Carte perforée

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Une carte perforée est un morceau de papier rigide qui contient des informations représentées par la présence ou l'absence de trou dans une position donnée. Certaines machines demandent que les cartes soient reliées entre elles, représentant ainsi l’équivalent d'un ruban de papier.

Les premières cartes perforées ont fait leur apparition au XVIIIe siècle dans divers automates et en particulier les métiers à tisser, les orgues de Barbarie et les pianos mécaniques.

Les cartes perforées sont les premiers systèmes d'entrée-sortie et les premières mémoires de masse utilisés dans les débuts de l' informatique au XIXe siècle.

Cartes perforées pour le métier Jacquard

Histoire

En 1725, Basile Bouchon, un Lyonnais, met au point le premier système de programmation d’un métier à tisser grâce à un ruban perforé [1]. En 1728, Jean-Baptiste Falcon, son assistant, remplace le ruban par une série de cartes perforées reliées entre elles [1]. Jacques de Vaucanson reprend cette idée en remplaçant ruban et cartes perforées par un cylindre métallique et enfin Joseph Marie Jacquard lie le tout dans son métier à tisser qui fut adopté dans le monde entier à partir de 1801.

Les cartes utilisées par Charles Babbage pour sa machine analytique. Les cartes d'instructions sont devant, les cartes de données sont derrière

En 1834, Charles Babbage utilise les cartes du métier Jacquard pour donner des instructions et des données à sa machine analytique, l’ancêtre des ordinateurs. C'est pendant le développement d'une machine à calculer destinée au calcul et à l'impression de tables mathématiques ( machine à différences), que Charles Babbage eut l'idée d'y incorporer des cartes du métier Jacquard dont la lecture séquentielle lui fournirait des instructions et des données, et donc imagina sa machine analytique qui est l'ancêtre mécanique des ordinateurs modernes. Il ne construisit qu'un prototype incomplet de cette machine [2], mais son fils en finira l'unité de calcul (le moulin) et une des imprimantes qu'il donnera au musée des sciences de Londres en 1910 [3].

En 1884 Herman Hollerith dépose un brevet pour une machine à cartes perforées (cartes Hollerith) destinée à accélérer le recensement des états et du gouvernement américain et lance l'industrie des études statistiques à cartes. L'invention d'une machine à cartes perforées par Herman Hollerith, utilisée pour le recensement de 1890 aux États-Unis [4], a été à la base du développement de trois grandes entreprises internationales : IBM, Powers Accounting Machine Company  (en) (absorbée par Remington Rand, et fusionnée dans Unisys), et Bull. En 1896, Herman Hollerith quitte l'administration pour fonder la Computing-Tabulating-Recording Company  (en) (CTR), société qui sera renommée par la suite en IBM. Les premières cartes Hollerith mesuraient 6 centimètres sur 12 et comportaient 210 cases. Le format avait été aligné sur celui du billet de 10 dollars de l'époque pour pouvoir réutiliser des meubles de rangement existants.

Carte rectangulaire beige clair avec dans le sens de la longueur 10 lignes constituées chacune d'une suite de chiffre identique, de 1 à 10. Des perforations verticales font disparaître certains de ces chiffres
Carte perforée à 80 colonnes.
Carte perforée à 96 colonnes.
Carte perforée à 96 colonnes.

Le modèle le plus courant de cartes perforées, breveté par IBM en 1928, était la carte dite à 80 colonnes. Il s'agit d'une feuille de bristol mince de forme rectangulaire, dont un coin était tronqué, où les caractères alphanumériques ( BCD, EBCDIC ou ASCII) étaient traduits par des perforations rectangulaires (au nombre de 1, 2 ou 3 par caractère) disposées en colonnes parallèles à la largeur (80 colonnes) et sur 12 lignes parallèles à la longueur. Ces cartes étaient stockées par boîtes de 2 000, et le coin tronqué servait de repère pour les insérer dans le bon sens dans un chargeur de cartes ou pour les remettre à l'endroit quand la boîte tombait par terre. Ce fut une étape notable dans la définition du codage de caractères ( BCD, EBCDIC ou ASCII).

Dans les écoles d'ingénieurs, on demandait souvent d'utiliser pour la première carte d'un travail (carte JOB) une carte de couleur spéciale, par exemple bleue, et de la placer à l'envers, coin coupé en bas à droite et non en haut à gauche. Cela facilitait considérablement la reconstitution du paquet de chacun à la sortie du lecteur, où on empilait couramment 1000 cartes.

Les cartes étaient perforées par des opératrices spécialisées travaillant à partir de « bordereaux de saisie », vérifiées par re-frappe par d'autres opératrices (les perfo-vérifs) dont la cadence normale de saisie était d'environ 15 000 caractères à l'heure (soit environ 4 caractères à la seconde). Les cartes étaient susceptibles d'être triées sur des machines appelées trieuses et interclasseuses. Les machines mécanographiques ont utilisé ces cartes jusqu'au remplacement des dernières de ces machines par des ordinateurs vers 1970. Les ordinateurs ont été équipés d'unités périphériques capables de lire et de perforer ces cartes jusqu'au début des années 1980.

Le mécanisme de lecture des cartes perforées était au départ très particulier. En effet, une aiguille passait en revue les lignes et colonnes de la carte. De l'autre côté de la carte, se trouvait un baquet rempli de mercure. Si l'aiguille touchait le mercure, un courant électrique transmis dans l'aiguille passait et fermait le circuit, ce qui indiquait la présence d'un trou. Ce mécanisme sera remplacé dans les années 1920 par un dispositif de brosses métalliques venant entrer en contact avec une plaque métallique à travers la perforation de la carte. Vers 1960, le lecteur de cartes IBM 1442 utilise 12 cellules optiques qui lui permettent de lire 400 cartes/minute dans le sens de la longueur. Le lecteur IBM 2540 en utilisera 80 pour les lire dans le sens de la largeur, atteignant 1000 cartes/minute.

Appareil de perforation de cartes IBM
Archivage de cartons de cartes perforées archivés au service du NARA en 1959. Chaque carton peut contenir 2 000 cartes d'une ligne de 80 colonnes chacune.

Au début des années 1960, les premiers moniteurs d'ordinateur travaillant en « mode texte » comportaient 80 colonnes par ligne afin d'être compatibles avec les cartes perforées. Aujourd'hui, de nombreux ordinateurs utilisent encore des programmes nés dans cette période et modernisés depuis, et manipulent encore des fichiers organisés en blocs multiples de 80 caractères.

Les programmes en langages COBOL, Fortran et PL/I s'écrivaient sur des lignes de 72 caractères au maximum pour pouvoir être perforés sur cartes (les 8 derniers caractères étant réservés au numérotage des cartes).

La carte perforée a progressivement disparu à partir de 1970 lorsque sont apparues les unités d'entrée-sortie à bande magnétique et des mémoires de masse plus performantes.

Les cartes perforées étaient encore utilisées en France pour les péages d'autoroutes en 1985 [réf. nécessaire]. Aux États-Unis, il y avait encore des machines à voter utilisant des cartes perforées à l'élection présidentielle de 2000 [réf. nécessaire]. Compte tenu de la vétusté de certains de ces matériels, cette technique a alors provoqué des litiges (perforations non nettes), alors que le résultat était très serré. Cependant, depuis 2002, des recherches réalisées par IBM pourraient réhabiliter les cartes perforées comme l'un des nouveaux supports de stockage informatique [5].

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