Tabulaator

Tabulaator (ka tabuleerimismasin) on elektromehaaniline masin, mida kasutati numbrilise ja tähelise info automatiseeritud töötlemiseks. Infot luges masin perfokaartidelt ja tulemusi väljastas paberlindi või eriplankide peale.

Enne arvutite laialdast kasutuselevõttu rakendati tabulaatoreid raamatupidamises ja inventarinimestiku kontrollimises. Tabulaatorid olid andmetöötluse tööstusharu aluseks.

Tabulaatorid said tõhusalt hakkama liitmise ja lahutamisega. Korrutamist ja jagamist sooritasid tabulaatorid järjestikuste liitmiste või lahutamiste kaudu. Masin töötas juhtpaanelis sisestatud programmi järgi.

Aastal 1931 kasutas ajaleht New York World terminit "superarvutamine", et kirjeldada Columbia ülikoolile eriprojekti järgi ehitatud suurt tabulaatorit (IBMi projekt).

 1890. aasta Ameerika Ühendriikide rahvaloenduse ajal 

pisi|Hollerithi perfokaart

1880. aasta Ameerika Ühendriikide rahvaloenduse andmete töötlemine võttis aega 8 aastat. Kuna Ameerika Ühendriikide konstitutsioon nõuab rahvaloenduse läbiviimist iga 10 aasta tagant, oli vaja suurenda töötlejate hulka või leida andmete töötlemiseks kiirem meetod.

1880. aastate lõpus leiutas Herman Hollerith andmete salvestamise kandjatele, mida masin saab lugeda. Hollerithi vaimustasid rongikonduktorid, kes kasutades augud rongipiletitel pani kirja reisijate iseloomustused (nt sugu ja ligikaudne vanus). Varem sellistes kandjates hoiti käskude loendeid programmeerivate massivate käivitamiseks (nt žakaarteljed). Esialgu kandjate materjalideks proovis Hollerith kasutada paberlinti, aga pärast otsustas ta kasutada perfokaarte. Kaartide rakendus pakkus Hollerithile tema kaastöötaja John Shaw Billings. Kaartidel oli ümmargused augud (12 rida ja 24 veergu).

Hollerithi tabulaator rakendas elektromehaanilisi releesid ja solenoide mehaaniliste loendurite muutmiseks. Kaardilugeri peale olid vedrudega riputatud juhtmed. Kaarti asutati elavhõbedaga kaevudele, mis ühtivad kaardil võimalike aukude asukohtadega. Kui juhtmed surusid kaardile, augud lasksid mõned juhtmed läbi elavhõbekaevudesse ja tekitada elektriühendusi. Seda võib kasutada rehkendamiseks, sorteerimiseks ja kõlisti aktiveerimiseks, et anda operaatorile teada kaardi täielikust lugemisest. Tabulaatoril oli 40 loendurit, igal oli oma numbrilaud 100 jaotise ja kahe näitajaga: üks sammus iga loendupulsiga, teine sammus, kui teine loendur tegi täispööret. Selline asetus võimaldas rehkendust 10 000-ni. Igal tabuleerimisprotsessil loenduritel oli võimalus määrata kindla augu või (releeloogikat kasutades) aukude kombinatsiooni (abiellunud emased). Kaartide sorteerimiseks oli mõeldud sektsioon sorteerimiskast, kardite asukoht sahtlites sõltub kaardiandmetest.

1890. aasta Ameerika Ühendriikide rahvaloenduseks oli kasutatud Hollerithi meetod. Ametnikud perforeerisid kaarte sisestades kodanike vanuseid, sugu, elukohti jne.

 Pärast 1890. aasta Ameerika Ühendriikide rahvaloendust 
Hollerithi tehnoloogia eelised raamatupidamises ja inventarinimestiku kontrollimises olid kohe ilmsed ja paistis välja teiste masinate hulgast. Pärast rahvaloendust peeti Hollerithi mitme auhinna vääriliseks ja anti talle Columbia ülikooli professori kutse. Hollerith alustas oma äri – The Hollerith Electric Tabulating System  ja 1896. aastal ta ühendas aktsiaseltsiks Tabulating Machine Company. Samal aastal ta ka esitas Hollerith Integrating Tabulator – tabulaator, mis oli võimalik liituda kaartidele kodeeritud numbreid (varem tabulaatorid oskasid ainult loendada). Perfokaartide lugemine oli aga ikka toimetatud käsitsi viikide ja elavhõbedaga kaevude kasutades. Aastal 1900 ilmus Hollerith Automatic Feed Tabulator ja seda masinat rakendati selle aasta Ameerika Ühendriikide rahvaloenduses. 1906. aastal Type 1 tabulaatorile oli lisatud juhtpaanel.

1911. aastal 4 korporatsiooni (Hollerithi firma oli nende hulgas) olid amalgaamitud uuesse ettevõttesse Computing-Tabulating-Recording Company (CTR). Samal ajal oli valmistanud Powers Accounting Machine (tootja Powers Accounting Machine Company) Ameerika Ühendriikide Rahvaloenduse Büroole ja 1919. aastal insener Fredrik Rosing Bull arenes Bull tabulaatori prototüübi, mis süütas konkurentsi. Varsti (1920. aastate jooksul) ilmusid turule eemaldatava juhtpaneeliga ja printimisfunktsiooniga tabulaatorid. Aastal 1924 nimetati CTR ümber International Business Machinesiks (IBM). 1927. aastal omandas Remington Rand Powers Accounting Machine Company. 1933. aastal liitis IBM The Tabulating Machine Company oma koosseisu. IBM jätkas kiiremate ja keerulisemate tabulaatorite arendust, luues tabulaatoreid nagu 1949. aasta IBM 407 ja 1952. aasta Remington Rand 409. Tabulaatorite kasutamist jätkati isegi pärast elektriliste arvutite ilmumist 1950. aastatel.

Palju rakendusi koliti tabulaatoritest arvutitesse (IBM 1401). Selle eesmärgiks kaks olid loodud programmeerimiskeeled – FARGO ja RPG. Kuna tabulaatori juhtpaanel põhines masintsüklil, kumb FARGO ja RPG emuleerisid masintsükli ja õppematerjalid näitasid juhtpaneeli ja programmeerimiskeele seoseid.

 Juhtpaneel ja sisekomponendid 

pisi|IBM 402 raamatupidamismasina juhtpaneel

Juhtpaneel on pistikupesade maatriks (inglise keeles tihti "hub"), millesse võib võrgukaablid lisada vooluahelate sulgemiseks. Samamoodi juhtpaneeli kasutati kodeerimismasinates ja varastes arvutites. Esimesed tabulaatorid olid aparatuurselt tehtud kindla ülesande sooritamiseks. Esmakordselt juhtpaneelid ilmusid Hollerithi Type 1 tabulaatoritega ja 1920. aastatel Hollerithi (IBM) Type 3-S tabulaatorid toodeti äravõetava juhtpaneeliga: oli võimalus rakendusprogrammi kaabeldada eraldi paneelil ja tabulaatorisse paigutada vajaduse korral.

IBMi juhtpaneele olid mitmes suuruses: IBM 077, IBM 550, IBM 514 masinate jaoks olid mõeldud juhtpaneelid ca 160 × 270 mm, samal ajal kui teised paneelid vajasid oma küljele 300–600 mm ja nendel oli ristkülikukujuline pistikupesade maatriks. pistmikud ühejuhtmelisete võrgukaablite otsadel sisestati pistikupesadesse, luues ühendust kahe kontaktide vahel masinal, kui paneelid paigutati masinasse. Mõned programmid vajasid tosinaid võrgukaabeleid. Tabulaatori funktsioone rakendati nii elektriliste kui ka mehaaniliste komponentidega. Juhtmepaneelid lihtsustasid elektriühenduste muutmist, aga enamasti tabulaatorite korral oli tarvis täitma mõned mehaanilised muudatused. IBM 407 oli esimene IBMi tabulaator, mille funktsioonid olid täielikult elektriliselt kontrollitud.

Juhtpaneelil iga pistikupesa vastab tabulaatoris oleva elektrikomponenti sisendiga või väljundiga. Võrgukaablid määrasid, milline elektriahel ilmub pärast paneeli paigutamist. See on, mingis mõttes, sarnane tänapäevase FPGA-ga. Kaabeldus ehitamine nõuab operaatorilt teadmisi masinate komponendite ja nende ajastuse piirangute kohta. Komponendid enamiku tabulaatorites olid sünkroonitud pöörleva võlliga. Üks täispööre kujutas endast üht masin tsüklit, mille jooksul perfokaardid läksid ühest jaamast teisele, ühe liini võiks trükkida, ühe summa saaks printida jne. Tsüklid olid jagatud punktideks vastavalt olukorrale, kui veerud mingil kaardil jõudsid lugemis- või perforeerimisjaama alla. Enamik masinaid laeti tagumise küljega ülespoole ja 9. (alumise) servaga ettepoole. Seetõttu, esimene punkt kaart tsüklis on nimetatud 9-time, teine 8-time ja niimoodi 0-timeini. Timeid 9-st 0-ni nimetati digititeks (inglise keelest: 'number'), mida järgnesid 11- ja 12-timeid nimetatud zoneideks.
pisi|
Lugemisjaamal kaardi peale surusid 80 vedrutraadilist harja, üks hari ühele veerule (IBM 407 ehitati harjadeta, ta hoidis kaarti statsionaarselt ja suutis kaarti lugeda mitu korda, iga kord genereerides sama impulsid nagu 80-vedrutraadiline jaam). Kui auk läbis harja all, hari tegi kontakti kaardi all oleva juhtiva pinnaga, mis oli ühendatud toidega. Kontakti tõttu genereeris elektriline pulss (impuls IBMi terminoloogia järgi). Iga hari oli ühendatud eripistikupesaga, kust saab ühendust edasi viia. Masin sooritas tegevused, sõltuvalt kuidas ja millal tsüklis tekkisid signaalid, lihtne aegmultipleksimise vorm. Seetõttu, 26. veeruga ühendatud perforeerimismagnet saanud signali korral, mis ilmus 7-timei jooksul, teeb augu 7. real ja 26. veerul. Signaal samas ahelas, aga genireeritud 4-time'i jooksul, teeb augu 4. real ja 26. veerul. Sellised signaalid võiksid genereerida ka teised masina komponendid, näiteks loendurite väljundid. Tähelise trükkimine vajas Zone ning digit impulsid. Neid võiks saata ühe juhtme kaudu ja pärast neid eraldatakse releeloogikat ja tsükliaja kasutades.

Iga masinatüübi juhtpaneelil olid sisend- ja väljundpistikupesad loogilises asetuses. Paljudes kohtades, kaks või rohkem külgnevad ühised pesad (common hub) ühenesid, et ühe sisendi või väljundiga oli võimalik mitu juhtmeid ühendada. Mõned pesad oli ühendatud omavahel, aga ei olnud sidet sissekomponendiga. Neid bus hube kasutati, kui vajaks ühendada mitu juhtmed. Mitu väikest ühendamise plokki, mis nimetati juhtmelõheks (wire split), asusid juhtpaneelilt üleval kolm või neli juhet ühendamiseks.

Tabulaatori komponentide suutlikkus ja keerukus arenesid aja jooksul ja olid masinatüübispetsiifilised. All olevate hubide grupeeringud on tüüpilised hilja IBMi masinate jaoks:

 Lugemisharjad – 80 väljundpistikupesad, üks igale veerule. Tabulaatoril võisid olla kaks või kolm lugemisjaama, igal oma pesade komplektiga. Dublaatoril võiks olla lisa lugemisjaam kontrollimiseks.
 Perforeerimismagnetid – perforeerimisvõimelised masinad (nt dublaator) omasid sisendpistikupesad iga kaardi veerule jaoks. Üks impulss ühes pesas sundis elektrimagnetit augu tegema selles veerus.
 Trükisisendid – üks pesa iga trükipositsioonile. Impulsid kontroleerisid trükivaraste või trükitüübirataste liikumist, et asetada õiget trükielementi trükivasara alla. IBM 407-l oli ka väljundid iga trükitüübirataselt, mis võiksid pärast toita loendureid liitmiseks või lahutamiseks. See kindlustas summa ja trükitatud info sarnasust.
 Loendurite sisendid – IBM masinad (nt 402 või 407) omasid mitu loendurid erinevate suurustega (IBM 402/403-l oli 4 komplekti 2, 4 ,6, 8-listest loenduritest, nimetatud 2A, 2B, 2C, 2D, 4A, 4B jne). Igal loenduril oli 2 loenduri kontrolli sisendit, et määratleda kas on liitmine (pluss) või lahutamine (miinus). Kui mõlematel ei olnud pulssi, siis operatsiooni ei rakendati. Liitmise korral numbriline impulss pani loenduri ratast pöörlema. Pöörlemine peatus 0-timei ajal. Sellega 8-timeiline puls pööras ratast 8 samma võrra, liidas loendurile väärtust 8 selle loenduri positsioonile. Carry in ja Carry out pesad andsid võimalust grupeerimiseks ja salvestada suuremat arvu. Carry ülekandmine toimus automaatselt. Lahutamine oli keerulisem ja kasutas täienduste metoodit.
 Loenduri summa väljundid – pani loenduri summapulsse väljastama, mis saab kasutada asukoha trükkimiseks. Pärast summa trükkimist loendur tühistas. Eriahelaid rakendati negatiivsete arvude õigeks trükkimiseks ja eriline väljund oli antud ette selleks, et negatiivse arvu kõrval sobivat sümbolit trükkida.

pisi|Releede töötamise põhimõte

 Võrdlus – spetsiaalsed tabulaatorite komponendid oskasid võrrelda kaht signaali nende tekkimisaja ja signaali tugevuse järgi. Need komponendid rakendavad XOR logikat
 Laotajad – andis võimalust väljundsignaali saata mitmele sisenditele
 Emitterid – komplektid 12 väljundpeadest, mis automaatselt genereerisid pulsse iga määratud sammal kaardtsüklis. Neid oli võimalus kasutada konstantse info trükkimiseks (nt kuupäeva).
 Selektorid – jagasid signaalid common hubidest kasutades releed ja sisenevat tsüklipulssi.

 Valitud mudelid 
pisi|Varajane IBM tabuleerimismasin
Esimesi Hollerithi tabulaatoreid rakendati 1890. aasta Ameerika Ühendriikide rahvaloendusel.

1906. aastal loodi Tabulating Machine Company (TMC) poolt esimene automaatlaadimisega (ingl automatic feed) tabulaator, mis töötas kiirusega 150 kaarti/minutis.

1920. aastal loos TMC esimese trükkimisvõimelise tabulaatori.

TMC Type IV raamatupidamismasin (ing. kl. Accounting Machine), mis oli ümbernimetatud IMB 301-ks. IBMi arhiivist Type IV kohta:
301 (parem teatud Type IV-na) Raamatupidamismasin oli esimene kaartidega juhitav masin, mis sisaldas klassvalikut, positiivse või negatiivse netosaldo lahutamist ja trükkimist. 1928. aastal see masin iseloomustab üleminekut tabuleerimismasinatelt raamatupidamismasinatele. Type IV sai loendada 100 kaarti minutis.

IBM 401 – IBMi arhiivist IBM 401 kohta:
 401 masin, mis ilmus 1933.aastal, oli varjane mudel pikas IBMi täheliste tabuleerimis- ja raamatupidamismasinate liinis. Teda arendas välja J. R. Peirce'i juhiga meeskond, mis lisas olulised funktsioonid ja tunnused, mida mõeldi välja A. W. Mills, F. J. Furman ja E. J. Rabenda. Masin liitus kiirusega 150 kaarti minutis ja loendas tärkandmeid kiirusega 80 kaarti minutis.

IBM 405 aastast 1934 valmistas täielikke prinditud aruandeid, mis koosnesid perfokaartidest loetud tähelisest ja numbrilisest infost. Masinat kasutati üksikkaartidest andmete loendamiseks või klassifikatsioonide trükkimiseks ja kogusumma kogunemiseks ja trükkimiseks. IBMi arhiivist IBM 405 kohta:
 Tähestikuline raamatupidamismasin 405, mis esmakordselt näidati 1934. aastal, oli elementaarne raamatupidamismasin, mida IBM turustas palju aastaid. Oluliste tunnustena sai suurendatud liitmispiirang, mitmesugused loendurite grupeerimise võimed, kogu tähestiku otsane trükkimine, otsane lahutamine (varem, negatiivsed arvud pidi lisama täiendustena või neid loendati ja koguti teistes veergudes) ja mistahes loendurilt kreedit- või deebetsaldo trükkimine.

IBM 402 ja 403 (aastast 1948) olid moderniseeritud 405 järglased.

Tabuleerimismasina BULL BS-PR küljele saab ühendada vaakumtoru arvutit Bull Gamma 3 (1953).
Endine Bull kampaania direktor Pierre Letort "Arts et Manufactures" ajalehes (No. 22, juuni 1953) kirjeldas Gamma 3: "Antud paigutuses käitub arvuti nagu laiendusplokk perfokaartmasinale, millega ta on ühendatud. Kaarte loetakse kaardijaamal, mis saadab andmeid arvutile. Arvuti, omakorda, sooritab kõik vajalikud rehkendamised ja saadab tulemusi perfokaartmasinale tagasi, mis trükib või perforeerib need väärtused. Sõltumatu ülesandest, arvuti on nii kiir, et ei ole nähtavat viivitust rehkendamise tõttu."A first generation tube calculator: BULL GAMMA 3

pisi|Pefokaart 9 ridade ja 80 vegudega

IBM 407 aastast 1949
Teda hiljem kohandati sisend-väljundi välisseadmeks varajaste elektrooniliste kalkulaatoritele ja arvutitele. Tema trükimehhanism kasutati IBM 716 ridaprinterites arvutiteks sarist IBM 700/7000 ja hiljem kasutati IBM 1130-iga 1970. aastate keskel.
IBM 407 raamatupidamismasinat tõmbuti turust tagasi 1976. aastal, see näitas tabulaatorite ajastu lõppu.  

 Tabulaatorid Nõukogude Liidus 
NSV Liidus moodustasid tabulaatorid masinaarvestusjaamade peamise riistvarad. Ka neid kasutati arvutuskeskustes (masinaarvestusjaamade järglane) abivahendiks korral, kui oli vaja töödelda suhteliselt väikseid infomassiive, mis ei vaja loogikatehteid.
NSV Liidus toodeti tabuleerimismudeleid Т-5М, T-5MU (Т-5МУ) ja T-5MV (Т-5МВ). Nendele tabulaatoritele sai paigutada ühe kahest loendamisplokist, ühe ploki 80-veeruliste perfokaartide loendamiseks ja teine üks plokk 45-veeruliste perfokaartide loendamiseks. Tähestikuliste andmega tegeles tabuleerimismudel ТА80-1.

 Viited 

 Välislingid 

Kategooria:Seadmed