एक पुराने आईबीएम मेनफ्रेम लाइन प्रिंटर पर जोखिम भरा संगीत

हमने अपने कंप्यूटर इतिहास संग्रहालय में हाल ही में 50-वर्षीय कंप्यूटर संगीत कार्यक्रम के लिए पंच कार्ड का एक सेट खरीदा है। अधिकांश कंप्यूटरों में तब साउंड कार्ड नहीं थे, लेकिन रचनात्मक प्रोग्रामर ने रैखिक प्रिंटर का उपयोग करके संगीत देने के तरीके ढूंढे। हम इस बात से थोड़े चिंतित थे कि यह प्रोग्राम प्रिंटर को नुकसान पहुंचा सकता है, लेकिन फिर भी इसे प्राचीन IBM 1401 मेनफ्रेम पर चलाने का जोखिम है। जैसा कि आप उम्मीद कर सकते हैं, रैखिक प्रिंटर द्वारा बजाया गया संगीत भयानक लगता है - लेकिन राग को पार्स किया जा सकता है और प्रिंटर को कोई चोट नहीं पहुंच सकती है।


आईबीएम 1401 व्यापार कंप्यूटर 1959 में पेश किया गया था, और यह 1960 के दशक के मध्य में सबसे अधिक बिकने वाला कंप्यूटर बन गया - 10,000 से अधिक ऐसे सिस्टम वितरित किए गए थे। आईबीएम 1401 का मुख्य प्रतिस्पर्धी लाभ आईबीएम 1403 हाई-स्पीड लाइन प्रिंटर था। फास्ट-स्पिनिंग कैरेक्टर चेन ने प्रिंटर को उत्कृष्ट गुणवत्ता के साथ प्रति सेकंड 10 लाइनों को प्रिंट करने की अनुमति दी थी - यह 1970 के दशक में लेजर प्रिंटर दिखाई देने से पहले सबसे अच्छी गुणवत्ता माना जाता था।


प्रिंटर का मुद्रित सर्किट 1401 है। इसमें 48 विभिन्न वर्ण हैं, जो 5 बार दोहराए जाते हैं।

लाइन प्रिंटर बहुत शोर थे, लेकिन प्रोग्रामर ने जल्द ही यह पता लगा लिया कि शोर से वर्णों की कुछ पंक्तियों को प्रिंट करते समय, कुछ आवृत्तियों को निकाला जा सकता है। आवश्यक लाइनों को मुद्रित करके एक नोट खेलना संभव था। 1970 के क्षेत्र में, कंप्यूटर विज्ञान विशेषज्ञ रॉन मैक ने मौजूदा संगीत कार्यक्रम का उपयोग करके पंच कार्ड पर कई गीतों को कोडित किया। वह हाल ही में अपने पुराने कार्यक्रमों में आए और हमें उन्हें आजमाने का अवसर दिया।

एक लीनियर प्रिंटर कैसे काम करता है

वर्ण मुद्रित करने के लिए, प्रिंटर वर्णों के साथ लिंक की एक श्रृंखला का उपयोग करता है जो कागज के सामने उच्च गति से घूमता है, और कागज और श्रृंखला के बीच एक स्याही रिबन होता है। प्रिंटर 132 कॉलम की लाइनें बनाता है - अर्थात, प्रत्येक कॉलम का अपना हथौड़ा और इलेक्ट्रोमैग्नेट होता है। सही समय पर, जब वांछित प्रतीक हथौड़ा से आगे बढ़ता है, तो इलेक्ट्रोमैग्नेट हथौड़ा को कागज के खिलाफ दबाता है, और टेप के साथ कागज ने लिंक को मारा, प्रतीक को प्रिंट किया।


आईबीएम 1401 रैखिक प्रिंटर प्रिंट इंजन (निर्देशों से)

काम करने के लिए इस प्रक्रिया के लिए, प्रिंटर को संचालन के समय की सावधानीपूर्वक गणना करने की आवश्यकता है। श्रृंखला 2.3 मीटर / सेकंड की गति से घूमती है, और प्रत्येक 11.1 μs अगला लिंक हथौड़ा के विपरीत होता है। नियंत्रण सर्किट में मुख्य मेमोरी से इस प्रतीक के स्थान को पढ़ने के लिए मुश्किल से पर्याप्त समय है, इसकी तुलना हथौड़ा के नीचे स्थित प्रतीक से करें, और संयोग की स्थिति में हथौड़े से मारें। 132 समय के अंतराल के लिए, प्रत्येक मैल्यूस में एक चरित्र को मुद्रित करने की क्षमता होती है; इसे "स्कैन" कहा जाता है। चूंकि सेट (कैपिटल अक्षरों के बिना) में किसी भी कॉलम में सभी वर्णों को मुद्रित करने के लिए 48 वर्ण हैं, इसलिए आपको इस प्रक्रिया को 48 बार दोहराना होगा। प्रत्येक स्कैन के लिए, श्रृंखला केवल एक वर्ण चौड़ाई द्वारा स्थानांतरित की जाती है।


आईबीएम 1403 प्रिंटर का हथौड़ा सेट। नीचे 132 हथौड़ों (प्रति स्तंभ) के प्रभाव बिंदु हैं। शीर्ष पर 132 हथौड़ों के 33 के कॉइल और तार हैं।

फोटो के निचले भाग में एक हथौड़ा दिखाया गया है। ऊपर बाईं ओर एक विद्युत चुम्बकीय कुंडल और तार हैं। कॉइल को गर्म करने और स्मोक्ड करने के बाद हमें इस हथौड़ा को बदलना पड़ा - फोटो अपने काले क्षेत्र को दिखाता है (यह बहुत समय पहले हुआ था और संगीत से संबंधित नहीं है)।

संगीत पीढ़ी

यह समझने के बाद कि प्रिंटर कैसे काम करता है, जिसके हथौड़े में प्रत्येक 11.1 μ संचालित करने की क्षमता है, संगीत प्राप्त करने की रणनीति को समझना आसान होगा। ध्यान से चयनित पाठ को प्रिंट करके, आप हथौड़ों की प्रतिक्रिया समय को नियंत्रित कर सकते हैं। यदि हथौड़ों को कुछ निश्चित अंतराल पर ट्रिगर किया जाता है, तो आवश्यक आवृत्तियों को बनाना संभव होगा। उदाहरण के लिए, एक नोट ला (440 हर्ट्ज) पाठ की एक पंक्ति को प्रिंट करके प्राप्त किया जा सकता है ताकि माललेट एक सेकंड के 1/440 पर काम करें। यह 1 कॉलम (पहला हथौड़ा) में 1 लिखकर प्राप्त किया जा सकता है, फिर अगले स्कैन पर 14 वें कॉलम में #, 30 वें कॉलम में एक अल्पविराम, और इसी तरह। निम्नलिखित पूरी लाइन है जिसे नोट बनाने के लिए आपको प्रिंट करना होगा। आपको आश्चर्य हो सकता है कि केवल 48 पदों के साथ, चरित्र सेट में ences और ⌑ जैसी अजीब घटनाएं शामिल हैं।

1 ⌑YC# 0 Q 3, ‡FRT 4 - , IU $7 MV . * 9N ⌑ ZE @ P3 

नीचे दिए गए आरेख वर्णों की अस्थायी वितरण, 440 हर्ट्ज की एक समान आवृत्ति, वर्णों की दी गई पंक्ति द्वारा दी गई है। एक्स-एक्सिस समय का प्रतिनिधित्व करता है, प्रत्येक मुद्रित चरित्र लाल सलाखों के साथ चिह्नित है। लाल पट्टियों को समान रूप से वितरित किया जाता है, 1/440 सेकंड की दूरी पर, जो 440 हर्ट्ज पर एक नोट देता है। प्रत्येक पट्टी को संबंधित प्रतीक और पृष्ठ पर एक कॉलम के साथ चिह्नित किया गया है। ध्यान दें कि वर्ण उस क्रम में मुद्रित नहीं होते हैं जिसमें वे लाइन पर दिखाई देते हैं। एक तार में वर्णों की व्यवस्था और उनके समय अनुक्रम के बीच कोई सरल संबंध नहीं है। कुछ ग्रे लाइनों को दिखाया गया है जहां हथौड़ा को काम करना चाहिए था, लेकिन प्रतीक गायब है। इस बिंदु पर, नेटवर्क सिंक्रनाइज़ हो रहा है, इसलिए यह प्रिंट नहीं कर सकता है।


नोट ला के लिए समय वितरण आरेख।

दूसरी पंक्ति लिखकर, आप एक और नोट तैयार कर सकते हैं। नीचे एक सी नोट, 987 हर्ट्ज (एक सप्तक से अधिक) है। जैसा कि अपेक्षित था, अधिक नोटों को अधिक वर्णों की आवश्यकता होती है:

 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 

नोट एस के लिए समय वितरण आरेख।

निम्नलिखित एक तेज नोट (138 हर्ट्ज) के लिए एक पंक्ति है। सबसे पहले, यह मेरे लिए स्पष्ट नहीं था कि इस नोट के लिए एक स्ट्रिंग को प्रिंट करने की आवश्यकता क्यों है, जहां सभी वर्ण ढेर में रखे गए हैं, और अन्य नोटों की तरह, बिखरे हुए नहीं हैं। यह पता चला है कि 138 हर्ट्ज एक पंक्ति में हथौड़ों के साथ मेल खाता है। और यद्यपि पात्र एक-दूसरे के बगल में हैं, उन्हें समय के साथ समान रूप से वितरित किया जाता है।

 16#UZKP*E&38 

एक तेज नोट के लिए अस्थायी वितरण आरेख।

चेन म्यूजिक से क्या खतरा है

हम चिंतित थे कि यह संगीत कार्यक्रम हमारे प्रिंटर को नुकसान पहुंचा सकता है। इस बारे में कई कहानियां हैं कि कैसे लोगों ने एक लाइन को प्रिंट करके प्रिंटर को तोड़ दिया जो एक ही समय में सभी मैलेट को काम करता है। मुझे लगता है कि ये मुख्य रूप से शहरी किंवदंतियां हैं (1403 मैलेट्स आग में बदल जाती हैं)। हालाँकि, हम चिंतित थे कि चेन संगीत प्रिंटर श्रृंखला को अधिभारित कर सकता है और यह टूट जाएगा। नीचे दी गई तस्वीर सामान्य उपयोग के दौरान टूटी हुई श्रृंखला दिखाती है; फटे हुए तार और अलग-अलग लिंक दिखाई दे रहे हैं।



प्रिंटर के लिए एक श्रृंखला एक पतली तार को एक रिबन में बांधकर और इसे अक्षरों के साथ ब्लॉक संलग्न करके बनाया गया था। कुछ समय पहले तक, ये श्रृंखलाएं दुर्लभ थीं और इन्हें प्रतिस्थापित नहीं किया जा सकता था; यदि तार फट गया था, तो इसे ठीक करना असंभव था। हालाँकि, टेकवर्क्स म्यूजियम! बिंघमटन से हाल ही में मुद्रित सर्किट को पुनर्स्थापित करने का एक तरीका आया है। इसलिए, आईबीएम 1401 में हमारे राजा, फ्रैंक किंग, अनिच्छा से संगीत खेलने के लिए बहाल श्रृंखला के उपयोग को मंजूरी दे दी। सौभाग्य से, श्रृंखला पूरी तरह से संगीत पीढ़ी से बच गई। संगीत कार्यक्रम का अध्ययन करने के बाद, मैं इस नतीजे पर पहुंचा कि यह सर्किट को साधारण मुद्रण की तुलना में बहुत कम खींचता है, जब तक कि निश्चित रूप से, इसमें एक विशेष रूप से असफल प्रतिध्वनि उत्पन्न नहीं होती है।


क्लोज्ड रेंज में प्रिंटेड सर्किट (अपसाइड डाउन)

कार्यक्रम

कार्यक्रम के लिए स्रोत कोड लंबे समय तक गुमनामी में डूब गया है, इसलिए मैंने यह समझने के लिए कि यह कैसे काम करता है (मैं सूची को अलग से सूचीबद्ध करता हूं) को समझने के लिए कार्ड से मशीन कोड को डिसाइड किया। सबसे पहले, यह "आवृत्ति कार्ड" पढ़ता है जो निर्धारित करता है कि किस नोट के लिए कौन सी लाइन प्रिंट करनी है। यह नोटों के नाम और मुद्रण के लिए लाइनों के पते के साथ एक तालिका के साथ-साथ मुद्रण के लिए एक सरणी में स्मृति बनाता है। फिर कार्यक्रम गीतों के नोट्स, एक नोट प्रति कार्ड (फोटो दिखाता है कि कुछ गीतों के लिए आपको बहुत सारे कार्ड का उपयोग करना होगा)। प्रत्येक नोट के लिए, प्रोग्राम टेबल में प्रिंट करने के लिए संबंधित लाइन को खोजता है। यह नोट की लंबाई के आधार पर आवश्यकतानुसार कई बार एक रेखा को प्रिंट करता है। आगे 200 से 2000 बार मौन का एक चक्र पूरा करता है।


संगीत कार्यक्रम के मशीन कोड के साथ पंच कार्ड। किसी कारण से, प्रत्येक कार्ड की सामग्री दो बार उस पर मुद्रित होती है।

मशीन कोड 1401 आधुनिक कंप्यूटर से बहुत अलग है। इनमें से एक अंतर यह है कि पहले स्व-संशोधित कोड का अक्सर उपयोग किया जाता था , लेकिन आज ऐसी प्रथाओं की निंदा की जाती है। उदाहरण के लिए, मुद्रण के लिए लाइनों की एक तालिका लोड निर्देशों को बदलकर बनाई गई है, जहां पता फ़ील्ड बदलता है। यहां तक ​​कि रूटीन से मिलने वाले रिटर्न रूटीन स्टेटमेंट के अंत में jmp स्टेटमेंट में रिटर्न एड्रेस डालकर सेल्फ-मॉडिफाई कोड का इस्तेमाल करते हैं। एक नोट को संसाधित करने के लिए, फ्लाई पर प्रोग्राम एक लाइन को लोड करने, प्रिंट कोड पर जाने और फिर मुख्य लूप पर वापस जाने के लिए तीन निर्देशों का एक क्रम उत्पन्न करता है। स्व-संशोधित कोड ने मेरे लिए कार्यक्रम को समझना मुश्किल बना दिया, क्योंकि असंतुष्ट कोड वास्तव में चलने वाले से मेल नहीं खाता है।

कार्यक्रम के साथ कार्ड के पीछे आवृत्ति कार्ड हैं जो प्रत्येक नोट के लिए लाइनों को परिभाषित करते हैं। कोड 20 अलग-अलग नोटों का समर्थन करता है, इसलिए प्रत्येक गीत के लिए आवृत्ति कार्ड अलग-अलग चुने गए थे। 132 वर्णों की प्रत्येक पंक्ति को दो कार्डों में विभाजित किया गया है, जिनमें से पहला रेखा के दाईं ओर निर्धारित करता है। नोट और आवृत्ति का नाम दाहिने कोने में प्रत्येक कार्ड पर मुद्रित होता है।


फ़्रिक्वेंसी कार्ड

कार्ड का अंतिम सेट एक राग बनाता है, और प्रत्येक नोट (या अंतर) का अपना कार्ड होता है। प्रत्येक कार्ड पर एक नोट और अवधि छपी होती है। एक लंबे मेलोडी में सैकड़ों कार्ड शामिल हो सकते हैं। कार्ड पर एक नया माधुर्य सहेजना आसान है - आपको केवल कार्ड पर नोट्स तोड़ने की आवश्यकता है। नोटों को अमेरिकी नोटेशन सिस्टम में इंगित किया जाता है , जहां नोट का नाम एक ऑक्टेव संख्या द्वारा पीछा किया जाता है। उदाहरण के लिए, C4 औसत है। चूँकि केवल कुछ मुद्रित परिपथों में प्रतीक # होता है, शार्प को C # के बजाय S, यानी S से अक्षर द्वारा निरूपित किया जाता है।


"सिल्वर बेल्स" क्लोज-अप के साथ एक कार्ड की तस्वीर।

निष्कर्ष

हमने प्रोग्राम चलाकर आईबीएम 1403 प्रिंटर पर सफलतापूर्वक संगीत बजाया जो लगभग 50 वर्षों से कोई नहीं चला रहा था। हालांकि संगीत की गुणवत्ता विशेष रूप से उच्च नहीं थी, हमें खुशी थी कि प्रिंटर ने आत्म-विनाश नहीं किया। आखिरी बार रॉन मैक ने 1970 में इन कार्यक्रमों का शुभारंभ किया; लिंक से आपको कुछ धुनें मिलेंगी। नीचे दिया गया वीडियो मार्सिलेज़ के एक अंश को दर्शाता है; इस वीडियो में आप प्रत्येक लाइन की प्रिंटिंग देख सकते हैं।


कंप्यूटर इतिहास का माउंटेन व्यू संग्रहालय आईबीएम 1401 को बुधवार और शनिवार को दिखाता है, इसलिए यदि आप पास में हैं, तो मैं आपको हमारे प्रदर्शन पर जाने की सलाह देता हूं।