Von der Lochkarte zum USB-Stick

Seit es Computer gibt, besteht die Notwendigkeit, Daten auf externen Medien zu speichern. Hierfür kamen und kommen unterschiedliche Technologien zum Einsatz: mechanische, magnetische, elektronische und optische. Manche dieser Speichermedien wie Lochkarten oder Magnetbänder waren ursprünglich für andere Anwendungen entwickelt worden und existierten bereits vor dem Computer. Während lochkartenähnliche Systeme schon im 18. Jahrhundert zur Steuerung von Webstühlen eingesetzt wurden, waren Magnetbänder lange vor dem Einsatz als Speicher für digitale Daten bereits als Tonträger in Verwendung. Andere Speichermedien wie Disketten und USB-Sticks wurden dagegen explizit für den Einsatz mit dem Computer entwickelt.
 
In jüngerer Zeit zeichnet sich ab, dass sich die Ära der externen Datenträger ihrem Ende zuneigt. Durch die ständige Verfügbarkeit des mobilen Internets werden Medien wie der USB-Stick vielleicht bald so altbacken erscheinen wie heute Disketten. Wenn sich ohnehin alles von überall auf dem eigenen Webspace speichern und abrufen lässt, wozu braucht man die Daten dann noch in der Hosentasche mit sich herumzutragen? Noch aber haben Sticks und CDs ihre Berechtigung. Ein kleiner Blick auf ihre Vorgänger:

Lochkarten

Schon 1890 kam es bei der amerikanischen Volkszählung zum ersten massenhaften Einsatz von Lochkarten in der Datenverarbeitung. Der Ingenieur Herman Hollerith entwickelte hierfür ein System mit Stanz- und Auswertungsmaschinen. Die hier verwendeten Karten sahen 240 Positionen für Löcher vor und erfassten somit zahlreiche Daten über die jeweilige Person.

In der folgenden Zeit wurden die Lochkartensysteme immer weiter verfeinert und in zahlreichen Bereichen der Datenverarbeitung eingesetzt. Ein erster Standard wurde jedoch erst im Jahr 1928 durch die Firma IBM eingeführt. Die Lochkarten nach IBM-Standard umfassten 80 Spalten und zwölf Zeilen. Die Zeilenbreite von maximal 80 Zeichen hielt sich auch im Computer-Zeitalter noch sehr lange, insbesondere bei IBM-Großrechnern.

Eingelesen wurden die Lochkarten mit einem so genannten Lochkartenleser. Dies geschah durch mechanisches Abtasten mit Stiften oder durch Bürsten, später auch mithilfe von Lichtschranken. Zunächst konnte bei den 80-spaltigen Karten je Spalte nur ein Loch gesetzt werden. Mit dem 1964 eingeführten EBCDIC-Code wurden dann sechs Löcher pro Spalte möglich, was die Speicherkapazität einer Karte auf etwa 80 Byte erhöhte.

Eingesetzt wurden die Lochkarten in zahlreichen Anwendungen der EDV, so etwa im Bankwesen, in der Lohnabrechnung von Unternehmen oder auch für innerbetriebliche Abläufe und Kalkulationen. Mit dem Aufkommen von Magnetbändern und Festplatten wurde jedoch schon bald das Ende der Lochkarten eingeläutet.

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technikum29: Lochkarte

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Lochkarten

Lochkarten | GettyImages/Jeff Hower

Magnetbänder

Die Grundlage für die Magnetbandtechnik wurde Ende des 19. Jahrhunderts in Form von magnetischen Tonaufnahmen auf Draht gelegt. Echte Magnetbänder gab es seit den 1930er Jahren, zunächst ebenfalls nur für Tonaufnahmen. Nach dem Zweiten Weltkrieg wurden sie jedoch schon bald auch für die Datensicherung bei Großcomputern eingesetzt. Im Laufe der Zeit entstanden zahlreiche verschiedene Standards, die nach und nach verbessert wurden.

Gegenüber den Lochkarten hatten die Magnetbänder unschlagbare Vorteile in der Benutzerfreundlichkeit, das Speichern und Abrufen der Daten war mit deutlich weniger Aufwand verbunden. Genau die gleichen Aspekte führten letztendlich wieder zu ihrer weitgehenden Verdrängung. Denn Bänder ermöglichen ausschließlich einen sequentiellen Datenzugriff: Das Band muss immer genau zu der Stelle gespult werden, an der die gewünschten Daten liegen, während bei einer Festplatte oder Diskette ein direkter Zugriff möglich ist.

Magnetbänder wurden im Heimanwenderbereich schon lange völlig von CD-ROM, DVD-ROM und externen Festplatten verdrängt. Im professionellen Bereich sind sie Dank ihrer hohen Zuverlässigkeit und Haltbarkeit zu Zwecken der Datensicherung und -archivierung nach wie vor im Einsatz. Heutige EDV-Magnetbänder haben eine Kapazität von über 1.000 GB und teilweise eine vom Hersteller garantierte Lebensdauer von mehr als 30 Jahren. Dabei muss allerdings auf eine sorgfältige Lagerung geachtet werden, da die Bänder empfindlich gegen Staub, Hitze und Magnetfelder sind.

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Magnetband

Magnetband | GettyImages/vav63

Disketten

Die Diskette war das Speichermedium der 80er und 90er Jahre schlechthin. Auch hier handelt es sich um einen magnetischen Datenträger, doch werden die Daten auf einer metallbeschichteten Kunststoffscheibe gespeichert. Das vereinfachte den Zugriff auf die Daten gegenüber einem Band ungemein.

Vorgestellt wurde die Diskette im Jahr 1969 von IBM. Zunächst waren sie nicht beschreibbar, sie dienten lediglich dazu, den Kunden neue Software preisgünstiger zukommen zu lassen. Verwendet wurden sie mit der Großrechnerserie System/370 und hatte noch das heute völlig in Vergessenheit geratene 8″-Format (200 mm). Drei Jahre später brachte die Firma Memorex das erste schreibfähige Diskettenlaufwerk auf den Markt und die Ablösung der Lochkarten konnte beginnen. Die ersten beschreibbaren 8“-Disketten hatten eine Kapazität von 256 KB, bereits 1976 konnten 1.000 KB erreicht werden.

Die heute ebenfalls archaisch wirkenden 5,25″-Disketten (130 mm) waren ab 1976 erhältlich und fanden in den 80er Jahren massenhafte Verbreitung als gängiges Speichermedium, etwa beim Commodore 64. Beim dessen Nachfolger C128 war das Diskettenlaufwerk in der Desktop-Variante (C128D mit abgesetzter Tastatur) bereits integriert. 5,25″-Disketten hielten sich bis in die 90er und wurden auch noch mit Windows-Rechnern verwendet. Während die ersten Exemplare 180 KB Kapazität hatten, war 1984 mit 1200 KB die Obergrenze erreicht.

Ständig weiterentwickelt wurden dagegen die 1981 von Sony eingeführte 3,5″-Diskette (90 mm), die im Gegensatz zu den Vorgängern mit einer festen Kunststoffhülle versehen war. Sie war zunächst einseitig bespielbar und hatte eine Kapazität von 360 KB. Ab 1984 waren 720 KB möglich, ab 1987 dann 1.440 KB. Dieses Modell blieb bis zum Ende der Disketten-Ära in der zweiten Hälfte der 90er Jahre der allgemeine Standard. Kapazitätserweiterungen wie ED („Extended Density“, 2880 KB) oder HiFD („High capacity Floppy Disk“, 200 MB) konnten sich nicht mehr auf breiter Basis durchsetzen.

Nach der Jahrtausendwende wurden neue PCs meist nicht mehr serienmäßig mit Laufwerk ausgestattet, doch bis heute ist die Diskette nicht ganz ausgestorben. Zwar stellte Sony im März 2011 die Produktion ein, doch ist mit Verbatim nach wie vor ein Hersteller auf dem Markt vertreten. Hauptabnehmerstaaten sind offenbar die ehemaligen Sowjetstaaten, in Russland etwa wird die elektronische Steuererklärung über Disketten abgewickelt.

Diskettenlaufwerke waren noch Anfang der 80er Jahre sündhaft teuer und bei Heimcomputern zunächst wenig verbreitet. Für den Heimgebrauch gab es ein weitaus preisgünstigeres, jedoch aus heutiger Sicht katastrophal unpraktisches Speichermedium, die handelsübliche Audiokassette. Der Name Datasette geht auf die Firma Commodore zurück und bezeichnet dabei nicht den Datenträger, sondern das Abspielgerät. Dabei handelt es sich um leicht modifizierte Kassettenrekorder, bei denen zwar gängige Tonköpfe verwendet, jedoch kein Mikrophon eingebaut wurde.

Im Gegensatz zu den oben beschriebenen Magnetbändern wurden die Daten hier jedoch in akustische Signale umgewandelt. Spielt man eine solche Kassette auf einer Stereoanlage ab, so hört man Töne wie bei einem Faxgerät oder einem alten Modem. Daher war die Speicherkapazität deutlich geringer, auf eine handelsübliche 60er-Kassette passten etwa 100 KB pro Seite. Ein weiterer gravierender Nachteil war der auch hier nur sequentielle Zugriff auf die Daten.

Das Band musste an eine bestimmte Stelle gespult werden, um das gewünschte Programm zu laden. Hierzu verfügten die Datasetten über ein Zählwerk. Bis ein Programm geladen war, konnte eine halbe Ewigkeit vergehen. Trotzdem setzte sich die Technik durch, sie wurde nicht nur von Commodore, sondern auch von zahlreichen andere Herstellern verwendet. Insbesondere für MSX-Computer (z.B. Sony, Philips, Sanyo) und Amstrad/Schneider gab es einen großen Markt für Software auf Audiokassetten. Der berühmte Schneider CPC 64 hatte sogar ein integriertes Kassettenlaufwerk. Doch auch bei diesen Systemen wurde die Kassette ab 1985 von der weitaus benutzerfreundlicheren Diskette verdrängt.

Wikipedia: Diskette

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PCGames: Die Diskette

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Disketten

8"-, 5,25"- und 3,5"-Diskette | GettyImages/Lezh

Datasette

Diskettenlaufwerke waren noch Anfang der 80er Jahre sündhaft teuer und bei Heimcomputern zunächst wenig verbreitet. Für den Heimgebrauch gab es ein weitaus preisgünstigeres, jedoch aus heutiger Sicht katastrophal unpraktisches Speichermedium, die handelsübliche Audiokassette. Der Name „Datasette“ geht auf die Firma Commodore zurück und bezeichnet dabei nicht den Datenträger, sondern das Abspielgerät. Dabei handelt es sich um leicht modifizierte Kassettenrekorder, bei denen zwar gängige Tonköpfe verwendet, jedoch kein Mikrophon eingebaut wurde.

Wikipedia: Datasette

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Mit Software bespielte Kassette

Mit Software bespielte Kassette | Wikimedia Commons/joho345 | public domain

Data Cartridge

Während Disketten und Magnetbänder hier und da noch in Verwendung sind, ist ein anderes Speichermedium völlig verschwunden: die Data Cartridge. Cartridges – auch Module genannt – waren zunächst das gängige Speichermedium für Konsolenspiele. Sie wurden bei frühen Konsolen wie dem Atari 2600 verwendet und bestehen aus ROM-Bausteinen in einer Kunststoffhülle. Sie waren nicht überschreibbar und kamen daher in dieser Form nicht als Datenträger in Frage. Bei Spielkonsolen hielten sie sich jedoch bis in die 90er Jahre.
 
Beschreibbare Cartridges gab es lediglich für eine einzige Computerserie des Herstellers Sony. Als Microsoft im Jahr 1983 in Zusammenarbeit mit zahlreichen japanischen und koreanischen Herstellern sowie Philips den MSX-Heimcomputer-Standard schuf, war Sony von Anfang an mit der Hit-Bit-Serie dabei. Software für die MSX-Computer wurde sowohl auf Cartridges als auch auf Kassetten vertrieben. Im Gegensatz zu anderen MSX-Computern hatten die Hit Bit eine integrierte Datenbanksoftware und es gab 4 KB fassende RAM-Module, die so genannten Data Cartridges, mit denen man sowohl Inhalte der Datenbank als auch Basic-Programme speichern konnte. Obwohl der Modulport der gleiche war wie bei anderen MSX-Computern, konnte man mit dem Modul dort nichts anfangen, da nur die Hit Bit mit der entsprechenden Software ausgestattet waren. Da zur Sicherung der Daten eine Batterie im Modul nötig war, wurde die Lebensdauer der Cartridge mit fünf Jahren angegeben. Dies war wohl eine etwas pessimistische Annahme, das abgebildete Modul dürfte aus dem Jahr 1984 stammen und funktioniert noch heute.

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Data Cartridge

Eine Sony HBI-55 Data Cartridge, ca. 1984 | Jiří Hönes | CC BY-SA 3.0

CD-ROM

Als Tonträger wurde die CD bereits im Jahr 1981 auf der Funkausstellung in Berlin vorgestellt und begann sich im Laufe der 80er Jahre immer weiter zu verbreiten. Als Datenträger für Computersysteme brauchte das Medium dagegen etwas länger, um sich auf breiter Front durchzusetzen. Im Gegensatz zu den magnetischen Datenträgern sind die Informationen hier in der Mikrostruktur der Oberfläche gespeichert und werden mittels eines Lasers kontaktlos ausgelesen.

Den Standard für eine CD zur Speicherung von Daten entwickelten die Firmen Philips und Sony im Jahr 1985. Im selben Jahr waren auch erste CD-ROM-Laufwerke wie das Philips CM-100 erhältlich, dessen Abmessungen denen eines Brotkastens gleich kamen. Viel hatte man davon zunächst nicht, denn es gab kaum Software auf CD-ROM zu kaufen. Das änderte sich erst Anfang der 90er Jahre. Das PC-Spiel Star Wars: Rebel Assault aus dem Jahr 1993 wurde aufgrund seiner aufwändigen grafischen Gestaltung als erstes nur auf CD-ROM verkauft.

Offenbar stiegen durch die Popularität des Spiels auch die Verkaufszahlen von CD-ROM-Laufwerken deutlich an. Anfangs hatten die Laufwerke eine Lesegeschwindigkeit von etwa 150 KB/s, die ersten CDs fassten 650 MB, was bei der für Audio-CDs üblichen Abtastrate von 44,1 kHz einer Spieldauer von 74 Minuten entspricht. Später setzte sich die CD/CD-ROM mit 700 MB/80 Minuten durch.

Die CD-R, die mittels Brenner beschreibbare CD, wurde bereits 1988 in Japan entwickelt, kam jedoch erst 1992 in den Handel. Die Lesegeschwindigkeit der Laufwerke wurde nach und nach immer weiter verbessert, während sich hinsichtlich der Kapazität nicht mehr viel tat. CD-Rs mit Überkapazität (> 700 MB) konnten sich nie durchsetzen, da sie mit manchen CD-Playern und Laufwerken Probleme bereiteten.

Eine weitere Neuerung waren dagegen die 1996 eingeführten wiederbeschreibbaren Rohlinge (CD-RW). Auch die Geschwindigkeit der Brenner wurde immer besser. Während man Mitte der 90er Jahre noch eine gute halbe Stunde für einen Brennvorgang einplanen musste, lässt sich dies mit heutigen 48-fach-Brennern in weniger als zwei Minuten erledigen.

Wikipedia: CD-ROM

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CD-Roms

CD-Roms | GettyImages/kyoshino

Zip-Disc

Im Jahr 1994 stellte die US-Firma Iomega einen neuen Datenträger mit magnetischer Speicherung vor, die Zip-Disc. Technisch arbeitet das System nach dem gleichen Prinzip wie eine herkömmliche Diskette, doch das Gehäuse war etwas größer und die Speicherkapazität lag mit anfangs 100 MB deutlich über den damals noch üblichen 3,5″-Disketten. Laufwerke gab es auch hier extern und intern.

Das Format erfreute sich in der zweiten Hälfte der 90er Jahre großer Beliebtheit und neue Computer wurden nicht selten standardmäßig mit Zip-Laufwerken ausgestattet. Dies lag zum einen an ständig steigenden Datenmengen und andererseits den damals noch hohen Kosten für CD-Brenner. Zudem waren CD-ROMs vor der Erfindung der CD-RW nur einmal bespielbar, was der Zip-Disc einen weiteren Vorteil verschaffte. Später waren auch Zip-Discs mit 250 und 750 MB erhältlich. Mit dem Aufkommen der CD-RW und schließlich der USB-Sticks war die kurze Zip-Ära jedoch schnell vorüber.

Wikipedia: Iomega Zip

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ZipDisc mit 100MB Speicherplatz

ZipDisc mit 100MB Speicherplatz | Wikimedia Commons/Shizhao | CC BY-SA 4.0

SuperDisk

Ein weiteres System, das auf dem Prinzip der herkömmlichen Diskette basierte, war SuperDisk. Entwickelt wurde es von der Firma Imation, ebenfalls aus den USA.

Die erste Generation der SuperDisks hatte eine Speicherkapazität von 120 MB. Die Laufwerke waren in der Lage, herkömmliche 3,5″-Disketten zu lesen, was dem System einen Vorteil gegenüber der Zip-Disc brachte. Da jene jedoch etwas früher erschienen war, konnte sich das SuperDisk-System nicht mehr großflächig durchsetzen. Die Firma Panasonic verwendete SuperDisks als Speichermedium für zwei Digitalkameramodelle. 2001 erschien noch eine Version mit 240 MB, doch bald erging es der SuperDisk wie der Zip-Disc und der 3,5″-Diskette, sie wurden von CD-R und USB-Stick verdrängt.

Wikipedia: SuperDisk

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SuperDisk mit 120MB Speicherplatz

SuperDisk mit 120MB Speicherplatz | Wikimedia Commons/amanda44 | CC BY-SA 4.0

DVD-ROM

Als sich Mitte der 90er Jahre die CD-ROM mehr und mehr als Datenträger etabliert hatte, konzentrierte sich die Entwicklungsarbeit der Unternehmen auf die Schaffung eines neuen, komfortablen Mediums für Videodaten. Die bereits existierende Laserdisc konnte sich mit ihren unhandlichen 30 cm Durchmesser nicht durchsetzen. Zunächst entstanden verschiedene technische Konzepte in Konkurrenz zueinander, doch auf Druck der Filmindustrie einigten sich 1995 mehrere Unternehmen wie Sony, Philips und Toshiba auf einen gemeinsamen Standard. Dieser wurde fortan DVD („Digital Video Disc“) genannt.

Hier wurde jedoch die Nutzung für Computerdaten viel schneller in Erwägung gezogen als bei der CD, weshalb die Bezeichnung bald ersetzt wurde durch „Digital Versatile Disc“, was sich jedoch nicht durchsetzte. Die Kapazität lag anfangs bei 4,7 GB. Differenzen zwischen den Herstellern führten nach und nach dazu, dass mehrere Standards entstanden, die zueinander nicht immer kompatibel sind (DVD-R, DVD+R). Zudem gibt es mittlerweile die DVD-RAM, die das freie Ändern bzw. Überschreiben einzelner Dateien ermöglicht.

Wikipedia: DVD

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DVD-Roms

DVD-Roms | GettyImages/kievith

USB-Stick

Die von der Firma Intel 1996 vorgestellte Schnittstelle USB (Universal Serial Bus) ermöglichte neben der Vereinheitlichung von Anschlüssen verschiedenster Peripheriegeräte auch die Schaffung eines völlig neuen Speichermediums, das bald alle Datenträger in den Schatten stellen sollte.

Mehrere Personen und Firmen behaupten von sich, eigentlicher Erfinder des USB-Sticks zu sein: der israelische Ingenieur Dov Moran und seine Firma M-Systems, die Firma Phison Electronics aus Taiwan, Trek Technology aus Singapur sowie das chinesische Unternehmen Netac Technology. Der USB-Stick basiert auf der Flash-Speichertechnik wie sie auch in Speicherkarten von Digitalkameras verwendet wird. Die ersten kommerziell vertriebenen Sticks im Jahr 2000 hatten eine Speicherkapazität von 8 MB. Mittlerweile sind Exemplare mit bis zu 256 GB erhältlich, welche jedoch noch sehr teuer sind. Der Standard liegt bei 8 oder 16 GB.

USB-Sticks werden gerne als Werbegeschenk verwendet, zahlreiche Firmen bieten die Bedruckung mit Logs etc. an. Auch besondere Formen sind zahlreich aufzufinden, vom Hamburger bis zum Mini Cooper.

Wikipedia: USB-Speicherstick

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Flickr-Album des Herstellers PremiumUSB

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USB-Stick

USB-Stick | GettyImages/akova

Jiří Hönes

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