パンチカード
ハーマン・ホレリスは、機械式タビュレーティングマシンの一連の特許を1889年に取得した。それらの特許では、記録媒体として紙テープと長方形のカードの両方を記述している。アメリカ合衆国特許第 395,781号 で示しているカードはテンプレートが予め印刷されていて、穴は辺に沿って開けることになっており、車掌が使っていた改札鋏を穿孔に使うことを想定していた。カードの中央部分は文字などの書き込み用とされていた。そもそもホレリスは、車掌が切符の端に鋏を入れる位置で乗客を大まかに分類していたことから、この方式を思いついた。
私は西部に旅したとき、たしか punch photograph と呼ばれる切符を持っていた。車掌は乗客の明るい頭髪、黒い瞳、大きな鼻といった特徴に応じて切符の所定の位置に入鋏していた。見ての通り、私がやったのは punch photograph を全員ぶん作っただけのことだ 。
改札鋏を使う方法は単調で間違いやすかったので、ホレリスはカード全体を穿孔領域とし、パンタグラフ型のキーパンチ(穿孔器具)を発明した。また同時にカードにテンプレートを印刷するのをやめ、パンチ機側にマスターテンプレートを装備し、人間がそれを見てパンチ位置を決定できるようにした。ホレリスはいくつかのカードサイズを検討した。1890年の国勢調査の集計に対してホレリスが提案したシステムでは、「一般的なあらゆる用途に対応できる」ものとして3インチ×5.5インチのマニラアサの繊維で作った紙を示唆している。
1890年の国勢調査で使われたカードは丸い穴を開けるもので、24欄12行の構成だった。このカードを使用する装置などの情報は、コロンビア大学のコンピュータ史についてのサイトにある。
1960年代にコンピューターシステムが普及するまでは、「パンチカードシステム」(PCS、Punch card system: 和製英語だという主張もあるようだが、英語圏での使用例もある)が広く使われた。これは
カード穿孔機(カードパンチ、キーパンチ)
カード分類機(カードソーター)
カード照合機(カードコレーター)
作表機(タビュレーター)
などを用いてデータ処理し、データの保存も多くはパンチカードを用いた。
1960年代以降にコンピューターシステムが普及し、1970年代以降に表示装置やパソコンが普及してそれらで代替されるまでは、コンピューターへのデータ入力は
カード穿孔機
カード読取機(カードリーダー)
を用いて行った。カードリーダーの読取速度は、初期のコンピュータに備え付けられたもので1分間に最大100枚、従来型の「高速」なもので1分間に約1,000枚であった。
1928年、IBMは縦長の長方形の穴を採用し、80欄で各欄に12のパンチ位置があり、1欄(コラム)で1文字を表す形式のカードを設計した。寸法は 187.325 mm × 82.55 mm(7+3⁄8×3+1⁄4インチ)である。材質は厚さ178μm(0.007インチ)の滑らかな紙である。重ねると、143枚で1インチの厚さ(約56枚で1cm)となる。1964年、IBMは四隅を丸めた形に変更した。通常、2000枚が箱に収められた形か、連続帳票形式で販売された。連続帳票型のカードは、事前に番号とそれに対応する穴を開けた状態で販売されており、例えば小切手など厳密な文書管理が必要な用途に使われた。
1つの欄には数字の0から9に対応する部分と、カード上方のY-X-0ゾーン(12-11-0ゾーンとも呼ばれた)がある。数値のみを格納するだけなら各欄に1つだけ穴を開ければよい。数値の正負の符号は、最下位桁のY-Xゾーンで表し、正ならY、負ならXをパンチする。Y-Xゾーンは他にもマスターレコードであることを示すなど、様々な意味で使われた。カードの最上端にパンチ内容に対応した文字も印刷できる。また、81番目の爛もあり、これはプログラムなどの複雑なカードをカード穿孔機・カード読取機が処理する場合に、穿孔・読取誤り防止用のチェックディジットとして使われた。
その後、1欄に複数の穴を開けることで英大文字と特殊記号を表現するようになった。