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Von der Lochkarte zur SSD – die Meilensteine der Speichertechnik

Um Ereignisse für die Nachwelt aufzubewahren, haben bereits die Neandertaler mit Höhlenmalereien oder die alten Ägypter mit Hieroglyphen auf Papyrus auf sich aufmerksam gemacht. Doch erst innerhalb der letzten hundert Jahren hat sich unsere Art, Daten zu speichern und zu verarbeiten drastisch verändert. Daten speichern und aufrufen am Tablet oder Smartphone – heutzutage ein Kinderspiel. Doch zu Beginn der Speicherära gestaltete sich dies noch wesentlich aufwendiger. Hier geben wir Ihnen einen kleinen Überblick über die Meilensteine der Geschichte der Speichermedien.

1890 – 1970 mit der Lochkarte wurde das erste maschinelle Speichermedium geboren

Die Lochkarte gilt als Mutter der Datenverarbeitung. Bevor sie allerdings zur Datenspeicherung verwendet wurde, wurde sie währende der Industriellen Revolution als Steuermedium für Maschinen genutzt. Das prominenteste Beispiel hierfür ist der sogenannte Jacquardwebstuhl. Bei diesem Webstuhl haben die Lochkarten die zu webenden Muster gespeichert. Jede Lochkarte stand für ein Muster. Der Webstuhl hat die Lochkarten mechanisch abgetastet und anschließend die entsprechenden Muster gewebt.

Gegen Mitte des zwanzigsten Jahrhunderts wurden dann Lochkartenleser auf optoelektronischer Basis genutzt. Hierdurch etablierte sich die Lochkarte schnell als Speichermedium. Zu Beginn der Computerära konnten Computersysteme ausschließlich über Lochkarten Daten aufnehmen. Die gesamte kommerzielle Datenverarbeitung fußte über die Hälfte des zwanzigsten Jahrhunderts auf der Lochkarte. Das Prinzip der Lochkarte findet allerdings auch heute noch Anwendung, beispielsweise innerhalb von Orgeln oder in Wahlmaschinen zur Auslesung von Stimmabgaben.

Wie funktioniert eigentlich eine Lochkarte?

Mithilfe einer Lochkartenstanzmaschine wurden die Löcher ausgestanzt.
Jedes Loch steht für eine festgelegte Bedeutung, zum Beispiel eine Zahl oder einen Buchstaben. Eine genormte Lochkarte aus fester Pappe bestand aus 80 Spalten und 12 Zeilen mit möglichen Lochposition. Die Zeilen entsprechen den Ziffern null bis neun sowie einem plus und minus Vorzeichen. Die Daten der Lochkarte konnten dann mithilfe eines Lochkartenlesers in einen Computer überführt werden. Das Auslesen der weiterentwickelten Lochkarten erfolgte optoelektronisch durch die Ausleuchtung mithilfe von Fotozellen. Ist kein Loch auf der Karte vorhanden, ist die Fotozelle abgedeckt, es fließt kein Strom und es wird dadurch auch kein Signal registriert. Ist hingegen ein Loch vorhanden, dann fällt das Licht auf die Fotozelle, es fließt Strom und das entsprechende Bit kann gespeichert werden.

Ab 1932 – Trommelspeicher

Der Trommelspeicher wurde 1928 in Österreich durch Gustav Tauschek entwickelt und patentiert. Er gilt als Vorläufer der heutigen Festplatte. Statt auf Magnetscheiben (wie bei einer Festplatte) befand sich im Inneren des Trommelspeichers ein rotierender, ferromagnetischer Metallzylinder und mehrere Schreib- und Leseköpfe. Das machte den Trommelspeicher ziemlich groß und schwer. Ein weiterer Nachteil: der Trommelspeicher machte seinem Namen alle Ehre und gab bei Speichervorgängen laute Trommelgeräusche von sich.

Ab den 50er-Jahren: Magnetspeicher verdrängen langsam die Lochkarten und Trommelspeicher

Speichermedien

Die Lochkarten hatten einen wesentlichen Nachteil: das Archivieren erforderte enorm viel Platz. Um eine Vorstellung zu bekommen: die Speicherkapazität einer heute durchschnittlich große SSD (400 GB) würde zirka fünf Milliarden Lochkarten entsprechen. Durch die Einführung der Magnetbänder als Speichermedien konnten plötzlich wesentlich größere Datenmengen gespeichert werden. Eine große Spule Magnetband konnte damals ein paar Megabyte speichern. Das Magnetband besteht aus einer langen Kunststofffolie, die mit magnetischem Material beschichtet ist.

Das Magnetband wird heute immer noch verwendet

Obwohl es bereits knapp ein dreiviertel Jahrhundert auf dem Buckel hat, findet das Magnetspeicherband in weiterentwickelter Form auch heutzutage noch bei der professionellen Archivierung großer Datenmengen Anwendung. Bandlaufwerke bieten neben ihren sehr großen Speicherkapazitäten Kostenvorteile sowie eine hohe Langlebigkeit. Mit modernen Bandlaufwerken können Unternehmen fortlaufend Backups erstellen, da spezielle Vorrichtungen den automatischen Austausch der Bänder ermöglichen.

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1956 die erste Festplatte kommt auf den Markt

Die weltweit erste Festplatte, die IBM 350, war mit knapp einer Tonne Gewicht ein wahrer Koloss. Aber beleibe kein Datenkoloss, denn die erste Festplatte konnte gerade einmal 5 Megabyte speichern – also in etwas 1 hochauflösendes Smartphone-Foto. Damals aber ein riesiger Fortschritt: die Speicherkapazität der IBM 305 entsprach der von 64.000 Lochkarten, was eine enormen Platzersparnis und Arbeitserleichterung bedeutete. Doch weshalb war diese Festplatte so unglaublich schwer? In ihr werkelten insgesamt 50 24-Zoll-Magnetscheiben, auf die sich die 5 MB Speicherkapazität verteilte. Knapp zehn Jahre später, 1965, knackte IBM mit einer Weiterentwicklung die 100 Megabyte-Marke – die Erfolgsgeschichte der Festplatte nahm ihren Lauf.

Speichermedien

1969 – Der Siegeszug der Disketten beginnt

1969 sorgte IBM mit der ersten 8 Zoll großen Diskette für eine weitere Innovation innerhalb der Speicherbranche. Im Vergleich zu den Lochkarten und Magnetbändern war sie relativ handlich und fasste zu Beginn 80 Kilobyte. 1976 verbreiteten sich zunehmend die 5,25 Zoll Disketten, die bis zu 720 Kilobyte speicherten. Bereits 1978 konnte die Speicherkapazität auf 1,2 Megabyte erhöht werden. 1982 wurde die Diskette dann noch handlicher. Im 3,5 Zoll Format passte sie locker in die Handtasche und waren somit einer der ersten praktikablen Mobilspeicher, der auch im privaten Bereich Anwendung fand. Darüber hinaus waren die 3,5 Zoll Modelle dank einem festeren Gehäuse und einer Metallabdeckung wesentlich unempfindlicher und vor Verschmutzung geschützt.

1979 – die ersten Festplatte im 5,25 Format werden massentauglich

Speicher

1979 präsentierte der Hersteller Seagate die erste Festplatte im 5,25 Zoll Format. Sie lautete auf den Namen 19und hatte eine Kapazität von fünft Megabyte. Ab diesem Zeitpunkt etablierte sich die Festplatte immer mehr und ist bis heute immer noch eines der meist genutzten Speichermedien in Computern.

1989 – die CD feiert ihr Debüt als Informationsträger

Anfang der 1980er Jahre führten Phillips und Sony auf Grundlage einer gemeinsamen Entwicklung die Compact Disk ein, die vorerst lediglich als Ablöser der Schallplatte galt. 1982 wurde die erste Audio CD der schwedischen Popgruppe Abba veröffentlicht. Das optische Speichermedium entpuppte sich jedoch schnell auch als idealer Datenträger und feierte in dieser Form 1989 sein Debüt.

Speichermedien

Im Gegensatz zur Diskette funktioniert die CD optisch und kommt daher völlig ohne magnetische Schichten aus. 1992 wurde die CD als Datenträger dann der breiten Masse zugänglich und auch die ersten CD-Brenner zum Beschreiben von CDs etablierten sich schnell. Mit Preisen von bis zu 22.000 D-Mark blieben diese dem Privatnutzer aber zuerst noch vorenthalten. Erst gegen Ende der Neunziger wurden diese auch für Heimanwender erschwinglich, was für einen regelrechten CD-Boom sorgte. Gegen die Jahrtausendwende waren die Disketten dann endgültig von der CD abgelöst worden. Gleichzeitig stand aber auch bereits die DVD als Nachfolger der CD in den Startlöchern.

1996 – die ersten USB-Sticks

Handlich, praktisch, robust – der USB-Stick erhöht ab 1996 den Komfort und ersetzte als mobiler Datenspeicher schnell die 3,5 Zoll Diskette und auch die CD. Mit ihm ließen sich Daten auf einmal noch einfach transportieren und schneller transferieren. Dank der Flash-Speichertechnologie sind USB-Sticks extrem kompakt und stromsparend. Als Erfinder des USB-Sticks gilt der israelische Ingenieur Dov Moran. Der erste USB-Stick konnte acht Megabyte an Daten speichern. Heute speichern USB-Sticks mehr als die 100.000-fache Datenmenge. Der USB-Stick hat sich im Laufe der Jahre hinsichtlich Speicherkapazität, Geschwindigkeit und Sicherheit stets weiterentwickelt und zählt heute zu den beliebtesten transportablen Speichermedien für kleine bis mittelgroße Datenmengen. Wer einen USB-Stick kauft, sollte neben der Kapazität auch darauf achten, dass dieser die neuesten USB-Schnittstellen unterstützt. Nur so kann man von der vollen Geschwindigkeit bei der Datenübertragung profitieren.

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2001 – DVD & SD-Speicherkarten

Auf die CD folgte 2001 die DVD (Digital Video/Versatile Disc). Der größte Unterschied zwischen diesen beiden optischen Speichermedien liegt in der Speicherkapazität. Während CDs durchschnittlich lediglich 700 MB an Daten fassen, speichert eine DVD mit 4,7 GB das Sechsfache. Die DVD sorgte insbesondere im Multimediabereich durch HD-Auflösung bei Videos für ein bis dato noch nicht dagewesenes Heimkinoerlebnis. Dank der höheren Auflösung wirkten Videos auf einmal gestochen scharf. Immer mehr Computer wurden mit sogenannten DVD-Kombinationslaufwerken ausgestattet, die DVDs sowohl lesen als auch beschreiben können.

Neben der DVD kamen zu dieser Zeit auch die ersten SD-Speicherkarten auf. SD steht dabei für Secure Digital Memory Card – als die sichere, digitale Speicherkarte. Durch die sich damals rasch entwickelnde digitale Fotografie fanden die kleinen Speicherkarten schnell ihr erstes großes Anwendungsgebiet. Heute sind sie in einer Vielzahl von Geräten anzutreffen: vom Smartphone, Tablet, PC, Notebook, Handhelds, Drucker eBook Reader bis hin zum Spielzeug – SD-Speicherkarten werden vielfältig eingesetzt. Mittlerweile ist die winzige microSD-Card die gängigste Variante dieser Speicherkarte.

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Ab 2000 – SSDs machen der Festplatte Konkurrenz

Die SSD (Solid State Disk) wurde bereits in den 80er-Jahren entwickelt und in den Neunzigern von Unternehmen für Spezialanwendungen genutzt. Die erste 3,5 Zoll 14 GB SSD kostete im Jahr 2001 stolze 42.000 US-Dollar und war damit immer noch ein äußerst exotisches Stück Technik, das dem Privatnutzer noch nicht zugänglich war. Doch bereits wenige Jahre später, im Jahr 2007, war die SSD marktreif. Zwar waren die Preise zu diesem Zeitpunkt immer noch gesalzen, doch immer mehr Privatnutzer interessierten sich für die neue Technik. Ab 2010 etablierte sich die SSD als Speichermedium für die breite Masse. Im Jahr 2019 sind SSDs für jedermann erschwinglich und haben in vielen Bereichen die herkömmlichen Festplatten bereits verdrängt. SSDs basieren auf Halbleiterbausteinen und haben im Gegensatz zu HDDs keine mechanischen Elemente und sind daher wesentlich robuster, leiser, verbrauchen weniger Strom, erhitzen sich kaum und arbeiten schneller.


2006 – die Blu-ray-Disk als Weiterentwicklung der DVD hält sich bis heute

Die Blu-ray Disc (BD) bietet, wie sollte es anders sein, noch mehr Speicherplatz als die DVD und findet auch noch heute insbesondere als Medium für Filme und Spiele Verwendung. Aufgrund der hohen Speicherkapazität lassen sich auf einer Single-Layer-BD 25 GB speichern, was beinahe sechs Stunden hochauflösendes Videomaterial inklusive Ton entpicht. Eine Doppel-Layer-BD mit 50 GB sorgt sogar bis zu 12 Stunden für Filmgenrens. Das macht die Blu-ray Disc auch noch heute zu den meist verwendeten optischen Datenträger.

2011 – NVMe zündet den Datenturbo in SSDs

SSDs, die das Speicherprotokoll NVMe (Non Volatile Memory Express) verwenden und über die PCI-Express-Schnittstelle verbunden werden, können wesentlich höhere Geschwindigkeiten erreichen als SSDs mit SATA-Schnittstelle. NVMe wurde erstmals im Jahr 2011 vorgestellt. Inzwischen geht der Trend immer mehr hin zu den Flash basierten NVMe-Speichern, die besonder bei leistungsorientierten Anwendungen zum Einsatz kommen. Egal, ob Gaming oder im professionellen Umfeld – SSDs auf NVMe-Basis haben in den letzten Jahren immer mehr an Bedeutung gewonnen.

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