Bande perforée
Avant les disquettes, les bandes magnétiques et les disques durs, certains programmes informatiques se présentent sous une forme très concrète : un long ruban de papier couvert de trous. C’est la bande perforée qui permet d’enregistrer des données et des instructions sous une forme directement lisible par une machine.
Son histoire commence bien avant l’ordinateur. Issue des techniques développées pour la télégraphie au XIXe siècle, elle devient un moyen courant d’entrée, de sortie et de conservation des données sur de nombreux ordinateurs des années 1940 aux années 1960. Elle restera utilisée sur certaines machines jusque dans les années 1970.
Qu’est-ce qu’une bande perforée ?
Une bande perforée est un ruban de papier dans lequel une machine perce des trous selon un code déterminé. Chaque groupe transversal de perforations représente une information : un caractère, une valeur numérique ou une partie d’une instruction, selon le système utilisé.
La bande avance dans un lecteur de bande perforée, qui détecte la présence ou l’absence des trous. Un autre appareil, le perforateur ou tape punch, effectue l’opération inverse : il reçoit des informations de la machine et les transforme en perforations dans le papier.
Le principe présente un avantage évident pour l’époque. Une fois perforée, l’information existe indépendamment de l’ordinateur. On peut conserver le ruban, le transporter, le copier puis le relire plus tard.
Des origines dans la télégraphie
L’idée de commander une machine avec des perforations est plus ancienne. Au début du XIXe siècle, le métier Jacquard utilise déjà des cartes perforées pour déterminer automatiquement certains mouvements du métier à tisser.
La bande perforée suit cependant une histoire différente. Elle est étroitement liée au développement de la télégraphie. En 1846, l’inventeur écossais Alexander Bain utilise notamment une bande de papier perforée pour accélérer la transmission de messages télégraphiques. Quelques années plus tard, Charles Wheatstone développe également des systèmes capables d’envoyer automatiquement des messages préalablement perforés sur un ruban.
Le principe est efficace : l’opérateur peut préparer le message avant sa transmission, puis la machine lit rapidement la bande. Au XXe siècle, les téléscripteurs reprennent largement cette technique. Les bandes perforées deviennent ainsi familières bien avant leur arrivée dans les salles informatiques.
Comment les trous représentent-ils une information ?
Les trous ne sont pas placés au hasard. La bande est divisée en plusieurs canaux, disposés dans le sens de la longueur. À chaque position de lecture, la présence ou l’absence d’un trou dans ces canaux forme une combinaison.
Une bande à cinq canaux permet par exemple de représenter différentes combinaisons utilisées dans les systèmes télégraphiques. D’autres équipements emploient des bandes à six, sept ou huit canaux. Avec huit positions binaires, une ligne peut théoriquement présenter 256 combinaisons différentes.
On remarque aussi souvent une rangée de petits trous plus étroits. Ceux-ci ne représentent pas les données : ils servent à entraîner et positionner la bande dans certains mécanismes de lecture ou de perforation.
Il n’existe donc pas un unique « langage de la bande perforée ». Le sens des trous dépend du code et de la machine utilisés. Une même technologie physique peut transporter du texte, des nombres, des instructions ou des données binaires.
Un exemple concret : le PDP-8 et ses mots de 12 bits
Le PDP-8 de Digital Equipment Corporation constitue un bon exemple de la manière dont la bande perforée s’adapte à l’architecture d’un ordinateur.
Le PDP-8 travaille avec des mots de 12 bits. Or une bande utilisée avec un télétype comme l’ASR-33 comporte huit canaux de données : une seule ligne transversale de la bande ne suffit donc pas à représenter directement les 12 bits d’un mot.
Dans le format RIM utilisé pour charger certains programmes, DEC découpe ainsi chaque mot de 12 bits en deux groupes de 6 bits, inscrits sur deux lignes successives :
mot PDP-8 de 12 bits
┌────────────┬────────────┐
│ 6 bits │ 6 bits │
└─────┬──────┴──────┬─────┘
↓ ↓
ligne 1 ligne 2
Les autres canaux peuvent alors servir à donner une signification particulière à certaines lignes. Dans le format RIM, le canal 7 permet notamment d’indiquer qu’il s’agit d’une adresse, tandis que le canal 8 est utilisé pour le début et la fin de la bande.
La disposition physique de la bande et le format des données sont donc directement liés à l’architecture de la machine : un ordinateur à mots de 12 bits doit reconstruire ces 12 bits à partir de plusieurs lignes de bande.
Lire et écrire : le lecteur et le tape punch
Deux périphériques travaillent généralement ensemble. Le lecteur transforme les perforations en signaux électriques que l’ordinateur peut exploiter. Les premiers systèmes utilisent différents procédés mécaniques ou électriques ; les lecteurs photoélectriques deviennent ensuite beaucoup plus rapides.
Le tape punch effectue l’opération inverse. De petits poinçons percent physiquement le papier pour enregistrer les informations produites par l’ordinateur.
Un programmeur peut ainsi charger un programme depuis une bande, le modifier ou l’assembler, puis produire une nouvelle bande contenant le résultat. Le logiciel devient alors un objet que l’on peut ranger dans un tiroir, transporter vers une autre machine ou reproduire.
Un exemple : la bande perforée du PDP-1
Le PDP-1, commercialisé par Digital Equipment Corporation à partir de 1960, illustre bien cet usage. Son équipement comprend un lecteur photoélectrique de bande perforée ainsi qu’un perforateur.
Le lecteur standard du PDP-1 peut atteindre environ 400 lignes par seconde. Le manuel de la machine précise qu’il accepte différentes bandes de cinq à huit canaux. Pour les bandes binaires à huit trous, trois lignes peuvent notamment servir à constituer un mot de 18 bits, correspondant à la taille d’un mot du PDP-1.
Ce support joue un véritable rôle dans la vie de la machine. Une grande partie des logiciels du PDP-1 est distribuée sur bande perforée. Lors de la restauration d’un PDP-1 au Computer History Museum, l’équipe a d’ailleurs dû remettre en état le lecteur afin de pouvoir charger les programmes historiques conservés sur ce support.
Un support à accès séquentiel
La bande perforée possède cependant une contrainte importante : elle fonctionne de manière séquentielle. Pour lire une information située loin sur le ruban, la machine doit faire défiler ce qui la précède.
Cette caractéristique convient très bien à un programme que l’on charge du début à la fin ou à une succession de données. En revanche, elle devient gênante lorsqu’il faut retrouver rapidement une information précise au milieu d’une longue bande.
C’est une différence fondamentale avec les futurs disques magnétiques. Ceux-ci permettront d’accéder beaucoup plus directement à différentes zones du support.
Pourquoi utiliser du papier ?
Vu d’aujourd’hui, enregistrer un programme en perforant du papier semble rudimentaire. Pourtant, la solution possède plusieurs avantages dans le contexte technique de l’époque.
- le support est relativement peu coûteux ;
- les informations restent enregistrées lorsque la machine est éteinte ;
- un ruban peut être transporté et archivé facilement ;
- les perforations sont visibles et peuvent parfois être examinées directement ;
- le lecteur reste mécaniquement et électroniquement assez simple.
La bande facilite aussi la circulation des logiciels. Un laboratoire peut recevoir un programme sous forme de rouleau ou de bande pliée, le charger sur sa machine puis en produire une nouvelle copie.
Mais un support rapidement limité
La simplicité de la bande constitue également sa faiblesse. Le papier peut se déchirer, se froisser ou devenir fragile avec le temps. Les longues bandes sont encombrantes et leur manipulation devient pénible lorsque les programmes grossissent.
La correction pose également problème. Modifier quelques informations peut imposer de produire une nouvelle partie de la bande, puis de la raccorder, ou simplement de recréer l’ensemble du ruban.
Enfin, sa capacité et sa vitesse restent faibles face aux nouvelles technologies. Les bandes magnétiques permettent de stocker beaucoup plus d’informations sur un support compact. Les disques apportent ensuite un avantage décisif : l’accès rapide à différentes données sans faire défiler tout ce qui précède.
De la bande perforée aux supports magnétiques
Dans les années 1950 et 1960, bandes perforées et supports magnétiques coexistent. Ils ne répondent pas toujours aux mêmes besoins. La bande de papier reste particulièrement pratique pour les petits programmes, certains terminaux, les machines-outils ou les équipements de communication.
Mais l’augmentation de la quantité de données favorise progressivement les supports magnétiques. Au cours des années 1970, l’usage informatique de la bande perforée recule fortement, même si certaines applications industrielles la conservent plus longtemps.
Bande perforée et carte perforée : quelle différence ?
Les deux supports reposent sur le même principe général : la présence ou l’absence de trous représente de l’information. Pourtant, leur organisation et leur histoire diffèrent.
La carte perforée est un support individuel que l’on peut classer, trier et déplacer séparément. Elle joue un rôle majeur dans la mécanographie, chez IBM et dans le traitement par lots des grands ordinateurs.
La bande perforée forme au contraire un ruban continu. Son histoire est davantage liée à la télégraphie, aux téléscripteurs et à certains ordinateurs ou terminaux. Elle se prête naturellement à la transmission et à la lecture séquentielle.
Ces deux technologies illustrent ainsi deux manières différentes d’utiliser les perforations pour rendre une information directement exploitable par une machine.
Une mémoire que l’on pouvait tenir entre les mains
La bande perforée appartient à une période où le logiciel possède encore une présence matérielle très visible. Un programme peut prendre la forme d’un rouleau de papier que l’on manipule, range, transporte et entend défiler dans un lecteur.
Son importance historique ne vient donc pas de sa capacité, aujourd’hui dérisoire. Elle tient surtout à son rôle dans la transition entre les télécommunications, les premières machines automatiques et l’informatique électronique.
Avant que les données ne deviennent presque invisibles sur des supports magnétiques puis électroniques, la bande perforée rendait le code tangible : l’information numérique était littéralement inscrite dans le papier.
Photo de couverture : bande perforée, CC BY-SA 3.0, Wikimedia Commons.
