Wtyczka - Plugboard

Okablowanie panelu sterowania maszyny księgowej IBM 402 . Ta tablica została oznaczona jako „podsumowanie zysków i strat”.
Odwrotna strona tej samej wtyczki 402, pokazująca styki stykające się z wewnętrznym okablowaniem maszyny. Otwory nazwano piastami.

Tablica wtykowa lub panel sterowania (używany termin zależy od obszaru zastosowania) to szereg gniazd lub gniazd (często nazywanych koncentratorami), do których można włożyć kable krosowe w celu ukończenia obwodu elektrycznego. Panele kontrolne są czasami używane do kierowania działaniem urządzeń rejestrujących jednostki , maszyn szyfrujących i wczesnych komputerów .

Sprzęt do nagrywania jednostek

IBM 407 maszyna do księgowania z panelem sterowania w napędzie, ale nie zaangażowany.
Panel sterowania IBM był po prostu płytą z otworami (hubami) do podłączenia przewodów połączeniowych.

Główny artykuł: sprzęt do nagrywania jednostek

Najwcześniejsze maszyny były okablowane do konkretnych zastosowań. Panele kontrolne zostały wprowadzone w 1906 roku dla Tabulatora Hollerith Type 1 ( zdjęcie Typu 3 z wbudowanym panelem kontrolnym tutaj ). Zdejmowane panele kontrolne zostały wprowadzone wraz z tabulatorem Hollerith ( IBM ) typu 3-S w latach dwudziestych. Aplikacje można następnie podłączyć do oddzielnych paneli kontrolnych i w razie potrzeby umieszczać w tabulatorach. Zdejmowane panele sterowania zaczęły być używane we wszystkich maszynach do nagrywania jednostek, w których maszyny używane do różnych zastosowań wymagały zmiany okablowania.

Wymienne panele sterowania IBM miały rozmiary od 6 1/4 "na 10 3/4" (dla maszyn takich jak IBM 077, IBM 550 , IBM 514 ) do około jednej do dwóch stóp (300 do 600 mm) z boku i miał prostokątny układ piast. Wtyczki na każdym końcu jednożyłowego kabla krosowego zostały włożone do koncentratorów, tworząc połączenie między dwoma stykami na maszynie, gdy panel sterowania był umieszczony w maszynie, łącząc w ten sposób koncentrator emitujący z koncentratorem akceptującym lub wejściowym. Na przykład, w aplikacji do powielania kart, koncentrator odczytujący (emitujący) kolumnę kart może być podłączony do koncentratora wejściowego magnesu dziurkacza. Względnie prostą sprawą było skopiowanie niektórych pól, być może do innych kolumn, i zignorowanie innych kolumn przez odpowiednie okablowanie. W niektórych aplikacjach panele kontrolne z tabulatorami mogą wymagać dziesiątek kabli krosowych.

Funkcje tabulatora zostały zaimplementowane zarówno z elementami mechanicznymi, jak i elektrycznymi. Panele sterowania uprościły zmianę połączeń elektrycznych dla różnych zastosowań, ale zmiana sposobu wykorzystania większości tabulatorów nadal wymagała zmian mechanicznych. IBM 407 był pierwszym tabulatorem IBM, który nie wymagał takich mechanicznych zmian; wszystkie funkcje 407 były sterowane elektrycznie i zostały dokładnie określone przez panel sterowania aplikacji i taśmę karetki.

W przypadku większości maszyn z panelami sterowania, od kolatorów, tłumaczy, po IBM 407 , podręczniki IBM opisują panel sterowania jako „kierowanie” lub „automatyczne działanie zostało uzyskane przez...”. Panele sterujące kalkulatorów, takich jak IBM 602 i IBM 604 , które określały sekwencję operacji, zostały opisane jako programy .

Okablowanie paneli sterowania urządzenia rejestrującego jednostki

80-kolumnowa karta dziurkowana. Wiersze od 0 do 9 są oznaczone. Rząd 12 na górze ma jedno uderzenie w kolumnie 7. Rząd 11 poniżej nie jest dziurkowany na tej karcie. Gdy karty przechodziły przez stację odczytu, zwykle najpierw 9 krawędzi (dolna krawędź), szczotki druciane, po jednej dla każdej kolumny, stykały się przez otwory.
Przekaźniki , takie jak ten, były szeroko stosowane w urządzeniach do nagrywania jednostek. Gdy prąd przepływa przez elektromagnes 1, żelazna zwora 2 jest wciągana, obracając się na łożysku w jego narożniku (nie pokazano), aby przesunąć wspólny styk 3. Przekaźnik może mieć więcej niż jeden zestaw styków. Przekaźniki koselektora miały pięć kompletów.

Sprzęt do nagrywania jednostek był zwykle konfigurowany do określonego zadania za pomocą zdejmowanego panelu sterowania. Połączenia elektryczne różnych komponentów w urządzeniu do nagrywania jednostkowego zostały przedstawione na panelu, a połączenia między nimi zostały określone przez okablowanie, z rzeczywistymi połączeniami wykonanymi po włożeniu panelu do urządzenia i zablokowaniu na miejscu. Być może najbliższym współczesnym analogiem jest tablica bramek programowalnych w terenie , w której udostępniana jest stała liczba elementów logicznych, a ich okablowanie wzajemne jest określane przez użytkownika.

Okablowanie panelu sterowania rekordem jednostki wymagało znajomości komponentów maszyny i ich ograniczeń czasowych. Elementy większości maszyn fonograficznych jednostkowych były zsynchronizowane z obracającym się wałem. Jeden obrót reprezentował pojedynczy cykl maszyny, podczas którego dziurkowane karty przesuwały się z jednej stacji do drugiej, można było wydrukować linię, wydrukować sumę i tak dalej. Cykle zostały podzielone na punkty w zależności od tego, kiedy wiersze na perforowanej karcie pojawią się pod stacją odczytu lub dziurkowania. Na większości maszyn karty były podawane zakryte, 9 krawędzią (dolną krawędzią) jako pierwszą. W ten sposób pierwszy punkt w cyklu kart będzie 9-razowy, drugi 8-krotny i tak dalej do 0-krotnego. Czasy od 9 do 0 nazywano cyframi. Po nich nastąpi 11 i 12 godzin, znane również jako strefy.

W stacji odczytu dociskano do karty zestaw 80 drucianych szczotek sprężynowych , po jednej na każdą kolumnę (stacja odczytu 407, zbudowana bez szczotek, utrzymywała kartę nieruchomo i mogła wielokrotnie czytać kartę, za każdym razem generując te same impulsy, co byłaby generowana przez stację 80 drutu sprężynowego). Kiedy otwór przechodził pod szczotką, szczotka stykała się z przewodzącą powierzchnią pod kartą, która była podłączona do źródła zasilania elektrycznego i generowany byłby impuls elektryczny, impuls w terminologii IBM. Każda szczotka była połączona z indywidualnym koncentratorem na panelu sterowania, z którego w razie potrzeby można ją było podłączyć do innego koncentratora. Działanie wywołane impulsem na przewodzie zależało od tego, kiedy w cyklu wystąpiło, prosta forma zwielokrotnienia z podziałem czasu . W ten sposób impuls, który wystąpił w ciągu 7 razy na drucie podłączonym do magnesu wybijającego kolumny 26, wybiłby otwór w rzędzie 7 kolumny 26. Impuls, który wystąpił w tym samym drucie, który wystąpił w 4 razy, wybiłby 4 w kolumnie 26. Impulsy zsynchronizowane w ten sposób często pochodziły ze szczotek do odczytu, które wykrywały dziury w kartach przechodzących pod szczotkami, ale takie impulsy były również emitowane przez inne obwody, takie jak wyjścia liczników. Impulsy strefowe i impulsy cyfrowe były potrzebne do drukowania alfanumerycznego. Oba mogą być przesyłane jednym przewodem, a następnie oddzielone obwodami przekaźnikowymi na podstawie czasu w cyklu.

Panel sterowania dla każdego typu maszyny przedstawiał koncentratory wyjściowe (wyjścia) i wejścia (wejścia) w układach logicznych. W wielu miejscach dwa lub więcej sąsiednich wspólnych koncentratorów może być połączonych, co pozwala na podłączenie więcej niż jednego przewodu do tego wyjścia lub wejścia. Kilka grup koncentratorów było połączonych ze sobą, ale nie było połączonych z żadnymi obwodami wewnętrznymi. Te koncentratory magistrali mogą być używane do łączenia wielu przewodów w razie potrzeby. Dostępne były również małe bloki złączy zwane rozdzielaczami przewodów, aby połączyć ze sobą trzy lub cztery przewody, nad panelem sterowania. Kilka jest widocznych na zdjęciu panelu IBM 402.

Możliwości i zaawansowanie podzespołów magnetofonów jednostkowych ewoluowały w pierwszej połowie XX wieku i często były dostosowane do potrzeb konkretnego typu maszyny. Następujące grupy koncentratorów były typowe dla późniejszych maszyn IBM:

  • Czytaj pędzle, 80 koncentratorów wyjściowych, po jednym dla każdej kolumny karty. Maszyna tablicująca może mieć dwie lub trzy stacje odczytu, każda z własnym zestawem 80 koncentratorów. Stempel odtwarzający może mieć dodatkową stację odczytu za stacją dziurkacza w celu weryfikacji.
  • Magnesy do dziurkowania Maszyny, które mogły dziurkować karty, takie jak dziurkacze odtwarzające, miały wejścia piasty dla każdej kolumny kart. Impuls do jednego z tych wpisów uruchomił elektromagnes, który zainicjował wybicie otworu w tej pozycji kolumny.
  • Wpisy drukowania, jeden koncentrator dla każdej pozycji drukowania. Impulsy do tych wpisów sterowały ruchem listew lub kółek drukujących w celu umieszczenia odpowiedniego elementu pod młotkami drukującymi. 407 miał również wyjścia z każdego koła drukującego, które mogły następnie zasilać liczniki w celu dodawania lub odejmowania. Zapewniało to, że sumy zawsze zgadzały się z wydrukowanymi.
  • Wpisy licznika. Maszyna tabelaryczna IBM, taka jak seria 402 lub 407, miałaby kilka liczników dostępnych w różnych rozmiarach. (Na przykład IBM 402/403 miał cztery zestawy, każdy z 2, 4, 6 i 8-cyfrowych liczników, oznaczonych 2A, 2B, 2C, 2D, 4A, 4B itd.) Każdy licznik miał dwa wpisy kontrolne liczników, aby określić albo dodatek (plus) lub odejmowanie (minus). Jeśli żadne z nich nie było pulsacyjne, nie wykonywano żadnej operacji. Jeśli wydano polecenie dodawania, impuls cyfrowy podłączony z kolumny do piasty wejścia licznika rozpoczynał obrót koła licznika. Zatrzymał się automatycznie w momencie zerowym. Tak więc impuls o czasie 8 spowodował, że koło przesunęło się o 8 kroków, dodając wartość 8 do tej pozycji licznika. Carry w grupie były wykonywane automatycznie. Koncentratory przenoszenia i wykonywania pozwalają na łączenie liczników, co pozwala na akumulację dłuższych liczb. Odejmowanie było bardziej skomplikowane i stosowano arytmetykę dopełniania dziewiątek .
  • Licznik wszystkich wyjść. Licznik jest całkowita pozycja piasta spowodował, że licznik emitować całkowite impulsy, które mogą być podłączone do wydrukowania pozycji. Po wydrukowaniu sumy licznik został zresetowany. Specjalne obwody pozwalały na prawidłowe drukowanie wartości ujemnych, a nie jako dopełnienia do dziewiątek, i zapewniono specjalne wyjście, aby umożliwić wydrukowanie odpowiedniego symbolu ( „cr” lub „-”) obok liczby, gdy była ona ujemna.
  • Porównywanie. Proste obwody porównujące miały dwa wejścia i jedno wyjście, które emitowały impuls za każdym razem, gdy impulsy docierały do ​​wejść w różnym czasie. Niektóre maszyny, np. kolatory, potrafiły wykryć, która liczba była wyższa, gdyby nie były równe. Tabulator może porównać numer rachunku na kolejnych kartach i wydrukować sumę, gdy pojawi się nowy numer rachunku. W przypadku funkcji porównania IBM zaimplementował coś, co byłoby teraz nazywane bramką XOR, używając przeciwstawnych elektromagnesów. Gdyby żaden magnes nie był zasilany lub oba magnesy były zasilane w tym samym czasie, zwora przekaźnika nie poruszałaby się. Gdyby zasilany był tylko jeden magnes, zwora poruszałaby się i dotykała jednego z dwóch styków umieszczonych po obu stronach. Dwa styki zostały połączone wewnętrznie ze sobą i podłączone do koncentratora wyjściowego, co wskazywało na nierówne porównanie.
  • Dystrybutorzy umożliwili podłączenie impulsu wyjściowego do więcej niż jednego wejścia bez tworzenia obwodu zwrotnego między wejściami.
  • Emitery były zestawami 12 koncentratorów wyjściowych, które automatycznie generowały impuls w każdym określonym czasie w cyklu karty. Dwanaście koncentratorów wyjściowych było podłączonych do styków na przełączniku obrotowym, który obracał się wraz z cyklem karty. W ten sposób podłączenie wyjścia 6 z emitera do wejścia magnesu stempla spowodowałoby przebicie 6 w tym położeniu. Emitery mogą być używane do umieszczania stałej wartości liczbowej, na przykład daty, na każdej karcie. Stałe dane alfanumeryczne mogą być tworzone przez staranne połączenie impulsów cyfr i stref. Późniejsze maszyny, takie jak 407, miały również kompletny zestaw nadajników alfanumerycznych, które wymagały tylko jednego przewodu.
  • Selektory kierowały impuls ze wspólnego wejścia do jednego z dwóch wyjść, w zależności od tego, czy magnes przekaźnika był wzbudzony. Zastosowano wiele typów selektorów, które różniły się sposobem zasilania przekaźnika „pickup”. W najprostszym przypadku, natychmiastowe wpisy (I), magnes był zasilany po otrzymaniu impulsu i utrzymywany przez pozostałą część cyklu. Bardziej złożone selektory, zwane selektorami pilotowymi, miały piastę wejściową D, która powodowała, że ​​magnes selektora podnosił się w następnym cyklu maszyny, oraz piastę wejściową X, która również opóźniała się, ale była wyzwalana tylko przez 11 lub 12 impulsów. Opóźnienie o jeden cykl było potrzebne, ponieważ w większości przypadków do momentu wykrycia impulsu było już za późno, aby niezawodnie podjąć działania w tym cyklu. Koselektory miały tylko wejście natychmiastowe, ale pięć zestawów styków i były zwykle wyzwalane przez wyjście sprzężenia selektora pilota , stąd nazwy.
  • Selektory cyfrowe były podobne do emiterów, z jednym koncentratorem wyjściowym dla każdego punktu cyklu, ale miały również koncentrator wejściowy, który był przełączany na kolejne koncentratory wyjściowe w miarę postępu cyklu. Selektor cyfr może zostać przekształcony w emiter cyfr poprzez podłączenie jego piasty wejściowej do stałego źródła impulsów cyklu. Ale może być również zasilany innymi sygnałami i używany do wykrywania konkretnej cyfry. Podłączenie pierwszego pędzelka do odczytu do wejścia selektora cyfr i połączenie, powiedzmy, jego 4 wyjścia z wejściem D selektora pilota, spowoduje, że selektor zostanie przeniesiony w następnym cyklu odczytu, jeśli 4 zostanie wybite w kolumnie tego pierwszego pędzelka do odczytu.
  • Podziały kolumn były przekaźnikami, które zasilały się tylko w czasie 11 i 12, umożliwiając oddzielenie impulsów cyfrowych od impulsów strefowych.
  • Składowanie. Późniejsze maszyny, takie jak 407 i 602, mogły przechowywać kilka wartości do późniejszego wykorzystania, za pomocą urządzenia mechanicznego nieco podobnego do nadajnika, z wyjątkiem tego, że zawierał styk ślizgowy, który określał, w którym momencie impuls ma zostać wyemitowany. Suwak kontaktowy był pozycjonowany elektromechanicznie, gdy wartość była zapamiętywana, i pozostawał w tej pozycji aż do wyczyszczenia pamięci.

Maszyny szyfrujące

Wtyczka ( steckerbrett ) w Enigmie znajduje się z przodu maszyny, pod klawiszami. Na zdjęciu zamieniono dwie pary liter (SO i JA). W ten sposób można zamienić do 13 liter.

W słynnej maszynie Enigma użyto wtyczki ; nie można go było usunąć. W tym przypadku tablica przyłączeniowa działała jako „czwarty wirnik” w działaniu maszyny wirnikowej . Okablowanie wtykowe było częścią „ustawień dziennych”, które określały, które wirniki należy włożyć do którego gniazda i jakie połączenia wtykowe wykonać. W praktyce tablica rozdzielcza poprawiała bezpieczeństwo generowanego szyfru, ale ponieważ nie zmieniała się przy każdym naciśnięciu klawisza, w przeciwieństwie do wirników, jej wpływ był ograniczony. Zobacz Kryptoanaliza Enigmy .

Wczesne komputery

Panele elektryczne ENIAC

Pierwsza wersja komputera ENIAC była programowana za pomocą okablowania, przełączników i wtyczek. Okablowanie ENIAC zostało później przekonfigurowane, aby wykorzystać istniejącą pamięć ROM danych tablic funkcji jako pamięć ROM programu (przełączniki i wtyczki nadal były używane w zrekonfigurowanym komputerze ENIAC).

IBM 305 RAMAC użył plugboard dla wszystkich operacji programowych porównać i wszystkich operacji oddziałów. Inne wtyczki sterowały odczytywaniem i dziurkowaniem kart, drukarką i konsolą do pisania. Wiele urządzeń peryferyjnych, np. IBM 711 i 716 , dla komputerów IBM pierwszej i drugiej generacji, w tym seria IBM 700/7000 i IBM 650 , było opartych na maszynach do zapisu jednostkowego i zawierało wtyczki.

Wtyczki były używane przez pewien czas w specjalistycznych komputerach, działając jako pamięć tylko do odczytu (ROM), ale można je było ręcznie przeprogramować w terenie. Jednym z przykładów jest komputer Ferranti Argus , używany w pocisku Bristol Bloodhound , wyposażony w tablicę wtyczek zaprogramowaną przez włożenie małych prętów ferrytowych do gniazd, w efekcie tworząc ręcznie rdzeń pamięci tylko do odczytu .

Zobacz też

  • Maszyna Enigmy
  • Powers-Samas, brytyjski producent sprzętu do nagrywania jednostkowego, który zamiast płytki wtykowej zastosował zdejmowaną „skrzynkę połączeniową” z mechanicznymi łącznikami.
  • Centrala telefoniczna
  • Breadboard , termin oznaczający bezlutowaną tablicę wtyczek używaną do prototypowania elektroniki.

Bibliografia

  1. ^ IBM Accounting Machine: 402, 403 i 419 Zasady działania . 1949. 22-5654.
  2. ^ Instrukcja obsługi IBM 407 Accounting Machine . 1959. A24-1011.
  3. ^ Wczesne zdejmowane panele kontrolne IBM miały szereg gniazd po jednej stronie, każde gniazdo podłączone do złącza na odwrocie. Ponieważ funkcje takich paneli są identyczne jak późniejszych paneli sterowania z koncentratorami, w tym artykule użyto tylko terminologii dotyczącej koncentratorów.
  4. ^ Uwaga: Głównym wyjątkiem były replikatory (514...) i interpretery (552...), które jako pierwsze brały karty 12 krawędzi (górna krawędź).
  5. ^ IBM (1956). IBM Reference Manual: Zasady funkcjonalnego okablowania (PDF) . 22-6275-0.
  6. ^ Instrukcja obsługi IBM 305 RAMAC

Zewnętrzne linki