Datenträger / Speicher

Lochkarte

Lochkarten sind ein relativ altes Medium, stammten ursprünglich aus dem Bereich der mechanischen Rechentechnik und wurden zum Speichern von Programmen und Daten benutzt.

Während in der Frühzeit der EDV unterschiedliche Kartenmaterialien, Lochformen, Zeichenanzahlen und Laufrichtungen benutzt wurden, setzte sich ab den 1960er Jahren das IBM-Format durch: Die Information wurden auf Pappkarten in Form von rechteckigen Löchern (80 Zeichen pro Karte, max. 12 Löcher pro Zeichen) abgelegt. Eine Lochkarte konnte daher nur 1x geschrieben (allenfalls noch fortgesetzt) werden.


Lochkarte

Datenlochkarten waren häufig wie eine Tabelle bedruckt, ermöglichten also auch ein visuelles Lesen ohne EDV. Auf einer Datenlochkarte war üblicherweise 1 Datensatz untergebracht, beispielsweise die Eigenschaften eines Artikels oder die Angaben zu 1 Mitarbeiter. Wurde eine Lochkarte für Programmquelltexte benutzt, enthielt sie üblicherweise nur 1 Computerbefehl.

Aufgrund der geringen Speicherkapazität gehörten zu einem Satz meist mehrere Lochkarten bis hin zu ganzen Lochkartenstapeln. Die Verarbeitungsgeräte waren daraufhin auch auf den selbstständigen Einzug von Kartenstapeln ausgelegt. Manche Lochkartensysteme erlaubten eine Nummerierung der Lochkarten, sodass ein versehentlich heruntergefallener Lochkartenstapel binnen kurzer Zeit wieder in die richtige Reihenfolge gebracht werden konnte.

Gestanzt wurden die Lochkarten in Lochkartenstanzern meist elektromagnetisch durch Stößel. Das Stanzen der Lochkarten erfolgte in viele Fällen nicht automatisch von einem Rechner gesteuert, sondern offline an Datenerfassungsgeräten, an denen die Werte durch eine Tastatur eingetippt wurden. Um Tippfehler zu erkennen, gab es spezielle Lochkartenprüfgeräte, an denen die gleichen Werte durch eine andere Person ein nochmals eingetippt wurden. Unter der Annahme, dass beide Personen nicht denselben Fehler an derselben Stelle machten, wurde bei Nichtübereinstimmung der Werte ein Fehlersignal ausgegeben. Die falsche Lochkarte war in diesem Fall im Anschluss neu zu stanzen. Es gab Lochkartenstanzer, die zusätzlich zu den Stanzungen mit einem Druckwerk die Daten auf den Rand der Lochkarte druckten und damit ein visuelles Lesen erleichterten.

Das Lesen der Lochkarten erfolgte im Lochkartenleser entweder elektrisch (mit Kontaktbürsten oder Kontaktstiften) oder fotoelektrisch (mit Lichtschranken).

Bei guter Lagerung war eine Lochkarte ein robuster und sehr langlebiger Datenträger.
Lochkarten wurden vor allen in Rechenzentren an Großrechnern eingesetzt, Anfang der 80er Jahre verloren sie zunehmend an Bedeutung und wurden dann vom Magnetband abgelöst.


Lochband (=Lochstreifen)

Lochbänder sind ein relativ altes Medium, das ursprünglich aus der Fernschreibtechnik stammte und ab den ersten elektronischen Rechnern auch in der EDV benutzt wurde.
Als Datenträger wurden anfangs ausgediente Kinofilme, später dann spezielle Papierbänder mit einer Dicke von 0,085 mm und einen Länge von 300 m benutzt. Für Sonderanwendungen wurden auch Bänder aus Kunststoff, Kunststoff-Papier-Verbundstoffen oder Metallfolie verwendet.
Eine volle Lochbandspule hatte eine Speicherkapazität von ca. 120 KByte. Wurden zusätzliche Prüfsummen auf dem Lochband untergebracht oder wurden mehrere Bytes für die Ablage 1 Zeichens verwendet, war die Kapazität entsprechend geringer.


8-spuriges Lochband mit Software für das PBT4000

Ein Zeichen wurde auf dem Lochband durch 1 oder mehrere quer liegende Löcher repräsentiert, die jeweils gleichzeitig gestanzt oder gelesen wurden. Abhängig von der Breite des Bandes und der Codierungsart wurde mit 5, 7 oder 8 runden Löchern gearbeitet. Das 8. Bit wurde z.T. als Paritätsbit benutzt und gestattete beim Lesen die Überprüfung der Fehlerfreiheit der Zeichen. Die Schreib- und Lesegeräte (die üblicherweise getrennte Geräte darstellten) waren in der Regel für die unterschiedlichen Papierbreiten umschaltbar.

Das Schreiben wurde im Lochbandstanzer durch elektromagnetisch angetriebene Stößel realisiert. Um die Laufrichtung des Bandes eindeutig zu machen, hatte man nach dem Stanzen den Anfang des Lochbandes in Pfeilform zugeschnitten.
Was das Schreiben beendet, wurde das Lochband vom Rest der Vorratsrolle abgerissen oder abgeschnitten.

Das Lesen der Lochbänder erfolgt im Lochbandleser entweder elektromechanisch (durch Kontaktbürsten oder Kontaktstößel) oder fotoelektrisch (durch Lichtschranken).

Bei größeren Datenmengen wurden die Lochbänder in aufklappbare Lochbandspulen gesteckt und mittels Abwickel- und Aufwickelvorrichtung durch den Lochbandleser bzw. Stanzer gezogen. Bei kleineren Datenmengen hat man die Lochbänder in eine Abwickelschale gelegt und nach dem Gerätedurchlauf in einen Metallkorb fallen lassen, aus dem dann das Band mittels eines Rückspulers ggf. wieder aufgewickelt wurde.

Bei guter Lagerung war ein Lochband ein sehr langlebiger Datenträger. Vom Hersteller wurde angegeben, dass sich ein Lochband mindestens 10.000 mal lesen lässt.


Karton mit Lochbandrollen

Lochbandspulen sowie ein Spulenkern

Sollte das Papierband einmal gerissen sein, gab es die Möglichkeit, es wieder zu kleben. Dazu existierten spezielle Lochbandrepariergeräte, die einen exakten Schnitt und eine exakte Klebung ermöglichten. Im Bereich der Klebestelle konnten die Daten durch manuelles Stanzen aller 8 Löcher ggf. als ungültig deklariert werden.

Nachteilig an Lochbändern war ihre relativ geringe Verarbeitungsgeschwindigkeit (100 Zeichen pro Sekunde bis max. 2000 Zeichen / Sekunde) und die Tatsache, dass die meisten Verarbeitungsgeräte keine Rückspulfunktion hatten. Die Lochbänder mussten also entweder manuell oder mit speziellen Spulgeräten an den Anfang zurückgespult werden.

In der Regel wurde pro Lochband nur 1 Datei abgespeichert.
In komfortableren Systemen wurde vor der Datei ein Kopfsatz mit dem Dateinamen und anderen Informationen abgelegt. Teilweise wurde auch an den Anfang des Lochbandes mit einer speziellen Software der Programmname menschen-lesbar ("Klartext") eingestanzt.


Programmname in menschen-lesbarer Form eingestanzt

Lochbänder wurden in der Prozessrechentechnik (z.B. R4000, R4201), an K1510-Rechnern (PBT4000), an Buchungsmaschinen und in computergesteuerten Maschinen (CNC) sowie zur Kompatibilität auch an K1520-Rechnern benutzt.
Anfang der 80er Jahre verloren sie zunehmend an Bedeutung und wurden durch Magnetbänder ersetzt.

Das beim Stanzen abfallende Lochbandkonfetti wurde nicht selten eimerweise bei Faschingsveranstaltungen über die Menschen geschüttet, wobei es sich durch seinen kleinen Durchmesser hartnäckig in der Kleidung festsetzte.


Lochbandkarte

Die Lochbandkarte stellte, ebenso wie die Lochkennkarte, einen Zwitter zwischen Lochband und Lochkarte dar und wurden zur Ablage kurzer Daten (beispielsweise für die Artikelnummer, per Faden an einen Artikel gehängt) benutzt. Das Medium bestand aus dünnen, im Zickzack zusammengelegtem Endloskarton, der nach dem Lochen vereinzelt wurde. Die Transportspur wurde bereits vom Hersteller eingestanzt. Dementsprechend musste im Lochkennkartenstanzer die Lochung der Transportspur abgeschaltet werden. Die Speicherkapazität einer Lochbandkarte betrug normalerweise 70 Zeichen. Reichte das nicht, ließ man einfach mehrere Lochbandkarten zusammen.


Lochbandkarte

Lochbandkarte im Stanzer

Zum Schreiben und Lesen wurden Lochbandgeräte (z.B. daro 1215 und daro 1210) benutzt, die man mechanisch auf den Einzug solcher Karten umschalten konnte.


Lochbandkarten erreichten nie eine große Verbreitung.


Lochkennkarte

Die Lochkennkarte stelle, ebenso wie die Lochbandkarte, einen Zwitter zwischen Lochband und Lochkarte dar und wurden zur Ablage kurzer Daten benutzt. Ein Einsatzgebiet war als Identifikationskarten für Menschen oder Waren.
Sie erlangten keine große Verbreitung und wurden später durch Magnetkarten abgelöst.
Lochkennkarten wurden üblicherweise einzeln manuell verarbeitet.


Lochkennkarten Typ 1 und Typ 4

Als Medium kamen Pappkarten bzw. Kunststoffkarten zum Einsatz, die etwas kleiner als eine Lochkarte waren.
Einzig bekanntes Einsatzgebiet von Lochkennkarten war im Zusammenspiel mit dem Datenerfassungssystem HADES.

Lochkennkarten erreichten nie eine große Verbreitung.


Magnetband (Spulenmagnetband)

(Alias Magnetspeicherbänder)

Spulenmagnetbänder wurden vor allem im Großrechnerumfeld eingesetzt.
Ihre Kapazität betrug abhängig von der Bandlänge einige 100 MByte.
Technisch bestanden sie aus einem fest mit dem Rechner verbundenen Bandlaufwerk sowie auswechselbaren Bandspulen. Der Datenträger war ein Eisenoxyd-beschichtetes Kunststoffband mit der Breite von ½ Zoll, das auf einen Spulenkörper aufgewickelt war.
Hersteller in der DDR für die Magnetbänder war der VEB ORWO.


Magnetbandspulen

Beim Schreiben wurde das Band an einem Magnetkopf vorbei gezogen, der die elektrischen Informationen in magnetische Schwankungen auf dem Band umwandelte. Zum Lesen wurde das Band erneut an einem Magnetkopf vorbei gezogen, wobei die magnetischen Schwankungen wieder in elektrische Signale umgewandelt wurden. Um die Kapazität zu vergrößern, wurden meist mehrere Magnetspuren (typisch 8) parallel auf einem Band aufgezeichnet.
Ein Effekt, der vor allen bei schnell laufenden großen Bandwickeln auftrat, war die Trägheit beim Start oder Stop des Bandes. Um zu verhindern, dass sich das Band dadurch überdehnte, wurden aufwendige Verfahren zum sanften Bremsen des Bandes angewendet, beispielsweise der Lauf einer Bandschlinge in mit Unterdruck arbeitenden Schächten.

Nachteil wie bei allen Bandverfahren war die lange Zeit bis zum Auffinden einer bestimmten Stelle sowie die Notwendigkeit des Rückspulens nach der Benutzung.

Magnetbänder waren aufgrund ihrer hohen Datendichte recht empfindlich gegenüber Umwelteinflüssen. Daraufhin wurde ein erhöhter Aufwand zur Überprüfung und Korrektur der Daten notwendig. Zusammen mit den Daten wurden Prüfsummen auf den Datenträgern angelegt, die beim Lesen geprüft wurden. Im Falle eines Fehlers wurden beim entsprechenden Datenblock mehrere (meist automatische) Leseversuche gemacht.
Ein weiteres Verfahren zur Erhöhung der Sicherheit war die mehrspurige parallele Aufzeichnung. Trat auf einer Spur ein Fehler auf, wurden die Daten von den anderen, hoffentlich fehlerfreien, Spuren genommen.

Um die große Kapazität der Magnetbänder effektiv zu nutzen, war es möglich, mehrere Dateien pro Band abzuspeichern. Im einfachen Fall wurden die Dateien hintereinander abgelegt und die Bandgeräte konnten selbständig den Anfang der jeweils nächsten Datei finden.
Es gab aber auch komfortable Dateisysteme, die Inhaltsverzeichnisse benutzten und ein direktes Anfahren der einzelnen Dateien ermöglichten.

Magnetbänder wurden in Rechenzentren bis zum Ende der DDR eingesetzt.
Im Umfeld der Bürocomputer oder Kleincomputer etablierten sich stattdessen die kleineren Magnetbandkassetten.


Magnetbandkassette

Magnetkassetten waren nahe Verwandte der Magnetbänder. Bei ihnen war der Bandwickel samt Aufwickelspule fest in ein Gehäuse eingebaut, wodurch das Einlegen erleichtert wurde und ein Rückspulen nicht unbedingt mehr notwendig ist. Gegenüber den Spulenmagnetbändern waren Magnetkassetten mechanisch viel kleiner, was sich aber auch in ihrer geringeren Speicherkapazität (100-500 KByte) widerspiegelt.


Magnetkassette, ältere Version

Magnetkassette, neuere Version

Aufzeichnung und Wiederhabe der Daten erfolgt genauso wie bei Spulenmagnetbändern.

Im Bereich der Heimanwendung (Kleincomputer) wurden als Medium herkömmliche Audiokassetten in Verbindung mit Audio-Kassettenrecordern verwendet.
Im professionellen Einsatz wurden in der DDR elektronisch gesteuerte Kassettenlaufwerke (z.B. K5200, Robotron 1250) in Verbindung mit hochwertigen Kassetten (1/8"-Digitalkassetten, z.B. Typ DK490) verwendet, um die Anzahl der Fehler gering zu halten.

Es existieren heute noch einige funktionsfähige DDR-Magnetkassettensysteme.


Diskette

Disketten wurden ab Mitte der 70er Jahre eingesetzt, fanden weite Verbreitung in allen Rechnergattungen und funktionierten im Grundprinzip ähnlich wie Magnetbänder. Bei der Diskette wurde allerdings der Datenträger nicht in Bandform, sondern in Form einer Scheibe aufgebaut. Zum Schutze der Oberfläche war die Magnetscheibe in einer gepolsterten Hülle untergebracht, die entsprechende Aussparungen für den Antrieb, den Schreib/Lese-Kopf, die Index-Lichtschranke und die Schreibschutzkerbe hatte. Der Magnetkopf wurde bei Aufzeichnung und Wiedergabe leicht gegen die Magnetschicht gedrückt, rutschte also durch die Drehung der Magnetscheibe über die Diskettenoberfläche. Die Speicherkapazität einer Diskette lag, abhängig vom Aufzeichnungsverfahren, zwischen 100 KByte und 1,5 MByte.


8-Zoll-Diskette

5¼-Zoll-Diskette

Zum Schreiben und Lesen wurden Diskettenlaufwerke benutzt, die entweder in den Rechner eingebaut wurden (interne Laufwerke) oder als externe Laufwerkseinheiten ein eigenständiges Gerät darstellten.

Nach der Größe der Diskette (Durchmesser der Magnetscheibe) unterschied man zwischen 8-Zoll-Disketten und 5¼-Zoll-Disketten. Dementsprechend gab es auch zwei Größen von Diskettenlaufwerken.

Beim Schreiben wurde der Magnetkopf zunächst auf dem Leseschlitz der Diskette positioniert. Durch die Drehung der Magnetscheibe ergab sich damit eine Aufzeichnungsspur in Form eines Kreises. Der Anfang jeder Spur wurde durch das Indexloch optisch (per Lichtschranke) erkannt. Die Datenspur wurde, um auf einzelne Daten gezielt zugreifen zu können, logisch in Sektoren unterteilt (Typische Sektorzahlen waren 4, 5, 8, 9, 15, 16 und 26). Die Sektorinformationen wurden meist magnetisch auf der Diskette untergebracht (= softsektorierte Disketten). Es gab aber auch Disketten, die Indexlöcher für jeden Sektor besaßen (= hartsektorierte Disketten), die aber in der DDR-EDV kaum Anwendung fanden. Rückte der Magnetkopf im Anschluss ein Stück weiter, ergab sich die nächste Spur. Die Spuren hatten also die Form konzentrischer Kreise. Die erste Spur lag üblicherweise auf der Diskette ganz außen. 8-Zoll-Disketten arbeiteten stets mit 77 Spuren, 5¼-Zoll-Disketten abhängig vom Laufwerk bzw. dessen Ansteuerung mit 40 Spuren oder 80 Spuren.

Anfangs erfolgte die Datenaufzeichnung nur auf 1 Seite (Das Diskettenlaufwerke hatte also nur 1 Magnetkopf, die Aufzeichnung erfolgte auf der Unterseite der Diskette). Später ging man zwecks Kapazität-Verdopplung zu einer beidseitigen Aufzeichnung über, (was doppelseitig magnetbeschichtete Disketten und Diskettenlaufwerke mit zwei Magnetköpfen voraussetzte).
Doppelseitige Disketten konnte man auch in 1-seitigen Laufwerken benutzen. Bei 5¼-Zoll-Disketten war dazu keine Änderung notwendig, bei 8-Zoll-Disketten musste dazu ein neues Indexloch in die Diskette gestanzt werden.
Unter der Voraussetzung, dass bestimmte Merkmale (das Indexloch und die Schreibschutzkerbe) auf der Diskette doppelt vorhanden waren, konnte bei doppelseitige Disketten im einseitigen Laufwerk auch die zweite Diskettenseite benutzt werden, was aber dazu ein manuelles Herumdrehen der Diskette erforderlich machte. Viele Anwender einseitiger Laufwerke versahen die Doppelseitigen Diskette daher nachträglich mit diesen Merkmalen.

Disketten besaßen eine Kerbe, die benutzt werden konnte, die Diskette als schreibgeschützt zu kennzeichnen. Beim 8-Zoll-Disketten musste die Kerbe zum Schreiben durch einen Aufkleber geschlossen sein, bei 5¼-Zoll-Disketten musste die Kerbe zum Schreiben offen sein. Die Schreibschutzkerben wurde vom Laufwerk entweder mechanisch abgefühlt oder optisch durch eine Lichtschranke. Es gab auch Diskettenlaufwerke, die die Schreibschutzkerbe gar nicht auswerteten.

Um Daten auf der Diskette wiederzufinden, gab es verschiedene Dateisysteme. Über ein Inhaltverzeichnis, das sich in der Regel am Anfang der Diskette befand, konnten Name, Position sowie weitere Informationen zu den einzelnen Dateien abgerufen werden.

Die ältere Bauform der 8-Zoll-Diskette wurde Anfang der 80er Jahre durch die kleinere 5¼-Zoll-Diskette abgelöst.
8-Zoll-Disketten wurden in Großrechnern sowie frühen Varianten von Bürocomputern eingesetzt.
5¼-Zoll-Disketten wurden z.B. in Bürocomputern und Kleincomputern eingesetzt.

Um die Disketten vor versehentlichem Überschreiben zu schützen, konnten Schreibschutzaufkleber benutzt werden.
Bei der 8-Zoll-Diskette befand sich die Schreibschutzkerbe an der Hinterseite der Diskette (also die Seite, die zuerst ins Laufwerk geschoben wird). Zum Schreiben musste die Schreibschutzkerbe zugeklebt sein.
Bei der 5¼-Zoll-Diskette befand sich die Schreibschutzkerbe an der Seite der Diskette. Zum Schreiben musste die Schreibschutzkerbe offen sein.

Disketten sind recht empfindlich gegenüber Umwelteinflüssen (Kratzer, Schmutz, Knicke, Hitze). Die Disketten einiger Hersteller hatten eine unzureichende Langzeitstabilität, was sich im Ablösen der Magnetschicht und einem kreischenden Geräusch äußerte und die Diskette (und manchmal auch das Laufwerk) binnen Sekunden unbrauchbar machen konnte. Es gibt inzwischen Möglichkeiten, mit Spezial-Hardware den Inhalt solcher Disketten zu retten, wenn das Problem rechtzeitig erkannt wird.

Es wurden zwar in der DDR von der Firma ORWO Disketten hergestellt, die meisten eingesetzten Disketten waren jedoch westliche Importe, besonders Disketten von BASF und FireBall.


Festplatte

Festplatten sind ein Speichermedium für große Datenmengen, welches im Gegensatz zu den Disketten fest im Rechner eingebaut ist.


Festplatte K5504.20 für PCs

Festplatte für K1600-Rechner

Eine oder mehrere mit einem magnetisierbaren Material beschichtete Scheiben werden durch einen Motor mit hoher Geschwindigkeit angetrieben. Von außen werden Magnetköpfe über die Platte geführt, die die in Form konzentrischer Kreise (Spuren) abgelegten Daten lesen oder schreiben. In der Regel wird eine Magnetscheibe von beiden Seiten beschrieben (2 Magnetköpfe).

Festplatten wurden zuerst in Großrechnern eingesetzt, wo sie mitsamt dem Controller z.T. kühlschrankgroße Geräte ergaben. Im Zuge der Miniaturisierung wurde dann auch der Einsatz als internes Bauteil in Bürocomputern möglich.
Die Speicherkapazität lag im Bürocomputer-Umfeld bei 20-50 MByte, im Großrechnerbereich einige 100 MByte.
Eine Übersicht über die in der DDR verwendeten Festplatten gibt es hier.


Wechselplatte

Wechselplatten wurden ausschließlich im Großrechnerumfeld eingesetzt und bilden einen Zwitter zwischen Festplatte und Diskette.
Gegenüber den Festplatten sind bei der Wechselplatte Antrieb und Datenträger trennbar. Der Antrieb verblieb i, Laufwerk am Rechner, während der Datenträger, geschützt durch ein Gehäuse, ausgetauscht werden konnte. Mechanisch waren 2 Ausführungen verbreitet: die Variante mit nur 1 Magnetscheibe und Varianten mit mehreren Magnetscheiben.
Die Aufzeichnung erfolgt genauso wie bei der Festplatte.


Wechselplatte mit 1 Magnetscheibe

Diese Art der Wechselplatte wurde vor allen in den Sogenannten Kleinrechnern verwendet, z.B. den Rechnern der R4000-Serie sowie den K1600-Rechnern.
Die Laufwerke waren mechanisch als Einschübe für Rechnerschränke ausgeführt. Zum Wechseln der Platte wurde der per Magnet anhaftende untere Teil der Staubschutzabdeckung abgenommen, der Laufwerkseinschub auf Schienen herausgefahren, die Platte ins Laufwerk eingelegt und der Laufwerkseinschub wieder ins Gerät zurückgeschoben.


Wechselplatte EC5269.01, Oberseite

Wechselplatte EC5269.01 mit 12 Sektoren

Wechselplatte EC5269.01 mit 24 Sektoren

Die Magnetplatte war beidseitig beschichtet und wurde mit zwei Magnetköpfen durch Aussparungen im Datenträgergehäuse hindurch gelesen/geschrieben.
Die Datenträger waren hartsektoriert, die Sektormarken waren in Form von Kerben auf der eisernen Antriebsscheibe auf der Unterseite der Datenträger angebracht. Eine Doppelkerbe markierte den Spur-Anfang. Je nach Einsatzfall gab es unterschiedliche Sektorlängen.

Zugehörige Laufwerke waren das ISOT1370. und das CM5400.


Wechselplatte mit mehreren Magnetscheiben

Diese Art der Wechselplatte wurde vor allen in ESER-Rechnern eingesetzt.
Um die Kapazität zu vergrößern, wurden mehrere Magnetscheiben zu einem (gemeinsam angetriebenen) Plattenstapel zusammengefasst. Die Laufwerke waren mechanisch als Standgeräte ausgeführt. Zum Wechsel der Platte war auf der Oberseite des Laufwerks eine Klappe zu öffnen, der Unterboden des durch eine Haube vor Staub geschützten Plattenstapels wurde abgenommen und die Platte anschließend in eine Zentrierspindel im Laufwerk geschraubt. Dadurch wurde gleichzeitig die Oberseite der Staubschutzhaube freigegeben und konnte entfernt werden. Der nun freie Plattenstapel wurde nach Schließen der Geräteabdeckung mit einem kammartig angeordneten Satz von Magnetköpfen gelesen/geschrieben. Um das Eindringen von Staub ins Laufwerk zu verhindern, wurde es mit einem Überdruck an gereinigter Luft betrieben.


Wechselplattenstapel Z30M für EC5261

Wechselplattengerät EC5061

Die Speicherkapazität betrug für eine Wechselplatte mit 10 Scheiben ca. 300 MByte.
Eine Übersicht über die in der DDR verwendeten Wechselplattengeräte gibt es hier.


Schallplatte

Es gab Versuche, Daten auf Schallplatten zu pressen und so zu vermarkten, beispielsweise beim BASICODE-Projekt.
Die Abspielung erfolgte dann auf einen normalen Plattenspieler, der per Kabel mit den Rechner verbunden wurde.


Schallplatte mit Datenaufzeichnung

Eine größere Verbreitung fand dieses Verfahren aber nicht, zumal die Aufzeichnung recht störempfindlich war.


Magnetstreifen (Magnetstreifenkarte)

Magnetstreifen wurden zu Speichern kleiner Datenmengen bei Buchungsvorgängen oder zum Abspeichern von Formeln verwendet.
Der Grundkörper bestand aus dünner Pappe mit einem aufgebrachten Streifen aus Eisenoxyd und konnte beschriftet werden. Durch Abtrennen einer Ecke war teilweise auch ein Schreibschutz möglich. Die äußere Form variierte von Anwendungsfall zu Anwendungsfall. Einige Magnetstreifen konnten von 2 Seiten beschrieben werden, was eine Kapazitätsverdoppelung bedeutete.


Magnetstreifen für den K1003

Im Buchungsumfeld wurden große Karten (bis DIN A4) in Verbindung mit dem Kontenrechner Ascota 750 zum Berechnen von Kontenbewegungen verwendet. Dieselben Karten wurden auch z.T. in Verbindung mit den daro1600-Betriebsdatenerfassungssystemen benutzt.
Kleinere Magnetstreifenkarten wurden im Robotron 1370 oder im K1003-Tischrechner eingesetzt.
Magnetstreifensysteme verloren bereits in den 1970er Jahren an Bedeutung.


Magnetkontenkarte

Magnetkontenkarten wurden im Buchungs- und Bankwesen benutzt und vereinigten einen elektronischen Datenträger mit einem bedruckbaren Blatt Papier. Sie bestanden aus Karton mit einer Dicke von 0,16 - 0,18 mm und hatten einen am rechten Kartenrand verlaufenden, ½ Zoll breiten Magnetstreifen aus Eisenoxyd auf der Karten-Vorderseite und bei beidseitig benutzten Kontenkarten auch einen weiteren auf der Rückseite. Der Magnetstreifen diente zur Datenspeicherung, vorrangig der des Besitzernamens und der Kontonummer. Die Speicherkapazität betrug 392 oder 256 Bytes pro Kartenseite, verteilt auf 3 Spuren. Die Karte wurde zeilenweise bedruckt, wobei im Magnetstreifen auch die Position der letzten benutzten Zeile gespeichert wurde um beim erneuten Einlegen der Karte den Drucker auf der richtigen Zeile zu positionieren.

Als Drucker kamen die gängigen professionellen Geräte (z.B. SD1152, SD1165) in Frage, deren Papiervorschubmechanismus durch die Magnetkonteneinheit daro 1294 erweitert wurde. Die Magnetkonteneinheit sorgte für das Schreiben und Lesen des Magnetstreifens und schob die Karten zwecks Bedruckung bis zur passenden Zeile in den Drucker.


Magnetkarte

Magnetkarten wurden zum Speichern kleiner Datenmengen benutzt, speziell zur Identifikation von Menschen.
Sie bestehen aus einem Grundkörper aus Kunststoff im Taschenkalenderformat, auf den ein Streifen aus Eisenoxyd aufgebracht ist. Der Streifen ist z.T. in mehrere Datenspuren aufgeteilt und hat eine Speicherkapazität von wenigen 100 Byte.


Geldkarte

Zur Schreiben wird die Karte an einem Magnetkopf vorbei gezogen, der die Daten in Form von unterschiedlichem Magnetismus auf der Karte ablegt. Der Vorschub der Karte wird dabei durch einen Motor vorgenommen.
Zum Lesen wird die Karte wieder an einem Magnetkopf vorbei gezogen, der die magnetischen Änderungen der Karte wieder in elektrische Signale umwandelt. Der Vorschub der Karte kann durch einen Motor oder durch Durchziehen per Hand erfolgen.

Magnetkarten z.B. an elektronisch gesteuerten Türen, bei Betriebsdatenterminals oder im Bankwesen am Geldautomat bzw. am Bankschalter Verwendung und sind mit den heute noch verwendeten Scheckkarten kompatibel.

Als Schreib- und Lesegerät kam z.B. die SLE K6501 zum Einsatz, die alle 3 Spuren bearbeiten konnte.
Zum Lesen konnten außerdem die Geräte K6502 (alle 3 Spuren, Motor-Einzug) und K6503 (Spur 2, Hand-Durchzug) benutzt werden.
Außerdem konnten die Betriebsdatenterminals K8901 und K8902 mit Magnetkartenlesern bestückt werden.


Prüf-Magnetkarten für Betriebsdatenterminals

Prüf-Magnetkarten, Rückseite



Trommelspeicher

Trommelspeicher wurden an den frühen Großrechnern (z.B. D1, R300) benutzt. Der Datenträger ist eine rotierende Trommel, deren Oberfläche mit einem magnetisierbaren Material beschichtet ist. Das Lesen der Daten erfolgte in der Regel durch feststehende Magnetköpfe, wobei jeder Datenspur ein Kopf zugeordnet war.
Nicht selten übernahmen die Magnettrommeln auch die Rolle der Prozessorregister, sparten also dort die aufwendigen röhren- oder transistorbasierten Register ein.


Trommelspeicher des R300-Großrechners

Die Trommel des Rechners SER2a hatte sage und schreibe 8 Spuren, jede unterteilt in 16 Sektoren zu 48 Bit (also insgesamt 768 Bytes) und lief mit einer Drehzahl von ca. 1500 U/min. Dabei waren Zahlen- und Befehlsspeicher noch getrennt, jeder Sektor fasste eine Zahl bzw. drei Befehle, so dass man max. 63 Zahlen und 189 Befehle unterbringen konnte.
Die Nachfolgetypen SER2b bis SER2d hatten immerhin schon 16 Spuren und 3000 U/min, also in beiden Parametern das Doppelte.
Die Trommel des C8205 (alias D4a), brachte es immerhin auf 128 Spuren zu 32 Sektoren mit einer Wortlänge von 33 Bit, was zusammen 16,5 KByte ergab. Mit 18000 U/min (300 U/s) war sie vermutlich die Schnellste unter ihresgleichen (zum Vergleich: Die Trommel des ZRA1 hatte 12000 U/min, die weit verbreitete Trommel PBB204-2 hatte 3000 U/min).
Der zuletzt gebaute Rechner C8205Z hatte zusätzlich bis zu 4 Trommeln gleicher Konstruktion, aber nur mit 3000 U/min laufend.

Trommelspeicher wurden Ende in den 60er Jahre durch Festplatten bzw. Wechselplatten abgelöst.


Kernspeicher

(Magnetkernspeicher, Ferritkernspeicher)

Kernspeicher war eine frühe Form des Hauptspeichers (RAM). Zur damaligen Zeit (Röhren oder Transistortechnik) war Kernspeicher die einzige Form, Arbeitsspeicher mit größerer Kapazität wirtschaftlich herzustellen.

Kernspeicher bestand aus einer Matrix von Magnetkernen, die von verschiedenen Drähten durchzogen waren. Jeder Magnetring wurde von 3 Drähten durchzogen: einem Längsdraht, einen Querdraht und einem Schreiblesedraht. Die Längsdrähte liefen senkrecht durch 1 Spalte von Kernen und dienten der Adressierung. Die Querdrähte liefen waagerecht durch 1 Zeile von Kernen und dienten ebenfalls der Adressierung. Der Schreiblesedraht lief diagonal durch alle Kerne. Einige Kernspeicher arbeiteten auch mit einer größeren Drahtanzahl, was aber am Prinzip nichts ändert.


Kernspeicher des R300-Großrechners

R300-Kernspeicher, vergrößert

Kernspeicher der letzten Generation aus dem R4201


Vergrößerung des nebenstehenden Kernspeichers.
Das 1-Cent-Stück dient dem Größenvergleich

Kernspeicher des Tischrechners Soemtron 220

Prinzip eines 4-Bit-Kernspeichers

Magnetisierungsverhalten der Kerne

Wurde durch einen oder mehrere Drähte eines Kerns Strom geschickt, erzeugte jeder Draht ein Magnetfeld im Kern, das sich bei mehreren Drahtströmen addierte. Der Trick des Kernspeichers bestand darin, ein Magnetmaterial zu benutzen, das eine stark nichtlineare Kennlinie hatte. Das Magnetfeld 1 stromdurchflossenen Drahtes reichte nicht für die Magnetisierung des Kerns. Ebensowenig das Magnetfeld zweier stromdurchflossener Drähte. Erst wenn 3 Drähte stromdurchflossen waren, kippte das magnetische Verhalten des Kerns und er wurde aufmagnetisiert.

Verdeutlichen wir uns das am obigen Prinzipbild: Die Zeilenleitungen sind blau dargestellt, die Spaltenleitungen grün und die Schreibleseleitung rot. Angenommen wir wollen ein Bit in Kern 2 schreiben. Kern 2 ist durch Zeile 1 + Spalte 2 adressierbar. Wir schicken also Ströme durch die Zeilenleitung 1 (hellblau) und durch die Spaltenleitung 2 (hellgrün) sowie durch die Schreibleseleitung (rot). Zeilenleitung 2 (dunkelblau) und Spaltenleitung 1 (dunkelgrün) bleiben hingegen stromlos. Es entstehen also folgende Magnetisierungen: Der einzige Kern, der die dreifache Magnetisierung bekommt, wäre Kern 2 und nur dieser würde seine Magnetrichtung ändern. Die anderen Kerne würden ihre aktuelle Magnetisierung beibehalten.

Zum Lesen wurden wiederum Strom in die betreffenden Zeilen- und Spaltenleitungen sowie ein Impuls in die Schreibleseleitung eingespeist. Der Strom der Schreibleseleitung wurde an deren anderem Ende gleichzeitig gemessen.
War der adressierte Ring vorher in der selben Richtung (H/L) magnetisiert, kam der eingespeiste Impuls am anderen Ende der Leitung unverändert an.
War der adressierte Ring vorher in der anderen Richtung (H/L) magnetisiert, kippte nun dessen Magnetisierung (wie beim Schreibvorgang) und die Energie des Impulses wurde dabei verbraucht, es kam also kein Strom an anderen Drahtende an.
Die Sache hatte offensichtlich einen Haken: Durch das Lesen wurde also der Inhalt des Kern, falls er entgegengesetzt magnetisiert war, magnetisch umgekippt, also verfälscht. Dies glich man aus, indem man nach dem Lesevorgang sofort einen Schreibvorgang auf die selbe Adresse schickte und den gelesenen Wert wieder in den Kern schrieb (ähnlich wie bei DRAMs).

Zur Erhöhung der Kapazität wurden meist mehrere Kernspeicherplatinen nebeneinander eingebaut. Die Speicherkapazität einer großen Kernspeicherplatine konnte damit bis über 100 KByte betragen.

Eine Besonderheit des Kernspeichers war es, dass er sein Magnetverhalten auch bei Abschalten der Betriebsspannungen behielt. Und das sogar, falls er gut behandelt wurde, notfalls über viele Jahre. Wurde der Kernspeicher also vorsichtig wieder eingeschaltet, waren die letzten Programme noch vorhanden und mussten nicht neu geladen / eingegeben werden. Bei einigen Rechnern (z.B. R4000-Rechner) lagen die Prozessorregister teilweise im Kernspeicher, auch diese überlebten damit unvorhergesehene Stromausfälle. Damit konnte Kernspeicher im gewissen Sinne auch als ROM-Speicher benutzt werden (zur Sicherheit war es außerdem möglich, bestimmte Speicherbereiche elektrisch zu schreibschützen). Der echte ROM-Speicher dieser Rechnerklassen war der Fädelspeicher, der seinen Dateninhalt auch unter widrigsten Umständen behielt.

Außer im Großrechnerumfeld wurde Kernspeicher in der DDR in den Soemtron-Tischrechnern, in den Rechnern daro 1750 und daro 1840 eingesetzt.

Während bei frühen Rechnern (R300, ETR220) die Magnetringe noch 2 mm groß waren, waren sie in ESER-Rechnern oder bei den R4000-Rechnern nur noch einige Zehntelmillimeter groß. Anfangs wurden Kernspeicher bei der Produktion manuell gefädelt (mit Nadel und Draht unter der Lupe), was eine enorme Konzentration und Ausdauer der Produzenten erforderte. Später wurden die Kerne maschinell bedrahtet, die Drahtstärke war nicht viel dicker als ein Haar. Trotzdem blieb der Aufwand für die Herstellung eines Kernspeichers und damit dessen Preis entsprechend hoch. Kernspeicher wurden bei späteren Entwicklungen durch den wesentlich preiswerteren und platzsparenderen Halbleiter-RAM ersetzt.


Fädelspeicher

Fädelspeicher war eine frühe Form des ROM-Speichers. Sein Aufbau erinnert an den Kernspeicher, sein Arbeitsprinzip ist jedoch anders. Magnetkerne mit relativ großem Durchmesser wurden in einer Reihe angeordnet und senkrecht aufgestellt. Die Anzahl der Kerne entsprach mindestens der Busbreite des Rechners: Bei einem 8-Bit-Rechner waren also 8 Kerne notwendig, bei Rechnern anderer Busbreite entsprechend mehr. Ihre Befestigung mit dem Untergrund erfolgte durch einige Windungen dünnen Spulendrahts, der gleichzeitig den Stromabnehmer bildete. Anschließend wurden per Nadel und Faden haarfeine Drähte entweder durch oder über die Magnetkerne gefädelt (Programmierung). Die Enden aller Drähte wurden verbunden, die Anfänge der Drähte wurden auf ein Lötfeld geführt und dieses mit der Adress-Auswahlelektronik verbunden.

Jeder Draht repräsentierte ein Datenwort im Speicher. Schickte man durch einen Draht einen Stromimpuls, wurde in den Kernen, durch die der Draht hindurchlief, ein Magnetfeld erzeugt und in den Kernen, über die der Draht hinweg lief, nicht. Diese Magnetfelder induzierten in den Bodenspulen Spannungen, die entsprechend verstärkt und weiterverarbeitet wurden. Fädeldraht, Kern und Abnehmerspule bildeten also eine Art Transformator, wobei die Primärspule bei Fädelung durch den Kern ½ Windung hatte und bei Fädelung über den Kern 0 Windungen.


Fädelspeicherplatine für ESER-Rechner
mit einer Kapazität von 4 KByte.

Fädelspeicherfeld. Grün eingezeichnet die Fädelrichtung.


Fädelspeicherringe, stark vergrößert

Prinzip eines 2-Worte-Fädelspeichers mit 3 Bit Busbreite

Auf der Abbildung ist eine Fädelleitung grün dar gestellt. Sie liefert den Datenwert 101. Eine zweite Fädelleitung ist blau dargestellt. Sie liefert den Datenwert 110. Rot dargestellt die Abnehmerspulen.

Im Gegensatz zum Kernspeicher war das Magnetfeld beim Fädelspeicher nicht so stark, dass die Kerne dauerhaft magnetisiert wurden, sondern bei Abschaltung des Drahtstroms verloren die Magnetkerne augenblicklich wieder ihre Magnetisierung.

Die Kapazität eines Fädelspeichers hing im wesentlichen vom Verhältnis von Ringdurchmesser zum Drahtdurchmesser ab. Bei Benutzung nur einiger Mikrometer dicker Drähte konnten Speicherkapazitäten von mehreren Kilobyte pro Fädelkette erreicht werden. Wurde mehr Speicher gebraucht, wurden entsprechend mehrere Fädelspeicher-Leiterplatten eingebaut.

Der Vorteil von Fädelspeicher war sein theoretisch endloser Datenerhalt (vorausgesetzt, die Drähte korrodierten nicht). Nachteilig war der immense Herstellungsaufwand: die Programmierung erfolgte ja manuell und nach Augenmaß. Bei eventuellen nachträglich erkannten Programmierfehlern musste der falsche Draht entfernt und manuell ein korrekter Draht nachgefädelt werden. Programmänderungen beim oder durch den Kunden waren nicht möglich.

DDR-Rechner mit Fädelspeichern waren z.B. der daro 1750, der daro 1840 und auch ESER-Rechner (wahrscheinlich EC1040).

Mit dem Verfügbarwerden von Halbleiter-ROMs Ende der 1970er Jahre starb diese Technologie aus.
Vermutlich gibt es heute keine Rechner mit funktionsfähigem Fädelspeicher mehr.


Halbleiterspeicher

Bei dieser Art des Speichers werden die Daten in elektronischer Form abgelegt. Halbleiterspeicher wurden erst dann effektiv, als es gelang, durch Miniaturisierung größere Kapazitäten auf 1 Chip zusammenzufassen. Nach ihrer Beschreibbarkeit unterscheidet man ROM und RAM.

ROM

(Nur-Lese-Speicher) ROMs behalten ihre Daten dauerhaft und werden im Anwendungsfall nur gelesen. Typische Einsatzfälle waren die Betriebssysteme von kleinen Rechnern (Betriebssystem war sofort nach dem Einschalten verfügbar) sowie die Bereitstellung der Zeichensätze für Bildschirme. Von der Art der Dateneinbringung unterscheidet man:


EPROM U555

Da der Datenerhalt der EPROMs nicht unbegrenzt ist, ist es notwendig, rechtzeitig eine Datensicherung des ROM-Inhalts zu machen. Wer selbst keine Möglichkeit hat, seine ROMs auszulesen, wende sich bitte an die Robotrontechnik-Datensicherung. In Fassungen gesteckte ROMS können ohne weiteres gesichert werden. Ein noch nicht vollständig gelöstes Problem ist die Tatsache, dass ROMs teilweise eingelötet sind und in diesem Zustand leider nicht sicher gelesen werden können.

Eine Übersicht der in der DDR eingesetzten ROM-Schaltkreise gibt es hier.


RAM

(Schreib-Lese-Speicher) können beliebig geschrieben und gelesen werden. In der Regel verlieren Sie aber bei Ausschalten des Rechners ihre Daten. Daher wurden an sehr wichtigen Rechnern (z.B. Geldautomaten oder Bankschalter-Terminal) die RAMs mit Akkus gepuffert, um kurzzeitige Stromausfälle zu überbrücken.

Vom Aufbau her unterscheidet man zwischen statischen und dynamischen RAMs.
Die älteren statischen RAMs (SRAM) benötigen mehr Platz, halten aber ihre Daten selbständig, so lange Strom da ist. Dynamische RAMs (DRAM) sind kleiner, benötigen aber eine Auffrischung alle paar Millisekunden. Dies macht in der Regel der Prozessor, in einigen Fällen aber auch die RAM-Karte selbst. Dynamische RAMs lassen sich daher nur mit größerem Aufwand durch Akkus puffern. In der Praxis hat man z.T. beide RAM-Formen in einem Rechner untergebracht: Unwichtige Daten (wie z.B. das Betriebssystem) liefen auf dynamischen RAMs und wichtige Daten (Buchungsvorgang) auf gepufferten statischen RAMs.


RAM-Schaltkreis U2164

Einsatzgebiete für RAMs sind die Ablage von Daten während der Berechnungen, die Haltung des Betriebssystems und der Anwenderprogramme, wenn diese von Datenträgern (Band, Diskette) geladen wurden oder ein Einsatz als RAM-Disk.

Eine Übersicht der in der DDR eingesetzten RAM-Schaltkreise gibt es hier.


RAM-Disk

RAM-Disks sind virtuelle Datenträger, die vom Betriebssystem wie (Disketten-) Laufwerke behandelt werden, deren Inhalt sich aber in Wirklichkeit in abgetrennten Bereichen des RAM-Speichers befindet. Die Aktivierung einer RAM-Disk geschieht durch Laden eines Treiberprogramms. Der entscheidende Vorteil der RAM-Disks gegenüber echten Laufwerken ist die wesentlich höhere Zugriffsgeschwindigkeit. Dies macht sich besonders bei häufig wiederholtem Laden von Programmen (z.B. Assemblerläufe, Wörterbücher, Dienstprogramme) bemerkbar
Der Nachteil ist, dass der Inhalt der RAM-Disk bei Ausschalten des Rechners normalerweise verloren geht. Daher wurden die RAM-Disks in den meisten Fällen als temporäres Arbeitslaufwerk benutzt (Kopieren von Dateien beim Rechnerstart von Diskette auf die RAM-Disk, Kopieren der Dateien bei Arbeitsende ggf. von der RAM-Disk zurück auf Diskette). In seltenen Fällen hatte man diesen Nachteil durch Batterie-Pufferung des RAMs ausgeglichen, die zumindest kurzzeitige Ausschaltphasen (Stromaussetzer) überbrückten. Einige RAM-Disks boten die Möglichkeit, einen Neustart (Reboot) des Rechners ohne Datenverlust zu überstehen.

Der für die RAM-Disk benutzte Speicher stand währenddessen natürlich nicht mehr als Arbeitsspeicher zur Verfügung. Daher lohnten sich RAM-Disks hauptsächlich bei Rechnern, die mehr physischen Speicher besaßen, als vom Betriebssystem unterstützt wurde. Dies betraf z.B. die Computer:

ComputerSpeichergrößeRAM-Disk-GrößeBetriebssystem
K8924 (Sparkassenvariante)96 KByte48 KByteSCP1526
A5120.16320 KByte256 KByteSCP1526
Mansfeld MPC4256 KByte192 KByteSCP/M

Auch die Computer A7150 und EC1834 boten unter dem Betriebssystem DCP die Möglichkeit der Nutzung von RAM-Disks mit variabler Größe, was in diesen Fällen allerdings stark auf Kosten des verfügbaren Arbeitsspeichers und damit der Größe der startbaren Programme ging.

Für die K1520-Rechner gab es außerdem Speichererweiterungskarten in den Größen 256 KByte, 512 KByte, 1 MByte und 2 MByte, die speziell für die Nutzung als RAM-Disk ausgelegt waren. Softwareseitig wurden sie unter dem Betriebssystem CP/A unterstützt. Auch für den Kleincomputer Z1013 waren diese Platinen nutzbar. Hersteller dieser Platinen waren u.a. die Akademie der Wissenschaften sowie die Hochschule Mittweida (Praecitronic).
Auch im NANOS-Platinensatz gab es eine RAM-Disk-Karte.


RAMDisk-Programm auf dem A5120.16

RAMDisk-Platine der AdW

RAMDisk-Platine von Praecitronic

Nahe Verwandte der RAM-Disks sind ROM-Disks, bei denen die Daten unveränderlich durch programmierte EPROMs gehalten werden. Sie wurden ausschließlich zum laufwerkslosen Start von Programmen verwendet, konnten sich aber durch ihre geringe Flexibilität nie durchsetzen.


Letzte Änderung dieser Seite: 29.11.2016Herkunft: www.robotrontechnik.de