천공 카드
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1. 개요
천공 카드는 1725년 직기를 제어하기 위해 처음 사용된 이후, 데이터 저장 및 처리를 위한 주요 수단으로 20세기 중반까지 널리 사용되었다. 19세기에는 자카드 직조기에 적용되어 기술이 발전했고, 20세기 초 허먼 홀러리스에 의해 대량의 데이터를 처리하는 데 활용되면서 널리 보급되었다. 1950년대 자기 테이프의 등장으로 점차 쇠퇴했지만, 80열 카드 형식이 터미널 설계에 영향을 미치는 등 문화적 유산으로 남아있다. 대한민국에서는 1960년대 경제 개발과 함께 도입되어 경제, 통계, 학사 관리 등 다양한 분야에서 활용되었으며, 1980년대 개인용 컴퓨터의 보급과 함께 쇠퇴했다.
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- 천공 카드 - 허먼 홀러리스
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천공 카드 | |
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개요 | |
![]() | |
종류 | 데이터 저장 매체 |
발명가 | 헤르만 홀러리스 |
개발 시기 | 1880년대 |
데이터 기록 방식 | 천공 (구멍) |
데이터 읽기 방식 | 기계적 또는 광학적 감지 |
역사 | |
초기 개발 | 헤르만 홀러리스가 1890년 미국 인구 조사에 사용하기 위해 개발 |
표준화 | 1928년, 80열 카드가 표준으로 채택 |
전성기 | 20세기 중반, 데이터 처리 및 프로그래밍에 널리 사용 |
쇠퇴 | 1970년대 이후, 자기 테이프 및 디스크 등 다른 저장 매체로 대체 |
규격 및 기술적 특징 | |
재료 | 두꺼운 종이 또는 얇은 판지 |
크기 | 7 3/8 x 3 1/4 인치 (187.325 x 82.55 mm) |
두께 | 0.007 인치 (0.178 mm) |
천공 위치 | 행과 열로 구성된 격자 형태 |
데이터 표현 | 천공된 구멍의 유무로 데이터 표현 (존 비트, 디지트 비트) |
용량 | 80열 카드 기준, 80바이트 (문자) |
천공 방식 | 카드 펀치 기계를 사용하여 천공 |
데이터 읽기 | 카드 리더기를 사용하여 천공된 위치를 감지 |
활용 | |
데이터 처리 | 대량의 데이터 입력, 저장, 처리 |
프로그래밍 | 포트란, 코볼 등 초기 프로그래밍 언어의 코드 입력 |
제어 | 기계 제어, 자동화 시스템 |
투표 | 투표 용지 (천공 카드 방식) |
종류 | |
IBM 80열 카드 | 가장 일반적인 형태, 80열, 각 열은 12개의 천공 위치를 가짐 |
IBM 96열 카드 | 더 작은 크기, 96열, 각 열은 6비트의 데이터를 표현 |
홀러리스 카드 | 초기 천공 카드, 다양한 형태와 크기 존재 |
천공 테이프 | 종이 테이프에 천공, 연속적인 데이터 저장 |
관련 용어 | |
카드 펀치 (Card punch) | 천공 카드에 구멍을 뚫는 기계 |
카드 리더 (Card reader) | 천공 카드의 구멍을 읽어 데이터를 입력하는 장치 |
천공 (Punched hole) | 천공 카드에 뚫린 구멍, 데이터 표현의 기본 단위 |
배치 처리 (Batch processing) | 천공 카드를 사용하여 데이터를 일괄적으로 처리하는 방식 |
기타 | |
대체 기술 | 자기 테이프, 자기 디스크, 광 디스크, USB 드라이브 등 |
현대적 사용 | 일부 레거시 시스템, 특수 목적 (예: 투표) |
2. 역사
천공 카드는 1725년경 바실 부숑과 장바티스트 팔콩이 직기 제어를 위해 처음 사용한, 구멍 뚫린 종이였다. 이 기술은 1801년 조제프 마리 자카드가 자카드식 직조기에서 크게 개선하였다.
찰스 배비지는 자신의 계산 엔진에 천공 카드 사용 개념을 도입하려 했으나, 실제로 구현하지는 못했다.
허먼 홀러리스는 기계가 읽을 수 있는 매체에 데이터를 기록하는 방식을 발명했다. 1900년대에서 1950년대까지 천공 카드는 자료 입력과 자료 기억의 주요 수단이었다.
1800년대 말 홀러리스는 1890년 미국 인구 조사를 위해 천공 카드 데이터 처리 기술을 개발했다. 그는 '탭핑 머신 컴퍼니'(1896)를 설립했고, 이 회사는 1924년 IBM으로 개명되었다.
처음에는 전자기계가 구멍의 수만 세었지만, 1920년대에는 기본적인 산술 연산을 수행하는 장치를 갖추게 되었다.
1937년, IBM은 뉴욕 엔디콧에 32개의 인쇄기를 두고 매일 500만에서 1,000만 장의 천공 카드를 생산했다. 천공 카드는 미국 정부 수표 및 저축 채권과 같은 법적 문서로 사용되었다.
제2차 세계 대전 동안 천공 카드 장비는 연합군과 추축국 양측 모두에서 통신 해독 및 인구 조사 등에 사용되었다.
1956년, IBM은 동의 판결에 서명하여 천공 카드 제조 능력에 제한을 받게 되었다.
오늘날 천공 카드는 거의 쓰이지 않으며 다른 기억 매체가 이를 대체하였다.
2. 1. 초기 역사 (18세기 ~ 19세기)
바실 부숑은 1725년 종이 테이프에 구멍을 뚫어 직기를 제어하는 방식을 개발했다. 이 설계는 그의 조수 장바티스트 팔콘과 자크 드 보캉송에 의해 개선되었다. 이러한 개선을 통해 짜는 패턴을 제어할 수 있었지만, 여전히 장치를 작동하기 위한 조수가 필요했다.1804년 조제프 마리 자카드는 직기 작동을 자동화하는 메커니즘을 시연했다. 여러 개의 천공 카드가 어떤 길이의 체인으로 연결되었다. 각 카드는 날실을 올리고 내리는 지침과 단일 통과를 위한 북 선택 지침을 담고 있었다.
세묜 코르사코프는 정보 저장 및 검색을 위해 정보학에서 천공 카드를 처음으로 제안한 것으로 알려졌다. 코르사코프는 1832년 9월 자신의 새로운 방법과 기계를 발표했다.
찰스 배비지는 계산 엔진의 저장 장치에 대한 설명에서 "특정 구멍이 뚫린 숫자 카드"를 사용할 것을 제안했으며, "일련의 숫자 바퀴에 연결된 레버 반대편에 위치하며 ... 앞으로 나아가 카드의 구멍이 없는 레버를 밀어 해당 숫자를 부호와 함께 전송한다"고 설명했다. 그가 실용적인 예를 제작했다는 증거는 없다.
1881년 쥘 카르팡티에는 천공 카드를 사용하여 하모늄에서 연주를 기록하고 재생하는 방법을 개발했다. 이 시스템은 ''메로그라프 레페티퇴르''라고 불렸으며 "자카드의 언어로 키보드로 연주된 일반적인 음악을 기록"했다. 즉, 일련의 카드에 구멍을 뚫는 방식으로 기록했다. 1887년까지 카르팡티에는 이 메커니즘을 연주자의 키 누름을 기록하는 ''멜로그래프''와 음악을 연주하는 ''멜로트로프''로 분리했다.
자카드 직기용 펀치 카드는 직기에서 유래한다. 19세기 초 프랑스의 조제프 마리 자카드에 의해 만들어졌으며, 그 이름이 붙여진 자카드 직기는 오늘날에도 사용되고 있다.
기계 제어가 아닌 정보 저장 수단으로서 펀치 카드 형태를 처음 사용한 것은 세묜 코르사코프로 알려져 있다. 코르사코프는 그가 고안한 기술과 기계를 1832년 9월에 발표하고, 특허를 취득하지 않고 기계를 공적인 용도로 사용했다.
19세기에 "(수치를) 계산하는" 기계의 제어에 펀치 카드 형태를 사용하는 것을 구상한 것은 찰스 배비지의 "해석 기관"이 있다. 배비지는 자카드 직기를 힌트로 삼았다고 한다. 해석 기관은 완성되지 못했다.
2. 2. 20세기
19세기 말, 허먼 홀러리스는 1890년 미국 인구 조사의 데이터 처리를 위해 천공 카드 시스템을 개발했다. 이는 천공 카드 기술이 대규모 데이터 처리에 활용된 중요한 사례이다. 홀러리스의 탭핑 머신은 천공 카드에 저장된 데이터를 읽고 요약했으며, 정부 및 상업적 데이터 처리에 사용되기 시작했다. 홀러리스는 '탭핑 머신 컴퍼니'(1896)를 설립했고, 이 회사는 나중에 주식 인수를 통해 컴퓨팅-탭핑-레코딩 컴퍼니(CTR)로 합병되었으며, 1924년 International Business Machines Corporation (IBM)으로 개명되었다.1900년대 초부터 1950년대까지 천공 카드는 데이터 입력, 자료 기억 등을 위한 주요 매체로 사용되었다. 제2차 세계 대전 동안 천공 카드 장비는 연합군의 암호 해독 노력에 활용되었다. 예를 들어 호주의 중앙국(Central Bureau)을 참조할 수 있다. 영국 블레츨리 파크에서는 "매주 약 2백만 장의 천공 카드가 생산되었으며, 이는 이 작전의 규모를 보여준다."

1950년대 이후 자기 테이프 등 새로운 저장 매체의 등장으로 천공 카드는 점차 쇠퇴했다. 유니백 UNITYPER는 1950년대에 데이터 입력을 위해 자기 테이프를 도입했다. 1960년대에 천공 카드는 데이터 저장의 주요 수단으로서 자기 테이프로 점차 대체되었다. 모호크 데이터 사이언스(Mohawk Data Sciences)는 1965년에 자기 테이프 인코더를 도입했는데, 이는 키펀치 대체용으로 판매된 시스템으로 어느 정도 성공을 거두었다. 1980년대 중반까지 데이터 및 컴퓨터 프로그램 입력에 사용되다가, 이후 자기 디스크 저장 장치와 대화형 터미널에 의해 대체되었다. 천공 카드를 대체한 터미널, 예를 들어 IBM 3270은 기존 소프트웨어와의 호환성을 고려하여 텍스트 모드에서 80개의 텍스트 열을 표시했다.
2. 3. 대한민국에서의 천공 카드
1960년대 경제 개발과 함께 천공 카드 시스템이 도입되었다. 경제기획원의 인구 조사 및 통계 처리, 기업의 회계 및 급여 관리, 대학의 학사 관리 등 다양한 분야에서 활용되었다. 1970년대 한국과학기술연구소(KIST)는 UNIVAC 90열 카드 시스템을 도입하여 과학기술 계산에 활용하였다. 1980년대 이후 개인용 컴퓨터의 보급과 함께 천공 카드 시스템은 점차 쇠퇴하였다.[14]3. 표준
천공 카드, 펀치 카드, 펀치카드라는 용어는 모두 일반적으로 사용되었으며, IBM 카드와 홀러리스 카드(허먼 홀러리스의 이름을 따서)도 사용되었다. IBM은 문서에서 처음 언급할 때 "IBM 카드" 또는 나중에 "천공 카드"를 사용했고, 그 이후에는 단순히 "카드" 또는 "카드"를 사용했다. 특정 형식은 종종 사용 가능한 문자 위치의 수(예: 80열 카드)로 표시되었다.
펀치 카드의 선조는 직기에서 유래한다. 19세기 초 프랑스의 조제프 마리 자카드가 만든 자카드 직기는 "두꺼운 종이로 만들어진", "정해진 모양의 카드에" "구멍을 뚫은" 것을 이용하여 무늬를 자동으로 짜는 기능이 있었으며, 오늘날에도 그 후손이 사용되고 있다.
정보 저장 수단으로서 펀치 카드 형태를 처음 사용한 것은 세멘 코르사코프로 알려져 있다. 코르사코프는 1832년 9월에 자신의 기술과 기계를 발표하고, 특허를 취득하지 않고 기계를 공적인 용도로 사용했다.
19세기에 찰스 배비지는 해석 기관에서 펀치 카드를 사용하려 했으나, 완성되지 못했다.
20세기 컴퓨터용 펀치 카드의 직접적인 조상은 19세기 말 미국의 허먼 홀러리스에 의한 것이다. 당시 미국은 국세 조사 집계에 어려움을 겪고 있었는데, 홀러리스는 타뷸레이팅 머신을 통해 이 문제를 해결하고자 했다. 그는 천공 테이프 등을 시도했지만, 최종적으로 펀치 카드 형태에 도달했다. 홀러리스의 타뷸레이팅 머신은 국세 조사의 수작업 집계에 비해 10배의 속도를 실현했으며, "홀러리스 코드"라는 문자 코드도 고안했다.
홀러리스의 타뷸레이팅 머신은 정부 기관뿐만 아니라 보험 회사 등 다양한 분야에서 사용되었다. 이후 전기식 가산기와 조합하여 회계 처리뿐만 아니라 과학 기술 계산에도 사용되었다. 홀러리스는 카드 한 장에 45개 항목, 항목당 12가지 선택지의 정보를 기록할 수 있도록 하였고, 이는 사실상의 표준이 되었다. 1896년에 설립된 "타뷸레이팅 머신즈사"는 IBM의 모체가 되었다. IBM은 카드의 크기는 유지한 채, 구멍을 원형에서 사각형으로 바꾸면서 80개 항목으로 확장했다. 이 "1행 80 항목(자리)" 사양은 FORTRAN 등에서 오랫동안 계승되었다.
1950년대까지 펀치 카드는 데이터 입력, 보관, 처리의 주요 수단이었다. IBM은 1937년에 매일 500만 장에서 1000만 장의 펀치 카드를 생산했다. 펀치 카드는 미국 연방 정부의 수표 및 저축 채권 등 법적 서류에도 사용되었다. 하버드 마크 I (1940년대)과 같은 수치 계산 기계도 등장하고, 제2차 세계 대전 이후 컴퓨터가 발전하면서, 정보 처리 또는 컴퓨팅이라는 분야가 생겨났다.
1950년대 UNIVAC I이 자기 테이프를 도입하면서, 1960년대에는 자기 테이프를 채용하는 컴퓨터가 늘어났다. IBM은 곧 UNIVAC을 추격하여 1960년대에는 세계 최고의 컴퓨터 기업이 되었다. 1965년, Mohawk Data Sciences는 자기 테이프 인코더를 출시했다. 그럼에도 펀치 카드는 1980년대 중반까지 데이터 및 프로그램 입력 수단으로 계속 사용되었다. IBM 701 및 System/360의 데이터 입력 기본은 80열 직사각형 구멍의 펀치 카드였다. UNIVAC 등에서는 둥근 구멍의 90열 카드가 사용되었다.
펀치 카드는 크고, 문자 단위 편집이 어렵다는 단점이 있었다. 일반적으로 연필 등을 사용하여 다른 종이 또는 카드 윗부분에 내용을 쓰고, 나중에 펀칭했다. 대규모 조직에서는 키 펀처라는 전문 직업이 프로그램용 카드를 펀칭했다. 펀치 카드의 장점은 행 단위 편집이 용이하다는 것이다. 프로그램의 한 행이 펀치 카드의 한 장이 되기 때문에, 내용을 수정하고 싶은 경우에는 해당 카드를 교체하면 된다. 블록 단위 이동도 카드를 교체하는 것으로 충분하다. 그러나 행 단위가 아닌 편집은 서툴렀다. 펀치 카드 묶음을 떨어뜨려 순서를 알 수 없게 되는 경우도 있었다. 카드 덱 상단에 사선을 그어 정렬을 쉽게 하는 경우도 있었다.
1970년대부터 1980년대에 걸쳐 자기 디스크 및 터미널이 저렴해지고 미니 컴퓨터가 보급되면서, 펀치 카드는 컴퓨터 데이터 입력 수단으로서의 역할을 거의 마쳤다. 그러나 펀치 카드의 영향은 많은 표준 규격 및 파일 형식에 남아 있다. IBM 3270 등 터미널은 한 행의 표시 문자 수를 펀치 카드와 같은 80자로 했다. 그래픽 사용자 인터페이스는 가변 폭 글꼴도 표시 가능하지만, 1행 80자를 전제로 한 프로그램은 지금도 있다. 1970년대 "마이크로컴퓨터 혁명"에서 펀치 카드는 "구세력의 유적"이었으며, 개인용 컴퓨터의 탄생과 보급으로 메인 프레임과 함께 소수파가 되었다. 2000년대 무렵부터 숙박 시설의 카드형 키로 사용되는 곳도 있다.
홀러리스(IBM)의 80열 펀치 카드가 컴퓨터에 미친 영향은 다음과 같다.
- 메인프레임 등의 설정 파일이나 JCL 등은 지금(2014년)도 1행 80자가 기본이다.
- FORTRAN 등의 언어는 지금(2014년)도 1행 80자가 기본이다.
- 자릿수 제한이 없는 언어에서도 1행을 80자로 하는 프로그래밍 스타일은 지금(2014년)도 강하다.
- 3270이나 5250 등 메인프레임용 표시 장치나 에뮬레이터는 지금도 1행 80자가 기본이다.
- IBM PC 이후 개인용 컴퓨터의 표시 해상도(픽셀)도 1행 80자가 기본이다.
- MDA는 문자 표시로 1행 80자이다.
- 그래픽 모드에서도 CGA, MCGA, EGA, VGA 등 (더 나아가 PC-9801이나 FM-R 등, 동시대의 MS-DOS 탑재 PC의 대다수)은 모두 1행의 비트(픽셀) 수가 80의 배수이다.
- 단, 개인용 컴퓨터의 표시에 관해서는 가정용 텔레비전을 유용하는 설계를 한 기종에 있어서, 가정용 텔레비전의 성능에 기초한 사양(40문자의 것이 있었다)에 유래하는 부분도 있으므로, 펀치 카드의 80자에서 유래한 것이 전부가 아니다.
- CMD.EXE나 xterm 등 터미널 에뮬레이터의 기동 시 기본 윈도우 크기는 80자에 맞춘 크기이다.
- 모니터 디스플레이의 기본 상태의 콘솔 (으로 표시되는 블루 스크린 등의 화면) 등도, 1행 80자가 기본이다(인 경우가 많다).
천공 카드는 '''IBM 카드''' 또는 '''홀레리스 카드'''라고도 불렸다. IBM 자체는 문서에서 언급할 때 처음에는 "IBM 카드"[15] 또는 "천공 카드"라고 부르고, 그 후에는 단순히 "카드"라고 불렀다.[16] 구멍을 뚫기 전의 카드를 "punched card"라고 부르는 것은 모순이기 때문에, "타뷸레이팅 카드" 또는 "탭 카드"라는 호칭도 사용되었다.[43] 초기에는 용도별로 디자인된 카드 레이아웃이 사용되었다. 펀치 카드와 이를 다루는 기계가 표준화된 것은 1928년경이다. 직사각형, 원형, 타원형 등의 천공 찌꺼기는 채드(chad) 또는 칩(chip, IBM의 용어)이라고 불린다. 여러 문자로 구성된 데이터나 큰 숫자는 카드 내의 연속된 란을 필드로 저장한다. 일련의 카드의 집합을 데크(deck)라고 부른다. 카드의 윗변의 좌우 어느 한쪽 끝을 사선으로 자르는 것이 일반적인데, 이를 통해 데크 내의 카드 순서의 오류나 반대쪽 끝이 잘린 다른 데크의 카드가 섞여 있는 경우 등을 쉽게 감지할 수 있도록 했다. 카드에는 구멍의 위치를 식별할 수 있도록 인쇄가 되어 있는 것이 일반적이다. 특정 용도에 맞춰 세로선을 인쇄하여 필드를 구분하거나, 필드명이 인쇄된 카드도 존재했다.
표준과 관련된 내용은 다음과 같다.
- ANSI INCITS 21-1967 (R2002), ''직사각형 구멍이 있는 12열 펀치 카드'' (구 ANSI X3.21-1967 (R1997))
- ANSI X3.11 – 1990 ''정보 처리를 위한 범용 종이 카드에 대한 미국 국립 표준 사양''
- ANSI X3.26 – 1980/R1991) ''홀러리스 펀치 카드 코드''
- ISO 1681:1973 ''정보 처리 – 천공되지 않은 종이 카드 – 사양''
- ISO 6586:1980 ''데이터 처리 – 펀치 카드에서 ISO 7비트 및 8비트 부호화 문자 집합 구현''
3. 1. 홀러리스 카드
허먼 홀러리스는 1889년에 기계식 탭퓰레이팅 머신에 대한 일련의 특허[19]를 취득했다. 이 특허들은 기록 매체로 종이 테이프와 직사각형 카드를 모두 설명하고 있다. 특허에 나타난 카드는 템플릿이 미리 인쇄되어 있었고, 구멍은 가장자리를 따라 뚫도록 되어 있었으며, 차장이 사용하던 개찰구 가위를 천공에 사용하는 것을 상정하고 있었다. 카드 중앙 부분은 문자 등을 기입하는 용도로 사용되었다. 원래 홀러리스는 차장이 티켓 끝에 가위를 넣는 위치로 승객을 대략적으로 분류하던 것에서 이 방식을 생각해냈다.> 나는 서부로 여행했을 때 펀치 사진이라고 불리는 티켓을 가지고 있었다. 차장은 승객의 밝은 머리카락, 검은 눈, 큰 코와 같은 특징에 따라 티켓의 지정된 위치에 가위를 넣었다. 보다시피, 내가 한 일은 펀치 사진을 모두에게 만든 것뿐이다.[20]
개찰구 가위를 사용하는 방법은 단조롭고 실수하기 쉬웠기 때문에 홀러리스는 카드 전체를 천공 영역으로 하고, 팬터그래프형 키 펀치(천공 기구)를 발명했다. 또한 카드에 템플릿을 인쇄하는 것을 그만두고, 펀치기 측에 마스터 템플릿을 장착하여, 사람이 그것을 보고 펀치 위치를 결정할 수 있도록 했다. 홀러리스는 몇 가지 카드 크기를 검토했다. 1890년 인구 조사 집계에 대해 홀러리스가 제안한 시스템에서는 "일반적인 모든 용도에 대응할 수 있는" 것으로 3인치 x 5.5인치 크기의 마닐라 삼 섬유로 만든 종이를 제시했다.[21]
1890년 인구 조사에 사용된 카드는 둥근 구멍을 뚫는 것으로, 24열 12행 구성이었다. 이 카드를 사용하는 장치 등에 대한 정보는 컬럼비아 대학교 컴퓨터 역사에 대한 사이트에 있다.[22] 어느 시점부터 3.25인치 x 7.375인치(82.550mm x 187.325mm)가 표준 카드 크기가 되었다. 이는 당시 1달러 지폐보다 약간 컸으며 (1달러 지폐가 2014년 현재 크기가 된 것은 1929년부터), 컬럼비아 대학교 사이트에 따르면 지폐 운반용 상자에 딱 맞도록 이 크기로 만들었다고 한다.
홀러리스의 최초 시스템에서는 용도에 따라 임시방편적인 부호화 시스템을 채택했다. 즉, 몇 개의 구멍이 특정 의미(예: 성별, 기혼 여부 등)를 나타내도록 했다. 당시 탭퓰레이팅 머신에는 최대 40개의 카운터가 있었고, 각각 1주에 100까지 나타낼 수 있는 다이얼이 대응하고 있어서, 2개 1조로 한쪽 다이얼이 카운트업하여 한 바퀴 돌면 다른 쪽 다이얼이 1 눈금만 카운트업하도록 되어 있었다. 그것에 의해 10,000까지의 카운트가 가능했다. 집계 작업 시에는 개별 카운터가 특정 구멍 위치에 대응되어 있다. 홀러리스는 또한 릴레이 회로를 사용한 구멍의 조합 카운트도 가능하게 했으며, 예를 들어 기혼 여성만 카운트하는 것과 같은 것이 가능했다.[21]
그 후 부호화가 표준화되어 12행 중 아래 10행을 숫자의 0에서 9에 대응시켰다. 이를 통해 연속하는 여러 열을 사용하여 큰 값을 표현할 수 있게 되었고, 단순한 카운트 이상의 것이 가능하게 되었다. Comrie의 ''The application of the Hollerith Tabulating Machine to Brown's Tables of the Moon''에는 홀러리스의 45열 카드 일러스트가 있다.[23][24]
3. 2. IBM 80열 카드
1928년, IBM은 세로로 긴 직사각형 구멍을 채택하여 80열, 각 열에 12개의 펀칭 위치를 가진 카드 형식을 설계했다.[25] 이 형식은 80개의 열과 10개의 행, 직사각형 구멍을 갖는다. 카드 크기는 7by이고, 약 0.02cm 두께의 부드러운 재질로 만들어졌다. 인치당 약 143장의 카드가 들어간다(/cm). 1964년, IBM은 카드 모서리를 사각형에서 둥근 모양으로 변경했다. 카드는 일반적으로 2,000장 단위 상자 또는 연속 양식 형태로 제공되었으며, 연속 양식 카드는 문서 제어(예: 수표)를 위해 번호와 구멍이 미리 인쇄되기도 했다.1920년대 후반, 고객들은 각 카드에 더 많은 데이터를 저장하고자 했다. 토머스 J. 왓슨 시니어 IBM 사장은 클레어 D. 레이크와 J. 로이든 피어스에게 카드 크기를 늘리지 않고 용량을 늘리는 방법을 독립적으로 개발하도록 요청했다. 피어스는 둥근 구멍과 45열을 유지하며 각 열에 더 많은 데이터를 저장하려 했고, 레이크는 직사각형 구멍을 제안하여 더 촘촘하게 배치하고 카드당 80열을 허용해 이전 형식의 용량을 거의 두 배로 늘렸다. 왓슨은 레이크의 방식을 "IBM 카드"로 도입했는데, 이는 기존 집계기 설계와 호환되고 특허를 받을 수 있어 회사에 독점적 이점을 제공했기 때문이다.
각 열의 상위 세 위치는 '''영역 펀칭 위치'''(12(상단), 11, 0)이다. 0은 영역 펀치 또는 숫자 펀치일 수 있다. 하위 10개 위치는 '''숫자 펀칭 위치'''(0(상단)~9)이다. 10진 필드에서 산술 부호는 필드 가장 오른쪽 열에 영역 펀칭(더하기는 12, 빼기는 11(CR))으로 지정할 수 있다.

1931년, IBM은 대문자와 특수 문자를 도입했다. 26개 문자는 두 개의 펀치(영역 [12,11,0] + 숫자 [1–9])를 사용했고, 대부분의 특수 문자는 두세 개의 펀치(영역 [12,11,0 또는 없음] + 숫자 [2–7] + 8)를 사용했다. 몇몇 특수 문자("&"(12), "-"(11), "/"(0 + 1))는 예외였다. 공백은 펀치가 없었다. 1964년 EBCDIC 도입으로 최대 6개 펀치(영역 [12,11,0,8,9] + 숫자 [1–7])가 사용되었다. IBM과 다른 제조업체들은 다양한 80열 카드 문자 인코딩을 사용했다. 1969년, 미국 국립 표준은 128개 문자에 대한 펀치를 정의하고 ''홀러리스 펀치 카드 코드''(또는 ''홀러리스 카드 코드'')로 명명했다.
IBM 80열 카드 형식은 업계를 지배하여 '''IBM 카드'''로 불렸고, 다른 회사들도 이 카드를 처리하는 장비와 카드를 만들었다.

가장 일반적인 형식 중 하나는 IBM 5081 카드로, 필드 분할이 없는 범용 레이아웃이다. 80개 열 각각의 숫자 펀치 위치에 해당하는 숫자가 인쇄되어 있다. 다른 공급업체들도 동일한 레이아웃과 번호로 카드를 제조했다.
3. 3. 기타 형식

IBM은 1970년대에 중소형 컴퓨터 시리즈인 System/3용으로 새로운 96란 카드(원형 구멍)를 발표했다.[35] IBM 5496 Data Recorder로 천공, 인쇄, 확인이 가능하며, IBM 5486 Card Sorter로 정렬할 수 있었다.
96란 카드의 원형 구멍은 직경 1mm로 지류 테이프의 구멍보다 작다. BCD 문자(6비트)와 EBCDIC 문자(8비트)의 비트 구성을 그대로 펀칭한다(바이너리 방식). BCD는 1단 32란으로 3단 형태이며, 1란은 1문자를 나타낸다. EBCDIC은 BCD의 3단 중 2행을 1단의 6개 구멍에 더하여 8비트를 나타내고, 다른 2행을 2단에 더하여 8비트로 하는 방식으로, 64자까지만 표현할 수 있다.[36][37]
IBM 96란 카드가 널리 퍼짐에 따라, System/370 계열 컴퓨터에서도 IBM 5425 다기능 카드 장치(읽기·천공·인쇄·콜레이트) 등을 통해 처리할 수 있게 되었다.[38]

레밍턴 랜드는 초기에 홀러리스와 동일한 45열의 둥근 구멍 펀치 카드를 채택했다. 1928년 IBM이 80열 카드를 도입하자, 레밍턴 랜드는 1930년에 45열을 상하 2단으로 나누어 각각 1자를 표현할 수 있도록 했다.[37] 이를 일반적으로 90열 카드라고 부른다.[39] 사용된 문자 코드는 6비트의 바이너리 코드이다.[40]
90열 카드는 일본을 포함하여 세계적으로 사용되었다. 예를 들어, 미국에서는 뉴저지 턴파이크에서[41], 일본에서는 메이신 고속도로에서 UNIVAC의 90열 카드가 요금 지불용으로 각 운전자에게 지급되었던 시기가 있었다.

IBM의 레이놀드 B. 존슨이 개발한 마크 센스 카드는 마크 시트의 타원형 마크가 인쇄된 펀치 카드이며, 전도성 특수 연필로 마크를 기입할 수 있었다(당시에는 광학식 마크 인식이 아닌, 마크 부분에 전도성이 있는지 여부로 판별했다). 일반적으로 어떤 초기 정보가 펀칭된 상태에서 마크를 기입한다. 예를 들어 품명이나 품번을 펀칭해두고, 재고 조사 작업에서 재고수를 마크하는 방식이다. 마크의 판독도 가능한 카드 천공 장치에 읽히면 마크한 정보가 그 위에 펀칭된다.
아파처 카드는 카드의 오른쪽 부분에 사각형의 큰 구멍이 뚫린 펀치 카드이다. 그 구멍에 35mm 마이크로필름을 끼워 넣어, 각종 설계도의 보관 등에 사용되었다. 펀치 카드 부분에는 도면 번호 등을 펀칭해 둔다. 완전한 디지털 형식으로 보관하는 것보다 편리한 면도 있다.[33]
4. 문화적 영향
천공 카드는 20세기 대부분 동안 데이터 처리의 상징으로 여겨졌다. "접거나, 스핀들에 꽂거나, 훼손하지 마시오"라는 문구는 제2차 세계 대전 이후 시대의 상징적인 문구가 되었다. 이 문구는 찰스 A. 필립스(Charles A. Phillips)가 고안했으며, 많은 사람들이 스핀들이 무슨 뜻인지 몰랐음에도 불구하고 널리 알려졌다. 1960년대 버클리의 일부 학생들은 "접거나, 스핀들에 꽂거나 훼손하지 마시오. 나는 학생입니다"라는 버튼을 착용하기도 했다.
천공 카드는 예술, 건축, 문학 등 다양한 분야에서 모티브로 사용되었다.
- 예술가이자 건축가인 마야 린은 2004년 오하이오 대학교에 천공 카드를 공중에서 본 모습과 유사한 공공 미술 작품 "Input"을 디자인했다.
- 미주리 대학교 - 컬럼비아의 터커 홀은 천공 카드의 영향을 받은 것으로 알려진 건축 양식을 보여준다. 건물에는 창문이 두 줄밖에 없지만, 창문의 간격과 패턴이 천공 카드에 "M-I-Z beat k-U!"를 나타내어 이 대학과 인근 캔자스 주 간의 경쟁 관계를 언급한다는 이야기가 있다.
- 위스콘신 대학교 - 매디슨에서는 1966년 건설 당시 공학 연구 건물의 외부 창문이 천공 카드 레이아웃을 본떠 제작되었다.


80열 펀치 카드 형식은 문자 기반 터미널 설계에서 80개의 문자를 선택하는 데 영향을 미쳤다.[1][2] 2014년 9월 현재, Microsoft Windows의 명령 프롬프트 창 너비와 같은 일부 문자 인터페이스 기본값은 여전히 80열로 설정되어 있으며, FITS와 같은 일부 파일 형식은 여전히 80자 카드 이미지를 사용한다.
5. 펀치 카드 장치
허먼 홀러리스는 기계가 읽을 수 있는 매체에 데이터를 기록하는 방법을 개발했다. 그는 1890년 미국 인구 조사를 위해 천공 카드 데이터 처리 기술을 개발했다. 그의 탭핑 머신은 천공 카드에 저장된 데이터를 읽고 요약했으며, 정부 및 상업적 데이터 처리에 사용되기 시작했다.
처음에는 이러한 전자기계가 구멍의 수만 세었지만, 1920년대에는 기본적인 산술 연산을 수행하는 장치를 갖추게 되었다. 홀러리스는 '탭핑 머신 컴퍼니'(1896)를 설립했는데, 이 회사는 주식 인수를 통해 컴퓨팅-탭핑-레코딩 컴퍼니(CTR, 1911)로 합병되었다가 1924년 IBM으로 개명되었다. The Tabulator Limited (영국, 1902), Deutsche Hollerith-Maschinen Gesellschaft mbH (Dehomag) (독일, 1911), Powers Accounting Machine Company (미국, 1911), 레밍턴 랜드(미국, 1927), H.W. Egli Bull (프랑스, 1931) 등도 천공 카드 사업에 진출했다. 이 회사들은 1950년대에 전자 컴퓨터가 개발된 이후에도 천공 카드와 단위 기록 기계를 제조, 판매했다.
1960년대 컴퓨터 시스템이 보급되기 전까지는 "펀치 카드 시스템"(PCS, Punch card system)이 널리 사용되었다.[50]
5. 1. 주요 장치
펀치 카드 처리는 다음과 같은 다양한 기계로 처리되었다.
- 키펀치 - 작업자가 입력한 데이터로 카드를 펀칭하는 키보드가 있는 기계.
- 유닛 레코드 장비 - 카드 소터, 집계기 등 펀치 카드에서 데이터를 처리하는 기계. 디지털 컴퓨터가 광범위하게 사용되기 전에 사용되었다.
- 컴퓨터 펀치 카드 리더 - 컴퓨터 제어 하에 펀치 카드에서 실행 가능한 컴퓨터 프로그램과 데이터를 읽는 데 사용되는 컴퓨터 입력 장치. 초기 컴퓨터에서 발견된 카드 리더는 분당 최대 100장의 카드를 읽을 수 있었고, 기존의 "고속" 카드 리더는 분당 약 1,000장의 카드를 읽을 수 있었다.[51]
- 컴퓨터 카드 펀치 - 컴퓨터 제어 하에 카드에 구멍을 뚫는 컴퓨터 출력 장치.
- 투표 기계 - 21세기까지 사용되었다.
1960년대에 컴퓨터 시스템이 보급되기 전까지는 "펀치 카드 시스템"(PCS, Punch card system)이 널리 사용되었다. 이는 카드 천공기(카드 펀치, 키 펀치), 카드 분류기(카드 소터), 카드 대조기(카드 콜레이터), 표 작성기(태뷸레이터) 등을 이용하여 데이터 처리를 하였으며, 데이터의 보존도 대부분 펀치 카드를 사용했다.
1960년대 이후 컴퓨터 시스템이 보급되고, 1970년대 이후 표시 장치나 개인용 컴퓨터가 보급되어 그것들로 대체되기 전까지 컴퓨터로의 데이터 입력은 카드 천공기와 카드 판독기(카드 리더)를 사용하여 이루어졌다.
5. 2. 대한민국에서의 활용
경제기획원과 한국과학기술연구소(KIST) 등에서 IBM, UNIVAC 등의 천공 카드 시스템을 도입하여 사용했다.[50][51] 기업, 대학 등에서도 회계, 학사 관리 등 다양한 업무에 천공 카드가 활용되었다.참조
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のように「(文字数)H……」のように書いたのだが、この H はホレリスにちなんだものだとされており、Hollerith string literal という通称がある。
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