La mcanographie

2006-2007 Jean Bellec

Paralllement au dveloppement des machines comptables, les besoins statistiques des agences gouvernementales, puis la comptabilit des grandes entreprises et des administrations ont donn le jour une technologie ne   la fin du 19me sicle et morte dans les annes 1970: c'est la mcanographie. Le support d'informations gnralement associ la mcanographie a t celui de la carte perfore.

Histoire industrielle

L'industrie mondiale de la mcanographie a t domine par un constructeur amricain International Business Machines, essentiellement issu de la compagnie TMC (Tabulating Machine Company) fonde par Hermann Hollerith. La cration de socits nouvelles a pu intervenir grce une non-universalit des brevets de IBM. Cela a t la source de Egli-Bull et donc de la Compagnie des Machines Bull ou des spcificits locales comme celle de la monnaie anglaise avant sa dcimalisation ( l'origine de l'autonomie de BTM et de Acc & Tab, auxquelles ont succd les compagnies ICT et enfin ICL). Aux USA, la seule autre grande compagnie sur le march a t Powers Accounting Machines, fonde par un ingnieur du Bureau of Census mcontent du monopole de Hollerith; cette compagnie se fit plus tard acqurir par Remington-Rand (plus tard Sperry Univac).


Hermann Hollerith
ingnieur crateur de la Tabulating Machine Company (plus tard IBM)

James Powers
ingnieur au Census Bureau

Fredrik Rosing Bull
ingnieur norvgien l'origine de la Compagnie des Machines Bull

L'histoire de l'industrie est marque par deux facteurs importants tendant y faire natre des situations de presque monopoles:

Les entreprises s'investissant dans la mcanographie furent l'origine TMC Tabulating Machine Company fonde par Hollerith (devenant CTR puis IBM par la suite) et Powers fonde par James Powers. Ces deux compagnies s'implantrent en Europe plutt travers des socits autonomes qu' travers de simples filiales de vente. Ces socits utilisrent des licences amricaines, mais dvelopprent -au Royaume-Uni- des produits distincts (entre autre pour cause de non-dcimalisation de la monnaie locale), plus ou moins drivs des produits amricains. British Tabulating Machines (BTM) resta licenci de IBM jusque 1949, tandis que les rapports entre Remington (ayant acquis Powers aux USA en 1927) et les licencis de Powers (Acc & Tab Londres, SAMAS fonde en 1922 en France) furent plus chaotiques. Enfin, naquit   la fin des annes 1930 la Compagnie des Machines Bull en France partir des brevets de Fredrick Rosen Bull et qui s'appuya ds les annes 1930 sur les Papeteries Aussedat.

Processus mcanographiques

Le processus type des traitements mcanographiques comprenait

Les fichiers centraliss au niveau de l'atelier se divisent en "fichiers matre" -l'anctre de nos bases de donnes- et "fichiers mouvements" issus des ateliers de saisie.
Le fichier matre comprend les constantes (exemple: nom et adresse d'un client") et des donnes cumules (ex: solde du compte). Il est index par une "cl" que l'on retrouvera sur le fichier mouvement, cl qui se prsente en gnral pour des raisons d'encombrement sur la carte sous forme d'un numro de compte de longueur fixe. Contrairement aux fichiers que l'on trouvera plus tard sur disques magntiques, l'index n'est dfini que par sa position sur un champ rserv sur la carte. Il peut tre plus efficace mais non ncessaire de le placer dans les premires positions.
Le travail de l'atelier consiste rapprocher les cartes "mouvement" du fichier "matre", faire, ventuellement, des calculs sur le groupe de cartes (carte matre + cartes "mouvements" ou "dtail" correspondantes), puis extraire de cet ensemble les champs destins l'impression du listing (sur une ou plusieurs lignes).

La fonction de rapprochement peut dans certains cas tre effectue par une trieuse, mais il est plus efficace s'il est effectu dans une interclasseuse qui fusionne les fichiers sur une cl index commune aux fichiers rapprochs. Le fichier fusionn est ensuite lu par la tabulatrice qui effectue l'opration d'impression et (optionnellement) de mise jour du fichier maitre par l'intermdiaire d'une perforatrice connecte.

En fait, les traitements mcanographiques demands diffrent aussi bien entre les entreprises qu'entre les administrations. Chaque atelier mcanographique avait ses besoins propres ncessitant une analyse nouvelle chaque application supplmentaire. Beaucoup de ces spcificits pouvaient se satisfaire des matriels offerts par les constructeurs, au prix de la "reprogrammation" des tableaux de connexion et de la cration de nouveaux tableaux. Mais souvent aussi, les contraintes de performances ncessitaient l'assistance des spcialistes des constructeurs qui finissaient parfois par admettre le dveloppement de dispositifs complmentaires pour augmenter la capacit, les fonctions des tabulatrices existantes.

Applications de la mcanographie

Les besoins initiaux qui ont lanc cette industrie ont t ceux des recensements de la population aux Etats-Unis d'abord, puis dans l'Empire Russe et dans les pays Ouest-Europens. Le recensement consistait l'tablissement d'une fiche perfore par article (l'individu pour l'application du Census) puis le comptage du contenu de ces fiches par critre (rubriques contenues dans la fiche) et gnralement le tri des fiches par index (rubrique d'indexation). Les fiches (cartes perfores) taient archives dans des meubles spcifiques (semble-t-il hrits des meubles de classement des billets de banque -tiroirs au format des anciens billets de 1$-). Cette application a t initialement mise au point par l'ingnieur amricain Hermann Hollerith dont la socit a donn plus tard le jour IBM. La technologie utilise dans ses machines tait lectromcanique:



tabulatrice Hollerith de 1890. l'introduction des cartes est manuelle
photo IBM d'aprs le site de
Columbia University

 


trieuse Hollerith 1890


figure extraite du Brevet Hollerith de 1889

A partir de cette application de comptage, la technologie des cartes perfores s'est tendue dans la premire moiti du 20me sicle la comptabilit. La premire utilisation qui en a t faite par Hollerith tait la facturation du fret ferroviaire du New York Central Railroad, ds 1896.

Les fiches de mouvements comptables taient elles aussi  converties en cartes perfores et de nouvelles fonctions ont dues tre traites par les machines mcanographiques. Ce sont d'abord la capacit d'oprations arithmtiques (addition puis soustraction des valeurs numriques contenues dans un champ de la carte) puis plus tard la capacit d'imprimer le contenu des fiches. Une extension lie aux capacits d'impression, initialement introduite par Powers, a permis de coder des informations alphabtiques sur le carte.

Cartes Perfores

Les types d'informations traites par les quipements mcanographiques ont volu partir des besoins et des fonctionnalits des matriels: Il s'agit d'abord d'informations qualitatives destines la slection d'un attribut pour le recensement matrialiss par des perforations rparties arbitrairement sur la carte (recensement Hollerith 1890). Puis la priorit a t donnes au stockage de nombres, susceptibles d'tre additionns. La technologie utilise, celle des roues compteurs des totalisateurs, conduisit inscrire ces nombres sous la forme d'une perforation par chiffre sur une colonne de la carte. Les cartes taient lues ligne par ligne et il n'y avait pas besoin d'avoir de circuits logiques complexes pour transcrire la valeur d'un champ (un groupe de colonnes) dans les positions des roues du totalisateur.
Puis le besoin s'est fait sentir de pouvoir inscrire sur la carte des nombres ngatifs. La technologie de la lecture parallle ncessitait la slection du signe via une perforation situe devant la premire perforation de chiffre, ce qui fut adopt par IBM (et ses concurrents) de prfrence un codage spar du signe et l'utilisation de deux accumulateurs.
Les tabulatrices ne possdaient pas au dbut de fonction d'impression et l'oprateur devait lire l'affichage des nombres accumuls dans les totalisateurs et les reporter en manuscrit sur des feuilles de papier. Dans les annes 1920, les tabulatrices furent dotes de dispositifs d'impression permettant d'viter cette opration manuelle. Avec le souci de ne pas introduire de rupture technologique, cette impression fut faite sous forme parallle avec un dispositif (roue ou barre) par position d'impression. Le positionnement de la roue reproduisait la valeur numrique contenue dans le totalisateur et un marteau venait appuyer le papier (avec ruban encreur) sur cette roue.

Les cartes taient lues par paquets introduits la main par l'oprateur. Une amlioration importante de l'oprabilit fut l'invention par IBM d'un code "fin de groupe" la fin d'un sous-fichier permettant la constitution (et ventuellement l'impression) de sous-totaux.

Il tait souhaitable de pouvoir imprimer d'autres caractres que des nombres et il tait possible d'tendre la technologie d'impression quarante positions ou plus. Encore fallait-il pouvoir enregistrer sur la carte des champs alphabtiques (ou plus exactement alphanumriques). Les solutions retenues furent de coder les caractres alphabtiques en se servant d'une douzime ligne sur la carte et en l'associant la ligne "signe". Pour des raisons de brevetabilit, le codage Hollerith de IBM ne fut pas retenue par Bull fragmentant le march entre "clients IBM" et "clients Bull", les cartes de l'un n'tant pas lisibles par l'autre au moins jusqu'aux annes 1960.

Les cartes perfores  sont longtemps restes au format de 82,55 x 187,35 mm


carte Hollerith recensement 1890

carte 45 colonnes 1920s

Remington-Rand carte 90 colonnes 1930s

IBM System 3 carte 96 colonnes 1970

 


carte perfore 80 colonnes code Bull T (1961) fabrication Aussedat

On notera que les cartes du recensement de 1890 rpartissaient les donnes sur toute la surface de la carte et ce n'est que vers 1900 que Hollerith standardisera la carte 12 lignes sur 45 colonnes ( trous ronds). IBM passera la carte 80 colonnes en 1928.

En 1932, Power-Samas au Royaume Uni proposa de nouveaux formats de carte rectangulaire, toujours trous ronds, un plus petit (21 colonnes) que le format standard 45 colonnes, un autre avec un format allong (avec 64 colonnes). Cependant cet essai qui segmentait le march (Powers One, Powers Four...) et qui rejetait les anciens utilisateurs ne fut pas couronn de succs.
On peut noter aussi que Hollerith/IBM a propos sans succs une carte demi-format 38 colonnes.


carte 21 colonnes de Powers-Samas
http://web.onetel.net.uk/~rodritab/index.htm

Bull, aprs avoir fait ses dbuts sur le format 45 colonnes, tudia entre 1961 et 1942 un format trous carrs 60 colonnes (qui fut commercialis sans trop de succs) et une carte 80 colonnes ou les perforations rectangulaires IBM taient remplaces par deux trous carrs. Ce dernier modle ne fut pas commercialis et en 1947, Bull s'aligna sur le format IBM (toutefois avec une codification diffrente)

Bien plus tard, IBM s'essaiera introduire un nouveau format de cartes presque carr et plus petit (96 caractres cods en 6 bits), diminuant sensiblement l'encombrement des machines. Ce format utilis d'abord sur le System/3 en 1969. Son succs fut plus que limit.

L'utilisation des cartes perfores dans les ordinateurs a fait retrouver une forme d'utilisation prsente dans les mtiers de Jacquard et les orgues de Barbarie: l'utilisation de toutes les positions perforables de la carte, la carte binaire qui pouvait contenir (pour la carte la plus frquemment rpandue) jusqu' 960 bits. La capacit d'une ou quelques cartes suffisait contenir le programme d'ordre initiaux (bootstrap) des machines avant l'invention des mmoires permanentes inaltrables (ROM).


carte binaire

 

Les cartes perfores traites dans les machines mcanographiques posent des contraintes particulires pour leur fabrication. Elles doivent respecter des normes de prcision pour viter les bourrages dans divers types de machines et supporter parfois de nombreuses manipulations.


usine IBM Endicott

usine Aussedat la Plaine-St-Denis

Hollerith avait l'orgine un fournisseur exclusif de papier Hollingworth & Withney. Cependant Racquette River Paper Co avait t slectionn comme seconde source par le gouvernement amricain. Par contre, Hollerith (puis IBM) avaient dcid de raliser eux-mmes l'impression et le faonnage des cartes perfores, industrialises sur des machines inventes par Fred M. Carroll (1921).
Lorsque Bull s'implanta sur le march franais en 1931, ce fut avec l'assistance des Papeteries Aussedat qui investirent dans la fabrication des cartes Cran-Gevrier (Savoie), sous licence Racquette, ainsi que dans le faonnage des cartes dans une usine de la Plaine Saint-Denis. Aussedat parvint devenir fournisseur de IBM France dans les annes 1950.


 


Machines mcanographiques



L'organe principal au centre des ateliers de traitement mcanographique tait la tabulatrice (tabulator en anglais, IBM utilisera aux USA en 1949 l'appellation Accounting Machine) capable de la lecture des cartes, de calculs simples et un peu plus tard d'une impression (slective) du contenu des cartes.


tabulatrice Hollerith (1902) avec alimentation automatique des cartes
d'aprs http://www.columbia.edu/acis/history/af-tabulator.html

tabulatrice IBM-Dehomag D11 (1933)
cette machine a t stigmatise pour son usage par le gouvernement nazi pour ses recensements raciaux.

tabulatrice Bull BS120 (1948-1965)

tabulatrice IBM 407 Accounting Machine
(1949-1976)

Premire tabulatrice imprimante Powers (1921)

Cette photo et celle de gauche montrent la
tabulatrice-imprimante  Powers-Samas fonctionnement mcanique.
Computer Science department at York University.

 

 

 

La seconde machine, peu prs indispensable dans tous les ateliers, a t la trieuse de cartes (card sorter en anglais). Aprs quelques versions aux cases de rception ranges verticalement, la solution horizontale a t majoritairement retenue:


trieuse Bull E12 l'atelier FEB de Massy
photo @Jean Bellec 2005

trieuse IBM 082 (1949) 650 cpm
photo IBM

Les trieuses les plus conomiques (Bull E12, IBM080) sont dotes d'une brosse de lecture rduite un balai sous lequel dfilent les cartes en parallle (ligne des 9 d'abord).  Le champ de tri est rduit une colonne par passage. La carte lue sur une colonne est dirige vers une case de rception en fonction de la valeur contenue sur la colonne. Le tri alphabtique demandait 2 passages.
D'autres trieuses, plus rapides, ont  des brosses comportant plusieurs doigts de lecture.

Une machine complmentaire a t l'interclasseuse (collator en anglais). Celle-ci remplace avantageusement plusieurs oprations de tri pour fusionner deux fichiers.


interclasseuse IBM 077

schma interclasseuse Bull

interclasseuse Bull (1940s)

Les fonctions de tri et bien entendu celles de saisie ( perforation) sont restes spares de la tabulatrice. Par contre celle-ci s'est adjoint des dispositifs de perforation des cartes et de calcul (multiplication/ division).


tabulatrice Bull BS120 avec dispositif de perforation connect ( droite)
(en cours de sa restauration par la FEB)


perforatrice connecte IBM 523 gang summary punch  (1941)

Technologie des machines cartes perfores:

La "programmation" des traitements mcanographiques d'avant l'ordinateur exigeait une connaissance des contraintes de temps poses par le fonctionnement mcanique des machines: plus que les relais, l'essentiel de la technologie relevait de roues et de cames et les oprations devaient tre synchronise avec ce qu'on appelait le cycle des machines. La fabrication et la rparation des machines mcanographiques exigeaient des comptences du mtier d'horlogerie ainsi que celles lies aux automatismes relais. Il est utile de se rappeler que l'horlogerie a pris une forme numrique, par opposition avec les formes analogiques drives du clepsydre, avec les premiers mcanismes du pendule, utilis dans les horloges,  invent au XVIIme sicle.


photo et schma du totalisateur Bull
d'aprs notice Bull 1962

L'essentiel de la technologie des tabulatrices tait constitue de roues et de cames et d'embrayages. Cette technologie rangea les fabricants dans la catgorie machines de prcision. Outre les phnomnes d'usure strictement mcanique, l'utilisation d'un courant relativement fort posa des problmes de parasitage dus aux rupteurs de fabrication d'impulsions. Les cames originelles durent tre remplaces par des cames accompagnantes diminuant l'intensit du courant de rupture.

Elle tait complte par des relais (drivs de l'industrie du tlgraphe). Ces relais appels alternatifs chez Bull servaient rorienter les signaux en fonction des conditions logiques. A titre d'exemple, les totalisateurs recevaient trois types de signaux (addition, soustraction et remise zro). Initialement les relais commandaient simultanment plusieurs aiguillages, mais ces relais "tlphoniques" ncessitaient des rglages frquents et n'taient pas enfichables.
Au cours des annes 1950, l'invention de petits relais grande vitesse de commutation, la consommation lectrique diminue et la fiabilit amliore a permis la construction de dispositifs plus labors bass sur la prise en compte de l'algbre de Boole. Ces "petits relais" avaient l'avantage d'tre tanches et facilement interchangeables.
A la mme poque, une partie de ces relais pouvaient se voir substituer des diodes semi-conducteurs la consommation et au volume encore plus rduits.


relais "tlphoniques" (Bull)


relais fil (IBM)
http://ed-thelen.org/1401Project/IBM-MiniRelay.html


petits relais (Bull)

A partir de la fin des annes 1940, des tubes lectroniques firent leur entre sur des matriels de mcanographie sous la forme d'amplificateurs destins reformater les signaux de lecture dans les machines rapides. Triodes et thyratrons furent utiliss cette fin sur les trieuses et les calculateurs.
 

Chemins de cartes

Les machines mcanographiques cartes perfores font circuler mcaniquement les cartes sur une ou plusieurs pistes une vitesse de 2 20 cartes par seconde. L'entrainement se fait des galets presseurs. La partie la plus dlicate est la gestion de la case d'alimentation (hopper en anglais). Les cartes sont pousses une une par un "couteau" vers la piste. Ce couteau comme la lucarne d'entre de la piste doit respecter des tolrances rigoureuse appropries l'paisseur de la carte, afin d'viter un "bourrage". Le case de rception (stacker en anglais) est plus facile raliser, encore faut-il minimiser les problmes d'lectricit statique gnre par le passage sur les galets.

Les chemins de cartes sont de complexit variable: certaines machines disposent d'une capacit d'interclassement donc de deux cases d'alimentation. La plupart des machines disposent d'au moins deux cases de rception (une case normale et une case "rebut") mais souvent davantage (treize pour les trieuses). Le nombre de postes de lecture ou de perforation est variable selon les machines; la distance entre deux postes permettant de faire des calculs plus longs sans arrter le droulement des cartes sur la piste. Les aiguillages sur le chemin de cartes sont commands par des lectro-aimants en fonction du "programme" d'application.
Pour le chemin de cartes des trieuses, jusqu'aux annes 1920, deux solutions taient adoptes par les constructeurs : la trieuse verticale o les cases de rception taient superposes, moins encombrante, mais d'opration moins commode et la trieuse horizontale qui finalement s'imposera.

Mcanismes de Lecture

Le mcanisme initial utilis par Hollerith sur sa tabulatrice tait manuel et, on dirait aujourd'hui, en bloc (9 x 45 tiges qui formaient contact sur des points de mercure lorsque l'oprateur abaissait le levier aprs avoir introduit la carte

 

Plus tard, coexisteront deux modes de lecture des cartes perfores

La premire mthode "ligne par ligne" fait dfiler les cartes devant l'organe de lecture qui reoit chaque "point" (chaque ligne de la carte) des impulsions (en cas de perforation) sur les 80 ttes de lecture. La carte passe sous l'organe de lecture en douze "points" utiles. Ces impulsions sont ensuite transmises aux organes logiques (slections, totalisateurs, mmoires etc...).


mcanisme de lecture Bull


poste de lecture de la reproductrice Bull PRD

La seconde mthode de dfilement en srie est comparable la lecture sur bande magntique: les colonnes (les caractres) sont explores successivement par les 10 ou le plus souvent les douze ttes de lecture. Cette mthode est utilise dans les vrificatrices (qui comparant le caractre frapp au clavier avec les perforations de la carte) et les traductrices (qui impriment colonne par colonne au sommet de carte). Plus coteuse en "logique" pour des tabulatrices, cette lecture srie sera plus rpandue dans les priphriques d'ordinateur.

Hollerith a d'abord utilis une lecture simultane du contenu de la carte au moyen de tiges (aiguilles) descendant travers les perforations de la carte vers un rcipient de mercure. Ce mcanisme de lecture utilisait une introduction manuelle des cartes.
Les technologies de lecture utilises depuis 1900 jusqu'aux annes 1960 ont t des variantes de la brosse de lecture. Cette brosse a permis l'alimentation automatique des cartes dans les machines. Le passage des trous rectangulaires avec la carte 80 colonnes a exig une augmentation de la sensibilit de la mmoire de lectures L'option photo-lectrique est survenue beaucoup plus tardivement.

 

Mcanismes de Perforation


reproductrice 519 IBM
photo extraite de Wikipedia


poinonneuse (perforatrice) Pasod Bull
FEB Massy photo Jean Bellec

Trois types de systmes de perforation ont t dvelopps et leurs avantages respectifs ont impos leur coexistence:

Mcanismes d'impression

Alors que le rsultat des premires tabulatrices devait tre relev manuellement par l'oprateur, le besoin se fit rapidement sentir de les transcrire automatiquement sur un dispositif d'impression. C'est Powers qui introduisit le premire imprimante numrique en 1911. L'impression alphanumrique n'arrivera qu'en 1921 chez British Powers et aprs 1931 chez IBM; elle ne se gnralisera qu'aprs la seconde guerre mondiale.

Le papier des imprims mcanographiques tait le plus souvent pr-pli, ce qui permettait d'imprimer de nombreux tats conscutifs, mais ncessitait souvent un poste de massicot (guillotine en anglais) derrire l'imprimante.

Une caractristique gnrale des imprims mcanographiques est la prsence d'un entranement au moyen de perforations. Celles perfores droite et gauche du papier appels trous Carroll du nom de leur inventeur chez IBM introduit en 1933 des rames de papier de taille variable suivant les tats et de commander la synchronisation de l'avancement (advance en anglais) du papier avec l'imprimante. Bull sur ses tabulatrices disposait d'un mcanisme moins souple avec une perforation sur le pli.


papier perfor

liasse de papier listing

Ce sont les mcanismes d'impression qui ont constitu la diffrence essentielle entre les diffrents modles de tabulatrices.

Les problmes techniques rsoudre taient:

Les dispositifs d'imprimantes diffrent selon que la frappe des caractres se fait "papier arrt" ou bien "au vol" (on the fly en anglais). Lorsque la vitesse d'impression tait privilgie, la seconde mthode est le plus souvent choisie, malgr la difficult faire une bonne impression.

De nombreuses variantes furent introduites sur les imprimantes. Elles pouvaient par exemple imprimer des caractres alphanumriques seulement sur certaines colonnes en diminuant le prix et pouvant acclrer la vitesse d'impression sur certains types d'tats. Deux mcanismes plus ou moins indpendants (selon le type de mcanisme  d'avancement du papier) permettaient d'imprimer deux tats diffrents simultanment, tirant parti de la largeur maximum de l'imprimante.

La solution rigoureusement parallle dote d'un mcanisme par position d'imprimante (jusqu' 160 par ligne) tait simple mais augmentait notablement le prix. Les constructeurs ont dvelopp des solutions, moins onreuses mais plus lentes et plus compliques, en partageant  un seul mcanisme entre deux ou quatre positions d'impression et en dplaant horizontalement l'ensemble des mcanismes (mcanisme navette) .

 

D'autres variantes de mcanismes d'impression furent tudies en particulier chez IBM, mais ne trouvrent de succs que dans des machines priphriques: l'imprimante boule (qui s'illustra sur les machines crire IBM Selectric), l'imprimante matricielle aiguilles qui trouvera son march  dans les micro-ordinateurs des annes 1970 (et d'abord sur les marchs asiatiques).

Il faut aussi noter les imprimantes strictement srie (caractre par caractre) drives des machines crire et utiliss jusqu'aux annes 1960 dans des facturires. Elles ont fait leur apparition dans la mcanographie au moment o sont apparus les premiers ordinateurs de gestion qui n'avaient plus besoin du synchronisme des tabulatrices.

Calcul

Les tabulatrices incorporrent ds les annes 1910 (pour l'application de facturation dans les chemins de fer) la fonction d'addition, drive de la fonction comptage. Un premier perfectionnement fut apport par IBM avec la remise zro automatique des valeurs contenues  dans les totalisateurs [les premires machines disposaient d'une manivelle qui devait tre tourne par l'oprateur cette fin].
Ce n'est que dans les annes 1920 que le mcanisme de soustraction fut introduit au moyen d'une addition par le complment 9...9 de la valeur soustraire et la mobilisation d'un accumulateur supplmentaire pour les quantits complmenter.

Par contre, la multiplication ncessita l'ajout d'une unit calculatrice (calculator en anglais) supplmentaire ayant galement la fonction de perforatrice. L'addition se faisait par additions successives. Cette unit tait le plus souvent off-line par rapport la tabulatrice (elle disposait de son propre lecteur et de son perforateur de cartes.
La calculatrice  pouvait aussi tre connecte la tabulatrice. Les premires utilisations furent destines au calcul scientifique (IBM 601), mais ds 1934, IBM Endicott (Stephen Dunwell) livrait en "spcial" ( la demande du laboratoire de Wallace Eckert de la Columbia University) un control switch interconnectant le multiplying punch avec la tabulatrice.

La technologie de calcul uniquement base sur des relais, utilise dans les premiers ordinateurs des Bell Laboratories, ne fut utilise dans les calculatrices des machines mcanographiques que pour des applications militaires pendant la seconde guerre mondiale.


  IBM 601 Multiplying Punch (1931)

calculatrice lectro-mcanique Bull C3 (vers 1950)

 
 

au second plan calculateur relais IBM
( livr Aberdeen Proving Ground en 1944)

machine intgre Samastronics (1949-1955)
 
     

Calculateurs lctroniques

La disponibilit de la technologie tubes lectroniques au cours des annes 1950 changea considrablement la situation: IBM introduisit la 604 unit contenant de nombreux tubes lectroniques utiliss la fois pour les  accumulateurs et les 4 oprateurs arithmtiques. La 604 introduisit le concept de modules interchangeables composs d'une double-triode et des rsistances et condensateurs associs reprsentant une position binaire. Un autre module base d'une pentode compltait les circuits logiques.


partie lectronique du calculateur IBM 603


IBM 604

En 1953, un archtype de machines calculer lectroniques se trouvait tre l'IBM 604 (de Tintin Objectif Lune ditions Casterman)
 

Bull Gamma 3
FEB Angers photo J-L Gud

Bull Gamma3 (ouvert)
ACONIT photo Jean Bellec
 

 

La Compagnie des Machines Bull (Bruno Leclerc, Henri Feissel, Pierre Chenus) conut une unit calculatrice, le Gamma 3, beaucoup moins coteuse que l'IBM 604 en recourant la technologie de diodes au germanium en complment d'un nombre beaucoup plus faible de tubes.
A l'instar des tabulatrices, le Gamma 3 recevra des options de mmoires complmentaires, introduisant ainsi la technologie des lignes magntostriction dans la mcanographie.

 

Programmation

Les premires tabulatrices, comme le furent plus tard les premiers ordinateurs, taient cbles pour un traitement particulier.


tabulatrice Hollerith type III
photo MNRAS d'aprs le site de
Columbia  University


exemple de schma de tableau de connexions IBM (d'aprs Ren Rind 2007)

 Les tableaux de connexion amovibles furent l'occasion de rendre asynchrone le travail des personnes concevant et/ou ralisant le cblage (les programmeurs) et des oprateurs oprationnels et furent l'origine du mtier de programmeurs.


bote de connexions interchangeables Powers


tableau de connexion utilis l'atelier de restauration FEB Massy
photo @Jean Bellec 2005

Le programme par cartes est un concept hrit du mtier de Joseph Marie Jacquard a permit des oprations beaucoup plus complexes que la squence de quelques oprations lmentaires tablies par le tableau de connexion.

Jacquard commandait son mtier tisser l'aide d'un automate pilot par une squence de cartes perfores attaches entre elles.


vue du mtier de Jacquard
muse Science & Industrie Manchester

dtail du mtier de Jacquard
muse des Arts et Mtiers Paris

Pour utiliser de machines cartes perfores pour des travaux statistiques scientifiques, Northrop ralisa le prototype du CPC (Card  Programmed Electronic Calculator) partir d'un calculateur IBM 603 et d'une tabulatrice IBM 403. IBM commercialisa ce systme sur la base du calculateur IBM 604.


IBM CPC
d'aprs Columbia University


d'aprs Ren Rind

 En partant du Gamma 3, Bull adoptera aussi le concept de la programmation par cartes (PPC).

Ensuite Bull dveloppera une "Extension Tambour" contenant la fois des donnes de fichiers permanents ainsi que des programmes, ralisant ainsi son premier systme d'architecture Von Neumann. Les contraintes de la programmation par cartes (maintien absolu de la squence d'un paquet de cartes, vitesse d'alimentation... taient domines et le stockage des fichiers de donnes sur tambour offrait une grande souplesse d'utilisation.
Ce type d'architecture est aussi celui de l'ordinateur moyen de gestion l'IBM 650.
Au del de ce Gamma 3 ET dont le travail restait rythm par les cycles de rotation de la tabulatrice, Bull en tirera un vritable ordinateur o la tabulatrice (et sa perforatrice connecte) se limitera aux fonctions priphriques d'entres-sorties.

Saisie des informations

Saisie sur cartes perfores

Le premier modle de perforation de cartes perfores a t dvelopp par Hollerith pour le Census Bureau en 1890. Il s'agit d'un "modle pantographe"  o l'opratrice positionne la perforation devant un modle et appuie ensuite pour perforer la carte. Cette mthode convenait au recensement o les champs taient disperss sur l'tendue de la carte.


photo US Census Bureau du poste de "saisie pantographe"

L'importance des postes de saisie a t considrable durant toute la dure de la mcanographie. Rapidement, les machines individuelles utilises ont t lectromcaniques. Certaines restaient limites des entres numriques, d'autres un peu plus onreuses pouvaient coder des champs alphanumriques sur les cartes et taient dotes pour cela d'un clavier du type machine crire.
Des postes de travail complmentaires ont t crs: le plus important a t celui des vrificatrices parce que la transcription des fiches manuscrites en cartes (la perforation) tait l'origine de la plupart des erreurs.
On notera aussi la persistance de machines purement mcaniques produites ds les annes 1900 par IBM puis par Bull. Ces perforatrices capables de perforer tous les types de caractres, condition d'en connaitre le code, restrent utilises jusqu' la fin des annes 1970.


extrait du brevet Hollerith 1901 (type 001)


perforatrice main mcanique (IBM)

perforatrice alphanumrique Bull 1940s

vrificatrice purement numrique Bull 1940s

On notera que les machines perforatrices ont t appeles poinonneuses en franais chez Bull.

La saisie s'effectua longtemps par des opratrices, divises en perforatrices et en vrificatrices, partir de bordereaux d'entre, contenant des informations gnralement manuscrites. Afin d'augmenter la productivit de l'atelier de perforation, ces bordereaux taient pr-formats sur des feuilles de papier o chaque colonne tait perforer et devaient tre remplis par les services producteurs de manire lisible en caractres majuscules tels qu'inscrits sur le clavier de la perforatrice.
Plus tard, certaines applications utilisrent des cartes imprimes et partiellement perfores et o les perforations de certaines colonnes taient remplir par le service producteur au moyen du noircissement par un crayon laissant une marque de graphite conductrice du courant. Ces cartes devaient tre lues par des lecteurs spcialement quips comme des photo-lecteurs appropris.
L'inscription en clair du contenu de la carte peut tre faite dans l'atelier de traitement (par  une machine spcialise appele traductrice) ou dans l'atelier de saisie o la perforatrice est dote d'un diapositif spcial d'impression sur le sommet de la carte. IBM a introduit ds 1949 un tel dispositif d'impression, tandis que Bull attendu prs de 20 ans pour disposer d'une telle imprimante.


IBM 026 Key Punch (1949)


perforatrice de cartes Bull P112 (1969)

Les perforatrices les plus rcentes taient dotes d'un mcanisme de programmation commandant automatiquement les instructions de tabulation et de saut. Le mcanisme utilis tait chez IBM (029) et chez Bull (P112) celui d'une carte spcifique pr-perfore tournant dans un tambour synchronis avec l'avancement de la carte perforer.


tambour de programmation de l'IBM 029

Saisie sur bandes perfores

La saisie sur bandes perfores fut ralises sur des Teletypes, des facturires ou sur des machines drives des machines crire (Friden Flexowriter, Facit, Olivetti)


Teletype 33 ASR

Friden Flexowriter
   

IBM ralisa en 1941 un convertisseur bande/carte pour les besoins de l'US Army. La conversion de code tait faite par des circuits relais.


IBM 040 Tape controlled card punch (1941)

Saisie sur media magntiques

Avec l'arrive de l'ordinateur, les constructeurs cherchrent trouver les solutions pour contourner les contraintes poses par les "decks" de cartes perfores.
Une premire approche introduite par Univac fut de raliser un poste de saisie crivant directement sur des bandes Unityper utiliss par l'ordinateur. Le cot d'une telle approche remit rapidement en vogue la carte perfore. A partir de 1964, l'ide d'un media intermdiaire (cartouches magntiques, keytape, cassette type audio Philips, puis diskettes 8 pouces puis 5"1/4 ) se rpandit. Des constructeurs non lies l'industrie de la carte (Mohawk Data Systems, Honeywell) introduisirent ce type de concurrent la carte perfore et d'autres les suivirent dans les annes 1970. Les fondateurs de MDS Mohawk taient des transfuges de Univac qui s'efforcrent de percer le march avec le Data Recorder.


Univac Unityper
d'aprs notice Univac II

systme Mohawk 2400 de saisie
d'aprs notice Mohawk

encodeur CII-HB KDS7255 sur diskette 8 pouces (1981)
d'aprs photo FEB Belgique
 

 

Machines annexes

Des machines annexes, frquemment utilises, mais non indispensables la logique des traitements mcanographiques, compltent l'ensemble de machines dcrites ci-dessus:

Reproductrice

La reproductrice (reproducer en anglais) est un lecteur/perforateur de cartes permettant de copier (dupliquer) un fichier de cartes ( l'identique ou de manire slective) La slection se fait l'aide d'un panneau de connexion.


reproductrice IBM 519 (1949)

Bull PRD

Interprteuse

Cette machine permet d'imprimer sur la carte son contenu. Elle est indispensable lorsque les cartes (perfores par une machine dpourvue de ce dispositif sont destines une utilisation ultrieure par des tres humains et elle reste utile pour permettre un interclassement manuel de petites portions de fichiers (en cas de chute d'un paquet de cartes, par exemple). Dans les annes 1960 se gnralisrent des dispositifs d'impression srie faisant directement partie du matriel de saisie (ex: Bull P112)


IBM 557 interpreter

traductrice Bull
photo @2005 Jean Bellec

Mcanographie et Ordinateurs

L'extension de la technologie des cartes perfores des applications de calcul pur ncessitant de nombreuses donnes (statistiques, astronomie, balistique) a entran l'adoption des machines mcanographiques IBM comme priphriques des grosses calculatrices scientifiques comme des premiers ordinateurs lectroniques.


ordinateur IBM 650
photo IBM archive

Si la symbiose de la mcanographie avec ce qui s'appellera plus tard l'informatique s'est d'abord ralise via l'utilisation des cartes perfores dans les calculateurs lectroniques (ASCC, ENIAC...), le calculateurs lectronique se prsentait au dbut des annes 1950 comme un candidat au remplacement des calculatrices lectromcaniques, de technologie analogue aux tabulatrices et qui ralentissaient les ateliers ds que le calcul exigeait des multiplications (ex: calcul des taxes sur une carte mouvement).

Aux embryons de programmes cbls au moyen des tableaux de connexion, se substitua, d'abord pour des applications scientifiques, la programmation par cartes (PPC) ou par bandes perfores. Enfin vers la fin des annes 1950, le modle de Von Neumann (mmoire centrale contenant donnes de travail et mmoire des programmes) d'un ordinateur pilotant la totalit de la gestion de l'application s'imposa aussi dans la mcanographie.

Une volution technologique importante, contemporaine de l'introduction de l'ordinateur la fin des annes 1950, a t l'utilisation de supports magntiques pour ma constitution des fichiers la place des bacs de cartes perfores.


UNIVAC Mk I 1951

Outre le fait que changement de support amliorait largement les performances, le volume des fichiers devenait moins contraignant et il devenait possible de consolider les donnes entre plusieurs ateliers de la mme entreprise ou d'une entreprise une administration ou une banque. Les processus de traitement par lots (batch processing) sont assez longtemps t inchangs, reposant toujours sur la saisie sur un support lisible par l'ordinateur qui est reste majoritairement la carte perfore (accessoirement la bande perfore ou diffrents types de supports magntiques amovibles) par des oprateurs (le plus souvent des opratrices) de saisie partir de documents manuscrits pr-formats. Les fichiers permanents et les journaux d'oprations furent alors stocks sur bande (ou disque) magntique.

Une des caractristiques des ateliers mcanographiques tait la possibilit de crotre par simple addition de machines supplmentaires. Cette croissance par addition ne pouvait qu'tre favorable aux constructeurs car elle prennisait la dure de location des machines en parc et allongeait leurs sries de fabrication. Par contre pour l'utilisateur, cette croissance horizontale par addition se traduisait par des cots de main d'uvre proportionnels et des problmes de m. Aussi, il tait invitable qu'une pression s'exerait sur les fournisseurs pour fournir des machines plus rapides.

Cependant, la vitesses de celles-ci tait reste en 1950 du mme ordre de grandeur que pendant les annes 1930 (de 100 150 cartes par minutes). Les constructeurs, et notamment la Compagnie des Machines Bull, annoncrent la fin des annes 1950 des machines cartes plus rapides (300 cpm) qui devaient avoir presque obligatoirement comme consquence le risque de "ferraillage" d'une partie consquente du parc.
Par ailleurs, les inventeurs de systmes mcanographiques s'ingnirent perfectionner leurs machines dans le sens d'une centralisation sur un mme systme intgr. Deux approches furent lances simultanment la Compagnie des Machines Bull:

Il semble que la direction de la compagnie n'ait pas pes toutes les consquences conomiques de cette stratgie technique.


Bull srie 300

IBM 1401 cartes

Les diffrents laboratoires de IBM s'efforcrent aussi de trouver une solution. Le laboratoire allemand de Boeblingen chercha dvelopper une srie 3000 base sur une machine multifonctions cartes plus petites, donc un encombrement et un cot plus rduit. Celui de Endicott reprit une  spcification franaise (projet WWAM) qui s'inquitait de la popularit des systmes Bull Gamma 3 et Gamma ET. Ce projet qui fut couronn de succs, et IBM dveloppa un ordinateur moyen, le IBM 1401 dont la partie cartes/imprimante n'tait que progressivement amliore et dont le prix le rendait accessible de nombreux clients. La 1401 n'imposait pas de passer immdiatement aux bandes magntiques et ne ncessitait pas l'intgration (ni donc une nouvelle analyse) des applications.

La rponse de Bull la 1401 fut tardive. Le RCA 301 bandes introduit en 1961 sous le nom de Gamma 30 ne couvrait que le haut de gamme de la 1401. Le GE-115 d'origine Olivetti ne fut introduit qu'en 1964, et eut concurrencer les machines d'entre de la srie 360 de IBM.
Cependant, Bull, qui avait russi vendre ses appareils cartes en OEM aux Etats-Unis, mit aussi au point un systme intgr moins ambitieux que la srie 300:  ce fut le Gamma 10 vendu plus de 1000 exemplaires entre 1963 et 1968. Cette machine tait un ordinateur contrlant grce un programme enregistr un lecteur/perforateur de cartes et une imprimante, le tout travaillant 300 cpm.


unit centrale et lecteur/perforateur du Bull-GE Gamma 10


Univac 1004 (aussi vendue par ICT)

ordinateur GE-115 d'origine Olivetti

IBM Deutschland poursuivit le dveloppement de solutions cartes perfores pour les petites entreprises avec le S/360 mod 20 avec une MultiFunction Card Machine, tandis que le laboratoire de Rochester inventait le System 3 avec la petite carte 96 colonnes.


IBM 360/20 et la MFCM 80 colonnes droite

IBM System 3 et sa MFCU 96 colonnes
d'aprs photo Bolo Museum

Machines comptables

Une autre branche des machines traiter l'information est ne aussi la fin du 19me sicle: celle des machines comptables drives des "machines calculer" qui ont elles taient inventes bien avant avec, entre autres, la Pascaline.


Blaise Pascal (1650)
photographie exemplaire Arts et Mtiers Paris

Cette branche diffre de la mcanographie de part le traitement presque immdiat de l'information. L'oprateur (trice) effectue lui-mme tout le travail au moment o le client termine sa transaction. L'opration est essentiellement le calcul du montant de la transaction portant sur un groupe d'objets. Ce calcul est essentiellement une addition mais peut-tre rendu plus complexe par la prsence de remises ou de taxes plus ou moins proportionnelles aux montants.


machine Burroughs class1 mod9

 

Les premires machines comptables fabriques en srie ont t amricaines: (Burroughs, National Cash Register, Monroe, Smith-Corona Marchant, Singer ). De nombreux constructeurs europens sont entrs sur ce march (Hermes, Olivetti, Facit..). Une partie de ces constructeurs disparut dans des groupes plus gnralistes incluant le march des machines crire (qui ne disparatra qu' la fin des annes 1980 dans celui du micro-ordinateur). D'autres volurent vers l'informatique soit comme constructeur (Burroughs) soit comme fabricant de priphriques.

Les machines comptables ne possdaient en gnral que d'un ou au maximum de deux accumulateurs. Elles ont rapidement t dotes d'une impression pour fabrication du "ticket de caisse". La consolidation des rsultats pouvait se faire manuellement d'aprs le bordereau contenant le double des tickets (ou d'aprs une impression spcialise). Avec la disponibilit de la technologie de la bande perfore, invente pour le besoin du tlgraphe, il tait possible de perforer ce bordereau sur une bande qui tait exploite sparment. Afin d'harmoniser les traitements par lots de la mcanographie, des machines de conversion entre bandes et cartes perfores sont apparues sur le march. Avec l'introduction de l'ordinateur dans les annes 1950, d'autres constructeurs ont dvelopp des machines traitant spcifiquement les bandes perfores.

Les machines comptables se sont perfectionnes en remplaant la bande perfore par des cassettes magntiques, en permettant une connexion un service central de consolidation -leur donnant le rle de terminaux- et surtout en leur connectant des dispositifs de lecture automatiques d'tiquettes (code barre ou tiquette magntique) de plus en plus perfectionns. Elles sont maintenant en train d'incorporer des dispositifs de lecture sans vue directe (RFID)

Mais les machines ont elles aussi volu. Le Gamma 5 introduit par Bull-General Electric en 1965 est l'une des formes les plus avances de cette volution en permettant d'intgrer la totalit des fonctions d'une machine de traitement de l'information dans le poste de travail. Les fichiers permanents se trouvant sur un tambour sont mis jour partir d'un clavier alphanumrique. La consolidation entre plusieurs machines se fera travers la fonction de perforation de cartes.
Cette approche qui se gnralisera avec l'utilisation du micro-ordinateur personnel des fins comptables tait peut-tre un peu prmature pour des raisons de cots (la machine comportait le matriel d'une perforatrice de cartes, d'un tambour magntique et d'une imprimante srie par caractres). Aussi la ligne des GE-55, GE-58, Level 61 de Bull a volu vers des petits ordinateurs plus classiques.


 mini-ordinateur de gestion GE-55 (1965)
d'aprs FEB Belgique

 

Aspects Sociaux du travail mcanographique

La mcanographie tait un travail en srie des frquences rgulires (de la dcennie -cas des recensements-  la journe -cas de la mise jour des comptes bancaires).  Son adoption dans les entreprises a contribu la rigueur des comptabilits, la rgularit des approvisionnements et la taylorisation des mtiers  de "cols blancs", encore que les personnes travaillant dans les ateliers portaient plus souvent des blouses grises ou bleues. Les annes 1950 ont vu la plupart des entreprises l'exception des plus petites adopter la mcanographie pour leur comptabilit, la gestion de leur stocks, la paye du personnel.


atelier de perforation
d'aprs Alain Lesseur


atelier de perforation Bull Belfort
photo Bull

 


atelier srie 150 Bull Belfort

Les mtiers de la mcanographie se sont codifis au cours des annes 1960 un moment o planait sur eux une mutation importante. Les grands ateliers de perforation allaient devenir des "call centers" directement connects l'ordinateur. Les utilisateurs finaux, relis l'informatique mcanographique par la rdaction des bordereaux de saisie et par la lecture de certains tats imprims, effectueront ce travail en continu (en temps rel).


call center 2000



La philosophie de la programmation tait en train de passer du piquage des tableaux de connections l'criture de programmes pour l'ordinateur.
Les analystes persistrent pendant une dcennie dvelopper des organigrammes directement inspirs de la mcanographie, mais progressivement la ncessit d'une description plus formelle des donnes traiter et l'augmentation de la complexit des traitements laissrent la place une conception plus intgre des programmes, tout en structurant plus rigoureusement les programmes. On notera que la mcanographie aura inspir les langages de programmation du type Report Program Generator qui lui survivront de plusieurs dcennies.

Les oprateurs conservrent le mme type de travail que dans les ateliers mcanographiques, tant que des cartes perfores restaient manipuler (typiquement jusque 1980), d'autres oprateurs (ou les mmes) eurent grer les supports magntiques interchangeables (bandes et disc packs) jusqu' ce que les informations restent essentiellement en ligne de manire permanente.

 

Fin de la mcanographie et passage au traitement de l'information en temps rel

Ce n'est qu'avec l'avnement des disques magntiques et d'un logiciel de gestion transactionnelle et de bases de donnes qu' partir de 1965, que s'imposera progressivement le passage  d'une entreprise taylorise autour d'un processus batch de gestion une entreprise fonctionnant en temps rel autour de ses processus naturels. L'amorce de ce passage s'est d'abord manifeste dans les trs gros systmes de gestion de stocks fugitifs (rservation arienne). Ds 1962, tait mis en service le systme SABRE chez American Airlines. Les machines de l'poque (IBM 7090) n'taient que moyennement adaptes ce traitement, les postes d'oprateur base de machines crire pas trs conomiques, mais l'exprience portera ses fruits et la fin des annes 1980, la mutation tait dfinitivement faite.

On notera enfin pour la petite histoire que les cartes perfores traditionnelles taient encore utilises dans les machines voter en 2000 et la lecture de leurs perforations (chad) a t source de polmiques en Floride.

 

Les machines comptables autonomes ont progressivement laiss la place des systmes informatiques centralis et d'un poste de travail bas sur un ordinateur personnel assist de dispositifs spcifiques :

Rfrences:

IBM Early Computers MIT Press
ICL a business and technical history by Martin Campbell-Kelly Clarendon Press 1955
http://en.wikipedia.org/wiki/Tabulating_machine
Pour machines Bull mcanographiques, se rfrer http://www.feb-patrimoine.com/projet/index.htm
Pour la chronologie de IBM voir http://www-03.ibm.com/ibm/history/history/decade_1900.html

2006-2007 Jean Bellec