在现代计算机出现之前很久，该公司就使用机电记账机（BMs）处理数据。 这些重达一吨的机器通过插入式控制面板上的电线进行“编程”，从而使它们能够基于
打孔卡上包含的数据创建复杂的业务报告。 尽管他们没有电子设备，并且使用旋转的机械轮来汇总数据，但是这些机器每秒可以处理两张以上的卡片。
执行IBM 403税收减免的插件面板为了纪念4月15日（美国传统的纳税申报日），我将研究1950年用于准备税收的插件面板（SC），并解释对SC进行编程的被遗忘的艺术，展示电线的交织如何实现数据处理算法。 通过将面板连接到BM，操作员可以执行特定的数据处理任务。 尽管面板看起来像是一个物理上的
意大利面条代码 ，但连接跟踪仍显示了其功能：它计算了税收减免，汇总了许多字段的记录，显示了具有小计和总计的报告，并打出了一套较小的总计卡，并在其中记录了这些金额。
打孔卡概述
从1890年代到1970年代，打孔卡一直是数据处理的基础，它们被用于会计操作，库存，工资单和许多其他任务。 通常，单个80列打孔卡包含一条记录，并且数据存储在卡上的固定字段中。 下图显示了一张地图，其中的列分为日期，卖家编号，订单编号和数量等字段。 BM处理了这些卡，将数字相加，并发布了报告，其中包含客户和部门的小计，如下所示。
打孔卡处理系统是
赫尔曼·霍勒里斯 （
Herman Hollerith）在1890年的美国人口普查中发明的，该系统使用了最简单的
制表器 ，该
制表器通过卡中的孔来计数记录。 总而言之，制表者使用了一个名为“电池”的模块，其圆形转盘包含小数位。 电池将名称命名为今天使用的处理器寄存器。 例如，英特尔x86处理器具有EAX寄存器，即扩展累加器。 这些机器逐渐获得机会，已经成为能够发布业务报告的复杂BM。 它们在商业环境中变得很流行，到1944年，
IBM已经
提供了 10,000个标签和BM。 1948年7月，IBM推出了402 Accounting Machine，它使用了我正在考虑的孤岛。 402nd和403rd机器模型具有强大的功能：它们具有16个计数器，小计的多个级别，支持表格的垂直距离控制，它们支持比较，条件运算符和前导零去除。
带Type 82打孔卡分拣机的IBM 403这个故事令人惊讶的是，在计算机出现之前，数十年来，企业一直在处理打孔卡中的数据，仅使用机电设备，甚至没有使用电子灯。 该设备由零件组成，例如用于读取打孔卡中孔的钢丝刷，用于监视回路的继电器以及用于增加值的机械计数轮。 这些技术原始的系统彻底变革了企业数据处理，并为诸如
IBM 1401之类的电子商务计算机铺平了道路。
插件面板编程
BM被编程为通过在筒仓上放置电线来执行特定任务。 由于每个应用程序都使用具有不同位置的字段的地图，因此BM需要一种方法来确定每个字段的值。 根据位于页面不同部分的值生成了各种报告。 需要应用程序来计算小计和不同值的总和。 在计算机能够存储程序之前，需要一种技术来轻松地为特定应用程序配置系统。 结果，出现了用于在筒仓上放置电线的系统。
在照片中，面板显示在附近。 她有一个带有标记功能的孔（节点）网格。 通过将电线插入面板，可以连接两个节点，从而使BM执行特定的操作。 一组导线定义了在每个卡上执行的操作。
当将电线插入面板时，插头的一端从面板背面突出，如上所示。 将面板放在BM上时（下图），插头接触BM连接器的网格，关闭必要的电路（请注意设置开关，我将在下面进行讨论）。
由于母线是可移动的，因此公司可以轻松地更换面板以执行不同的任务（为新功能而在面板上戳电线会非常耗时）。 结果，公司的整个团都被配置用于所有操作的面板所堵塞。 以这种形式，“软件”占据了有形的物理空间。 下图显示了为不同任务而设计的一家公司的面板集。
税收计划
我仔细研究了税法NN上导线的位置，以了解其功能。 第一步是跟踪每条电线，并将其与显示所有面板连接器的接线图（如下）进行比较。 将图与文章开头的面板图片进行比较，您会发现它以相同的方式显示了相同的接线，只是其可读性更高。
我发现该程序“记录”在电线中，可以读取卡并计算卡中数据的小计和总计。 更具体地说，每个地图上都有七个可读字段。 第一个是标识符，所有具有一个标识符的卡都被求和，其结果是五个字段中的每一个都给出了总和。 在我看来，此ID已分配给员工，每张卡对应一个付款期。 或id可能属于公司的部门，而身份证可能属于部门。 由于缺少变量名，因此无法准确确定。
汇总每个ID的记录可得出该雇员的总税收减免（从
日历年开始 ）。 五个汇总字段可能与工资扣除有关，例如联邦所得税，州税，社会保险税，医疗税和养老金缴费。 在读取了与员工相关的卡片之后，BM将对新的最终卡片进行穿孔，并扣除所有费用，然后打印一行报告。 将所有员工的小计相加即可得出总数。
这就是筒仓的工作方式。 读取80张卡片的地图时，每个数字在一个读取节点上可用，编号为1到80。将电线连接到该节点可将数字传输到机器的另一部分。 例如，假设第28-33列包含一个6位数的数字，而我们想添加这些数字。 这是通过将第28列读取器用一根导线连接到计数器的最高位，将第29列连接到下一位数等来完成的。 -仅6线。
下图显示了六根红色导线，它们将磁场传输到6C计数器。 地图的80列读取题为“第三读”下的两行节点。 计数器条目题字下的四行节点转到计数器输入。 其余字段以相同方式通过带有计数器的电线连接。
很难从照片中了解接线，因此通常在图中显示面板的连接图。 在其下方显示了读取列（在右侧）与计数器6C（在左侧）的连接。 按照IBM图像图中的样式，图中的一根由六根导线表示。 用一条线连接的水平条表示六根平行的线。
要显示总量，计数器输出连接到所需的打印机列。 在面板上，这些列标记为“打印条目”：43个“字母数字打印位置”，能够打印字母或数字，其后是45个数字位置，仅能打印数字。 下图显示了从计数器4C到打印位置从1到4（黄色）的四线，从计数器6C（红色）到打印列35-40的六线。
BM包含16个十进制计数器。 其中有4个是8位的，分别称为8A，8B，8C和8D。 四个6位（6A-6D），四个4位（4A-4D）和四个-2位（2A-2D）。 另外，两个计数器可以合并，并获得更大的计数器。 计数器之间也有链接，用于计算小计。 例如，计数器8A收集雇员的运行总额。 这些总计被添加到8B计数器中，并形成一个总计。
另一个重要的操作是比较两张卡的ID。 如果它们具有相同的ID，则必须将它们一起计数；如果不同，则需要显示小计并重置计数器。 通过在两行中写入两个字段以比较比较条目条目来执行比较。 如果它们不同，则信号进入比较出口。 由于我们想将当前地图与下一个地图进行比较，因此我们从“第二读数”中选取一个字段，而从“第三读数”中选取一个字段。 我们处理的地图将在第三阅读阶段，其后的卡片将在第二阅读阶段。 最后，比较输出连接到“程序开始（次要）”节点。 结果，BM开始打印下级“次要”的中间结果并开始另一个循环，并重置计数器。 BM还有另外两个小计，“中级”和“主要”（中级和高级）。
比较卡片的第1-4列，以确定是否需要打印小计。在上图中，第二和第三读数的第1-4列连接到比较记录的节点。 对应于它们的四个输出节点通过电线（灰色）连接，并连接到初级（MI）程序启动节点（黄色线连接至PRG START的右上角）。 下面的放大照片显示了电线的位置。
筒仓的另一个有趣特征是使用开关的条件行为。 可以根据信号切换连接，这可以使机器根据比较结果或面板上开关的状态来改变行为。 该CW根据“设置更改1”开关（面板顶部BM上的开关之一）更改其行为。 您可以将其想象为命令行设置的原型。 根据筒仓上的铭文，开关打开“从日历年开始”模式。 它包括一个字段的处理，并且还在添加到计数器2B的常数2和5之间切换（这些常数的目的对我来说仍然是个谜）。
母线右侧的电线控制计数器的行为-例如，中间结果或总结果的累加。 它们还将几个计数器连接在一起以扩大它们。 例如，将2C和4D计数器组合起来以作为单个6位计数器工作。
下表显示了筒仓接线图，显示了输入字段和打印机输出之间的关系。
插卡音箱
| 输出列
| 中级柜台
| 总柜台
|
|---|
1-4
| 1-4
| 4C
| |
34-38
| 5-10
| 8D
| 4A / 2D
|
44-45岁
| 11-18
| 8A
| 8B
|
61-66
| 19-26
| 6A
| 2C / 4D
|
67-71
| 27-32
| 6B
| 2A / 4B
|
28-33
| 35-40
| 6C
| 8C
|
14-17
| | 4D
| |
从拨动开关
| | 2B
| |
第14-17列已汇总，但未打印。 也许它们的价值在最终的打孔卡上突破了。 仅当“设置更改1”拨动开关打开时，才处理第34-38列。 2B计数器由面板上的拨动开关控制，在第2步或第5步中添加了2B计数器。
机器的另一个有趣的功能是总计的打孔。 它使您可以处理一大包打孔卡，并发行少量的打孔卡。 配置税码，以便为每位员工打一张打孔卡。 因此，一组带有每个付款周期数据的员工卡减少为一张具有年度金额的卡。 该卡已经可以用于进一步处理。
Bukhmashina IBM 403连接到第519型号的打孔装置通过将带有粗电缆的
打孔机连接到BM，可以对结果进行
打孔 。 一根筒仓节点中插入的一根线控制了穿孔的包含，而另一根则控制了其消耗的时间。 设置了税务汇总表，以使每个小计的最终卡都可以突破。 打孔机上的一个单独的料仓控制需要在卡上打孔的列。
控制最终卡穿孔的电线。 总打孔开关（SP.SW）节点通过灰色电线连接（左下）403号会计机内部
这些BM仅使用巧妙的机电就可以在没有电子组件的情况下提供什么功能，这令人惊奇。 机器内部有迷宫般的电动机，旋转轴，凸轮和手柄。 它看起来更像是汽车而不是计算机，甚至还有油泵！ 对于所有这些机械零件，BM的重量超过一吨（1143千克）。
在电线传输线上，特定的列将传输到卡上。 但是卡中的符号如何通过导线传输？ 计数器如何增加？ 结果如何显示？ BM使用与打孔卡结构密切相关的复杂机制。
在现代语言中，符号是按顺序编码的-脉冲沿着导线传播，脉冲的持续时间与卡上孔的位置有关。 脉冲启动和停止计数器。 它们还控制显示结果的打印头。
403rd的工作时间基于轴的旋转，而不是时钟。 轴的每次旋转都对应于卡片的循环-读取和处理。 时间的基本单位是旋转18°：这是读取卡片的连续孔，将打印头移动一个字符和转动计数器一个之间的时间。 以每分钟150张卡片的处理速度，在18°时，每张卡片的速度约为400毫秒，每转20毫秒，因此该机制的速度惊人。
阅读卡
要了解BM的工作原理，您需要了解数据如何存储在打孔卡上。 打孔卡可存储80个字符，每个字符由列中的一组孔表示。 该照片显示了一张地图，该地图显示了字母的数字和字母的存储。 每个字符都印在卡的顶部，并在卡的底部打出与之对应的孔。 数字只是所需行中从0到9的一个空洞（请注意，数字不是以二进制存储，而是以十进制存储）。 为了支持数字行上方的字母，引入了两个辅助的“区域”字母。 字母A由列中的两个孔指示-区域和数字。
零以上的区域行称为11，即X，其上方的行称为12。 对于某些字母，第0行用作区域而不是数字。 与此相关的一些困难，例如，需要一种特殊的机制来打印“数字零”而不是“区域”。 打孔卡的这种编码后来变成了
EBCDIC （扩展二进制编码的十进制交换码），在IBM计算机上使用，而不是ASCII。 该代码的许多工件，特别是违反字母顺序的工件，恰好源自打孔卡。
您可能会认为BM一次读一列卡，一次处理一个字符。 但是实际上是从底部开始横向读取卡。 从第9行开始，以零结束，然后是分区行，将并行读取所有80列。 为了读取地图，BM使用了一组80个线刷，每列一个。 如果电刷上有孔，则与卡下方的金属轴接触，这将闭合电路并产生脉冲。 每列都会有一个对应于该孔的冲量，在这种情况下，第9行将首先工作，然后是第8行，依此类推，以0结尾。因此，每个字符都被顺序编码，并且每个NR线都传输这些信号之一，但是所有列都经过处理并行。
列印
第402台机器的打印头BM打印机构由88个打印头组成。 每个磁头都有可以打印的所有字符。 磁头垂直移动，停在所需的符号上，然后锤子将其击中，并通过墨膜打印该符号。 因此，一行中的所有字符都是并行打印的。
汇流排上的导线确定需要打印的内容，并在正确的时间停止每个打印头，以便选择正确的字符。 磁头的移动与卡的读取精确地同步，因此，例如，在打印头上的“ 3”移动到打印位置的同时读取卡的第三行。 如果将电刷组件连接到该列的打印单元，则脉冲将向磁铁供电，释放锁定机构，紧贴打印头的齿并停止它，以便打印“ 3”符号。 如果从卡上读取“ 2”，则刷子将在一个单位时间后与孔相对，打印头将再上升一个位置，然后将打印“ 2”。
打印机制包括机械零件的复杂连接：凸轮，卡爪，导向装置，弹簧和夹具，以及在适当的时间激活这些零件的电磁体。该机制每分钟可以打印100行，因此零件来回快速移动，需要精确同步。轴每旋转18°，打印头就会移动一个位置，从而与卡的读取同步。专柜
BM的基础-机电计数器，将这些值相加。每个数字都是一个单独的轮子，可以旋转进行累加。轮子的位置对应于该类别的值。例如，要在计数器上加上27，十位轮会旋转两个位置，而单位轮会旋转七个。因此，要增加卡上的值，轮子必须转动相应的转数。遇到孔时，轮子旋转，每增加一行旋转一个位置，然后在第0行停止读取。由于首先读取第9行，最后读取第0行，所以计数器旋转孔数所指示的位置数。
403机的机电表顶部是一个两位数的数字计数器。车轮在左边。启动和停止线圈迫使车轮在正确的时间启动和停止旋转，从而激活控制停止的杆。传递是通过车轮下方的凸轮进行的，从而闭合触点。面板后面有电触点，可读取存储在计数器上的值-它们连接到右侧的触点。
SP确定卡中的哪些列添加到哪些计数器。要向计数器添加字段值，读取器的画笔通过控制面板连接到计数器；因此，卡控制计数器轮的旋转。信号打开计数器的启动线圈，制动器松开轮子，然后开始旋转。在位置0，固定线圈释放制动器，并停止车轮。例如，如果刷子从卡上读取值“ 7”，则计数器将经过7个位置，然后停止。如果刷子的读数为“ 1”，则计数器只会旋转一个位置。一切都通过同步卡片移动和反向旋转来进行。 18°的旋转对应于卡片移动一排，计数器的旋转对应一个位置。计数器有20个相距18°的位置。加10会使它旋转半圈。减法通过加法完成通过加到9（减去数字n加上9-n来代替，之后添加校正单位）。为此，计数器从位置“ 9”开始，并在读取孔时停止。例如，如果在位置7上打孔，则计数器将旋转2个位置。从一个类别到另一个类别的转移执行了一种复杂的机制。您可能希望当一个轮子从9变为0时，它会像里程表一样转动下一个等级的轮子，但是对于多值计数器而言，它会太慢。计数器每分钟增加150个数字，并且旋转速度非常快。相反，计数器使用类似于加速提前进位的方案。如果车轮位于位置9，则它会闭合触点，并且该装置将从下部的排出口移动到上部的排出口。当方向盘从9变为0时，另一个触点闭合，从而创建一个牢记“记住”的数字。在所有添加之后，并行创建所有“思维”编号并一次添加。因此，像99999999 +1这样的加法项不会因链转移而延迟-它们都同时旋转。接力赛
BM由数百个继电器，机电开关和系统“控制逻辑”的管理器控制。图为BM的背面，上面装有继电器。在极端面板上可以找到另一个继电器。要创建定时信号，请使用转轴上的凸轮打开和关闭开关。因此，整个系统与旋转轴同步。
结论
现在打孔卡的处理几乎被遗忘了，但是它已经对数据处理进行了近一百年的管理。甚至在没有计算机存在之前，企业就使用打孔卡和标签进行记帐。尽管IBM计费机由看似原始的组件组成，却能够执行惊人的复杂任务。 BM和NW编程一直很流行，直到1960年代，企业开始逐渐转向具有存储程序（例如IBM 1401）的商用计算机。尽管如此，IBM一直积极地推广BM，直到1976年。有趣的是，得克萨斯州的一家公司仍然使用IBM 402 BM，这证明了打孔卡技术的惊人耐用性。可以从Bitsavers网站下载不同BM的说明：• IBM 402、403和419计费机：操作手册• IBM 402、403和419现场工程指导手册• IBM功能接线原则