制表机

赫尔曼·霍勒里斯和他于1890年设计的第一台制表机

制表机的关键要点

关于制表机的一些重要事实如下。

• 制表机是一种用于首次对1890年美国人口普查数据进行制表的计数机器。
• 赫尔曼·霍勒里斯发明了制表机。它能够追踪卡片上特定位置打孔的数量。
• 尽管它代表了计算机历史的早期阶段，但它不能被视为一台计算机，因为它只能进行制表（计数），无法编程。
• 在其发明时还没有打印选项。制表的结果需要通过计数器表盘读取，并手动记录下来。
• 它包含40个计数器，可以同时计算被打孔的卡片上的40个位置。熟练的操作员可以每分钟制表50至80张卡片。

制表机的历史

制表机是为了改进1890年美国人口普查期间的计数过程而制造的。后来的机型经常用于企业应用，如会计和库存控制。它催生了一个称为单位记录设备和数据处理业务的新机器类别。

快速事实

创建时间

1888年

创造者

赫尔曼·霍勒里斯

最初用途

计算打孔卡片并在计数器上显示结果，打印计数结果并将结果发送给其他设备进行进一步计算

成本

不适用

1880年的赫尔曼·霍勒里斯。

1879年，威廉·佩蒂特·特劳布里奇任命霍勒里斯为他的助手，并在1880年美国人口普查期间选择霍勒里斯作为统计学家。这使得霍勒里斯开始探索机械化的数据处理解决方案。

1881年，霍勒里斯曾在麻省理工学院教授机械工程。之后，在华盛顿特区的美国专利局，他被任命为助理专利审查员。

霍勒里斯在1887年回到纽约。当时他完全致力于设计和改进他的电动计数机，它们取得了巨大成功，因此在1890年人口普查重新开展时，他获得了人口调查办公室的合同。1890年，赫尔曼·霍勒里斯在哥伦比亚矿业学院获得了针对他的制表系统的博士学位。随后，他的机器被用于加拿大、挪威、俄罗斯、奥地利和其他国家的人口普查。

制表机发明的主要原因是，尽管1880年的人口普查只需要几个月的时间就能完成，但整理和评估数据的工作预计需要几年的时间。因此，人口普查报告在完成时已经过时了，政府希望它能及时在1890年的下一次人口普查之前完成。此外，由于移民导致的国家人口增加了数百万，1890年的人口普查可能需要更多的时间和金钱。情况已经失控，人口普查局在寻求解决方案。在这个危机中，当比林斯博士需要一些机械工具来编制人口和统计数据时，霍勒立斯介入了。因此，冲孔卡制表机作为一项开创性技术，首次在1888年在联邦政府办公室中使用。

制表机的工作原理

制表机一次读取一张卡片，将卡片的位（字段）打印在扇形纸上，重新排列它们，并将卡片上打孔的一个或多个数字加到一个或多个累加器中。在早期的模型中，累加器寄存器刻度盘在读取完卡片后需要手动读取。后期的模型可以直接打印总数。此外，具有特定打孔的卡片可以用作主卡，产生不同的结果。

herman hollerith和他的第一台制表机（1890年）。

例如，客户主卡可以与跟踪特定购买的排序卡结合使用。当制表机读取主卡以制作发票时，将从主卡上打印出帐单地址和客户号码，然后是购买的个别项目和价格。最后，从累加器打印出总价，并将页面弹出到下一页的顶部，通常使用换行控制带在识别下一个主卡时进行。

hollerith的分类表。

分类机（见附近的图像）只是一个有几个隔间的盒子，位于每台制表机旁边。当一张具有所需特征集的卡片通过读卡器时，分类机上的一个盒子打开，操作员将卡片放入其中，然后重置刻度盘，并放置一个新卡片以重复该过程。一位经验丰富的制表员每分钟可以处理80张冲孔卡。

hollerith打算用电池为他的制表机供电，并通过电源插座充电。

1884年，他申请并于1889年获得了他的第一个制表机专利（专利号us395783），用于带纸带的制表机。在同一天，他还获得了他的第一个冲孔卡制表机专利（专利号us395781）。

人口普查办公室对霍勒里斯的工作印象深刻，但决定在承诺之前对系统进行正式测试。1888年的试验将霍勒里斯的机器与查尔斯·费尔顿·皮金（发明了世界上第一台电磁计算机）和威廉·c·亨特（两位人口普查官员）的“芯片”系统和“滑动”系统进行了对比。在芯片系统中，调查表中的数据被转录到彩色卡片上;而在滑动系统中，信息是用彩色墨水写在纸片上的。在这两种情况下，卡片和纸片都是手工计数的。比赛要求转录和制表一堆厚厚的调查表，涵盖1880年人口普查中圣路易斯的10491人。试验分为两个部分：转录调查表所需的时间以及制表数据所需的时间。令人惊讶的是，霍勒里斯的系统打败了竞争对手。它在测试的制表部分表现出最大的优势，完成工作的速度比手工计数的滑动和芯片方法快8到10倍。

霍勒里斯的打孔卡系统在美国和国外的大众和科学媒体中引起了很大的关注，并被收录在1890年8月30日的《科学美国人》（见下图）封面上。

1890年8月30日的《科学美国人》杂志。

如果有足够的设备，可以使用连续的 punched-card 处理阶段或周期进行相当复杂的计算。（按照当前的数据处理术语，可以将每个阶段视为 sql 子句：选择（过滤列），where（过滤卡片或“行”），可能是个group by用于总数和计数，然后是sort by；最后，如果需要，可以将它们反馈到另一组select和where循环中）。在每个阶段，人工操作员必须检索、加载和存储各种卡片堆。

乔治敦霍勒里斯楼。

霍勒里斯制造的第一台制表机是在美国的1890年人口普查中使用的。后来发明了许多改进型制表机。例如，1906年，制表机公司（tmc）开发了第一台自动进纸制表机，每分钟可处理150张卡片。1920年，第一台tmc打印制表机被创建，并继续作为tmc type iv会计机，后来更名为ibm 301。这些又经过改进，形成了ibm 401、ibm 405、402和407。

制表机：历史意义

制表机是当时的一项开创性发明。尽管美国的1880年人口普查只需几个月就能完成，但制表和分析数据需要几年时间。由于时间太长，编制的数据已经过时。预计1890年的人口普查将花费更多的时间和金钱，因为由于移民，该国人口正在以百万计增长。在那个时候，制表机的发明帮助及时分析大量的数据并编制它们，从而实现了一次成功的人口普查。

这项发明在当时非常成功，后来也被其他国家采用。它被用来编制加拿大、挪威、俄罗斯、奥地利和其他国家的人口普查。

由于其重要性，尽管制表机本身并不是一台计算机，但它代表了计算机历史的早期阶段。而其发明者赫尔曼·霍勒里斯被广泛认为是现代机器数据处理之父，因为他发明的打孔卡制表机引领了自动数据处理的时代。以前，打孔卡被用来控制织布机。霍勒里斯用它们来存储数据。

实际上，霍勒里斯将他的纸带切成了小片（卡片），尺寸为3.25 x 7.375英寸，与1887年美国纸币的尺寸相同，因为霍勒里斯将财政部的容器用作卡片盒。结果产生了一个快速而灵活的制表系统。一旦将日程表上的信息转录到卡片上，您可以手动或电动方式隔离任何一张或一类卡片（因此不是顺序访问，而是随机访问）。例如，您可以将一堆代表农民的卡片设置在一边，然后对这个群体进行任何统计分析。您不需要再次筛选日程表。因此，如果您想知道有多少农民拥有超过一千英亩的土地并通过种植小麦赚取收入，您只需查看农民卡片，并将制表机上的计数器设置为与卡片上适当的孔对应的位置。

霍勒里斯卡片阅读器。

使用卡片的决策使霍勒里斯重新设计了他最初的系统。他设计了一种特殊的打孔机（一个由模板和两个连接的冲孔器组成的倍板冲孔机）；当操作员按下模板时，第二个冲孔器将卡片打孔。卡片阅读器（见附近的图片）是一个由上方的针阵列和下方的小滴汞杯组成的小型压力机；当操作员将卡片插入机器并按下手柄时，针会穿过孔洞进入汞杯，闭合电路并推动计数器向前进（每个完整的电路会使一个电磁铁将计数表盘提前一个数字），这些表盘被设置在一个木制桌子上。当铃声响起时，表示卡片已经被读取，操作员会将数据记录在表盘上，打开卡片阅读器，取出打孔卡，并重置表盘。