Cinta perforada
Cinta perforada o cinta de papel perforada es una forma de almacenamiento de datos que consiste en una larga tira de papel en la que se perforan agujeros. Se desarrolló a partir de las tarjetas perforadas y posteriormente se utilizó junto con ellas, diferenciándose en que la cinta es continua.
Las tarjetas perforadas y las cadenas de tarjetas perforadas se usaban para controlar los telares en el siglo XVIII. El uso de sistemas de telegrafía comenzó en 1842. La cinta perforada se usó a lo largo del siglo XIX y durante gran parte del siglo XX para telares programables, comunicación de teleimpresora, para entrada a computadoras de las décadas de 1950 y 1960, y más tarde como medio de almacenamiento para minicomputadoras y máquinas CNC. herramientas. Durante la Segunda Guerra Mundial, los sistemas de descifrado de códigos utilizaron sistemas de cinta perforada de alta velocidad que utilizaban métodos de lectura óptica. La cinta perforada se utilizó para transmitir datos para la fabricación de chips de memoria de solo lectura.
Historia
Las cintas de papel perforado fueron utilizadas por primera vez por Basile Bouchon en 1725 para controlar los telares. Sin embargo, las cintas de papel eran costosas de crear, frágiles y difíciles de reparar. Para 1801, Joseph Marie Jacquard había desarrollado máquinas para crear cintas de papel atando tarjetas perforadas en una secuencia para telares Jacquard. La cinta de papel resultante, también llamada "cadena de tarjetas", era más resistente y sencilla tanto de crear como de reparar. Esto condujo al concepto de comunicar datos no como un flujo de tarjetas individuales, sino como una "tarjeta continua" (o cinta). Las cintas de papel construidas a partir de tarjetas perforadas se utilizaron ampliamente a lo largo del siglo XIX para controlar telares. Muchas operaciones profesionales de bordado todavía se refieren a aquellas personas que crean los diseños y patrones de máquina como perforadores a pesar de que las tarjetas perforadas y la cinta de papel finalmente se eliminaron en la década de 1990.
En 1842, una patente francesa de Claude Seytre describía un dispositivo para tocar el piano que leía datos de rollos de papel perforado. En 1900, los rollos de música perforados anchos para pianolas se usaban para distribuir música popular a los mercados masivos.
En 1846, Alexander Bain utilizó cinta perforada para enviar telegramas. Esta tecnología fue adoptada por Charles Wheatstone en 1857 para el sistema Wheatstone utilizado para la preparación, el almacenamiento y la transmisión automatizados de datos en telegrafía.
En la década de 1880, Tolbert Lanston inventó el sistema de composición tipográfica Monotype, que consistía en un teclado y una rueda de composición. La cinta, perforada con el teclado, era luego leída por el lanzador, que producía tipos de plomo según las combinaciones de agujeros en hasta 31 posiciones. El lector de cinta usaba aire comprimido, que pasaba a través de los orificios y se dirigía a ciertos mecanismos de la rueda. El sistema entró en uso comercial en 1897 y estuvo en producción hasta bien entrada la década de 1970, experimentando varios cambios en el camino.
Uso actual
En el siglo XXI, el uso de cinta perforada es muy raro. Todavía puede usarse en sistemas militares más antiguos y por algunos aficionados. En las aplicaciones de mecanizado de control numérico por computadora (CNC), la cinta de papel ahora es poco común, pero algunos sistemas modernos aún miden el tamaño de los programas CNC almacenados en pies o metros, lo que corresponde a la longitud equivalente si los datos se perforaran realmente en cinta de papel.
Formatos
Los datos se representaron por la presencia o ausencia de un agujero en una ubicación particular. Las cintas originalmente tenían cinco filas de orificios para datos a lo ancho de la cinta. Las cintas posteriores tenían seis, siete u ocho filas. Una máquina calculadora programable electromecánica de 1944, la calculadora controlada por secuencia automática o Harvard Mark I, usaba cinta de papel con 24 filas.
Siempre se perforó una fila de agujeros de rueda dentada más pequeños para sincronizar el movimiento de la cinta. Originalmente, esto se hacía usando una rueda con dientes radiales llamada rueda dentada. Más tarde, los lectores ópticos hicieron uso de los agujeros de las ruedas dentadas para generar pulsos de temporización. Los orificios de la rueda dentada estaban ligeramente más cerca de un borde de la cinta, dividiendo la cinta en anchos desiguales, para que no fuera ambiguo en qué dirección orientar la cinta en el lector. Los bits del ancho más estrecho de la cinta eran generalmente los bits menos significativos cuando el código se representaba como números en un sistema digital.
Materiales
Muchas de las primeras máquinas usaban cinta de papel aceitada, que estaba preimpregnada con un aceite ligero para máquinas, para lubricar el lector y los mecanismos de perforación. La impregnación de aceite generalmente hacía que el papel se volviera algo translúcido y resbaladizo, y el exceso de aceite podría transferirse a la ropa o cualquier superficie con la que entrara en contacto. Los lectores de cinta óptica posteriores a menudo especificaban cinta de papel opaco sin aceite, que era menos propensa a depositar residuos aceitosos en los sensores ópticos y causar errores de lectura. Otra innovación fue la cinta de papel plegada en acordeón, que era más fácil de almacenar de forma compacta y menos propensa a enredarse, en comparación con la cinta de papel enrollada.
Para uso pesado o repetitivo, a menudo se usaba cinta de poliéster Mylar. Esta película de plástico resistente y duradera generalmente era más delgada que las cintas de papel, pero aún podía usarse en muchos dispositivos diseñados originalmente para medios de papel. La cinta de plástico a veces era transparente, pero por lo general estaba aluminizada para hacerla lo suficientemente opaca para su uso en lectores ópticos de alta velocidad.
Dimensiones
La cinta para perforar solía tener un grosor de 0,00394 pulgadas (0,1 mm). Los dos anchos más comunes eran 11/16 pulgadas (17,46 mm) para códigos de cinco bits y 1 pulgada (25,4 mm) para cintas con seis o más bits. El espacio entre agujeros era de 0,1 pulgadas (2,54 mm) en ambas direcciones. Los orificios de datos tenían un diámetro de 0,072 pulgadas (1,83 mm); los orificios de alimentación de la rueda dentada eran de 0,046 pulgadas (1,17 mm).
Cinta sin marco
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La mayoría de los equipos perforadores de cinta usaban punzones circulares sólidos para crear agujeros en la cinta. Este proceso creó "chad", o pequeños pedazos circulares de papel. Gestionar la eliminación de chad era un problema molesto y complejo, ya que los diminutos trozos de papel tenían tendencia a escaparse de la contención e interferir con las otras partes electromecánicas del equipo de teleimpresora. El chad de la cinta de papel aceitada fue particularmente problemático, ya que tendía a aglutinarse y acumularse, en lugar de fluir libremente hacia un recipiente de recolección.
Una variación de la perforadora de cinta fue un dispositivo llamado Reperforador de impresión sin Chad. Esta máquina perforaría una señal de teleimpresora recibida en una cinta e imprimiría el mensaje en ella al mismo tiempo, utilizando un mecanismo de impresión similar al de una impresora de páginas ordinaria. El perforador de cinta, en lugar de perforar los orificios redondos habituales, perforaría pequeños cortes en forma de U en el papel, de modo que no se produjera chad; el "agujero" todavía estaba lleno de una pequeña trampilla de papel. Al no perforar completamente el agujero, la impresión en el papel permaneció intacta y legible. Esto permitió a los operadores leer la cinta sin tener que descifrar los agujeros, lo que facilitaría la transmisión del mensaje a otra estación de la red. Además, no había "caja de chad" para vaciar de vez en cuando.
Una desventaja de esta tecnología era que, una vez perforada, la cinta sin marco no se enrollaba bien para el almacenamiento, porque las solapas de papel que sobresalían se enganchaban en la siguiente capa de cinta y no se podía enrollar con fuerza. Otra desventaja que surgió con el tiempo fue que no había una forma confiable de leer cintas sin chasis en lectores de alta velocidad posteriores que usaban detección óptica. Sin embargo, los lectores de cinta mecánicos utilizados en la mayoría de los equipos de velocidad estándar no tuvieron problemas con la cinta sin chad, porque detectaron los orificios por medio de pasadores de detección mecánicos accionados por resortes romos, que empujaron fácilmente las solapas de papel fuera del camino.
Codificación
El texto se codificó de varias maneras. La codificación de caracteres estándar más antigua fue Baudot, que data del siglo XIX y tenía cinco agujeros. El código Baudot fue reemplazado por códigos modificados de cinco orificios, como el código Murray (que agregó retorno de carro y avance de línea), que se convirtió en el código Western Union, que se desarrolló aún más en el Alfabeto Telegráfico Internacional No. 2 (ITA 2), y una variante llamada código American Teletypewriter (USTTY). Otros estándares, como Teletypesetter (TTS), FIELDATA y Flexowriter, tenían seis agujeros. A principios de la década de 1960, la American Standards Association dirigió un proyecto para desarrollar un código universal para el procesamiento de datos, que se convirtió en el Código estándar estadounidense para el intercambio de información (ASCII). Este código de siete niveles fue adoptado por algunos usuarios de teletipos, incluido AT&T (Teletype). Otros, como Telex, se quedaron con los códigos anteriores.
Aplicaciones
Comunicaciones
La cinta perforada se usaba como una forma de almacenar mensajes para los teletipos. Los operadores escribieron el mensaje en la cinta de papel y luego enviaron el mensaje a la máxima velocidad de línea desde la cinta. Esto permitió al operador preparar el mensaje "fuera de línea" a la mejor velocidad de escritura del operador y le permitió corregir cualquier error antes de la transmisión. Un operador experimentado podría preparar un mensaje a 135 palabras por minuto (WPM) o más por períodos cortos.
La línea solía funcionar a 75 palabras por minuto, pero funcionaba de forma continua. Al preparar la cinta "fuera de línea" y luego enviando el mensaje con un lector de cinta, la línea podría operar de forma continua en lugar de depender del continuo 'on-line'; mecanografía por un solo operador. Por lo general, una sola línea de 75 WPM admitía tres o más operadores de teletipo que trabajaban sin conexión. Las cintas perforadas en el extremo receptor podrían usarse para transmitir mensajes a otra estación. Se desarrollaron grandes redes de almacenamiento y reenvío utilizando estas técnicas.
La cinta de papel se podía leer en las computadoras hasta 1000 caracteres por segundo. En 1963, una empresa danesa llamada Regnecentralen introdujo un lector de cintas de papel llamado RC 2000 que podía leer 2000 caracteres por segundo; más tarde aumentaron aún más la velocidad, hasta 2500 cps. Ya en la Segunda Guerra Mundial, el lector de cinta Heath Robinson, utilizado por los descifradores de códigos aliados, tenía una capacidad de 2000 cps, mientras que Colossus podía funcionar a 5000 cps con un lector de cinta óptico diseñado por Arnold Lynch.
Miniordenadores
Cuando se lanzaron las primeras minicomputadoras, la mayoría de los fabricantes recurrieron a las teleimpresoras ASCII producidas en masa existentes (principalmente el Teletipo Modelo 33, capaz de producir diez caracteres ASCII por segundo) como una solución de bajo costo para la entrada del teclado y la salida de la impresora.. El modelo 33 ASR comúnmente especificado incluía un perforador/lector de cinta de papel, donde ASR significa "Envío/recepción automático" a diferencia de los modelos KSR (envío/recepción de teclado) y RO (solo recepción) sin perforaciones ni lectores. Como efecto secundario, la cinta perforada se convirtió en un medio popular para el almacenamiento de datos y programas de minicomputadoras de bajo costo, y era común encontrar una selección de cintas que contenían programas útiles en la mayoría de las instalaciones de minicomputadoras. Los lectores ópticos más rápidos también eran comunes.
La transferencia de datos binarios hacia o desde estas minicomputadoras a menudo se lograba mediante una técnica de codificación doble para compensar la tasa de error relativamente alta de los perforadores y los lectores. La codificación de bajo nivel era típicamente ASCII, más codificada y enmarcada en varios esquemas como Intel Hex, en el que un valor binario de "01011010" estaría representado por los caracteres ASCII "5A". La información de encuadre, direccionamiento y suma de verificación (principalmente en caracteres hexadecimales ASCII) ayudó con la detección de errores. Las eficiencias de dicho esquema de codificación son del orden del 35 al 40% (por ejemplo, se necesita un 36% de 44 caracteres ASCII de 8 bits para representar dieciséis bytes de datos binarios por cuadro).
Fabricación asistida por ordenador
En la década de 1970, los equipos de fabricación asistidos por computadora a menudo usaban cinta de papel. Un lector de cinta de papel era más pequeño y menos costoso que los lectores de tarjetas Hollerith o de cinta magnética, y el medio era razonablemente confiable en un entorno de fabricación. La cinta de papel era un medio de almacenamiento importante para las máquinas enrolladoras de alambre controladas por computadora, por ejemplo.
Los papeles de fibra larga lubricados y encerados negros de primera calidad y la cinta de película Mylar se desarrollaron para que las cintas de producción muy usadas duren más.
Transferencia de datos para programación de ROM y EPROM
Desde la década de 1970 hasta principios de la de 1980, la cinta de papel se usaba comúnmente para transferir datos binarios para incorporarlos en chips de memoria de solo lectura (ROM) programables con máscara o en sus contrapartes borrables EPROM. Se desarrolló una variedad significativa de formatos de codificación para uso en computadora y transferencia de datos ROM/EPROM. Los formatos de codificación comúnmente utilizados fueron impulsados principalmente por aquellos formatos compatibles con los dispositivos de programación EPROM e incluyeron varias variantes hexadecimales ASCII, así como una serie de formatos propietarios.
Un nivel alto mucho más primitivo y mucho más largo También se utilizó el esquema de codificación, BNPF (Begin-Negative-Positive-Finish), también escrito como BPNF. En la codificación BNPF, un solo byte (8 bits) estaría representado por una secuencia de trama de caracteres altamente redundante que comienza con un solo ASCII 'B', ocho caracteres ASCII donde un '0' estaría representado por una "N" y un "1" estaría representado por una "P", seguida de una terminación ASCII "F". Estas secuencias ASCII de diez caracteres estaban separadas por uno o más caracteres de espacio en blanco, por lo que se usaban al menos once caracteres ASCII por cada byte almacenado (9 % de eficiencia). El código ASCII "N" y "P" los caracteres diferían en cuatro posiciones de bits, lo que brindaba una excelente protección contra errores de un solo golpe. Los esquemas alternativos también estaban disponibles donde "L" y "H" o "0" y "1" también estaban disponibles para representar bits de datos, pero en ambos esquemas de codificación, los dos caracteres ASCII que contienen datos difieren en solo una posición de bit, lo que proporciona una detección de errores de perforación única muy deficiente.
Caja registradora
NCR de Dayton, Ohio, fabricó cajas registradoras alrededor de 1970 que perforaban cinta de papel. Sweda hizo cajas registradoras similares casi al mismo tiempo. Luego, la cinta podría leerse en una computadora y no solo se podría resumir la información de ventas, sino que también se podrían facturar las transacciones a cargo. La cinta también se usó para el seguimiento del inventario, el departamento de registro y los números de clase de los artículos vendidos.
Industria periodística
La industria periodística utilizó la cinta de papel perforado hasta mediados de la década de 1970 o más tarde. Los periódicos generalmente se colocaban en plomo caliente mediante dispositivos como máquinas Linotype. Con los servicios de cable entrando en un dispositivo que perforaría la cinta de papel, en lugar de que el operador de Linotype tuviera que volver a escribir todas las historias entrantes, la cinta de papel podría colocarse en un lector de cinta de papel en Linotype y crearía las fichas de plomo sin el operador volviendo a escribir las historias. Esto también permitió que los periódicos usaran dispositivos, como Friden Flexowriter, para convertir la escritura a tipo de plomo a través de cinta. Incluso después de la desaparición de Linotype y la composición tipográfica de plomo caliente, muchos de los primeros dispositivos de fotocomposición utilizaron lectores de cintas de papel.
Si se encuentra un error en una posición en la cinta de seis niveles, ese carácter se puede convertir en un carácter nulo para omitirlo perforando las posiciones restantes sin perforar con lo que se conoce como un "desplumador de pollos";. Parecía un removedor de tallos de fresa que, presionado con el pulgar y el índice, podía perforar las posiciones restantes, un agujero a la vez.
Criptografía
Los cifrados de Vernam se inventaron en 1917 para cifrar las comunicaciones de teleimpresora utilizando una clave almacenada en una cinta de papel. Durante el último tercio del siglo XX, la Agencia de Seguridad Nacional (NSA) utilizó cintas de papel perforado para distribuir claves criptográficas. Las cintas de papel de ocho niveles se distribuyeron bajo estrictos controles contables y se leyeron mediante un dispositivo de llenado, como el KOI-18 portátil, que se conectó temporalmente a cada dispositivo de seguridad que necesitaba nuevas claves. La NSA ha estado tratando de reemplazar este método con un sistema de administración de claves electrónicas (EKMS) más seguro, pero a partir de 2016, aparentemente todavía se empleaba cinta de papel. El bote de cinta de papel es un contenedor resistente a la manipulación que contiene características para evitar la alteración no detectada del contenido.
Ventajas y limitaciones
Las cintas de papel o Mylar sin ácido se pueden leer muchas décadas después de su fabricación, a diferencia de las cintas magnéticas que se pueden deteriorar y volverse ilegibles con el tiempo. Los patrones de orificios de la cinta perforada se pueden decodificar a simple vista si es necesario, e incluso es posible editar una cinta mediante corte y empalme manual. A diferencia de la cinta magnética, los campos magnéticos como los producidos por motores eléctricos no pueden alterar los datos perforados. En las aplicaciones de criptografía, una cinta perforada utilizada para distribuir una clave puede destruirse rápida y completamente quemándola, evitando que la clave caiga en manos de un enemigo.
La confiabilidad de las operaciones de perforación de cintas de papel era una preocupación, por lo que para aplicaciones críticas se puede verificar que una nueva cinta perforada contenga el contenido correcto. Rebobinar una cinta requería un carrete de recogida u otras medidas para evitar rasgar o enredar la cinta. En algunos usos, "plegado en abanico" la cinta simplificó el manejo ya que la cinta se replegaría en un "tanque de recogida" listo para ser releído. La densidad de información de la cinta perforada era baja en comparación con la cinta magnética, lo que hacía que grandes conjuntos de datos fueran difíciles de manejar en forma de cinta perforada.
Galería
La máquina rompe códigos Colossus 1943 utilizó cintas de papel para almacenar datos (replica mostrada)
Este 1959 IBM 1620 se basó en cinta de papel para almacenar datos y programas
Lector de cinta utilizado con UNIVAC 1105 para el censo estadounidense de 1960
Lector de cinta industrial de gran capacidad
Esta computadora Monrobot XI de principios de los años 60 utilizó dos lectores de cintas de papel para el almacenamiento de datos fuera de línea
Lector de cinta de papel en un minicomputador PDP-1 (1960s)
Lectores de cinta de papel para un sistema de procesamiento de palabras, alrededor de 1970
Grandes sistemas IBM 1130 todavía manejaban cinta de papel a principios de los años 70 (a la izquierda de la consola)
Cinta de ocho agujeros de 1974
Este lector de colmillos de alta velocidad de la DEC de 1970 utiliza la detección óptica
Cinta de papel controlando el posicionamiento de papel en una impresora de línea IBM 1403 (1959-1983)
A finales de los 70 golpes de cinta pesada utilizados por la Agencia de Seguridad Nacional de EE.UU. para la distribución de código secreto
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