穿孔卡片

 

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我在读一些关于早期编程语言历史的文章时，经常看到"穿孔卡片(punched card)"这个名词。但对现代计算机习以为常的我， 并不知道它是什么，它是怎么工作的以及为什么要用它。

#穿孔卡片是什么

形式上，穿孔卡片就是一张纸卡片。这个纸卡片被分为N行M列的格子。IBM的12行80列的穿孔卡片曾是主流。每个格子都可以选择打孔或不打孔。可以把它想象成一个大小12*80的二维布尔数组。 许多早期的数字计算机使用穿孔卡片作为计算机程序和数据输入的主要媒介（一个程序可能得用很多张卡片，因为一张卡片通常值表示一行代码）。

图中黑色的是洞。从上往下分别叫为第12行，第11行，第10行（或者第0行），第1,2,...,9行。

#穿孔卡片怎么工作

穿孔卡片的每一列用来表示一个字符（比如数字，字母），这样一来80列就能表示80个字符（也有说法是IBM 701会把最后8列作为其它用途，比如记录卡片序号。这样一来一张卡片就是表示 72个字符）。

编码规则

• 某列要表示数字0到9，则在该列相应的第n行打一个孔，其它行不打孔
• 在第12行打一个孔，第1到第9行打孔分别表示字母A,B,...,I
• 在第11行打一个孔，第1到第9行打孔分别表示字母J,K,...,R
• 在第10行打一个孔，第2到第9行打孔分别表示字母S,T,...,Z

如下图，每一列顶上的字符就是这一列所代表的含义

#键盘打孔器

但那个年代的编程并不就是手动在这些卡片上打孔，有个叫键盘打孔器（keypunch）的设备可以专门用来打孔，键盘上输入1, 就在当前列的第1行打一个孔，然后到下一列。 负责用键盘打孔器打孔的操作员通常是女性。所以编程整体流程上是：

1. 在纸上写段程序
2. 给人照着用键盘打孔器打孔
3. 拿卡片作为输入给计算机运行

#为什么用穿孔卡片

在计算机屏幕和键盘已经存在的年代（1950），为什么程序员会在打孔卡上不是在终端上编写他们的程序？

分时和多用户系统是在二十世纪50年代后期发明的，但他们在整个60年代也并不常见。大多数计算机都是以批处理模式运行，一次运行一个程序。 假如有一个交互式编辑程序让你坐在电传打字机和计算机前写代码，由于批处理的存在，编辑程序将完全垄断计算机。而同时很多人还在等着运行他们的程序。 同时，你编辑代码时，也会被收钱。这样看来，先写好代码再转录到穿孔卡片最后交给计算机运行显然是一种更划算的方案。

#穿孔卡片与Fortran

在Fortran 90之前，大多数Fortran编译器都要求Fortran代码以固定列格式编写，这正是因为代码输入需要使用穿孔卡片。

• 第一列为*或C或！表示这一行是注释
• 第1到5列表示语句(statement)的标签，比如GO TO语句就可以用这个标签，实现跳转
• 连续行必须在第6列有一个非空白字符
• 语句必须从第7列开始
• 行的字符个数被限制在72个，因为正如之前提到过，在一张80列的穿孔卡片中，最后8列保留为其它用途了，比如记录卡片序号。（一张卡片一行代码，有个序号弄乱了还可以方便排序回来）

下面是一段计算三角形面积的Fortran II代码示例

C AREA OF A TRIANGLE - HERON'S FORMULA
C INPUT - CARD READER UNIT 5, INTEGER INPUT
C OUTPUT -
C INTEGER VARIABLES START WITH I,J,K,L,M OR N
      READ(5,501) IA,IB,IC
  501 ​FORMAT(3I5)
    ​  IF(IA.EQ.0 .OR. IB.EQ.0 .OR. IC.EQ.0) STOP 1
    ​  S = (IA + IB + IC) / 2.0
    ​  AREA = SQRT( S * (S - IA) * (S - IB) * (S - IC) )
    ​  WRITE(6,601) IA,IB,IC,AREA
 ​ 601 ​FORMAT(4H A= ,I5,5H  B= ,I5,5H  C= ,I5,8H  AREA= ,F10.2,
    ​ $13H SQUARE UNITS)
    ​  STOP
    ​  END

上面的每一行代码会分别记录在一张穿孔卡片。 前4行以C开头，表示注释。第6行是输入三个整数IA,IB,IC（I表示整数），第7行的501是标签，后面的601也是标签。 READ, WRITE这些输入输出语句用了FORMAT语句的标签做参数，具体用法是什么，暂时就不考究了。

#参考

• Wikipedia: Punched card(opens new window)
• Programming with Punched Cards(opens new window)
• What do the numbers on the punch cards mean?(opens new window)
• Why were punch cards used for programming(opens new window)
• 在线键盘打孔器(opens new window)
• Fortran示例

标签：一文,卡片,穿孔卡片,打孔,Fortran,了解,IA,IC
来源： https://www.cnblogs.com/mmyz-sysu-panjn/p/15365693.html