PAMĚŤOVÁ MÉDIA PŘED DVACETI LETY

Petr Kuběna, 1999

Paměťová média můžeme i dnes rozdělit podle různých hledisek. Před dvaceti lety se používalo toto dělení:

- podle konstrukce provedení (páskové, štítkové, diskové, aj.).

- podle fyzikálního principu a způsobu zobrazení informace (děrování, magnetování, značkování, tisk, aj.).

- podle použití (jednorázové nebo vícenásobně použitelné).

Nejpoužívanějšími paměťovými médii v té době byly děrné štítky, děrné pásky, magnetické pásky, magnetické disky a papír.

Papír

O papíru jako paměťovém médiu asi není třeba se podrobněji zmiňovat. Každý se už pravděpodobně setkal s papírem, který se používal v tiskárnách. Většinou měl více vrstev (2 až 3) a po stranách měl vyděrovány otvory o průměru přibližně 4 mm. Byl tenčí než obyčejný papír a většinou byl propisovací. Poznamenejme, že v mnoha tiskárnách se používá dodnes.

Děrný štítek

Před dvaceti lety byly děrné štítky jedním z nejpoužívanějších vstupních paměťových médií číslicových počítačů. Rozměry a tvar děrných štítků se přizpůsobovaly různým typům počítačů. Pro tehdejší ČSSR se používaly normalizované děrné štítky podle ČSN (Československá státní norma) o rozměrech 187,4 x 82,5 x 0,18 mm.

Normovaný děrný štítek byl rozdělen na 12 děrných řádek a 80 nebo 90 děrných sloupců. Osmdesáti sloupcový děrný štítek se skládal ze dvou částí. V dolní části (1. až 10. řádek; počítáno zdola) se v kódu jedna z deseti děrovaly číslice 0 až 9, v horní (tzv. zónové) části (11. a 12. řádek) se pak děrovaly otvory, které se užívaly pro kódování abecedy a některých dalších znaků. Každému řádku bývala přiřazena číselná hodnota, která byla zpravidla vyjádřena i v předtisku štítku.

Abecední znaky byly zobrazovány kombinací dvou otvorů, z nichž jeden byl umístěn na některém z řádků očíslovaných 1 až 9, druhý otvor pak v jednom ze tří horních řádků (11, 12 nebo 0). Jeden sloupec představoval kódování jednoho znaku a zaujímal celou šířku děrného štítku. Toto uspořádání se používalo pro zakódování 10 číslic, 26 písmen a 27 dalších znaků. Takovéto kódování umožňovalo zapsat na jeden štítek 80 znaků. Je však zřejmé, že tento způsob kódování byl dost neefektivní. Z celkového možného počtu kombinací pro zakódování znaku totiž využíval jen velmi malou část. Používaly se proto i jiné způsoby kódování, při nichž byl každý sloupec rozdělen na dva šestibitové znaky. To umožňovalo na stejný osmdesáti sloupcový štítek zaznamenat dvojnásobek znaků, než u výše uvedeného způsobu kódování.

Děrované otvory měly u devadesáti sloupcového štítku kruhový tvar o průměru 3,2 mm, zatímco v případě osmdesáti sloupcového štítku byly obdélníkového tvaru s výškou 3,2 mm a šířkou 1,4 mm. Hustota záznamu byla asi 0,55 až 0,6 znaků na 1 čtvereční cm. Je však třeba mít na paměti, že hustota záznamu silně závisela na použitém kódu a na uspořádání štítku.

Štítky se používaly především pro zápis kódu programu. Několik prvních sloupců se používalo pro zakódování čísla štítku, aby se vědělo, jak za sebou následují. Často se však stávalo, že se štítky pomíchaly a seřadit je do správného pořadí nebyla pro člověka vůbec jednoduchá práce. I čísla štítků totiž byla zakódována v jazyce, kterému perfektně rozuměl počítač, ale člověk už tak dobře (nebo spíše rychle) ne.

Děrná páska

Dalším paměťovým médiem byla před dvaceti lety děrná páska. Oproti děrnému štítku měla několik předností. Tak například umožňovala spojení mezi dálnopisy a počítači, spojení mezi různými počítači apod. Další výhodou děrné pásky byla možnost zapisovat informaci libovolné délky, což u děrných štítků nebylo možné (jak jsme již uvedli výše).

Děrná páska byla většinou z papíru o síle 0,08 až 0,10 mm. Její šířka byla normalizována a závisela na počtu záznamových stop. Data se na děrnou pásku zaznamenávala děrováním kódových otvorů ve dvojkovém kódu tak, že jednička se realizovala proděrováním pásky a nula neproděrováním, čili se na daném místě s páskou ni nedělalo.

Páska měla obvykle 1 stopu pro vodicí otvory a dalších 5 až 8 záznamových stop, do kterých se děrovaly abecední znaky, číslice, speciální a kontrolní symboly. Podobně jako u děrných štítků se jeden znak zakódoval pomocí kombinace kódových otvorů v jednom sloupci pásky. Stopa pro vodicí otvory byla umístěna ve střední části šířky pásky a sloužila k vedení a posuvu pásky, případně ještě k synchronizaci při čtení. Vodicí otvory byly o něco menší, než otvory pro kódování. Obojí otvory měly kruhový tvar.

Pro pětistopou pásku se používaly např. telegrafní kódy CCITT. Mnohem častěji se však používaly pásky šesti, sedmi nebo osmistopé, které poskytovaly možnost vyjádřit dostatečný počet znaků bez pomocných přepínacích znaků. Dále také u sedmistopé pásky umožňovala sedmá stopa zavést kontrolu pomocí paritního bitu a osmá stopa u osmistopé pásky dovolovala kódovat pomocné povely. Podélná hustota záznamu u děrné pásky byla 0,4 znaku na 1 mm.

Magnetická páska

Nejpoužívanějším paměťovým médiem pro magnetický záznam byla před dvaceti lety magnetická páska. Na tehdejší dobu dovolovala zaznamenat velké množství informace, byla poměrně levná a hospodárná, protože záznam bylo možné smazat a pásku znovu použít, což u děrných médií nebylo možné. technické parametry i vlastnosti byly normovány, konkrétně podle normy ČSN 36 9461. Tato norma předepisovala šířku pásky 12,7 mm, tloušťku podkladového materiálu 0,038 mm, tloušťku feromagnetické vrstvy 0,015 mm a maximální délku pásky 750 m. Informace se na magnetickou pásku ukládala ve stopách. Obvykle se používaly magnetické pásky se 7 nebo 9 stopami. Stopa záznamu znamená, stejně jako u děrné pásky, podélnou řadu záznamových míst ve směru posuvu pásky. Největší příčná hustota záznamu byla vzhledem ke stranovým výchylkám při pohybu asi 2 stopy na 1 mm. Řada záznamových míst, kolmá ke směru posuvu pásky a známá u děrných médií jako sloupec, se tady pro změnu nazývala řádek záznamu.

U devítistopé pásky se do každého řádku zaznamenalo 9 bitů, z nichž bylo 8 významových a 1 bit kontrolní. Informace byla rozdělena do bloků, jejichž délka musela být minimálně 18 a maximálně 2048 řádek. Na konci každého bloku se kontrovala správnost zápisu pomocí řádku podélné kontroly a řádku cyklické kontroly.

Magnetická páska bývala navinuta na kotouči a při použití se převíjela z jednoho kotouče na druhý. Začátek a konec pásky tvořily odrazové značky, vyrobené z průhledné fólie z plastické hmoty, na které byl napařený hliník.

Magnetický disk

Magnetický disk byl tvořen kotoučem z nemagnetického materiálu, pokrytým magnetickou vrstvou. Každá strana kotouče mohla být záznamovou plochou, která byla rozdělena na řadu stop. V případě magnetického disku rozumíme stopou kruhovou dráhu na záznamové ploše. Data zde byla zapisována sériově (bit za bitem). Paritní bit připojený ke každé slabice v hlavní paměti se na magnetický disk nezapisoval. Konstrukce magnetického disku obsahovala buď jeden nebo více disků (tzv. svazek). Stejným stopám na všech záznamových plochách se říkalo válec. Poznamenejme, že ještě dnes se jim tak říká. Magnetické disky totiž přežily až do dnešních dní, i když jejich velikosti, kapacity a další vlastnosti jsou s dnešními disky takřka nesrovnatelné. Na válci tedy byla data, která bylo možno vybrat nebo uložit při jedné poloze výběrového mechanismu.

Je zřejmé, že délka jednotlivých stop na záznamové ploše byla různá a stopy se směrem ke středu zkracovaly. Proto se používaly dva způsoby zápisu:

1) stejné množství informace na všech stopách, což bylo výhodné z hlediska adresace, ale maximální hustota záznamu se využila pouze na vnitřní stopě, čímž se zmenšila kapacita záznamové plochy

2) konstantní hustota záznamu na všech stopách, přičemž každá stopa měla jinou kapacitu.

Kvůli snadnějšímu adresování se u většiny pamětí používal první způsob.

Uložení dat na magnetickém disku je oproti výše uvedeným paměťovým médiím poněkud složitější. Počátek magnetického záznamu byl odvozen ze zářezu na obvodu disku. Snímačem se ze zářezu získal impuls a vytvořila se indexová značka. Po tomto impulsu následovala mezera a za ní adresa stopy, která obsahovala číslo válce a číslo hlavy, jíž se mělo číst nebo zapisovat. Po další mezeře následovaly jednotlivé informace uspořádané do samostatných skupin.

Vlastní záznamový blok na disku byl rozdělen na tři části: čítačovou, klíčovou a údajovou oblast, které byly navzájem odděleny mezerami.

Čítačová oblast obsahovala synchronizační pole, číslo válce a číslo hlavy, stejně jako u adresy stopy. Dále zde bylo pořadové číslo záznamu na stopě, délka klíče a délka oblasti dat. Klíčová oblast umožňovala vyhledání záznamů v dané oblasti podle čísla klíče. Údajová oblast pak sloužila pro záznam vlastní informace. Každá z oblastí měla vlastní tzv. cyklickou kontrolu a standardní koncovou slabiku.

Magnetický štítek

Koncem šedesátých a začátkem sedmdesátých let se začal rozšiřovat jako další paměťové médium magnetický štítek. Byl vyroben z umělé hmoty o síle 120 mikrometrů a na ní byl v úzkých podélných proužcích nanesen magnetický materiál o síle 12 až 17 mikrometrů. Ten byl ještě pokrytý ochrannou nemagnetickou vrstvou tloušťky 10 až 12 mikrometrů. Ze štítků se zapisovalo a četlo stejně jako u magnetických disků pomocí zápisových a čtecích hlav. Rychlost čtení a zápisu byla asi 20 000 znaků za 1 s, což představovalo 30-ti až 40-tinásobné zvýšení operační rychlosti oproti děrnoštítkovým strojům. Ochranná umělohmotná vrstva chránící magnetický materiál navíc výrazně snižovala opotřebení, takže magnetický štítek se mohl použít až 20 000 krát.

Záznamová plocha byla rozdělena například do dvaceti podélných stop, na které se informace zapisovaly podobně jako na magnetickou pásku. Dvacet stop se využívalo pro zápis tří šestibitových znaků a jednoho paritního bitu. Poslední stopa sloužila k synchronizaci. Rozměry štítků nebyly normovány, proto jejich velikost mohla být různá. Podélná hustota záznamu bývala 10 bitů na 1 mm. Kapacita štítku byla závislá na jeho rozměrech a na hustotě záznamu. Např. štítek o rozměrech 35,6 x 83 mm dovoloval zaznamenat 21 700 znaků na 1 štítek, zatímco na štítek o rozměrech 406 x 114 mm se mohlo zapsat až 116 400 znaků. Tyto štítky mohly být využívány jak pro přímý vstup a výstup do a z počítače, tak i pro vytvoření vnějších pamětí s velkou kapacitou. Ve srovnání s děrným štítkem dovoloval magnetický štítek zvýšit rychlost vstupu dat do počítače více než 10 krát a rychlost výstupu až 50 krát.