Plugboard - Plugboard

Электропроводка панели управления бухгалтерской машины IBM 402 . Эта доска была помечена как «сводка прибылей и убытков».

Обратная сторона той же коммутационной панели 402, на которой показаны контакты, которые контактируют с внутренней проводкой машины. Отверстия назвали ступицами.

Коммутационная панель или панель управления (термин , используемый в зависимости от области применения) представляет собой массив из гнезда или гнезда (часто называемые концентраторы) , в котором коммутационные шнуры могут быть вставлены , чтобы замкнуть электрическую цепь. Панели управления иногда используются для управления работой записывающего оборудования , шифровальных машин и первых компьютеров .

Аппаратура для записи единиц

IBM 407 счетная машина с панелью управления вставлена, но не занимается.

Панель управления IBM представляла собой просто плату с отверстиями (концентраторами) для подключения перемычек.

Основная статья: Оборудование для записи единиц

Самые ранние машины были привязаны к конкретным приложениям. Панели управления были представлены в 1906 году для табулятора Hollerith Type 1 ( фото Типа 3 со встроенной панелью управления здесь ). Съемные панели управления были представлены с табулятором Hollerith ( IBM ) типа 3-S в 1920-х годах. Затем приложения могут быть подключены к отдельным панелям управления и вставлены в табуляторы по мере необходимости. Съемные панели управления стали использоваться во всех записывающих машинах, где машины, используемые для различных приложений, требовали перемонтажа.

Съемные панели управления IBM имели размер от 6 1/4 дюйма на 10 3/4 дюйма (для таких машин, как IBM 077, IBM 550 , IBM 514 ) до примерно одного-двух футов (от 300 до 600 мм) на стороне и имел прямоугольный массив ступиц. Вилки на каждом конце одножильного патч-корда вставлялись в концентраторы, создавая соединение между двумя контактами на машине, когда панель управления была помещена в машину, тем самым соединяя излучающий концентратор с принимающим или входным концентратором. Например, в приложении для дублирования карт концентратор считывания (выдачи) столбцов карт может быть подключен к входному концентратору перфорированного магнита. Было относительно просто скопировать некоторые поля, возможно, в разные столбцы, и игнорировать другие столбцы с помощью подходящего подключения. Панели управления табуляторами могут потребовать десятки патч-кордов для некоторых приложений.

Функции табулятора были реализованы как с механическими, так и с электрическими компонентами. Панели управления упростили изменение электрических соединений для различных приложений, но изменение использования большинства табуляторов по-прежнему требовало механических изменений. IBM 407 был первым табулятором IBM, который не требовал таких механических изменений; все функции 407 управлялись электрически и полностью определялись панелью управления приложения и лентой каретки.

Для большинства машин с панелями управления, от подборщиков, интерпретаторов до IBM 407 , в руководствах IBM панель управления описывается как «управляющая» или «автоматическая операция была получена с помощью ...». Панели управления калькуляторов, таких как IBM 602 и IBM 604 , которые определяли последовательность операций, были описаны как программы .

Электромонтаж панелей управления приборной записывающей аппаратурой

Перфокарта с 80 столбцами. Помечены строки с 0 по 9. В 12-м ряду вверху есть одна отметка в столбце 7. В 11-м ряду, расположенном под ним, на этой карте не перфорировано. Когда карточки проходят через станцию ​​считывания, обычно сначала 9 краев (нижний край), проволочные щетки, по одной на каждый столбец, соприкасаются через отверстия.

Реле , подобные этому, широко использовались в аппаратуре единичной записи. Когда ток протекает через электромагнит 1, железный якорь 2 втягивается внутрь, поворачиваясь на подшипнике в его углу (не показан) для перемещения общего контакта 3. Реле может иметь более одного набора контактов. Реле сопелектора было пять комплектов.

Оборудование для записи объектов обычно настраивалось под конкретную задачу с помощью съемной панели управления. Электрические соединения различных компонентов записывающего устройства были представлены на панели, а соединения между ними определялись проводкой, при этом фактические соединения выполнялись, когда панель вставлялась в машину и фиксировалась на месте. Возможно, наиболее близким современным аналогом является программируемая вентильная матрица , в которой доступно фиксированное количество логических компонентов, а их межсоединение определяется пользователем.

Подключение панели управления единичной записью требовало знания компонентов машины и их временных ограничений. Компоненты большинства записывающих машин были синхронизированы с вращающимся валом. Один оборот представляет собой один машинный цикл, в течение которого перфокарты будут перемещаться от одной станции к другой, может быть напечатана строка, может быть напечатано общее количество и так далее. Циклы были разделены на точки в зависимости от того, когда строки на перфокарте должны появиться под станцией считывания или перфорации. На большинстве машин карты подавались лицевой стороной вниз, 9 краем (нижний край) вперед. Таким образом, первая точка в карточном цикле будет 9-кратной, вторая 8-кратной и так далее - 0-кратной. Времена от 9 до 0 назывались цифрами. За ними следуют 11 часов и 12 часов, также известных как зоны.

В станции считывания набор из 80 щеток из пружинной проволоки, прижимаемых к карте, по одной для каждого столбца (станция считывания 407, построенная без щеток, удерживала карту в неподвижном состоянии и могла считывать карту несколько раз, каждый раз генерируя те же импульсы, что и будет генерироваться станцией с пружинной проволокой 80). Когда отверстие проходило под щеткой, щетка контактировала с проводящей поверхностью под картой, которая была подключена к источнику электроэнергии, и генерировался электрический импульс, импульс в терминологии IBM. Каждая щетка была подключена к отдельному концентратору на панели управления, от которого при необходимости ее можно было подключить к другому концентратору. Действие, вызванное импульсом в проводе, зависело от того, когда оно происходило в цикле, - это простая форма мультиплексирования с временным разделением . Таким образом, импульс, который возник в течение 7 раз на проводе, подключенном к пробивному магниту столбца 26, пробьет отверстие в строке 7 столбца 26. Импульс на том же проводе, который возник в 4 раза, пробьет 4 в столбце 26. Синхронизированные таким образом импульсы часто исходили от щеток считывания, которые обнаруживали дыры, пробитые в картах, когда они проходили под щетками, но такие импульсы также испускались другими схемами, такими как выходы счетчиков. И зонные импульсы, и цифровые импульсы были необходимы для буквенно-цифровой печати. Они оба могут быть отправлены по одному проводу, а затем разделены релейными цепями в зависимости от времени в цикле.

Панель управления для каждого типа машины представила выходные (выходные) и входные (входные) хабы в логическом порядке. Во многих местах будут подключены два или более смежных общих концентратора, что позволит подключить более одного провода к этому выходу или входу. Несколько групп концентраторов были соединены вместе, но не подключены ни к каким внутренним цепям. Эти концентраторы шины можно использовать для подключения нескольких проводов при необходимости. Небольшие соединительные блоки, называемые разделителями проводов, также были доступны для соединения трех или четырех проводов над панелью управления. Некоторые из них видны на фотографии панели IBM 402.

Возможности и сложность компонентов машин для записи единиц измерения развивались в течение первой половины 20-го века и часто были специфичными для нужд конкретного типа машин. Следующие группы концентраторов были типичными для более поздних машин IBM:

• Кисти для чтения, 80 выходных узлов, по одной на каждую колонку карточек. Табулирующая машина может иметь две или три станции чтения, каждая со своим собственным набором из 80 узлов. Воспроизводящий пуансон может иметь дополнительную станцию ​​считывания после пуансона для проверки.
• Магниты перфорации Машины, которые могли перфорировать карты, такие как воспроизводящий перфоратор, имели вводы ступицы для каждого столбца карт. Импульс к одному из этих входов вызвал срабатывание электромагнита, который инициировал пробивание отверстия в этом положении колонны.
• Записи для печати, по одному концентратору для каждой позиции печати. Импульсы к этим входам управляли движением печатных полос или колес, чтобы поместить нужный типовой элемент под печатные молотки. У 407 также были выходы из каждого печатающего колеса, которые затем могли подавать на счетчики для сложения или вычитания. Это гарантировало, что итоги всегда совпадают с напечатанными.
• Счетчик записей. Табулирующая машина IBM, такая как серия 402 или 407, будет иметь несколько счетчиков разных размеров. (Например, у IBM 402/403 было четыре набора счетчиков по 2, 4, 6 и 8 цифр каждый, обозначенных 2A, 2B, 2C, 2D, 4A, 4B и т. Д.) Каждый счетчик имел две записи управления счетчиками для указания любого сложения. (плюс) или вычитание (минус). Если ни один из них не был импульсным, никакая операция не выполнялась. Если была дана команда на добавление, цифровой импульс, передаваемый от колонки к втулке счетчика, запускал вращение счетного колеса. Он остановился автоматически в нулевое время. Таким образом, импульс в 8 раз заставил колесо продвинуться на 8 шагов, добавив значение 8 к этому положению счетчика. Переносы внутри группы выполнялись автоматически. Узлы переноса и выноса позволяют соединять счетчики, позволяя накапливать более длинные номера. Вычитание было более сложным и использовало арифметику с дополнением до девяти .
• Счетчик выходов. Концентратор общего ввода счетчика заставлял этот счетчик выдавать суммарные импульсы, которые можно было подключить к позициям печати. После того, как сумма была напечатана, счетчик был сброшен. Специальные схемы позволяли правильно печатать отрицательные значения, а не как дополнения до девяти, и был предусмотрен специальный выход, позволяющий печатать соответствующий символ ( «cr» или «-») рядом с числом, когда оно было отрицательным.
• Сравнение. В простых схемах сравнения было два входа и один выход, который испускал импульс всякий раз, когда импульсы приходили к входам в разное время. Некоторые машины, например подборщики, могли определить, какое число было больше, если они не были равны. Табулирующая машина может сравнивать номер счета на следующих друг за другом картах и ​​печатать общую сумму при появлении нового номера счета. Для функции сравнения IBM реализовала то, что теперь будет называться вентилем XOR, с использованием противоположных электромагнитов. Если бы ни один из магнитов не находился под напряжением или оба магнита находились под напряжением одновременно, якорь реле не двигался бы. Если бы только один магнит был под напряжением, якорь переместился бы и коснулся одного из двух контактов, расположенных с каждой стороны. Два контакта были соединены вместе внутри и подключены к выходному концентратору, что указывало на неравное сравнение.
• Распределители позволяли подключать выходной импульс к нескольким входам без создания обратной цепи между входами.
• Излучатели представляли собой наборы из 12 выходных концентраторов, которые автоматически генерировали импульс в каждый заданный момент цикла карты. Двенадцать выходных узлов были подключены к контактам поворотного переключателя, который вращался вместе с циклом карты. Таким образом, подключение выхода 6 от эмиттера к входу пуансонного магнита привело бы к пробиванию 6 в этом положении. Эмиттеры могут использоваться для размещения числового постоянного значения, например даты, на каждой карточке. Буквенно-цифровые постоянные данные могут быть созданы путем тщательного комбинирования цифровых и зональных импульсов. Более поздние машины, такие как 407, также имели полный набор буквенно-цифровых эмиттеров, для использования которых требовался только один провод.
• Селекторы направляли импульс от общего входа на любой из двух выходов, в зависимости от того, был ли под напряжением магнит реле . Было использовано много типов селекторов, которые различались по способу срабатывания «пускового» реле. В простейшем случае, немедленный (I) ввод, магнит был активирован, когда импульс был получен и удерживался в течение оставшейся части цикла. Более сложные селекторы, называемые пилотными селекторами, имели концентратор входа D, который заставлял селекторный магнит срабатывать в следующем машинном цикле, и концентратор входа X, который также задерживался, но запускался только 11 или 12 импульсами. Задержка на один цикл была необходима, потому что в большинстве случаев к тому времени, когда импульс был обнаружен, было слишком поздно, чтобы надежно предпринять действия в этом цикле. Ко-селекторы имели только непосредственный вход, но пять наборов контактов и обычно запускались выходом сопряжения пилотного селектора , отсюда и названия.
• Селекторы цифр были похожи на эмиттеры, с одним выходным концентратором для каждой точки цикла, но у них также был входной концентратор, который переключался на последовательные выходные концентраторы по мере продвижения цикла. Селектор цифр можно преобразовать в эмиттер цифр, подключив его входной концентратор к постоянному источнику тактовых импульсов. Но в него также могут подаваться другие сигналы и использоваться для обнаружения определенной цифры. Подключение первой кисти чтения к входу селектора цифр и соединение, скажем, ее выхода 4 с входом D пилотного селектора приведет к тому, что этот селектор будет перемещаться в следующем цикле чтения, если в столбце этой первой кисти чтения будет набита цифра 4.
• Разделение столбцов представляло собой реле, которые срабатывали только в 11 и 12 раз, что позволяло отделять цифровые импульсы от зонных импульсов.
• Место хранения. Более поздние машины, такие как 407 и 602, могли сохранять несколько значений для последующего использования с помощью механического устройства, несколько похожего на эмиттер, за исключением того, что оно содержало скользящий контакт, который определял, в какой момент времени должен был быть выдан импульс. Контактный ползунок был установлен электромеханически, когда значение было сохранено, и оставался на месте до тех пор, пока хранилище не было очищено.

Шифровальные машины

Коммутационная панель ( steckerbrett ) на Enigma расположена в передней части машины, под клавишами. На фотографии две пары букв поменяны местами (SO и JA). Таким образом можно поменять местами до 13 букв.

На знаменитой машине Enigma использовалась коммутационная панель ; это было несъемным. В этом случае коммутационная панель выполняла роль «четвертого ротора» в работе роторной машины . Электропроводка коммутационной панели была частью «дневных настроек», которые определяли, какие роторы вставлять в какой слот и какие соединения коммутационной платы выполнять. На практике коммутационная панель действительно улучшала безопасность создаваемого шифра, но, поскольку она не менялась при каждом нажатии клавиши, в отличие от роторов, ее влияние было ограничено. См. Криптоанализ Загадки .

Ранние компьютеры

Электромонтажные панели ENIAC

Первая версия компьютера ENIAC была запрограммирована с помощью кабелей, переключателей и коммутационных панелей. Кабельная разводка ENIAC была позже переконфигурирована для использования существующей памяти ПЗУ данных функциональных таблиц в качестве памяти ПЗУ программ (переключатели и коммутационные панели продолжали использоваться в перенастроенном ENIAC).

В IBM 305 RAMAC использовалась панель расширения для всех операций сравнения программ и всех операций ветвления. Другие коммутационные панели управляли чтением и перфорацией карт, принтером и пишущей машинкой. Многие периферийные устройства, например IBM 711 и 716 , для компьютеров IBM первого и второго поколения, включая серии IBM 700/7000 и IBM 650 , были основаны на машинах для записи единиц и включали в себя коммутационные панели.

Платы расширения использовались в компьютерах специального назначения в течение некоторого времени, действуя как постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), но их можно было вручную перепрограммировать в полевых условиях. Одним из примеров является компьютер Ferranti Argus , используемый в ракете Bristol Bloodhound , который оснащен коммутационной панелью, запрограммированной путем вставки небольших ферритовых стержней в слоты, по сути , вручную создавая оперативную память только для чтения .

Смотрите также

• Энигма машина
• Пауэрс-Самас, британский производитель записывающего оборудования, использовал съемную «соединительную коробку» с механическими связями вместо коммутационной панели.
• Телефонный коммутатор
• Макетная плата , термин для беспаечной коммутационной платы, используемой для создания прототипов электроники.

использованная литература

• IBM (1956). Оборудование для обработки данных перфокарт IBM: Принципы функциональной разводки (PDF) . 22-6275-0. Архивировано из оригинального (PDF) 09.08.2010 . Проверено 6 ноября 2007 .
• Brooks Jr., Frederick P .; Айверсон, Кеннет Э. (1963) Автоматическая обработка данных , Wiley, 494pp. Хорошо написанные описания записывающих устройств и проводки панели управления, как IBM, так и Remington Rand.

внешние ссылки

• История вычислительной техники Колумбийского университета: панели управления IBM
• Архивы IBM: фото панели управления IBM 407 .