Reden wir von einem Datenträger, denken die meisten von uns vermutlich an Computer-Festplatten oder kleine SD-Speicherkarten für Smartphones oder Kameras. Ältere Semester erinnern sich nostalgisch (oder mit Grauen) an Floppy-Disks, Magnetbänder oder Lochkarten.
Meist wird zwischen analogen Datenträgern wie Filmrollen oder Schallplatten und digitalen Datenträgern wie Blu-Ray-Discs oder USB-Sticks unterschieden. Aber natürlich gab es schon lange vor Tonbändern und VHS-Kassetten historische Datenträger, die von Menschen ohne technische Hilfsmittel interpretiert werden konnten – etwa Inschriften in Steintafeln.
Grundsätzlich können alle beständigen Materialien Träger von Zeichen, Schriften oder Bildern sein. Im weiteren Sinn sind auch mehrere zehntausend Jahre alte Höhlenmalereien Datenträger. Im engeren Sinn werden unter historischen oder nichttechnischen Datenträgern aber Tafeln aus Ton und Schiefer, Rollen aus Papyrus und Pergament oder mittelalterliche Zählhölzer verstanden.
Schon seit der Mitte des 4. Jahrtausends vor Christus wurden in Mesopotamien Tontafeln zunächst mithilfe von Stäbchen mit Figuren versehen und an der Sonne getrocknet. Um ihre Haltbarkeit zu verlängern, wurden sie später gebrannt. Tonplatten als eine Art Ur-Datenträger wurden für alles Mögliche gebraucht: Buchhaltung, diplomatische Korrespondenz, Gedichte und vieles mehr.
Rund ein Jahrtausend später wurden die schweren Tontafeln von leichten Schriftrollen als neues Speichermedium verdrängt.
Gleich geht es weiter mit den historischen Datenträgern, aber vorab eine kurze Werbeunterbrechung:
Und nun zurück zur Story ...
Die vielleicht bekanntesten historischen Datenträger sind Schriftrollen aus Papyrus, wie sie von den alten Ägyptern vermutlich schon zu Beginn des 3. Jahrtausends vor Christus und später im gesamten antiken Mittelmeerraum genutzt wurden. Papyrus wurde ab der Spätantike allmählich durch beständigeres Pergament ersetzt. Die Perser etwa beschrieben ungegerbte Tierhäute mit Tusche aus Russ und Öl.
Das gegenüber Papyrus teurere Pergament war wiederbeschreibbar, da sich einzelne Schichten mit einem Bimsstein abschleifen liessen. Gegen Ende des Mittelalters und mit der Wiedererfindung des Buchdrucks in Europa um 1440 wurde Pergament endgültig vom Papier verdrängt, das Jahrhunderte zuvor in China erfunden worden war.
Als Nachfolger der Schriftrollen und Vorgänger des Buches gelten auch Schreibtafeln aus Holz, die ein- oder beidseitig mit Wachs beschichtet waren. Sie wurden ursprünglich von den antiken Griechen, Römern und Etruskern genutzt.
Die Wachstafel war bis ins Mittelalter verbreitet. Sie wurde unter anderem als Brief genutzt, der vom Empfänger gelöscht und auf derselben Wachsfläche beantwortet werden konnte.
Ein weiterer einfacher Datenträger war das Kerbholz, ein Hilfsmittel bei der Buchführung aus früheren Zeiten.
Gläubiger und Schuldner erhielten je eine Hälfte des eingekerbten und längs gespaltenen Kerbholzes. Die Kerben gaben über die Schuldverhältnisse von zwei Geschäftspartnern Aufschluss. Von der mittelalterlichen Buchhaltungstechnik per Kerbholz leitet sich daher die Redewendung «etwas auf dem Kerbholz haben» her. Sie bedeutet im eigentlichen Sinne «Schulden haben».
Ähnlich funktionierte die Knotenschrift Quipu der Inkas, mit der mehrstellige Zahlen respektive Mengenangaben mittels Knoten dargestellt werden konnten. Quipus wurden daher unter anderem zur Bestandsaufnahme von Lagerbeständen oder bei der Erhebung von Steuern eingesetzt.
Quipus waren spätestens seit dem 7. Jahrhundert n. Chr. bekannt und bis ins 17. Jahrhundert gebräuchlich.
Die Zeit der moderneren Datenträger nahm ihren Ursprung in Lochstreifen und Lochkarten aus Papier, Laminat oder Karton. Bevor sie im 20. Jahrhundert zur Datenspeicherung dienten, wurden sie während der Industriellen Revolution als Steuermedium für Maschinen genutzt. Lochstreifen wurden etwa bereits im 18. Jahrhundert in Webstühlen eingesetzt, um deren Steuerung zu übernehmen. Der Webstuhl tastete sie mechanisch ab und wob so das vorgegebene Muster.
Lochstreifen haben Löcher, die maschinell oder von Hand gestanzt wurden. Die gelochten und nicht gelochten Positionen stellen digitale Informationen dar – z. B. eine Zahl oder einen Buchstaben –, die von Computern interpretiert werden.
Lochstreifen waren somit eine der ersten Methoden zur Dateneingabe und -speicherung bei frühen Rechenmaschinen. In den Anfangszeiten der elektronischen Datenverarbeitung konnten Grossrechner in aller Regel ausschliesslich auf diese Weise mit Daten gefüttert werden.
Der Lochstreifen ist der Vorläufer der Lochkarte. Mit ihr konnten Daten – etwa Kontoinformationen einer Bank oder der Quellcode von Programmen – gespeichert und maschinenlesbar gemacht werden. Diese revolutionäre Technik wurde im grossen Stil erstmals 1890 bei der Volkszählung in den USA eingesetzt. Ein Loch stand dabei für Informationen wie Beruf oder Religion.
Ab 1928 setzten sich standardisierte und von IBM patentierte Lochkarten im 80-Spalten-Format durch. Mit ihnen setzte der maschinell les- und beschreibbare Datenträger zum Höhenflug an.
In den standardisierten Lochkarten konnten in 80 Spalten und zwölf Zeilen Löcher gestanzt werden. Die übliche maximale Zeilenlänge von knapp 80 Zeichen in E-Mails geht auf dieses Lochkartenformat zurück.
Lochkarten hatten ein Fassungsvermögen von 0,08 Kilobyte (80 Byte). Rund eine Million Lochkarten füllten somit ein 80 Megabyte grosses Festplattenlaufwerk, was dem üblichen Speicher eines Grossrechners in den 1970er-Jahren entsprach.
Mitte des 20. Jahrhunderts hatten grosse Firmen Räume mit Dutzenden oder Hunderten Lochkartenmaschinen, an denen meist Datentypistinnen Informationen aus der Buchhaltung etc. eintippten und so Lochkartenstapel erzeugten. Diese Lochkarten konnten von Computern weiterverarbeitet werden. Wie die Daten von den Karten in den Computer gelangten, wird im folgenden Video anschaulich erklärt.
Im 20. Jahrhundert basierte die elektronische Datenverarbeitung über Jahrzehnte auf der Lochkarte, bis sie ab Mitte der 1960er-Jahre durch effizientere und günstigere Magnetbänder abgelöst wurde.
Mitte der 1970er-Jahre war die Lochkarte weitgehend verschwunden, blieb aber in Nischen noch Jahrzehnte erhalten. US-Wahlmaschinen etwa nutzten selbst bei der Präsidentschaftswahl 2012 teils noch diese Technologie.
Lochkarten stellten in der Geschichte der Datenträger einen Meilenstein dar, waren für die Archivierung immer grösserer Datenmengen mit ihrer Kapazität von 0,08 Kilobyte aber denkbar ungeeignet. Die nachfolgenden Magnetbänder lösten dieses Problem.
Bereits die ersten Magnetbänder konnten die Informationen von circa 10'000 Lochkarten speichern. Bei Grossrechnern kamen sie ab den 1950er-Jahren nebst dem Trommelspeicher, dem Vorläufer der Festplatte, zum Einsatz. Frühe Magnetbänder konnten zwei Megabyte speichern, heute sind es rund 20 Terabyte. Neben der weit höheren Datendichte sprach auch die höhere Schreib- und Lesegeschwindigkeit für die neue Technologie.
Ein Magnetband besteht aus einer schmalen Folie aus Kunststoff, die mit einem magnetisierbaren Material beschichtet ist. Mit dem neuen Datenträger erfolgte ab den 1970er-Jahren auch eine private Nutzung von Speichermedien im grossen Stil. Insbesondere die populären Tonbandkassetten und Videokassetten hielten sich bis zur Jahrtausendwende. Sie wurden durch die CD und später durch die DVD verdrängt.
Ein grosser Nachteil aller Magnetbänder, egal ob für Ton, Video oder Daten, war der nur sequenzielle Zugriff, der mühsames Spulen zur richtigen Stelle bedingte. Magnetbänder zur Datenspeicherung wurden daher weitgehend von Festplatten abgelöst, die einen wahlfreien und somit schnelleren Datenzugriff erlaubten.
In grossen Organisationen werden Magnetbandspeicher aufgrund ihrer grossen Speicherkapazität und der nachgewiesen langen Lebensdauer von 30 bis 50 Jahren teils noch immer für Langzeit-Backups verwendet. Auch Datenarchive greifen aus diesen Gründen auf Magnetbänder zurück.
2020 erreichte ein Prototyp einer handtellergrossen Magnetbandkassette eine Datenmenge von 580 Terabyte. Das entspricht umgerechnet einer Textmenge von 580 Millionen Büchern. Magnetbänder könnten deshalb auch künftig für die Archivierung gewaltiger Datenmengen interessant bleiben.
Noch viel länger, vermutlich mehrere Jahrhunderte, lassen sich Daten auf Mikrofilmen speichern, wie wir sie aus alten Agentenfilmen kennen. Dabei werden Dokumente fotografiert und in extremer Verkleinerung platzsparend auf Film(rollen) gespeichert. Das Verfahren wurde 1839 in England erfunden und wird weiterhin zur Archivierung bedeutsamer historischer Fotos, Dokumente etc. genutzt. Mikrofilme sind unabhängig von unserer heutigen Technologie lesbar, da sie allein mit einem Vergrösserungsglas betrachtet werden können.
Nebst dem Magnetband waren in den 1950er- und 60er-Jahren Computersysteme mit Trommelspeicher verbreitet. Der Trommelspeicher funktionierte ähnlich wie die späteren Festplatten, statt auf Magnetscheiben wurden die Daten aber auf einem rotierenden Metallzylinder gespeichert. Solche Systeme waren gross und schwer und hatten eine typische Speicherkapazität von rund 1,25 MB.
Magnetische Trommel- und Bandspeicher wurden durch ebenfalls magnetische Festplattenlaufwerke ersetzt, bei denen Daten durch berührungsloses Abtasten auf die Oberfläche rotierender Scheiben geschrieben werden. Festplatten arbeiten weit schneller als Magnetbänder, da Speicherstellen direkt adressierbar sind.
Die erste Festplatte von IBM erschien 1956. Sie war gross wie ein Kleiderschrank (173 cm x 152 cm x 74 cm) und wog inklusive Kühlsystem knapp eine Tonne. Der Koloss konnte auf 50 Magnetscheiben insgesamt 3,75 Megabyte speichern – also ein Smartphone-Foto. Damals aber war dies bahnbrechend, da eine Festplatte 64'000 Lochkarten entsprach. IBM verkaufte seine erste Festplatte übrigens nicht, sondern vermietete sie für 650 US-Dollar pro Monat.
Massentauglich wurde die Festplatte nach 1979, als die Firma Seagate die erste Hard Disk im handlichen 5,25-Zoll-Format präsentierte. Sie hatte eine Kapazität von 5 Megabyte. Vier Jahre später brachte IBM den ersten Personal Computer mit integrierter Festplatte heraus.
Vor der Nutzung im PC-Bereich ab den 1980er-Jahren wurden Festplatten primär in Grossrechnersystemen genutzt. Bereits 1965 hatte IBM eine Festplatte für Grossrechner mit 100 Megabyte entwickelt. Zum Vergleich: Die neusten Festplatten für Cloud-Rechenzentren fassen bis 30 Terabyte.
1969 stellte wiederum IBM die erste 8-Zoll-Diskette vor, die 80 Kilobyte respektive 0,08 MB speichern konnte und 1971 auf den Markt kam. Die ersten Disketten waren fast so gross wie ein A4-Blatt. Dennoch waren die biegsamen Scheiben – darum der englische Name Floppy Disk – eine Revolution: Sie konnten die Datenmenge von 1000 bis 12'500 der damals üblichen Lochkarten speichern.
Die Grösse der Disketten schrumpfte in den 70er-Jahren rapide, während sie gleichzeitig immer mehr Daten speichern konnten. Erstmals wurden so Programme und Daten einfach transportierbar. Am verbreitetsten war ab den 1980er-Jahren die 3,5-Zoll-Diskette, die 1,44 MB fasste und sich auch im Privatbereich durchsetzte. Die Bürosoftware Office von Microsoft kam damals auf einem Stapel von 32 Disketten.
Bei der Floppy Disk liess sich ähnlich wie bei der Festplatte (Hard Disk) eine kleine Magnetscheibe mit einem Lesekopf auslesen. Da der Kopf dabei jedoch an der Magnetscheibe in der Plastikhülle schliff, führte dies mit der Zeit zu Abnutzungserscheinungen. Magnete waren für die kleinen Scheiben gar tödlich.
Die Floppy Disk wurden in den 1990er-Jahren von der Compact Disc (CD) abgelöst. Als optisches Medium hatte sie gleich mehrere Vorteile: mit mindestens 650 MB eine viel grössere Speicherkapazität, keine mechanische Abnutzung und eine relativ hohe Lebensdauer.
Zuvor war bereits 1982 die erste Audio-CD der schwedischen Popgruppe ABBA veröffentlicht worden. Die CD verdrängte in der Folge die Schallplatte, konnte sich als Datenträger aber erst ab 1992 langsam etablieren, als die beschreibbaren CD-Rohlinge (CD-R) erschienen.
CD-R-Laufwerke mit Brennfunktion für den Heimgebrauch wurden allerdings erst Ende der 1990er-Jahre erschwinglich. Nun konnten auch Privatpersonen grosse Datenmengen einfach sichern. Nebenbei liessen sich auf CD-Rohlinge Musik-CDs kopieren. Damit war das Ende der Diskette besiegelt.
Als Datenträger erlebte die brennbare CD-R Anfang der 00er-Jahre einen Boom, allerdings stand da bereits die DVD in den Startlöchern, die mit 4,7 Gigabyte rund siebenmal mehr Speicherplatz bot. Dies ermöglichte es, Filme in hoher Bildqualität auf dem eigenen Fernseher zu schauen.
Die neuen DVD-Player verdrängten Anfang des Jahrhunderts rasch die alten Videorekorder. Dies nicht zuletzt, weil nun kein langwieriges Spulen der VHS-Kassetten mehr notwendig war.
Ab 2006 ergänzte die Blu-Ray-Disk mit bis zu 50 GB die DVD. Als Medium für Filme und Spiele wird sie bis heute genutzt.
Fast gleichzeitig mit der DVD eroberte der USB-Stick ab dem Jahr 2000 die Welt. Die ersten Sticks kamen mit 8 MB, mittlerweile fassen sie 1 TB. Sie verzichten vollkommen auf bewegliche Teile und verwenden stattdessen Flash-Speicher. Ihre kompakte Form und die leichte Handhabung machten sie populär. Mit der gestiegenen Nutzung von Cloud-Lösungen nahm aber auch die Verbreitung der USB-Sticks markant ab.
Die in den 00er-Jahren enorm populären MP3-Player wie Apples iPod nutzten zuerst Festplatten, später immer öfter Flash-Speicher. Schneller Flash-Speicher wird auch in Solid-State-Drives – gewissermassen moderne Festplatten – und SD-Speicherkarten verwendet. Die 2001 lancierte SD Memory Card wird nach wie vor in Kameras und Spielkonsolen genutzt; immer seltener in Smartphones. Die kleinen und leichten MicroSD-Kärtchen gelten als robust, sie sollen notfalls auch eine 60-Grad-Wäsche überleben. Fassten die ersten SD-Memory-Karten 8 MB, sind heute SD-Karten mit 512 Gigabyte bis 2 TB verfügbar.
Nach 2010 etablierten sich schnelle Solid-State-Drives (SSD) bei Privatanwendern als Ersatz für magnetische Festplatten. Zuvor wurden sie aufgrund der hohen Preise nur von Unternehmen für Spezialanwendungen genutzt. Beispielsweise wurden Solid-State-Disks schon in den 1970er- und 1980er-Jahren in Halbleiterspeichern der frühen Supercomputer von IBM verbaut. Sie haben anders als magnetische Festplatten keine beweglichen Teile. Dies macht sie unter anderem schneller, robuster und leiser. Ein weiterer Vorteil ist der geringere Stromverbrauch. SSD-Festplatten eignen sich somit zur Speicherung von Daten, die häufig genutzt werden.
Wissenschaftler und Technologieunternehmen arbeiten seit Jahren an künstlicher DNA als Datenspeicher der Zukunft. Denn die Natur macht es vor: Erbinformationen sind auf DNA-Molekülen weit langlebiger und kompakter gespeichert, als dies auf all unseren gebräuchlichen Speichermedien möglich ist.
Ein Kaffeebecher voller DNA könnte theoretisch alle Daten dieser Welt speichern – und zwar für Jahrhunderte oder Jahrtausende. Das Problem: Noch sind experimentelle DNA-Datenträger zu teuer und zu langsam für die Alltagsnutzung. Künftig könnten sie aber eine extrem platzsparende Langzeitarchivierung von Daten, auf die nur selten zugegriffen wird, ermöglichen.
2016 gelang es Microsoft und US-Forschern, 200 Megabyte an Daten in DNA zu speichern. 2019 war es schon die englische Wikipedia, damals 16 Terabyte. 2020 speicherte Netflix die erste Folge der Serie «Biohackers» in DNA und verschickte 200 Exemplare als Werbung.
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Meine Ex - sie hat wohl jetzt noch gespeichert, was ich am 13. Februar 1995 um 18:53 Uhr falsch gemacht habe.
Jeder Kunde hatte mit seiner Adresse eine Lockkarte.
Spezialkonditionen (z.B. 5% Spezialrabatt) hatten je eine LK.
Jedes einzelne Produkt hatte in den Mengen 1, 2, 5 und 10 eigene LK.
Von Hand wurden nun zuerst die Adress-LK, dann die Spezialkonditionen-LK und danach die Produkte-LK hintereinandergelegt und so durch den Computer gelassen. Dieser erstellte dann daraus die Packliste, den Lieferschein und die Rechnung. Eine grössere Bestellung konnte deshalb problemlos gegen 50 LK erfordern.