في
متحف تاريخ الكمبيوتر الخاص بنا ، قمنا مؤخرًا بشراء مجموعة من
البطاقات المثقبة لبرنامج موسيقى كمبيوتر عمره 50 عامًا. لم يكن لدى معظم أجهزة الكمبيوتر بطاقات صوتية بعد ذلك ، لكن المبرمجين المبدعين وجدوا طرقًا لتوصيل الموسيقى باستخدام الطابعات الخطية. كنا قلقين قليلاً من أن هذا البرنامج يمكن أن يلحق الضرر بالطابعة ، لكننا ما زلنا نجازف بتشغيله على الجهاز الرئيسي القديم لـ IBM 1401. كما قد تتوقع ، فإن الموسيقى التي تشغلها الطابعة الخطية تبدو سيئة - ولكن يمكنك إخراج اللحن والطابعة غير مؤذية.
تم تقديم كمبيوتر الأعمال IBM 1401 في عام 1959 ، وأصبح الكمبيوتر الأكثر مبيعًا في منتصف الستينيات - تم تسليم أكثر من 10000 مثل هذه الأنظمة. تتمثل الميزة التنافسية الرئيسية لجهاز IBM 1401 في طابعة الخطوط عالية السرعة في IBM 1403. سمحت سلسلة الأحرف السريعة الغزل للطابعة بطباعة 10 خطوط في الثانية بجودة ممتازة - كان يُعتقد أنها أفضل جودة قبل ظهور طابعات الليزر في السبعينيات.
الدائرة المطبوعة للطابعة هي 1401. لها 48 حرفًا مختلفًا ، والتي تتكرر 5 مرات.كانت الطابعات الخطية مزعجة للغاية ، ولكن سرعان ما اكتشف المبرمجون أنه عند طباعة خطوط معينة من الحروف من الضوضاء ، يمكن استخراج ترددات معينة. كان من الممكن تشغيل ملاحظة عن طريق طباعة الخطوط اللازمة. في عام 1970 ، قام متخصص علوم الكمبيوتر
رون ماك بترميز العديد من الأغاني على بطاقات المثقبة باستخدام برنامج الموسيقى الحالي. لقد صادف مؤخرًا برامجه القديمة وأعطانا الفرصة لتجربتها.
كيف تعمل الطابعة الخطية
لطباعة الأحرف ، تستخدم الطابعة سلسلة من الروابط ذات الأحرف التي تدور بسرعة عالية مقابل الورق ، ويوجد شريط حبر بين الورق والسلسلة. تنتج الطابعة خطوطًا من 132 عمودًا - أي أن لكل عمود مطرقة ومغناطيس كهربائي خاص به. في اللحظة المناسبة ، عندما يتحرك الرمز المرغوب بجوار المطرقة ، يضغط المغناطيس الكهربائي على المطرقة على الورق ، ثم تضغط الورقة والشريط على الرابط ، وتطبع الرمز.
محرك طباعة الطابعة الخطية IBM 1401 (من الإرشادات)لكي تنجح هذه العملية ، تحتاج الطابعة إلى حساب وقت العمليات بعناية. تدور السلسلة بسرعة 2.3 م / ث ، وكل 11.1 the يكون الرابط التالي مقابل المطرقة. بالكاد يوجد لدى دائرة التحكم ما يكفي من الوقت لقراءة موقع هذا الرمز من الذاكرة الرئيسية ، ومقارنته بالرمز الموجود أسفل المطرقة ، وضرب المطرقة في حالة الصدفة. لمدة 132 فواصل زمنية ، كل malleus لديه القدرة على طباعة حرف واحد. وهذا ما يسمى "المسح". نظرًا لوجود 48 حرفًا في المجموعة (بدون حروف كبيرة) ، لطباعة جميع الأحرف في أي عمود ، تحتاج إلى تكرار هذه العملية 48 مرة. لكل عملية مسح ، يتم تبديل السلسلة بعرض حرف واحد فقط.
مجموعة المطرقة للطابعة IBM 1403. فيما يلي نقاط تأثير 132 مطرقة (واحدة لكل عمود). في الجزء العلوي توجد ملفات وأسلاك 33 من 132 مطرقة.في أسفل الصورة يظهر مطرقة واحدة. أعلاه اليسار هو لفائف الكهرومغناطيسي والأسلاك. اضطررنا إلى استبدال هذا المطرقة بعد ارتفاع درجة حرارة الملف وتدخينه - تظهر الصورة منطقتها المظلمة (
حدث هذا
منذ زمن بعيد ولا يتعلق بالموسيقى).
جيل الموسيقى
بعد فهم كيفية عمل الطابعة ، والتي تتمتع المطرقة بالقدرة على تشغيل كل 11.1 بوصة ، سيكون من الأسهل فهم استراتيجية الحصول على الموسيقى. عن طريق طباعة النص المحدد بعناية ، يمكنك التحكم في وقت استجابة المطارق. إذا تم تشغيل المطارق على فترات زمنية معينة ، فسيكون من الممكن إنشاء الترددات اللازمة. على سبيل المثال ، يمكن الحصول على ملاحظة (440 هرتز) عن طريق طباعة سطر من النص بحيث تعمل الأقبية كل 1/440 من الثانية. يمكن تحقيق ذلك عن طريق كتابة 1 في العمود الأول (المطرقة الأولى) ، ثم # في العمود 14 في الفحص التالي ، وفاصلة في العمود الثلاثين ، وما إلى ذلك. ما يلي هو السطر بأكمله الذي تحتاج إلى طباعة لإنشاء ملاحظة. قد تفاجأ أنه بوجود 48 موضعًا فقط ، تتضمن مجموعة الأحرف حوادث غريبة مثل ⌑ و ‡.
1 ⌑YC# 0 Q 3, ‡FRT 4 - , IU $7 MV . * 9N ⌑ ZE @ P3
يوضح الرسم البياني أدناه التوزيع الزمني للمطارق ، بتردد موحد قدره 440 هرتز ، ويعطى بواسطة سطر معين من الحروف. يمثل المحور السيني الوقت ؛ يتم تمييز كل حرف مطبوع بأشرطة حمراء. يتم توزيع الخطوط الحمراء بالتساوي ، على مسافة 1/440 ثانية ، والتي تعطي ملاحظة عند 440 هرتز. يتم تمييز كل شريط برمز مقترن وعمود في الصفحة. لاحظ أنه لا تتم طباعة الأحرف بالترتيب الذي تظهر به على السطر. لا توجد علاقة بسيطة بين ترتيب الأحرف في السلسلة وتسلسلها الزمني. تظهر بعض الخطوط الرمادية حيث يجب أن تعمل المطرقة ، لكن الرمز مفقود. في هذه المرحلة ، تتم مزامنة الشبكة ، لذلك لا يمكن الطباعة.
مخطط توزيع الوقت لملاحظة la.عن طريق كتابة سطر آخر ، يمكنك إنشاء ملاحظة أخرى. أدناه ملاحظة si ، 987 هرتز (أكثر من أوكتاف أعلى). كما هو متوقع ، تتطلب المزيد من الملاحظات المزيد من الأحرف:
1 @EQ4S J 8. ND ‡ SH 7 AM Y#2 G- KV . 0 DQSJ 7& ND ‡/4 H AMX0 2 QGJ W. 0 DP‡ S 7&AM ‡/4G * MX0 D 3
مخطط توزيع الوقت للمذكرة s.ما يلي هو خط لملاحظة حادة (138 هرتز). في البداية ، لم يكن واضحًا لماذا تتطلب هذه الملاحظة طباعة سلسلة حيث يتم تجميع جميع الأحرف في كومة ، وليس مبعثرة ، مثل الملاحظات الأخرى. اتضح أن 138 هرتز يتزامن مع المطارق في صف واحد. وعلى الرغم من أن الشخصيات بجوار بعضها البعض ، إلا أنها موزعة بالتساوي مع مرور الوقت.
16#UZKP*E&38
مخطط التوزيع الزمني لمذكرة حادة.ما هي مخاطر سلسلة الموسيقى
كنا قلقين من أن هذا البرنامج الموسيقي قد يلحق الضرر بالطابعة لدينا. هناك العديد من القصص حول كيفية قيام الناس بتحطيم الطابعات من خلال طباعة خط يجعل جميع المنشورات تعمل في نفس الوقت. أعتقد أن هذه هي الأساطير الحضرية أساسا (1403 مطرقة النار بدوره). ومع ذلك ، كنا قلقين من أن سلسلة الموسيقى قد تفرط في سلسلة الطابعة وأنها ستنقطع. تظهر الصورة أدناه سلسلة مقطوعة أثناء الاستخدام العادي ؛ الأسلاك الممزقة والروابط الفردية مرئية.
تم تصنيع سلسلة للطابعة عن طريق تجديل سلك رفيع في شريط وربط الكتل ذات الحروف. حتى وقت قريب ، كانت هذه السلاسل نادرة ولا يمكن استبدالها ؛ إذا تمزق السلك ، كان من المستحيل إصلاحه. ومع ذلك ، متحف Techworks! من Binghamton توصلت مؤخرا إلى وسيلة لاستعادة الدوائر المطبوعة. لذلك ، وافق ملكنا في IBM 1401 ، فرانك كينج ، على مضض على استخدام السلسلة المستعادة لتشغيل الموسيقى. لحسن الحظ ، نجت سلسلة جيل الموسيقى تماما. بعد أن درست برنامج الموسيقى ، توصلت إلى استنتاج مفاده أنه يجهد الدائرة أقل بكثير من الطباعة العادية ، ما لم يكن هناك بالطبع صدى غير ناجح بشكل خاص.
الدوائر المطبوعة (رأسا على عقب) من مسافة قريبةالبرنامج
منذ فترة طويلة غرقت شفرة المصدر للبرنامج في غياهب النسيان ، لذلك قمت بتفكيك
رموز الجهاز من البطاقات لفهم كيف يعمل (
أدرج القائمة بشكل منفصل). أولاً ، يقرأ "بطاقات التردد" التي تحدد الخط الذي يجب طباعته لأي ملاحظة. ينشئ في الذاكرة مجموعة من الخطوط للطباعة ، جنبًا إلى جنب مع جدول بأسماء الملاحظات وعناوين خطوط الطباعة. ثم يقوم البرنامج بقراءة ملاحظات الأغاني ، ملاحظة واحدة لكل بطاقة (توضح الصورة أنه في بعض الأغاني يجب عليك استخدام الكثير من البطاقات). لكل ملاحظة ، يبحث البرنامج عن الخط المقابل للطباعة في الجدول. يطبع خطًا عدة مرات حسب الحاجة ، اعتمادًا على طول الملاحظة. يفي كذلك بدورة الصمت ، من 200 إلى 2000 مرة.
بطاقات مثقبة مع رمز الجهاز لبرنامج الموسيقى. لسبب ما ، تتم طباعة محتويات كل بطاقة عليها مرتين.رمز الجهاز 1401 مختلف تمامًا عن أجهزة الكمبيوتر الحديثة. أحد الاختلافات هو أنه
تم استخدام
رمز التعديل الذاتي سابقًا بشكل متكرر ، ولكن يتم إدانة هذه الممارسات اليوم. على سبيل المثال ، يتم إنشاء جدول خطوط للطباعة عن طريق تغيير إرشادات التحميل ، حيث يتغير حقل العنوان. حتى العوائد من الروتين تستخدم كود التعديل الذاتي عن طريق وضع عنوان المرسل في عبارة jmp في نهاية الروتين. لمعالجة ملاحظة ، ينشئ البرنامج أثناء التنقل سلسلة من ثلاثة إرشادات لتحميل خط ، والانتقال إلى رمز الطباعة ، ثم العودة إلى الحلقة الرئيسية. لقد جعلني تعديل التعليمات البرمجية أمرًا صعبًا بالنسبة لي لفهم البرنامج ، نظرًا لأن الكود المفكك لا يتطابق مع الكود الذي تم تشغيله بالفعل.
خلف البطاقات مع البرنامج توجد بطاقات تردد تحدد الخطوط لكل ملاحظة. يدعم الكود ما يصل إلى 20 ملاحظة مختلفة ، لذا تم اختيار بطاقات التردد لكل أغنية على حدة. ينقسم كل سطر من 132 حرفًا إلى ورقتين ، يحدد أولهما الجانب الأيمن من السطر. تتم طباعة اسم الملاحظة والتردد على كل بطاقة في الزاوية اليمنى.
بطاقات الترددتخلق المجموعة الأخيرة من البطاقات لحنًا ، ولكل ملاحظة (أو فجوة) بطاقة خاصة بها. كل بطاقة لديها مذكرة والمدة المطبوعة على ذلك. يمكن أن تنطوي لحن طويل على مئات البطاقات. من السهل حفظ لحن جديد على البطاقات - كل ما تحتاجه هو لكمة الملاحظات على البطاقات. يشار إلى الملاحظات في
نظام التدوين الأمريكي ، حيث يتبع اسم الملاحظة رقم أوكتاف. على سبيل المثال ، C4 هو المتوسط ل. نظرًا لأن بعض الدوائر المطبوعة فقط تحمل الرمز # ، يتم الإشارة إلى الأدوات الحادة بالحرف S ، أي CS بدلاً من C #.
صورة لبطاقة مع اللحن "Silver Bells" عن قرب.استنتاج
لقد نجحنا في تشغيل الموسيقى على طابعة IBM 1403 من خلال تشغيل برامج لم يسبق لأحد تشغيلها منذ حوالي 50 عامًا. على الرغم من أن جودة الموسيقى لم تكن عالية بشكل خاص ، فقد سررنا لأن الطابعة لم تدمر نفسها بنفسها. آخر مرة أطلقت Ron Mack هذه البرامج في عام 1970 ؛
بواسطة الرابط سوف تجد بعض الألحان. يظهر مقطع الفيديو أدناه مقتطفات من مرسيليا ؛ في هذا الفيديو ، يمكنك مشاهدة طباعة كل سطر.
يعرض Mountain View Museum of Computer History من IBM 1401
يومي الأربعاء والسبت ، لذلك إذا كنت قريبًا ، فنوصيك بزيارة معرضنا.