur Standardgröße für Karten. Dies entsprachen den Abmessungen der damals gültigen Papierwährung von 1862–1923. [ 42 ] Diese Größe war notwendig, um die vorhandenen banküblichen Lagerkapazitäten für die 60.000.000 landesweit zu verteilenden Lochkarten nutzen zu können . [ 41 ]

Holleriths ursprüngliches System verwendete für jede Anwendung ein eigens entwickeltes Codierungssystem, bei dem Gruppen von Löchern spezifische Bedeutungen zugewiesen wurden, z. B. Geschlecht oder Familienstand. Seine Tabelliermaschine verfügte über bis zu 40 Zähler, von denen jeder eine in 100 Abschnitte unterteilte Skala mit zwei Zeigern besaß: Einer bewegte sich mit jedem Zählimpuls um eine Einheit, der andere um eine Einheit, sobald die andere Skala eine vollständige Umdrehung vollführte. Diese Anordnung ermöglichte eine Zählung bis zu 9.999. Während eines Tabelliervorgangs wurden den Zählern bestimmte Löcher oder, mithilfe von Relaislogik , Lochkombinationen zugewiesen. [ 40 ]

Spätere Konstruktionen führten zu einer Karte mit zehn Zeilen, wobei jeder Zeile ein Ziffernwert von 0 bis 9 zugeordnet war, und 45 Spalten. [ 43 ] Diese Karte bot Felder zur Aufzeichnung mehrstelliger Zahlen, die Tabelliermaschinen addieren konnten, anstatt wie bisher nur Zählkarten zu verwenden. Holleriths 45-spaltige Lochkarten sind in Comries „ The application of the Hollerith Tabulating Machine to Brown's Tables of the Moon“ abgebildet . [ 44 ]

IBM 80-Spalten-Format und Zeichencodes

Lochkarte aus einem Fortran -Programm Z(1) = Y + W(1), plus Sortierinformationen in den letzten 8 Spalten

Ende der 1920er-Jahre wollten Kunden mehr Daten auf jeder Lochkarte speichern. 1927 beauftragte Thomas J. Watson Sr. , der Chef von IBM, zwei seiner besten Erfinder – Clair D. Lake und J. Royden Pierce  – unabhängig voneinander mit der Entwicklung von Methoden zur Erhöhung der Datenkapazität, ohne die Größe der Lochkarte zu verändern. [ 45 ] Pierce wollte die runden Löcher und 45 Spalten beibehalten, aber die Datenkapazität jeder Spalte erhöhen. Lake schlug rechteckige Löcher vor, die enger beieinander liegen und so 80 Spalten pro Lochkarte ermöglichen würden. Dadurch würde sich die Kapazität des älteren Formats nahezu verdoppeln. [ 47 ] Watson entschied sich für die letztere Lösung, die als IBM-Karte eingeführt wurde , zum einen, weil sie mit bestehenden Tabelliermaschinen kompatibel war, zum anderen, weil sie patentrechtlich geschützt werden konnte und dem Unternehmen einen deutlichen Wettbewerbsvorteil verschaffte. [ 48 ] Außerdem, weil „Konkurrenten, die mechanische Locherkennung nutzten, Schwierigkeiten bei der Umstellung hätten“. [ 45 ]

Das 1928 eingeführte IBM-Kartenformat [ 49 ] hatte rechteckige Löcher, 80 Spalten und 10 Zeilen. [ 50 ] Die Kartengröße beträgt 7+3 ⁄ 8 mal 3+1⁄4 inches (187 by 83 mm). The cards are made of smooth stock, 0.007 inches (180 μm) thick. There are about 143 cards to the inch (56/cm). In 1930, the IBM card format had rectangular holes, 80 columns, and 12 rows, with two more rows added to the top of the card for alphabetic coding.[45] In 1964, IBM changed from square to round corners.[51] They come typically in boxes of 2,000 cards[52] or as continuous-form cards. Continuous-form cards could be both pre-numbered and pre-punched for document control (checks, for example).[53]

Initially designed to record responses to yes–no questions, support for numeric, alphabetic and special characters was added through the use of columns and zones. The top three positions of a column are called zone punching positions, 12 (top), 11, and 0 (0 may be either a zone punch or a digit punch).[54] For decimal data, the lower ten positions are called digit punching positions, 0 (top) through 9.[54] An arithmetic sign can be specified for a decimal field by overpunching the field's rightmost column with a zone punch: 12 for plus, 11 for minus (CR). For Pound sterlingpre-decimalization currency a penny column represents the values zero through eleven; 10 (top), 11, then 0 through 9 as above. An arithmetic sign can be punched in the adjacent shilling column.[55]: 9 Zone punches had other uses in processing, such as indicating a master card.[56]

An 80-column punched card with the extended character set introduced with EBCDIC in 1964

Diagram:[57]

 _______________________________________________ / &-0123456789ABCDEFGHIJKLMNOPQR/STUVWXYZ 12| x xxxxxxxxx 11| x xxxxxxxxx 0| x xxxxxxxxx 1| x x x x 2| x x x x 3| x x x x 4| x x x x 5| x x x x 6| x x x x 7| x x x x 8| x x x x 9| x x x x |________________________________________________

Note: The 11 and 12 zones were also called the X and Y zones, respectively.

1931 begann IBM mit der Einführung von Großbuchstaben und Sonderzeichen (Powers-Samas hatte 1921 die erste kommerzielle alphabetische Lochkartendarstellung entwickelt). [ 58 ] [ 59 ] [ Anm. 1 ] Die 26 Buchstaben haben zwei Lochungen (Zone [12, 11, 0] + Ziffer [1–9]). Die Sprachen Deutschlands, Schwedens, Dänemarks, Norwegens, Spaniens, Portugals und Finnlands benötigen bis zu drei zusätzliche Buchstaben; deren Lochung ist hier nicht dargestellt. [ 60 ] : 88–90 Die meisten Sonderzeichen haben zwei oder drei Lochungen (Zone [12, 11, 0 oder keine] + Ziffer [2–7] + 8); einige Sonderzeichen bildeten Ausnahmen: „&“ hat nur 12, „-“ nur 11 und „/“ 0 + 1. Das Leerzeichen hat keine Lochungen. [ 60 ] : 38 Die in einer Spalte durch eine Kombination aus Zonen [12, 11, 0] und Ziffern [0–9] dargestellten Informationen hängen von der Verwendung dieser Spalte ab. Beispielsweise entspricht die Kombination „12-1“ dem Buchstaben „A“ in einer alphabetischen Spalte, der Ziffer „1“ mit Vorzeichen in einer numerischen Spalte mit Vorzeichen oder der Ziffer „1“ ohne Vorzeichen in einer Spalte, in der die „12“ eine andere Bedeutung hat. Mit der Einführung von EBCDIC im Jahr 1964 wurden Spalten mit bis zu sechs Lochungen (Zonen [12, 11, 0, 8, 9] + Ziffer [1–7]) definiert. IBM und andere Hersteller verwendeten viele verschiedene Zeichenkodierungen für 80-Spalten-Karten . [ 61 ] [ 62 ] Ein 1969 in den USA verabschiedeter nationaler Standard definierte die Lochung für 128 Zeichen und wurde zu Ehren von Hollerith als Hollerith Punched Card Code (oft einfach Hollerith Card Code genannt ) bezeichnet. [ 60 ] : 7

Binärlochkarte​

Für einige Computeranwendungen wurden Binärformate verwendet, bei denen jedes Loch eine einzelne Binärziffer (oder ein " Bit ") darstellte, jede Spalte (oder Zeile) als einfaches Bitfeld behandelt wurde und jede Kombination von Löchern zulässig war.

Beispielsweise wurden auf der IBM 701 [ 63 ] und der IBM 704 [ 64 ] die Kartendaten mithilfe einer IBM 711 im Zeilenbinärformat in den Speicher eingelesen. Für jede der 12 Zeilen der Karte wurden 72 der 80 Spalten (die restlichen 8 wurden übersprungen) in zwei 36-Bit-Wörter eingelesen . Zum Speichern der gesamten Karte wurden 864 Bit benötigt. Über ein Bedienfeld wurden die 72 zu lesenden Spalten ausgewählt. Die Software übersetzte diese Daten in das gewünschte Format. Üblicherweise wurden die Spalten 1 bis 72 für die Daten und die Spalten 73 bis 80 zur fortlaufenden Nummerierung der Karten verwendet, wie in der Abbildung einer Lochkarte für FORTRAN oben dargestellt. Solche nummerierten Karten konnten maschinell sortiert werden, sodass ein verloren gegangener Kartenstapel mithilfe der Sortiermaschine wieder in die richtige Reihenfolge gebracht werden konnte. Diese Konvention wurde in FORTRAN auch in späteren Systemen beibehalten, in denen die Daten aller 80 Spalten gelesen werden konnten.

Die IBM-Kartenleser 3504, 3505 und das Multifunktionsgerät 3525 verwendeten ein anderes Kodierungsverfahren für spaltenbasierte Binärdaten, auch bekannt als Kartenabbild . Dabei wurde jede Spalte, aufgeteilt in zwei Zeilen mit je sechs Elementen (12–3 und 4–9), in zwei 8-Bit-Bytes kodiert. Fehlende Stellen in jeder Gruppe wurden durch die Bits 2 bis 7 ( MSB-Nummerierung , Bit 0 und 1 blieben ungenutzt) in aufeinanderfolgenden Bytes dargestellt. Dies erforderte 160 8-Bit-Bytes bzw. 1280 Bits zur Speicherung der gesamten Karte. [ 65 ]

Als Hilfestellung für die Menschen, die mit den Lochkarten arbeiten mussten, konnten die IBM 026 und später die 029 und 129 Lochkartenstanzmaschinen über jeder der 80 Spalten einen für Menschen lesbaren Text drucken.

Ungültige „Spitzenkarten“ wie diese stellen ein mechanisches Problem für Kartenlesegeräte dar.

Als Scherz konnten Lochkarten hergestellt werden, bei denen jede mögliche Stanzposition ein Loch hatte. Solche „ Lochkarten “ waren mangelhaft stabil und knickten häufig ein, wodurch sie sich in der Maschine verklemmten. [ 66 ]

Das IBM-Lochkartenformat mit 80 Spalten dominierte die Branche und wurde einfach als IBM-Karten bekannt , obwohl auch andere Unternehmen Karten und Geräte zu deren Verarbeitung herstellten. [ 67 ]

Eine 5081-Karte eines Nicht-IBM-Herstellers

Eines der gebräuchlichsten Lochkartenformate ist das IBM-5081-Format, ein universelles Layout ohne Feldunterteilungen. Bei diesem Format sind die Ziffern den Stanzpositionen der Ziffern in den 80 Spalten aufgedruckt. Auch andere Lochkartenhersteller produzierten Karten mit demselben Layout und derselben Nummerierung.

IBM Stub-Card- und Short-Card -Formate

Es gab lange Karten mit einem perforierten Abschnitt an beiden Enden, der nach dem Abreißen eine Karte mit 80 Spalten ergab. Die abgetrennte Karte wird als Abschnittskarte bezeichnet .

Es waren 80-spaltige Karten erhältlich, die an beiden Enden gerillt waren, sodass beim Auseinanderreißen sowohl kurze als auch kurze Kartenabschnitte entstanden. Kurze Kartenabschnitte konnten von anderen IBM-Maschinen verarbeitet werden. [ 53 ] [ 68 ] Eine gängige Länge für kurze Kartenabschnitte betrug 51 Spalten. Kurze Kartenabschnitte wurden in Anwendungen verwendet, die Etiketten, Anhänger oder Durchschläge erforderten. [ 53 ]

IBM 40-Spalten Port-A-Punch-Kartenformat

Laut IBM-Archiv führte die IBM-Versorgungsabteilung 1958 den Port-A-Punch als schnelles und präzises Gerät zum manuellen Lochen von speziell gerillten IBM-Lochkarten ein. Der Port-A-Punch war so konzipiert, dass er in die Hosentasche passte und die Erstellung von Lochkartendokumenten überall ermöglichte. Das Produkt war für die Erfassung von Daten vor Ort gedacht – beispielsweise für Inventuren, Arbeitsaufträge und statistische Erhebungen –, da es das vorherige Schreiben oder Tippen von Quelldokumenten überflüssig machte. [ 69 ]

  • IBM Port-A-Punch
    IBM Port-A-Punch
  • FORTRAN Port-A-Punch-Karte. Die Compiler-Direktive "SQUEEZE" entfernte die abwechselnden leeren Spalten aus der Eingabe.
    FORTRAN Port-A-Punch-Karte. Die Compiler-Direktive "SQUEEZE" entfernte die abwechselnden leeren Spalten aus der Eingabe.
  • Port-a-punch
    Port-a-punch

IBM 96-Spalten-Format

IBM 96-Spalten-Lochkarte

1969 führte IBM zusammen mit dem IBM System/3, einem Einsteiger-Businesscomputer, ein neues, kleineres Kartenformat mit runden Löchern und 96 Spalten ein . Diese Karten besitzen winzige, 1 mm große runde Löcher, kleiner als die von Lochstreifen . Die Daten werden im 6-Bit -BCD-Format mit drei Zeilen à 32 Zeichen oder im 8-Bit -EBCDIC- Format gespeichert . In diesem Format wird jede Spalte der oberen Ebene mit zwei Lochreihen der unteren Ebene zu einem 8-Bit-Byte kombiniert, und die mittlere Ebene wird mit zwei weiteren Lochreihen kombiniert, sodass jede Karte 64 Byte binär codierter Daten (8 Bit pro Byte) enthält. [ 70 ] Wie bei der 80-Spalten-Karte wurde lesbarer Text im oberen Bereich der Karte gedruckt. Zusätzlich gab es eine vierte Zeile mit 32 Zeichen, die bedruckt werden konnte. Dieses Format fand jedoch nie weite Verbreitung. Es war eine IBM-exklusive Lösung, die jedoch auf keiner Hardware jenseits des System/3 unterstützt wurde und dort schnell vom IBM 3740 Dateneingabesystem aus dem Jahr 1973 abgelöst wurde , das 8-Zoll-Disketten verwendete .

Das Format wurde jedoch 1978 wiederverwendet, als IBM den Mechanismus in seinen IBM 3624 Geldautomaten als reine Belegdrucker einsetzte .

Powers/Remington Rand/UNIVAC 90-Spalten-Format

Eine leere Remington Rand UNIVAC -Formatkarte
Eine gelochte Remington-Rand-Karte im Vergleich zu einer IBM-Karte.

Das Kartenformat von Powers/Remington Rand entsprach ursprünglich dem von Hollerith: 45 Spalten und runde Löcher. 1930 überholte Remington Rand das 80-Spalten-Format von IBM aus dem Jahr 1928, indem in jeder der 45 Spalten zwei Zeichen codiert wurden – so entstand die heute allgemein als 90-Spalten-Karte bekannte Formatierung. [ 31 ] : 142 Jede Karte enthält zwei Gruppen mit je sechs Zeilen. Die Zeilen jeder Gruppe sind mit 0, 1/2, 3/4, 5/6, 7/8 und 9 beschriftet. Die geraden Zahlen eines Paares werden durch die Kombination dieser Lochung mit einer 9er-Lochung gebildet. Alphabetische und Sonderzeichen verwenden drei oder mehr Lochungen. [ 71 ] [ 72 ]

Powers-Samas-Formate

Die britische Firma Powers-Samas verwendete für ihre Datenerfassungsgeräte verschiedene Kartenformate . Anfangs wurden Karten mit 45 Spalten und runden Löchern angeboten. Später folgten Karten mit 36, 40 und 65 Spalten. Auch eine 130-spaltige Karte war erhältlich – diese wurde in zwei Zeilen mit je 65 Spalten und fünf Lochpositionen pro Zeichenbereich unterteilt. Eine 21-spaltige Karte war vergleichbar mit der IBM-Stub-Karte. [ 55 ] : 47–51

Mark Sense Format

HP Educational Basic optische Markierungsleserkarte

Mark-Sense- Karten ( elektrographische Karten), die von Reynold B. Johnson bei IBM entwickelt wurden [ 73 ] , enthielten aufgedruckte Ovale, die mit einem speziellen elektrographischen Stift markiert werden konnten. Die Karten wurden üblicherweise mit ersten Informationen, wie z. B. Name und Lagerort eines Inventarartikels, beschriftet. Zusätzliche Informationen, wie z. B. die verfügbare Menge, wurden in die Ovale eingetragen. Kartenstanzer mit einer Option zur Erkennung von Mark-Sense-Karten konnten dann die entsprechenden Informationen in die Karte stanzen.

Apertur-Format

Blendenkarte

Lochkarten besitzen auf der rechten Seite eine Aussparung. In diese Aussparung wird ein 35 mm langer Mikrofilm mit einem Mikrofilmbild eingesetzt. Lochkarten werden für technische Zeichnungen aller Ingenieurdisziplinen verwendet. Informationen zur Zeichnung, beispielsweise die Zeichnungsnummer, werden üblicherweise auf den restlichen Teil der Karte gestanzt und gedruckt.

Herstellung

Institutionen wie Universitäten ließen ihre Visitenkarten häufig mit einem Logo bedrucken. Eine Vielzahl von Formularen und Dokumenten, darunter auch Schecks, wurde auf Lochkarten gedruckt. Dieser Druck beeinträchtigte den Betrieb der Maschinen nicht.
Eine Lochkarten-Druckplatte.

Fred M. Carroll von IBM [ 74 ] entwickelte eine Reihe von Rotationsdruckmaschinen zur Herstellung von Lochkarten, darunter ein Modell aus dem Jahr 1921 mit einer Geschwindigkeit von 460 Karten pro Minute (cpm). 1936 stellte er eine völlig andere Maschine vor, die 850 cpm erreichte. [ 22 ] [ 75 ] Carrolls Hochgeschwindigkeitsmaschine mit Druckzylinder revolutionierte die Lochkartenproduktion des Unternehmens. [ 76 ] Schätzungen zufolge trug die Carroll-Maschine zwischen 1930 und 1950 bis zu 25 Prozent zum Unternehmensgewinn bei. [ 21 ]

Ausrangierte Druckplatten dieser Kartenpressen, die jeweils die Größe einer IBM-Karte hatten und zu einem Zylinder geformt waren, wurden oft als Stiftehalter für den Schreibtisch verwendet und sind auch heute noch begehrte Sammlerstücke von IBM (jedes Kartenlayout [ 77 ] hatte seine eigene Druckplatte).

Mitte der 1930er Jahre kostete eine Schachtel mit 1000 Karten 1,05 US-Dollar (entspricht 25 US-Dollar im Jahr 2025). [ 78 ]

Kulturelle Auswirkungen

Eine US-Sparbriefanleihe im Wert von 75 US-Dollar, Serie EE, ausgegeben als Lochkarte. Acht der Löcher enthalten die Seriennummer der Anleihe.
Kartons mit Lochkarten, die 1959 in einer Einrichtung des Nationalarchivs der Vereinigten Staaten gelagert wurden. Jeder Karton konnte 2.000 Karten fassen.
Lochkarte als Eintrittskarte für Computer Dance verwendet .

Obwohl Lochkarten seit Generationen nicht mehr weit verbreitet sind, war ihr Einfluss im 20. Jahrhundert so groß, dass sie in der Popkultur immer noch gelegentlich auftauchen. Zum Beispiel:

  • Anpassung an Personennamen: Der Mann, dessen Name nicht passte [ 79 ] [ 80 ]
  • Die Künstlerin und Architektin Maya Lin entwarf 2004 an der Ohio University eine öffentliche Kunstinstallation mit dem Titel „Input“, die aus der Luft wie eine Lochkarte aussieht. [ 81 ]
  • Die Architektur der Tucker Hall an der University of Missouri – Columbia soll Gerüchten zufolge von Lochkarten inspiriert sein. Obwohl das Gebäude nur zwei Fensterreihen besitzt, besagt ein Gerücht, dass deren Anordnung und Abstand auf einer Lochkarte „MIZ beat kU!“ ergeben würden – eine Anspielung auf die Rivalität der Universität und des Bundesstaates mit dem benachbarten Kansas. [ 82 ]
  • An der University of Wisconsin – Madison wurden die Außenfenster des Engineering Research Building [ 83 ] während des Baus im Jahr 1966 nach dem Vorbild eines Lochkartenlayouts gestaltet.
  • An der University of North Dakota in Grand Forks befindet sich an einem Teil der Außenfassade der Gamble Hall (College of Business and Public Administration) eine Reihe heller Ziegelsteine, die einer Lochkarte ähneln und die Aufschrift „University of North Dakota“ bilden. [ 84 ]
  • In der Free Speech Movement von 1964–1965 wurden Lochkarten zu einem

Metapher … Symbol des „Systems“ – zunächst des Registrierungssystems und später allgemeiner bürokratischer Systeme … ein Symbol der Entfremdung … Lochkarten waren das Symbol für Informationsmaschinen und wurden so zum symbolischen Angriffspunkt. Lochkarten, die für die Kursanmeldung verwendet wurden, waren in erster Linie ein Symbol der Uniformität. … Ein Student könnte sich fühlen: „Ich bin eine von 27.500 IBM-Karten.“ … Der Präsident der Studentenvereinigung kritisierte die Universität als „eine Maschine … IBM-Bildungsmuster.“ … Robert Blaumer erläuterte die Symbolik: Er sprach von dem „Gefühl der Unpersönlichkeit …, das durch die IBM-Technologie symbolisiert wird.“

— Steven Lubar [ 28 ]
  • Ein Überbleibsel des 80-spaltigen Lochkartenformats ist die gängige Wahl von 80 Zeichen pro Zeile bei der Gestaltung zeichenbasierter Terminals . [ 85 ] [ 86 ] Stand September 2014 sind einige Standardeinstellungen von Zeichenschnittstellen, wie beispielsweise die Breite des Eingabeaufforderungsfensters in Microsoft Windows, weiterhin auf 80 Spalten festgelegt, und einige Dateiformate, wie etwa FITS , verwenden nach wie vor 80-Zeichen - Kartenabbilder . Das zweizeilige Elementset- Format zur Verfolgung von Objekten im Erdorbit basiert auf Lochkarten.
  • In Arthur C. Clarkes früher Kurzgeschichte „ Rescue Party “ finden die außerirdischen Forscher eine „…wunderbare Batterie von fast menschlichen Hollerith-Analysatoren und die fünf Milliarden Lochkarten, die alles enthalten, was über jeden Mann, jede Frau und jedes Kind auf dem Planeten aufgezeichnet werden konnte.“ [ 87 ] Clarke schrieb 1946 und hatte, wie fast alle Science-Fiction-Autoren, die Entwicklung und die spätere Allgegenwärtigkeit des Computers noch nicht vorhergesehen.
  • In Philip K. Dicks Novelle „ Minority Report “ aus dem Jahr 1956 werden die von den Hellsehern vorhergesagten Verurteilten auf Lochkarten gedruckt.
  • In „IBM“, dem letzten Titel ihres Albums This Is a Recording , gibt die Komikerin Lily Tomlin Anweisungen, die, wenn sie befolgt würden, angeblich die Löcher auf einer Lochkarte (die damals von AT&T für die Kundenabrechnung verwendet wurde) verkleinern und sie unlesbar machen würden.

Nicht falten, spindeln oder verstümmeln

Ein häufiges Beispiel für die oft auf Lochkarten abgedruckten Anweisungen, die einzeln zu bearbeiten waren, insbesondere solche, die für die Öffentlichkeit bestimmt waren, lautet : „Nicht falten, lochen oder beschädigen“ (im Vereinigten Königreich: „Do not bend, spike, fold or mutilate“). [ 28 ] : 43–55. Geprägt von Charles A. Phillips [ 88 ] , wurde es zum Motto [ 89 ] der Nachkriegszeit und vielfach verspottet und satirisiert. Einige Studenten in Berkeley trugen in den 1960er Jahren Anstecker mit der Aufschrift: „Nicht falten, lochen oder beschädigen. Ich bin Student.“ [ 90 ] Mindestens ein Lochkartenhersteller bot eine Ausnahme: Die Eintrittskarte zum Computer Dance 1966 informierte die Studenten: „DIESE TICKET DÜRFEN GEFALTET WERDEN.“ Das Motto wurde auch für ein 1970 erschienenes Buch von Doris Miles Disney [ 91 ], dessen Handlung sich um einen frühen Computer-Dating- Service drehte, sowie für einen 1971 produzierten Fernsehfilm, der auf diesem Buch basiert, und für einen ähnlich betitelten kanadischen Kurzfilm aus dem Jahr 1967 mit dem Titel „ Do Not Fold, Staple, Spindle or Mutilate“ verwendet .

Standards

Ein Angestellter des US Census Bureau (links) bereitet Lochkarten mit einem Pantografen vor, der dem von Herman Hollerith für die Volkszählung von 1890 entwickelten ähnelt, während ein zweiter Angestellter (rechts) mit einer Lochkarte aus den 1930er Jahren die gleiche Aufgabe schneller erledigt.
Ein wandgroßes Ausstellungsstück einer Lochkarte für die US-Volkszählung der Landwirtschaft von 1954.
  • ANSI INCITS 21-1967 (R2002), Rechteckige Löcher in zwölfzeiligen Lochkarten (ehemals ANSI X3.21-1967 (R1997)), legt die Größe und Position rechteckiger Löcher in zwölfzeiligen Lochkarten fest .+1/4 Zoll breite ( 83 mm) Lochkarten.
  • ANSI X3.11-1990 Amerikanische nationale Normspezifikationen für Allzweck-Papierkarten zur Informationsverarbeitung
  • ANSI X3.26-1980 (R1991) Hollerith Lochkartencode
  • ISO 1681:1973 Informationsverarbeitung – Ungelochte Papierkarten – Spezifikation
  • ISO 6586:1980 Datenverarbeitung – Implementierung der ISO-7-Bit- und 8-Bit-Zeichensätze auf Lochkarten . Definiert die ISO-7-Bit- und 8-Bit-Zeichensätze auf Lochkarten sowie die Darstellung von 7-Bit- und 8-Bit-Kombinationen auf 12-reihigen Lochkarten. Abgeleitet vom Hollerith-Code und kompatibel mit diesem, gewährleistet die Norm die Kompatibilität mit bestehenden Lochkartendateien.

Lochkartengeräte

Lochkarten zur Programmierung einer chemischen Reinigungsmaschine

Die Verarbeitung von Lochkarten erfolgte mit einer Vielzahl von Maschinen, darunter:

  • Lochkartenstanzer  – Maschinen mit einer Tastatur, die Lochkarten anhand der vom Bediener eingegebenen Daten stanzten.
  • Lochkartenmaschinen  – Maschinen zur Verarbeitung von Daten auf Lochkarten. Sie wurden vor der weitverbreiteten Nutzung digitaler Computer eingesetzt. Dazu gehören Kartensortiermaschinen , Tabelliermaschinen und diverse andere Geräte.
  • Lochkartenleser  – ein Eingabegerät, das unter Computersteuerung ausführbare Computerprogramme und Daten von Lochkarten liest. Kartenleser, die in frühen Computern zu finden waren, konnten bis zu 100 Karten pro Minute lesen, während herkömmliche „Hochgeschwindigkeits“-Kartenleser etwa 1000 Karten pro Minute lesen konnten. [ 92 ]
  • Computerkartenstanzer  – ein Computerausgabegerät, das unter Computersteuerung Löcher in Karten stanzt.
  • Wahlmaschinen  – im 21. Jahrhundert im Einsatz.

Siehe auch

Anmerkungen

  1. ^ Sonderzeichen sind nicht-alphabetische und nicht-numerische Zeichen, wie z. B. "&#,$.-/@%*?"

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