La cinta perforada o cinta de papel perforada es una forma de dispositivo de almacenamiento de datos que consiste en una tira larga de papel a través de la cual se perforan pequeños agujeros. Se desarrolló y posteriormente se utilizó junto con tarjetas perforadas , con la diferencia de que la cinta es continua.
Las tarjetas perforadas y las cadenas de tarjetas perforadas se utilizaban para controlar los telares en el siglo XVIII. El uso de sistemas de telegrafía comenzó en 1842. Las cintas perforadas se utilizaron durante todo el siglo XIX y gran parte del XX para telares programables, comunicación por teleimpresores , para la entrada a computadoras de las décadas de 1950 y 1960, y más tarde como medio de almacenamiento para minicomputadoras y máquinas CNC. herramientas . Durante la Segunda Guerra Mundial, se utilizaron sistemas de cinta perforada de alta velocidad que utilizaban métodos de lectura óptica en los sistemas de descifrado de códigos. Se utilizó cinta perforada para transmitir datos para la fabricación de chips de memoria de sólo lectura .
Las cintas de papel perforadas fueron utilizadas por primera vez por Basile Bouchon en 1725 para controlar los telares. Sin embargo, las cintas de papel eran caras de crear, frágiles y difíciles de reparar. En 1801, Joseph Marie Jacquard había desarrollado máquinas para crear cintas de papel atando tarjetas perforadas en secuencia para telares de Jacquard . La cinta de papel resultante, también llamada "cadena de tarjetas", era más resistente y sencilla tanto de crear como de reparar. Esto llevó al concepto de comunicar datos no como un flujo de tarjetas individuales, sino como una "tarjeta continua" (o cinta). Las cintas de papel construidas a partir de tarjetas perforadas se utilizaron ampliamente durante todo el siglo XIX para controlar los telares. Muchas operaciones de bordado profesionales todavía se refieren a aquellas personas que crean los diseños y patrones a máquina como perforadores , a pesar de que las tarjetas perforadas y la cinta de papel finalmente se eliminaron en la década de 1990.
En 1842, una patente francesa de Claude Seytre describía un dispositivo para tocar el piano que leía datos de rollos de papel perforado . En 1900, se utilizaban rollos de música con amplias perforaciones para pianolas para distribuir música popular a los mercados masivos.
En 1846, Alexander Bain utilizó cinta perforada para enviar telegramas . Esta tecnología fue adoptada por Charles Wheatstone en 1857 para el sistema Wheatstone utilizado para la preparación, almacenamiento y transmisión automatizados de datos en telegrafía. [1] [2]
En la década de 1880, Tolbert Lanston inventó el sistema de composición tipográfica Monotype , que consistía en un teclado y un rodillo de composición . La cinta, perforada con el teclado, era posteriormente leída por el lanzador, que producía tipos de plomo según las combinaciones de agujeros en hasta 31 posiciones. El lector de cinta utilizaba aire comprimido, que pasaba a través de los orificios y se dirigía a ciertos mecanismos de la rueda. El sistema entró en uso comercial en 1897 y estuvo en producción hasta bien entrada la década de 1970, sufriendo varios cambios a lo largo del camino.
En el siglo XXI, el uso de cinta perforada sería muy raro, posiblemente en sistemas militares obsoletos o por parte de algunos aficionados. En aplicaciones de mecanizado de control numérico por computadora (CNC), la cinta de papel es poco común, pero algunos sistemas modernos aún miden el tamaño de los programas CNC almacenados en pies o metros, correspondientes a la longitud equivalente si los datos realmente se perforaran en cinta de papel. [3]
Los datos estaban representados por la presencia o ausencia de un agujero en un lugar particular. Las cintas originalmente tenían cinco filas de orificios para datos a lo ancho de la cinta. Las cintas posteriores tenían más filas. Una máquina calculadora programable electromecánica de 1944, la calculadora automática controlada por secuencia o Harvard Mark I , utilizaba cinta de papel con 24 filas. [4] La computadora electrónica de Australia de 1951, CSIRAC , usaba cinta de papel de 3 pulgadas (76 mm) de ancho con doce filas. [5]
Siempre se perforaba una fila de orificios para ruedas dentadas más pequeñas para sincronizar el movimiento de la cinta. Originalmente, esto se hacía utilizando una rueda con dientes radiales llamada rueda dentada . Más tarde, los lectores ópticos utilizaron los orificios de las ruedas dentadas para generar pulsos de sincronización. Los orificios de las ruedas dentadas estaban ligeramente más cerca de un borde de la cinta, dividiendo la cinta en anchos desiguales, para que no quedara ambiguo en qué dirección orientar la cinta en el lector. Los bits en el ancho más estrecho de la cinta eran generalmente los bits menos significativos cuando el código se representaba como números en un sistema digital. [ cita necesaria ]
Muchas de las primeras máquinas utilizaban cinta de papel engrasada, que estaba preimpregnada con un aceite ligero para máquinas , para lubricar el lector y los mecanismos de perforación. La impregnación de aceite generalmente hacía que el papel fuera algo translúcido y resbaladizo, y el exceso de aceite podía transferirse a la ropa o a cualquier superficie con la que entrara en contacto. Los lectores de cintas ópticas posteriores solían especificar cintas de papel opacas sin engrasar, que eran menos propensas a depositar residuos aceitosos en los sensores ópticos y provocar errores de lectura. Otra innovación fue la cinta de papel plegada, que era más fácil de almacenar de forma compacta y menos propensa a enredarse, en comparación con la cinta de papel enrollada.
Para uso intensivo o repetitivo, a menudo se usaba cinta de poliéster Mylar . Esta película de plástico resistente y duradera solía ser más delgada que las cintas de papel, pero aún podía usarse en muchos dispositivos diseñados originalmente para soportes de papel. La cinta de plástico a veces era transparente, pero normalmente estaba aluminizada para hacerla lo suficientemente opaca para su uso en lectores ópticos de alta velocidad.
La cinta para perforar solía tener un espesor de 0,00394 pulgadas (0,100 mm). Los dos anchos más comunes eran 11 ⁄ 16 pulgadas (17 mm) para códigos de cinco bits y 1 pulgada (25 mm) para cintas con seis o más bits. La separación entre agujeros fue de 0,1 pulgadas (2,5 mm) en ambas direcciones. Los orificios de datos tenían 0,072 pulgadas (1,8 mm) de diámetro; Los orificios de alimentación de las ruedas dentadas eran de 0,046 pulgadas (1,2 mm). [6]
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La mayoría de los equipos de perforación de cinta utilizaban punzones circulares sólidos para crear agujeros en la cinta. Este proceso creó " chad ", o pequeños trozos de papel circulares. Gestionar la eliminación del chad era un problema molesto y complejo, ya que los pequeños trozos de papel tenían tendencia a escaparse de la contención e interferir con las otras partes electromecánicas del equipo del teleimpresor. El Chad de la cinta de papel engrasada era particularmente problemático, ya que tendía a agruparse y acumularse, en lugar de fluir libremente hacia un recipiente de recolección.
Una variación de la perforadora de cinta fue un dispositivo llamado Reperforador de impresión Chadless . Esta máquina grabaría una señal de teleimpresora recibida en una cinta e imprimiría el mensaje en ella al mismo tiempo, utilizando un mecanismo de impresión similar al de una impresora de páginas normal. La perforadora de cinta, en lugar de perforar los habituales agujeros redondos, perforaría pequeños cortes en forma de U en el papel, de modo que no se produjera ningún chad ; el "agujero" todavía estaba lleno de una pequeña trampilla de papel. Al no perforar completamente el agujero, la impresión en el papel permaneció intacta y legible. Esto permitió a los operadores leer la cinta sin tener que descifrar los agujeros, lo que facilitaría la transmisión del mensaje a otra estación de la red. Además, no había ninguna "caja de Chad" que vaciar de vez en cuando.
Una desventaja de esta tecnología era que, una vez perforada, la cinta sin chadless no se enrollaba bien para su almacenamiento, porque las solapas de papel que sobresalían se enganchaban en la siguiente capa de cinta, por lo que no se podía enrollar firmemente. Otra desventaja que surgió con el tiempo fue que no había una forma confiable de leer cintas sin chadless en lectores de alta velocidad posteriores que usaban detección óptica. Sin embargo, los lectores de cinta mecánicos utilizados en la mayoría de los equipos de velocidad estándar no tuvieron problemas con la cinta sin chadless, porque detectaron los agujeros por medio de pasadores sensores mecánicos con resortes romos, que fácilmente empujaban las solapas del papel fuera del camino.
El texto se codificó de varias maneras. La codificación de caracteres estándar más antigua fue Baudot , que data del siglo XIX y tenía cinco agujeros. El código Baudot fue reemplazado por códigos modificados de cinco orificios, como el código Murray (que agregó retorno de carro y avance de línea ), que se desarrolló en el código de Western Union , que se desarrolló aún más en el Alfabeto Telegráfico Internacional No. 2 (ITA 2). y una variante llamada código American Teletypewriter (USTTY). [7] Otros estándares, como Teletypesetter (TTS), FIELDATA y Flexowriter , tenían seis agujeros. A principios de la década de 1960, la Asociación Estadounidense de Estándares lideró un proyecto para desarrollar un código universal para el procesamiento de datos, que se convirtió en el Código Estándar Estadounidense para el Intercambio de Información (ASCII). Este código de siete niveles fue adoptado por algunos usuarios de teleimpresores, incluido AT&T ( Teletipo ). Otros, como Telex , mantuvieron los códigos anteriores.
La cinta perforada se utilizó como forma de almacenar mensajes para los teletipos . Los operadores escribieron el mensaje en la cinta de papel y luego lo enviaron a la velocidad máxima de línea desde la cinta. Esto permitió al operador preparar el mensaje "fuera de línea" a la mejor velocidad de escritura del operador y le permitió corregir cualquier error antes de la transmisión. Un operador experimentado podría preparar un mensaje a 135 palabras por minuto (WPM) o más durante períodos cortos.
La línea normalmente funcionaba a 75 palabras por minuto, pero funcionaba de forma continua. Al preparar la cinta "fuera de línea" y luego enviar el mensaje con un lector de cinta, la línea podría funcionar continuamente en lugar de depender de la escritura continua "en línea" por parte de un solo operador. Normalmente, una sola línea de 75 palabras por minuto admitía a tres o más operadores de teletipo trabajando sin conexión. Las cintas perforadas en el extremo receptor podrían usarse para transmitir mensajes a otra estación. Se desarrollaron grandes redes de almacenamiento y reenvío utilizando estas técnicas.
La cinta de papel se podía leer en las computadoras a una velocidad de hasta 1.000 caracteres por segundo. [8] En 1963, una empresa danesa llamada Regnecentralen introdujo un lector de cintas de papel llamado RC 2000 que podía leer 2.000 caracteres por segundo; Posteriormente aumentaron aún más la velocidad, hasta 2.500 cps. Ya en la Segunda Guerra Mundial , el lector de cintas Heath Robinson , utilizado por los descifradores de códigos aliados, era capaz de alcanzar 2000 cps, mientras que Colossus podía funcionar a 5000 cps utilizando un lector de cintas ópticas diseñado por Arnold Lynch.
Cuando se lanzaron las primeras minicomputadoras , la mayoría de los fabricantes recurrieron a los teleimpresores ASCII producidos en masa (principalmente el Teletype Model 33 , capaz de producir diez caracteres ASCII por segundo) como una solución de bajo costo para la entrada del teclado y la salida de la impresora. El modelo 33 ASR comúnmente especificado incluía un perforador/lector de cinta de papel, donde ASR significa "envío/recepción automática" a diferencia de los modelos KSR ( envío/recepción de teclado) sin perforación/lectura y RO (solo recepción). Como efecto secundario, la cinta perforada se convirtió en un medio popular para el almacenamiento de programas y datos de minicomputadoras de bajo costo, y era común encontrar una selección de cintas que contenían programas útiles en la mayoría de las instalaciones de minicomputadoras. También eran comunes los lectores ópticos más rápidos.
La transferencia de datos binarios hacia o desde estas minicomputadoras a menudo se lograba utilizando una técnica de doble codificación para compensar la tasa de error relativamente alta de las perforaciones y los lectores. La codificación de bajo nivel era típicamente ASCII, codificada y enmarcada en varios esquemas como Intel Hex , en el que un valor binario de "01011010" estaría representado por los caracteres ASCII "5A". La información de encuadre, direccionamiento y suma de verificación (principalmente en caracteres hexadecimales ASCII) ayudó con la detección de errores. Las eficiencias de un esquema de codificación de este tipo son del orden del 35 al 40% (por ejemplo, se necesita el 36% de 44 caracteres ASCII de 8 bits para representar dieciséis bytes de datos binarios por trama).
En la década de 1970, los equipos de fabricación asistidos por computadora solían utilizar cinta de papel. Un lector de cinta de papel era más pequeño y menos costoso que los lectores de cintas magnéticas o de tarjetas Hollerith , y el medio era razonablemente confiable en un entorno de fabricación. La cinta de papel era un importante medio de almacenamiento, por ejemplo, para las máquinas enrolladoras de cables controladas por ordenador .
Se desarrollaron papeles de fibra larga encerados y lubricados de primera calidad y cintas de película Mylar para que las cintas de producción de uso intensivo duren más.
Desde la década de 1970 hasta principios de la de 1980, la cinta de papel se usaba comúnmente para transferir datos binarios para su incorporación en chips de memoria de solo lectura (ROM) programables con máscara o en sus contrapartes borrables EPROM . Se desarrolló una variedad significativa de formatos de codificación para su uso en computadoras y transferencia de datos ROM/EPROM. [9] Los formatos de codificación comúnmente utilizados fueron impulsados principalmente por aquellos formatos que los dispositivos de programación EPROM admitían e incluían varias variantes hexadecimales ASCII, así como una serie de formatos propietarios.
También se utilizó un esquema de codificación de alto nivel mucho más primitivo y mucho más largo, BNPF (Begin-Negative-Positive-Finish), [10] [11] también escrito como BNPF (Begin-Positive-Negative-Finish). [12] En la codificación BNPF, un solo byte (8 bits) estaría representado por una secuencia de entramado de caracteres altamente redundante que comienza con una única "B" ASCII mayúscula, ocho caracteres ASCII donde un "0" estaría representado por una "N". y un "1" estaría representado por una "P", seguida de una terminación ASCII "F". [10] [12] [11] Estas secuencias ASCII de diez caracteres estaban separadas por uno o más espacios en blanco , por lo que se utilizaron al menos once caracteres ASCII para cada byte almacenado (9% de eficiencia). Los caracteres ASCII "N" y "P" se diferenciaban en posiciones de cuatro bits, lo que proporcionaba una excelente protección contra errores de punzonado único. También estaban disponibles esquemas alternativos llamados BHLF (Begin-High-Low-Finish) y B10F (Begin-One-Zero-Finish) donde "L" y "H" o "0" y "1" también estaban disponibles para representar datos. bits, [13] pero en ambos esquemas de codificación, los dos caracteres ASCII que contienen datos difieren en sólo una posición de bit, lo que proporciona una detección de error de punzonado único muy deficiente.
NCR de Dayton, Ohio , fabricó cajas registradoras alrededor de 1970 que perforaban cinta de papel. Sweda fabricó cajas registradoras similares casi al mismo tiempo. Luego, la cinta podría leerse en una computadora y no sólo podría resumirse la información de ventas, sino que también podrían realizarse facturaciones sobre transacciones de cargos. La cinta también se utilizó para el seguimiento del inventario, el registro de los números de departamento y de clase de los artículos vendidos.
La industria periodística utilizó cinta de papel perforada hasta mediados de la década de 1970 o más tarde. Los periódicos normalmente se ponían al rojo vivo mediante dispositivos como las máquinas linotipia . Con los servicios de cable ingresando en un dispositivo que perforaría cinta de papel, en lugar de que el operador de Linotype tuviera que volver a escribir todas las historias entrantes, la cinta de papel podría colocarse en un lector de cintas de papel en la Linotype y crearía los trozos de plomo sin el operador reescribiendo las historias. Esto también permitió a los periódicos utilizar dispositivos, como Friden Flexowriter , para convertir la mecanografía en letra de plomo mediante cinta. Incluso después de la desaparición de la linotipia y la composición tipográfica con plomo caliente, muchos de los primeros dispositivos de fotocomposición utilizaban lectores de cintas de papel.
Si se encontraba un error en una posición de la cinta de seis niveles, ese carácter podía convertirse en un carácter nulo que se podía omitir perforando las posiciones restantes sin perforar con lo que se conocía como un "desplumador de pollos". un removedor de tallos de fresa que, presionado con el pulgar y el índice, podía perforar las posiciones restantes, un agujero a la vez.
Los cifrados Vernam se inventaron en 1917 para cifrar las comunicaciones por teleimpresor utilizando una clave almacenada en una cinta de papel. Durante el último tercio del siglo XX, la Agencia de Seguridad Nacional (NSA) utilizó cinta de papel perforada para distribuir claves criptográficas . Las cintas de papel de ocho niveles se distribuyeron bajo estrictos controles contables y se leyeron mediante un dispositivo de llenado , como el KOI-18 de mano , que se conectó temporalmente a cada dispositivo de seguridad que necesitaba nuevas claves. La NSA ha estado intentando reemplazar este método con un sistema de administración de claves electrónicas ( EKMS ) más seguro, pero en 2016 [actualizar], aparentemente todavía se utilizaba cinta de papel. [14] El bote de cinta de papel es un contenedor a prueba de manipulaciones que contiene características para evitar la alteración no detectada del contenido.
Las cintas de papel sin ácido o Mylar se pueden leer muchas décadas después de su fabricación, a diferencia de las cintas magnéticas que pueden deteriorarse y volverse ilegibles con el tiempo. Los patrones de agujeros de la cinta perforada se pueden decodificar a simple vista si es necesario, e incluso es posible editar una cinta mediante corte y empalme manual. A diferencia de la cinta magnética, los campos magnéticos, como los producidos por los motores eléctricos, no pueden alterar los datos perforados. [15] En aplicaciones de criptografía, una cinta perforada utilizada para distribuir una clave puede destruirse rápida y completamente quemándola, evitando que la clave caiga en manos de un enemigo.
La confiabilidad de las operaciones de perforación de cintas de papel era una preocupación, por lo que para aplicaciones críticas se podía leer una nueva cinta perforada después de perforarla para verificar el contenido correcto. Rebobinar una cinta requería un carrete receptor u otras medidas para evitar rasgar o enredar la cinta. [ cita necesaria ] En algunos usos, la cinta "plegada en abanico" simplificaba el manejo ya que la cinta se doblaba en un "tanque de recogida" listo para ser releído. La densidad de información de la cinta perforada era baja en comparación con la cinta magnética, lo que hacía que los grandes conjuntos de datos fueran difíciles de manejar en forma de cinta perforada.
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