Externe Datenspeicher: von der IBM 1311 bis heute. Teil 1

Was war, wird auch sein;
und was getan wurde, wird auch getan werden,
und es gibt nichts Neues unter der Sonne.

Buch Kohelet, 1:9

Die ewige Weisheit, die im Epigraphen formuliert ist, lässt sich auf nahezu jede Branche anwenden, auch auf die sich schnell verändernde IT. Dabei zeigt sich, dass viele Innovationsansätze, die jetzt in den Fokus rücken, auf Erfindungen basieren, die vor mehreren Jahrzehnten gemacht wurden und in Konsumgeräten oder im B2B-Bereich bereits erfolgreich (oder weniger erfolgreich) eingesetzt wurden. Dies betrifft auch den scheinbar modernen Trend der mobilen Geräte und tragbaren Datenspeicher, über den wir im heutigen Artikel ausführlich berichten werden.

Beispiele gibt es genug. Nehmen wir zum Beispiel die Mobiltelefone. Wenn Sie glauben, dass das erste "intelligente" Gerät ohne Tastatur das iPhone war, das erst 2007 auf den Markt kam, liegen Sie gewaltig falsch. Die Idee, ein echtes Smartphone zu schaffen, das Kommunikationsmittel und PDA in einem Gehäuse vereint, stammt keineswegs von Apple, sondern von IBM. Das erste solch innovative Gerät wurde bereits am 23. November 1992 auf der COMDEX-Messe in Las Vegas vorgestellt und kam 1994 in die Serienproduktion.

Der IBM Simon Personal Communicator – das erste Smartphone der Welt mit Touchscreen

Der persönliche Kommunikator IBM Simon war das erste Mobiltelefon, das überhaupt keine Tastatur hatte; die Eingabe erfolgte ausschließlich über den Touchscreen. Dabei vereinte das Gerät die Funktionen eines Organizers, ermöglichte das Senden und Empfangen von Faxen sowie das Arbeiten mit E-Mails. Bei Bedarf konnte der IBM Simon an einen Computer angeschlossen werden, um Daten auszutauschen oder als Modem mit einer Geschwindigkeit von 2400 bps zu fungieren. Übrigens wurde die Texteingabe auf eine recht einfallsreiche Weise realisiert: Der Besitzer hatte die Wahl zwischen einer kleinen QWERTY-Tastatur, die bei einer Bildschirmgröße von 4,7 Zoll und einer Auflösung von 160×293 Pixeln nicht besonders komfortabel war, und dem intelligenten Assistenten PredictaKey. Letzterer zeigte nur die nächsten 6 Zeichen an, die laut dem prädiktiven Algorithmus mit der höchsten Wahrscheinlichkeit verwendet werden konnten.

Das beste Epitheton, das IBM Simon beschreiben kann, ist "zeitlos", was letztendlich das vollständige Scheitern dieses Geräts auf dem Markt bestimmte. Auf der einen Seite gab es zu diesem Zeitpunkt noch keine Technologien, die einen Kommunikator wirklich benutzerfreundlich machen konnten: Es wäre kaum jemandem angenehm, ein Gerät mit den Maßen 200 × 64 × 38 mm und einem Gewicht von 623 Gramm (und zusammen mit der Ladestation über 1 kg) mit sich zu tragen, dessen Akku nur für 1 Stunde Gesprächszeit und 12 Stunden im Standby-Modus ausreichte. Auf der anderen Seite steht der Preis: 899 Dollar mit einem Vertrag beim Mobilfunkanbieter BellSouth, der in den USA offizieller Partner von IBM wurde, und über 1000 $ ohne Vertrag. Vergessen wir auch nicht die Notwendigkeit (oder eher die Pflicht), einen größeren Akku zu erwerben – "gerade einmal" für 78 $.

Visueller Vergleich zwischen IBM Simon, modernen Smartphones und einer Tannenzapfen

Mit externen Datenträgern ist es auch nicht so einfach. Nach dem Hamburger Maßstab kann man die Schaffung des ersten solchen Geräts erneut IBM zuschreiben. Am 11. Oktober 1962 kündigte das Unternehmen ein revolutionäres Datenspeichersystem, das IBM 1311, an. Ein Schlüsselmerkmal der Neuheit war die Verwendung von wechselbaren Kartuschen, von denen jede sechs 14-Zoll-Magnetplatten enthielt. Obwohl ein solcher abnehmbarer Speicher 4,5 Kilogramm wog, stellte dies dennoch einen wichtigen Fortschritt dar, da man zumindest die Kassetten bei Bedarf wechseln und zwischen den Geräten transportieren konnte, die jeweils die Größe einer imposanten Kommode hatten.

IBM 1311 — Datenspeicher mit wechselbaren Festplatten

Doch auch diese Mobilität hatte ihren Preis, und zwar in Form von Leistung und Kapazität. Erstens wurden die äußeren Seiten der 1. und 6. Platte von der magnetischen Schicht befreit, um Datenbeschädigungen zu vermeiden, wodurch sie zudem eine schützende Funktion erfüllten. Da nun nur noch 10 Plattenebenen zum Schreiben verwendet wurden, betrug die gesamte Kapazität der wechselbaren Disk 2,6 Megabyte, was zu dieser Zeit immer noch sehr viel war: Eine Cartridge ersetzte erfolgreich ⅕ einer Standard-Spule mit magnetischem Band oder 25.000 Lochkarten und gewährte dabei einen direkten Zugriff auf die Daten.

Zweitens wurde die Mobilität durch eine reduzierte Leistung erkauft: Die Drehgeschwindigkeit des Spindels musste auf 1500 Umdrehungen pro Minute gesenkt werden, was schließlich die durchschnittliche Zugriffszeit auf einen Sektor auf 250 Millisekunden erhöhte. Zum Vergleich: Bei dem Vorgängermodell, dem IBM 1301, betrug die Drehgeschwindigkeit des Spindels 1800 rpm und die Zugriffszeit auf einen Sektor 180 ms. Dennoch wurde der IBM 1311 gerade wegen der Verwendung von austauschbaren Festplatten in der Unternehmensumgebung sehr beliebt, da diese Bauweise letztendlich die Speicherkosten pro Datenmenge deutlich senken konnte, was die Anzahl der notwendigen Installationen und den Platzbedarf verringerte. Dadurch erwies sich das Gerät als eines der langlebigsten Produkte auf dem Computerhardware-Markt und wurde erst 1975 eingestellt.

Der Nachfolger des IBM 1311, der unter der Bezeichnung 3340 bekannt wurde, ist das Ergebnis der Weiterentwicklung von Ideen, die von den Ingenieuren des Unternehmens in das Design des vorherigen Modells eingeflossen sind. Das neue Speichersystem erhielt vollkommen versiegelte Patrone, wodurch es einerseits gelang, den Einfluss von Umweltfaktoren auf die magnetischen Platten zu minimieren und deren Zuverlässigkeit zu erhöhen, während gleichzeitig die Aerodynamik innerhalb der Kassetten erheblich verbessert wurde. Ergänzt wurde das System durch einen Mikrocontroller, der für die Bewegung der Schreib-/Leseköpfe verantwortlich war, wodurch die Positionierungsgenauigkeit erheblich gesteigert werden konnte.

IBM 3340, auch bekannt als Winchester

Als Ergebnis stieg die Kapazität jeder Patrone auf 30 Megabyte, während die Zugriffszeit auf einen Sektor genau um das Zehnfache gesenkt wurde – auf 25 Millisekunden. Gleichzeitig erreichte die Datenübertragungsgeschwindigkeit die rekordverdächtigen 885 Kilobyte pro Sekunde. Übrigens wurde der Begriff „Winchester“ durch die IBM 3340 populär. Das Gerät war für den gleichzeitigen Betrieb mit zwei austauschbaren Speichermedien ausgelegt, was ihm die zusätzliche Bezeichnung „30-30“ einbrachte. Diese Bezeichnung trug auch das weltberühmte Gewehr Winchester, mit dem Unterschied, dass es im ersten Fall um zwei Platten mit jeweils 30 MB Kapazität ging, während es im zweiten Fall um den Kaliber der Kugel (0,3 Zoll) und das Gewicht des Pulvers in der Patrone (30 Grain, also etwa 1,94 Gramm) handelte.

Floppy Disk – der Vorläufer moderner externer Speichermedien

Obwohl die Kartuschen für den IBM 1311 als Urahn der modernen externen Festplatten gelten können, waren diese Geräte jedoch weit entfernt vom Verbrauchermarkt. Um jedoch den Stammbaum mobiler Datenträger fortzusetzen, ist es zunächst notwendig, Kriterien für die Auswahl festzulegen. Offensichtlich werden Lochkarten ausgeschlossen, da sie eine Technologie der "Vordigitalen"-Ära darstellen. Auch Magnetband-basierte Speichergeräte sind kaum relevant: Obwohl das Band formal mobil ist, kann es hinsichtlich der Leistung nicht einmal mit den ersten Festplattengenerationen mithalten, weil es nur sequenziellen Zugriff auf die gespeicherten Daten bietet. Somit kommen die "weichen" Disketten den Festplatten in Bezug auf Verbrauchereigenschaften am nächsten. Tatsächlich sind Disketten ausreichend kompakt, können – ähnlich wie Festplatten – mehrfach beschrieben werden und ermöglichen den zufälligen Zugriff auf die Daten. Hier beginne ich.

Wenn Sie darauf hoffen, die drei magischen Buchstaben wiederzusehen, dann... liegen Sie absolut richtig. Denn genau in den Laboratorien von IBM suchte das Forschungsteam von Alan Shugart nach einer würdigen Alternative zu den Magnetbändern, die hervorragend zur Archivierung von Daten geeignet waren, jedoch in den täglichen Anwendungen gegenüber Festplatten verloren. Die passende Lösung wurde von dem zum Team gestoßenen leitenden Ingenieur David Noble vorgeschlagen, der 1967 eine abnehmbare Magnetplatte mit einem Schutzhäuschen entwarf, die mit einem speziellen Laufwerk genutzt wurde. Vier Jahre später stellte IBM die erste Diskette der Welt mit einer Kapazität von 80 Kilobyte und einem Durchmesser von 8 Zoll vor; 1972 wurde bereits die zweite Generation der Disketten vorgestellt, deren Kapazität bereits 128 Kilobyte betrug.

8-Zoll-Diskette von IBM mit 128 Kilobyte

Auf der Welle des Erfolgs beschloss Alan Shugart bereits 1973, die Corporation zu verlassen und gründete seine eigene Firma namens Shugart Associates. Das neue Unternehmen widmete sich der weiteren Optimierung von Diskettenlaufwerken: 1976 brachte die Firma kompakte 5,25-Zoll-Disketten und die dazugehörigen Diskettenlaufwerke auf den Markt, die über einen verbesserten Controller und ein neues Interface verfügten. Der Preis des Shugart SA-400 Mini-Floppy lag zu Beginn bei 390 US-Dollar für das Laufwerk und 45 US-Dollar für ein Set mit zehn Disketten. In der gesamten Geschichte des Unternehmens war genau das SA-400 das erfolgreichste Produkt: Die Verkaufszahlen neuer Geräte erreichten täglich 4000 Einheiten, und nach und nach verdrängten die 5,25-Zoll-Disketten ihre sperrigen 8-Zoll-Pendants vom Markt.

Doch auch Alan Shugarts Unternehmen konnte nicht lange den Markt dominieren: Bereits 1981 übernahm Sony den Staffelstab und stellte eine noch kompaktere Diskette vor, deren Durchmesser lediglich 90 mm oder 3,5 Zoll betrug. Der erste PC, der mit einem integrierten Laufwerk des neuen Formats ausgestattet war, wurde der HP-150, den Hewlett-Packard 1984 herausbrachte.

Der erste Personal Computer mit einem 3,5-Zoll-Laufwerk von Hewlett-Packard HP-150

Die Diskette von Sony war so erfolgreich, dass sie schnell alle alternativen Lösungen auf dem Markt verdrängte. Der Formfaktor selbst hielt fast 30 Jahre lang durch: Die Massenproduktion von 3,5-Zoll-Disketten endete erst im Jahr 2010. Die Beliebtheit des neuen Produkts war auf mehrere Faktoren zurückzuführen:

• Das harte Kunststoffgehäuse und die verschiebbare Metallklappe gewährten einen zuverlässigen Schutz der Diskette.
• Durch die vorhandene Metalleinlage mit einem Loch zur korrekten Positionierung war es nicht mehr notwendig, ein Loch direkt in die magnetische Diskette zu bohren, was sich ebenfalls positiv auf ihre Haltbarkeit auswirkte.
• Ein sicherer Schreibschutz wurde durch einen Schiebeschalter realisiert (zuvor musste man zur Blockierung der Wiederbeschreibbarkeit den Kontrollschnitt mit Klebeband abkleben).

Zeitlose Klassiker – die 3,5-Zoll-Diskette von Sony

Neben der Kompaktheit zeichneten sich 3,5-Zoll-Disketten auch durch eine erheblich höhere Speicherkapazität im Vergleich zu ihren Vorgängern aus. So konnten die fortschrittlichsten 5,25-Zoll-Disketten mit hoher Dichte, die 1984 aufkamen, bis zu 1200 Kilobyte Daten speichern. Obwohl die ersten 3,5-Zoll-Modelle eine Kapazität von 720 KB hatten und somit in dieser Hinsicht mit 5-Zoll-Disketten mit vierfacher Dichte identisch waren, erschienen bereits 1987 hochdichte Disketten mit 1,44 MB, gefolgt von Disketten mit erweiterter Dichte, die 1991 auf den Markt kamen und nun 2,88 MB Daten speicherten.

Einige Unternehmen unternahmen Versuche, noch kompaktere Disketten zu entwickeln (zum Beispiel entwickelte Amstrad 3-Zoll-Disketten, die im ZX Spectrum +3 verwendet wurden, während Canon spezialisierte 2-Zoll-Disketten für die Aufnahme und Speicherung von Video Composite produzierte), jedoch setzten sich diese nicht durch. Stattdessen tauchten externe Geräte auf, die ideologisch modernen externen Speichermedien schon viel näher standen.

Der Bernoulli-Box von Iomega und die unheimlichen „Death Clicks“

Egal wie man es dreht, die Kapazitäten von Disketten waren viel zu gering, um ausreichend große Datenmengen zu speichern: Im heutigen Vergleich sind sie etwa mit einfachen USB-Sticks vergleichbar. Aber was kann man dann als Pendant zu externen Festplatten oder Solid-State-Laufwerken bezeichnen? Am besten eignet sich dafür die Produktpalette von Iomega.

Das erste Gerät, das 1982 vorgestellt wurde, war die sogenannte Bernoulli-Box. Trotz der für die damalige Zeit hohen Speicherkapazität (die ersten Laufwerke hatten Kapazitäten von 5, 10 und 20 MB) fand das originale Gerät aufgrund seiner, gelinde gesagt, riesigen Dimensionen keine Beliebtheit: Die «Disketten» von Iomega maßen 21 auf 27,5 cm, was dem Format eines A4-Blattes entspricht.

So sahen die originalen Cartridges für die Bernoulli-Box aus.

Die Geräte des Unternehmens erfreuten sich ab der Bernoulli Box II großer Beliebtheit. Die Größe der Speicher konnte deutlich reduziert werden: Sie hatten bereits eine Länge von 14 cm und eine Breite von 13,6 cm (was mit den standardmäßigen 5,25-Zoll-Disketten vergleichbar ist, wenn man die Dicke von 0,9 cm außen vorlässt), wobei sie sich durch eine viel beeindruckendere Kapazität auszeichneten: von 20 MB bei den Modellen der Einstiegsklasse bis zu 230 MB bei den Festplatten, die 1993 auf den Markt kamen. Solche Geräte waren in zwei Formaten erhältlich: als interne Module für PCs (dank der kompakten Abmessungen konnten sie anstelle von 5,25-Zoll-Diskettenlesern installiert werden) und als externe Speichersysteme, die über die SCSI-Schnittstelle mit dem Computer verbunden wurden.

Bernoulli-Box der zweiten Generation

Die direkten Nachfolger des Bernoulli-Laufwerks waren die 1994 von Iomega eingeführten ZIP-Laufwerke. Ihre Verbreitung wurde durch die Partnerschaft mit Dell und Apple, die ZIP-Laufwerke in ihre Computer integrierten, stark gefördert. Das erste Modell, das ZIP-100, verwendete Speichermedien mit einer Kapazität von 100.663.296 Byte (ca. 96 MB), bot eine Übertragungsgeschwindigkeit von etwa 1 MB/s und hatte eine Zugriffszeit von maximal 28 Millisekunden. Externe Laufwerke konnten über die Schnittstellen LPT oder SCSI an PCs angeschlossen werden. Später kamen die ZIP-250 mit einer Kapazität von 250.640.384 Byte (239 MB) und am Ende der Serie das ZIP-750, das abwärtskompatibel zu ZIP-250 war und im Legacy-Modus mit ZIP-100 arbeitete (von den älteren Laufwerken konnte nur gelesen werden). Übrigens, die externen Modelle erhielten sogar Unterstützung für USB 2.0 und FireWire.

Externes Laufwerk Iomega ZIP-100

Mit dem Aufkommen von CD-R/RW gerieten die Produkte von Iomega zwangsläufig in Vergessenheit – die Verkaufszahlen gingen bis 2003 nahezu um das Vierfache zurück, und bereits 2007 gab es praktisch keine Verkäufe mehr (obwohl die Produktion erst 2010 eingestellt wurde). Möglicherweise wäre alles anders verlaufen, wenn ZIP nicht mit bestimmten Zuverlässigkeitsproblemen zu kämpfen gehabt hätte.

Das Beeindruckende an dieser Gerätegeneration war ihre Leistung, die durch eine rekordverdächtige RPM-Zahl ermöglicht wurde: Die Diskette drehte sich mit 3000 Umdrehungen pro Minute! Sie haben sich sicher schon gefragt, warum die ersten Geräte als Bernoulli-Boxen bezeichnet wurden: Durch die hohe Drehgeschwindigkeit der magnetischen Platte wurde auch der Luftstrom zwischen dem Schreibkopf und der Oberfläche beschleunigt, wodurch der Luftdruck sank und sich die Diskette dem Sensor näherte (das Bernoulli-Prinzip in Aktion). Theoretisch hätte diese Eigenschaft das Gerät zuverlässiger machen sollen, jedoch stießen die Nutzer in der Praxis auf das unangenehme Phänomen der "Clicks of Death". Jeder noch so kleine Grat auf der magnetischen Platte, die sich mit enormer Geschwindigkeit bewegte, konnte den Schreibkopf unwiderruflich beschädigen. In der Folge parkte der Mechanismus den Aktuator und versuchte die Lesung erneut, was mit den charakteristischen Klickgeräuschen einherging. Ein solches Versagen war "ansteckend": Wenn der Nutzer nicht schnell reagierte und eine andere Diskette in das beschädigte Gerät einlegte, wurde diese nach einigen Leseversuchen ebenfalls unbrauchbar, da der Schreibkopf mit unkorrekter Geometrie bereits die Oberfläche der flexiblen Diskette beschädigte. Gleichzeitig konnte eine Diskette mit Graten einen anderen Leser ebenfalls sofort "töten". Daher mussten diejenigen, die mit Produkten von Iomega arbeiteten, sorgfältig die Funktionsfähigkeit der Disketten überprüfen, und bei neueren Modellen wurden sogar entsprechende Warnhinweise angebracht.

Magneto-optische Laufwerke: HAMR im Retro-Stil

Wenn wir über tragbare Datenträger sprechen, sollten wir das technische Wunder der magneto-optischen Laufwerke (MO) nicht unerwähnt lassen. Die ersten Geräte dieser Klasse erschienen bereits zu Beginn der 80er Jahre des 20. Jahrhunderts, jedoch erlangten sie erst 1988 breitere Verbreitung, als das Unternehmen NeXT seinen ersten PC, den NeXT Computer, vorstellte, der mit einem von Canon gefertigten magneto-optischen Laufwerk ausgestattet war und die Arbeit mit 256 MB großen Discs unterstützte.

NeXT Computer – der erste PC mit einem magneto-optischen Laufwerk

Die bloße Existenz von magneto-optischen Discs bestätigt einmal mehr die Richtigkeit des Epigramms: Obwohl die Technologie der Thermomagnetischen Aufzeichnung (HAMR) erst in den letzten Jahren aktiv diskutiert wurde, wurde dieser Ansatz bereits vor über 30 Jahren erfolgreich in der MO-Technologie eingesetzt! Das Prinzip der Aufzeichnung auf magneto-optischen Discs ähnelt dem von HAMR, mit einigen Nuancen. Die Discs selbst wurden aus Ferromagneten – Legierungen, die in der Lage sind, ihre Magnetisierung bei Temperaturen unterhalb der Curie-Temperatur (etwa 150 Grad Celsius) ohne externes Magnetfeld zu bewahren, hergestellt. Während der Aufzeichnung wurde die Oberfläche der Platte mit einem Laser auf die Temperatur der Curie-Temperatur erwärmt, bevor der Schreibkopf, der sich auf der gegenüberliegenden Seite der Disc befindet, die Magnetisierung des entsprechenden Bereichs veränderte.

Das Hauptmerkmal dieses Ansatzes im Vergleich zu HAMR besteht darin, dass die Informationen auch mit einem Laser geringer Leistung gelesen wurden: Ein polarisiertes Laserstrahl durchdrang die Disc-Schicht, wurde von der Substratschicht reflektiert und gelangte, nachdem er durch das optische System des Lesegeräts gegangen war, zu einem Sensor, der die Änderung der Polarisationsebene des Lasers erfasste. Hier kann man die praktische Anwendung des Kerr-Effekts (quadratischer elektro-optischer Effekt) beobachten, der darin besteht, dass der Brechungsindex des optischen Materials proportional zum Quadrat der Intensität des elektromagnetischen Feldes verändert wird.

Das Prinzip der Lese- und Schreibvorgänge auf magneto-optischen Disks

Die ersten magneto-optischen Discs unterstützten keine Wiederbeschreibbarkeit und trugen die Abkürzung WORM (Write Once, Read Many). Später wurden jedoch Modelle entwickelt, die mehrfaches Schreiben ermöglichten. Der Wiederbeschreibungsprozess erfolgte in drei Durchgängen: Zuerst wurde die Information von der Disc gelöscht, dann fand das eigentliche Schreiben statt, gefolgt von einer Integritätsprüfung der Daten. Dieser Ansatz gewährte eine garantierte Aufzeichnungsqualität, die MO-Discs sogar zuverlässiger machte als CD- und DVD-Discs. Im Gegensatz zu Disketten waren magneto-optische Träger nahezu unempfindlich gegenüber Entmagnetisierung: Nach Schätzungen der Hersteller beträgt die Speicherzeit für wiederbeschreibbare MOs mindestens 50 Jahre.

Bereits 1989 kamen auf dem Markt doppelseitige 5,25-Zoll-Laufwerke mit einer Kapazität von 650 MB auf, die eine Lesegeschwindigkeit von bis zu 1 MB/s und eine Zugriffszeit von 50 bis 100 ms boten. Am Ende der Popularität der MOs waren Modelle mit einer Kapazität von bis zu 9,1 GB erhältlich. Am weitesten verbreitet waren jedoch kompakte 90-mm-Discs mit einer Kapazität von 128 bis 640 MB.

Die kompakte magneto-optische Disc mit 640 MB von Olympus

Bis 1994 variierte der Preis für 1 MB auf solch einem Speichermedium zwischen 27 und 50 Cent, abhängig vom Hersteller. In Kombination mit ihrer hohen Leistung und Zuverlässigkeit machten sie sie zu einer konkurrenzfähigen Lösung. Ein weiterer Vorteil von magnetooptischen Laufwerken im Vergleich zu ZIP war die Unterstützung einer Vielzahl von Schnittstellen, einschließlich ATAPI, LPT, USB, SCSI und IEEE-1394a.

Trotz aller Vorteile hatte die Magnetooptik auch einige Nachteile. So waren beispielsweise die Speichermedien verschiedener Marken (unter anderem wurden MO von großen Unternehmen wie Sony, Fujitsu, Hitachi, Maxell, Mitsubishi, Olympus, Nikon, Sanyo und anderen produziert) aufgrund der unterschiedlichen Formatierungsmerkmale nicht miteinander kompatibel. Darüber hinaus beschränkten der hohe Stromverbrauch und die Notwendigkeit eines zusätzlichen Kühlsystems den Einsatz solcher Laufwerke in Laptops. Schließlich verlängerte der dreistufige Zyklus erheblich die Schreibzeit, wobei dieses Problem erst 1997 mit der Einführung der LIMDOW-Technologie (Light Intensity Modulated Direct Overwrite) gelöst werden konnte, die die ersten beiden Phasen in eine zusammenführte, indem sie Magnete in die Disk Cartridge integrierte, die das Löschen der Informationen durchführten. Letztendlich verlor die Magnetooptik allmählich an Bedeutung, selbst im Bereich der langfristigen Datenspeicherung, und machte Platz für klassische LTO-Bandlaufwerke.

Ich habe immer das Gefühl, dass mir etwas fehlt...

Alles, was oben изложt wurde, veranschaulicht deutlich die einfache Tatsache, dass eine Erfindung, so genial sie auch sein mag, zeitgerecht sein muss. Der IBM Simon war zum Scheitern verurteilt, da es zum Zeitpunkt seines Erscheinens keinen Bedarf an absoluter Mobilität gab. Magnetooptische Platten waren eine gute Alternative zu HDDs, blieben jedoch auf Fachleute und Enthusiasten beschränkt, da für den Massenverbraucher viel wichtiger Geschwindigkeit, Benutzerfreundlichkeit und natürlich der Preis waren, wofür er bereit war, auf Zuverlässigkeit zu verzichten. Selbst die ZIP-Laufwerke konnten trotz ihrer Vorteile nicht wirklich zum Mainstream werden, da es den Menschen nicht wirklich gefiel, jede Diskette unter einer Lupe zu betrachten, um Grate zu finden.

Genau deshalb hat die natürliche Selektion den Markt letztendlich klar in zwei parallele Richtungen unterteilt: tragbare Speichermedien (CDs, DVDs, Blu-Rays), Flash-Laufwerke (zur Speicherung kleiner Datenmengen) und externe Festplatten (für große Datenmengen). Unter Letzteren sind die kompakten 2,5-Zoll-Modelle in individuellen Gehäusen zum inoffiziellen Standard geworden, deren Aufkommen wir in erster Linie den Laptops zu verdanken haben. Ein weiterer Grund für ihre Beliebtheit ist die Wirtschaftlichkeit: Wenn klassische 3,5-Zoll-HDDs in einem externen Gehäuse nur schwer als "tragbar" bezeichnet werden konnten und zudem unbedingt eine zusätzliche Stromquelle benötigten (was bedeutete, dass man auch noch einen Adapter mit sich führen musste), so war das Maximum, was 2,5-Zoll-Laufwerke benötigten – ein zusätzlicher USB-Anschluss, während neuere und energieeffiziente Modelle nicht einmal das benötigten.

Übrigens verdanken wir das Auftauchen von kompakten HDDs PrairieTek – einem kleinen Unternehmen, das 1986 von Terry Johnson gegründet wurde. Nur drei Jahre nach seiner Gründung stellte PrairieTek die weltweit erste 2,5-Zoll-Festplatte mit einer Kapazität von 20 MB, genannt PT-220, vor. Der Speicher war 30 % kompakter als Desktop-Lösungen und hatte eine Höhe von nur 25 mm, was ihn zur optimalen Wahl für Notebooks machte. Leider gelang es PrairieTek als Pionieren im Bereich der kompakten HDDs nicht, den Markt zu erobern, da sie einen fatalen strategischen Fehler machten. Nachdem sie die Produktion des PT-220 etabliert hatten, konzentrierten sie sich auf die weitere Miniaturisierung und brachten bald das Modell PT-120 heraus, das bei gleicher Kapazität und Geschwindigkeit nur 17 mm dick war.

2,5-Zoll-Festplatte der zweiten Generation PrairieTek PT-120

Die Berechnung war, dass während die Ingenieure von PrairieTek um jeden Millimeter kämpften, die Wettbewerber JVC und Conner Peripherals die Kapazitäten ihrer Festplatten erhöhten, was in diesem ungleichen Wettstreit entscheidend war. Um nicht den Anschluss zu verlieren, trat PrairieTek in ein Wettrüsten ein und bereitete das Modell PT-240 vor, das 42,8 MB Daten speichern konnte und damals einen Rekord in Bezug auf den Energieverbrauch aufwies – nur 1,5 W. Leider rettete selbst dies das Unternehmen nicht vor dem Ruin, und so stellte es bereits 1991 seine Tätigkeit ein.

Die Geschichte von PrairieTek ist ein weiteres anschauliches Beispiel dafür, wie technische Errungenschaften, so bedeutend sie auch erscheinen mögen, aufgrund ihrer Untauglichkeit vom Markt einfach nicht angenommen werden können. Anfang der 90er Jahre war der Verbraucher noch nicht an Ultrabooks und superslanken Smartphones gewöhnt, weshalb es an einem dringenden Bedarf für solche Festplatten mangelte. Man erinnere sich nur an das erste Tablet, den GridPad, das 1989 von der GRiD Systems Corporation auf den Markt gebracht wurde: Das "tragbare" Gerät wog über 2 kg und hatte eine Dicke von 3,6 cm!

GridPad – das weltweit erste Tablet

Und ein solches „Kleines“ wurde damals als recht kompakt und praktisch angesehen: Der Endbenutzer kannte nichts Besseres. Gleichzeitig war das Thema Speicherplatz brisanter denn je. Das GridPad hatte beispielsweise überhaupt keine Festplatte: Die Datenspeicherung erfolgte auf der Grundlage von RAM-Chips, deren Energie von integrierten Akkus genutzt wurde. Vor dem Hintergrund solcher Geräte erschien später der Toshiba T100X (DynaPad) wie ein wahres Wunder, allein weil er eine vollständige Festplatte mit einer Kapazität von 40 MB mit sich brachte. Dass das „mobile“ Gerät 4 Zentimeter dick war, schreckte die wenigsten ab.

Das Tablet Toshiba T100X, in Japan besser bekannt als DynaPad

Doch wie bekannt, kommt der Appetit beim Essen. Im Laufe der Jahre haben die Nutzeranfragen zugenommen, und es wurde immer schwieriger, diese zu erfüllen. Mit der steigenden Kapazität und Geschwindigkeit der Speichermedien begannen immer mehr Menschen darüber nachzudenken, dass mobile Geräte noch kompakter sein könnten und die Möglichkeit, einen tragbaren Speicher zu besitzen, der all ihre benötigten Dateien aufnehmen kann, wäre mehr als willkommen. Mit anderen Worten, es entstand eine Nachfrage nach grundlegend unterschiedlichen Geräten in Bezug auf Benutzerfreundlichkeit und Ergonomie, die erfüllt werden musste, und das Wettrennen der IT-Unternehmen ging mit neuer Kraft weiter.

Hier sollte man erneut auf das heutige Epigraph verweisen. Die Ära der Solid-State-Laufwerke begann lange vor den 2000er Jahren: Der erste Prototyp von Flash-Speicher wurde 1984 von dem Ingenieur Fujio Masuoka in den Räumen der Firma Toshiba entwickelt, und das erste kommerzielle Produkt auf dieser Basis, der Digipro FlashDisk, erschien bereits 1988 auf dem Markt. Das technische Wunder fasste 16 Megabyte an Daten und hatte einen Preis von 5000 US-Dollar.

Digipro FlashDisk – das erste kommerzielle SSD-Laufwerk

Der neue Trend wurde von der Digital Equipment Corporation unterstützt, die Anfang der 90er Jahre die 5,25-Zoll EZ5x-Geräte mit Unterstützung für SCSI-1- und SCSI-2-Schnittstellen vorstellte. Auch das israelische Unternehmen M-Systems blieb nicht untätig und kündigte 1990 die Familie der Flash-Speicher namens Fast Flash Disk (oder FFD) an, die bereits Ähnlichkeiten mit modernen Geräten aufwiesen: SSDs hatten das Format von 3,5 Zoll und konnten zwischen 16 und 896 Megabyte Daten speichern. Das erste Modell, bekannt als FFD-350, wurde 1995 vorgestellt.

M-Systems FFD-350 mit 208 MB – der Vorläufer moderner SSDs

Im Gegensatz zu herkömmlichen Festplatten waren SSDs deutlich kompakter, leisteten mehr und waren vor allem stoß- und vibrationsfest. Diese Eigenschaften machten sie potenziell zu idealen Kandidaten für mobile Speicherlösungen, wenn da nicht der hohe Preis pro Speichereinheit gewesen wäre, der den Einsatz in der Verbrauchermarkt nahezu unmöglich machte. In der Unternehmenswelt hingegen erfreuten sie sich großer Beliebtheit und wurden in der Luftfahrt für die Entwicklung von „schwarzen Kästen“ verwendet. Auch in Supercomputern von Forschungszentren fanden sie Anwendung. Allerdings war zu diesem Zeitpunkt an die Schaffung eines Endverbraucherprodukts nicht zu denken: Niemand hätte sie gekauft, selbst wenn ein Unternehmen versucht hätte, solche Speicher zum Selbstkostenpreis zu verkaufen.

Doch die Veränderungen auf dem Markt ließen nicht lange auf sich warten. Die Entwicklung des Verbrauchersegmente für vermietbare SSD-Speicher wurde entscheidend durch die digitale Fotografie vorangetrieben, da in diesem Bereich ein akuter Mangel an kompakten und energieeffizienten Speichermedien verspürt wurde. Urteilen Sie selbst.

Die erste digitale Kamera der Welt wurde (erinnern wir uns an die Worte des Predigers) bereits im Dezember 1975 vorgestellt: Sie wurde von Stephen Sasson, einem Ingenieur der Eastman Kodak Company, erfunden. Der Prototyp bestand aus mehreren Dutzend Leiterplatten, einem optischen Block, der von der Kodak Super 8 entliehen wurde, und einem Magnetophon (die Fotos wurden auf normalen Audiokassetten aufgezeichnet). Als Stromquelle für die Kamera dienten 16 Nickel-Cadmium-Batterien, und das gesamte Gerät wog 3,6 kg.

Der erste Prototyp einer digitalen Kamera, entwickelt von der Eastman Kodak Company.

Die Auflösung des CCD-Sensors dieses "Kleinen" betrug nur 0,01 Megapixel, was eine Bildgröße von 125×80 Pixel ermöglichte, wobei die Erstellung jedes Fotos 23 Sekunden in Anspruch nahm. Mit solchen "beeindruckenden" Eigenschaften konnte dieser Apparat gegenüber herkömmlichen Film-Spiegelreflexkameras nicht bestehen, sodass die Schaffung eines kommerziellen Produkts auf dieser Basis ausgeschlossen war. Später wurde die Erfindung jedoch als einer der wichtigsten Meilensteine in der Entwicklung der Fotografie anerkannt, und Steve wurde offiziell in die Consumer Electronics Hall of Fame aufgenommen.

Sechs Jahre später übernahm Sony die Initiative von Kodak und stellte am 25. August 1981 die filmlose Video-Kamera Mavica vor (der Name ist ein Akronym für Magnetic Video Camera).

Das Prototyp-Modell der digitalen Kamera Sony Mavica

Die Kamera des japanischen Giganten wirkte deutlich interessanter: Ein erfahrener Prototyp verwendete einen CCD-Sensor mit den Maßen 10 mal 12 mm und bot eine maximale Auflösung von 570 x 490 Pixeln. Die Aufnahme erfolgte auf kompakten 2-Zoll-Mavipack-Disketten, die je nach Aufnahme-Modus 25 bis 50 Bilder speichern konnten. Dies liegt daran, dass das entstandene Bild aus zwei Fernsehfeldeinheiten bestand, von denen jedes als Composite-Video aufgezeichnet wurde. Es war möglich, entweder beide Felder gleichzeitig oder nur eines aufzunehmen. Im letzteren Fall verringerte sich jedoch die Auflösung des Bildes um die Hälfte, wodurch ein solches Foto jedoch auch doppelt so wenig Platz benötigte.

Ursprünglich plante Sony, die Serienproduktion der Mavica im Jahr 1983 zu starten, wobei der Einzelhandelspreis für die Kameras bei 650 $ liegen sollte. In der Praxis erschienen die ersten industriellen Muster jedoch erst 1984, und die kommerzielle Einführung des Projekts in Form der Mavica MVC-A7AF und Pro Mavica MVC-2000 fand erst 1986 statt, wobei die Kameras nahezu um ein Vielfaches teurer waren als ursprünglich geplant.

Digitalkamera Sony Pro Mavica MVC-2000

Trotz des hohen Preises und der innovativen Technologie kann man die ersten Mavica nicht als ideale Lösung für den professionellen Einsatz bezeichnen, obwohl diese Kameras in bestimmten Situationen nahezu perfekt waren. So verwendeten Reporter des CNN-Senders die Sony Pro Mavica MVC-5000 zur Berichterstattung über die Ereignisse am 4. Juni auf dem Tiananmen-Platz. Das verbesserte Modell verfügte über zwei unabhängige CCD-Sensoren, von denen einer das Helligkeitssignal ausgab und der andere das Farbsignal. Dieser Ansatz ermöglichte den Verzicht auf den Bayer-Filter und erhöhte die horizontale Auflösung auf 500 TVL. Das Hauptmerkmal der Kamera war jedoch die Unterstützung für die direkte Verbindung mit dem PSC-6-Modul, das es ermöglichte, die aufgenommenen Bilder drahtlos direkt an die Redaktion zu übermitteln. Dank dieser Funktion konnte CNN als erstes Medium einen Bericht aus dem Geschehen veröffentlichen, und Sony erhielt später sogar einen Emmy für ihren Beitrag zur Entwicklung der digitalen Übertragung von Nachrichtenfotografien.

Die Sony Pro Mavica MVC-5000 ist die Kamera, mit der Sony den Emmy-Gewinn errang.

Was aber, wenn ein Fotograf für längere Zeit in einer abgelegenen Umgebung arbeiten muss? In diesem Fall konnte er eine der bemerkenswerten Kodak DCS 100 Kameras mitnehmen, die im Mai 1991 auf den Markt kamen. Dieser riesige Hybrid aus der kompakten Spiegelreflexkamera Nikon F3 HP und dem digitalen Anbaugerät DCS Digital Film Back, ausgestattet mit einem Winder, wurde über ein Kabel mit einem externen Datenspeichergerät, der Digital Storage Unit, verbunden (dies musste über einen Tragegurt transportiert werden).

Die digitale Kamera Kodak DCS 100 verkörpert das Konzept der "Kompaktheit".

Kodak bot zwei Modelle an, von denen jedes mehrere Variationen hatte: die farbige DCS DC3 und die schwarz-weiße DCS DM3. Alle Kameras in dieser Reihe waren mit Sensoren mit einer Auflösung von 1,3 Megapixel ausgestattet, unterschieden sich jedoch in der Puffergröße, die die maximal zulässige Anzahl an Fotos bei Serienaufnahmen bestimmte. Beispielsweise konnten Varianten mit 8 MB an Bord mit einer Geschwindigkeit von 2,5 Bildern pro Sekunde Serien von 6 Aufnahmen aufnehmen, während die fortgeschritteneren 32-MB-Modelle eine Serienlänge von 24 Bildern ermöglichten. Wenn dieser Schwellenwert überschritten wurde, fiel die Aufnahmegeschwindigkeit auf 1 Bild alle 2 Sekunden, bis der Puffer vollständig geleert war.

Der DSU-Block war mit einer 3,5-Zoll-Festplatte mit 200 MB ausgestattet, die Platz für bis zu 156 "rohe" Fotos oder bis zu 600 komprimierte Bilder bot, die über einen externen Hardware-JPEG-Konverter (separat erworben und installiert) komprimiert wurden. Zudem verfügte er über ein LCD-Display zur Bildansicht. Der intelligente Speicher erlaubte sogar das Hinzufügen kurzer Beschreibungen zu den Fotos, jedoch war dafür eine externe Tastatur erforderlich. Mit den Batterien wog das Gerät 3,5 kg, während das Gesamtgewicht des Sets 5 kg erreichte.

Trotz des fragwürdigen Komforts und eines Preises zwischen 20.000 und 25.000 US-Dollar (in der maximalen Konfiguration) wurden in den folgenden drei Jahren etwa 1.000 solcher Geräte verkauft, die neben Journalisten auch von medizinischen Einrichtungen, der Polizei und mehreren Industrieunternehmen nachgefragt wurden. Mit anderen Worten, es gab eine Nachfrage nach solchen Produkten und einen dringenden Bedarf an kompakteren Speichermedien. Eine passende Lösung bot das Unternehmen SanDisk mit der Einführung des CompactFlash-Standards im Jahr 1994.

Die von SanDisk hergestellten CompactFlash-Speicherkarten und der PCMCIA-Adapter zur Verbindung mit PCs.

Das neue Format hat sich als so erfolgreich erwiesen, dass es auch heute noch verwendet wird. Die 1995 gegründete CompactFlash Association zählt heute über 200 Mitgliedsunternehmen, darunter Canon, Eastman Kodak Company, Hewlett-Packard, Hitachi Global Systems Technologies, Lexar Media, Renesas Technology, Socket Communications und viele andere.

CompactFlash-Speicherkarten wiesen eine Größe von 42 mm x 36 mm und eine Dicke von 3,3 mm auf. Der physische Schnittstellenstandard der Speichergeräte war im Grunde eine reduzierte Version von PCMCIA (50 Pins statt 68), wodurch eine solche Karte leicht über einen passiven Adapter mit einem PCMCIA Type II Erweiterungssteckplatz verbunden werden konnte. Mittels erneuter passiver Adapter konnte CompactFlash Daten über IDE (ATA) mit Peripheriegeräten austauschen, während spezielle aktive Adapter es ermöglichten, mit seriellen Schnittstellen (USB, FireWire, SATA) zu arbeiten.

Trotz ihrer vergleichsweise geringen Speicherkapazität (die ersten CompactFlash konnten lediglich 2 MB Daten speichern), waren Speicherkarten dieses Typs in der professionellen Umgebung wegen ihrer Kompaktheit und Effizienz sehr gefragt. Solch ein Speicherverbraucher benötigte etwa 5 % der Energie im Vergleich zu herkömmlichen 2,5-Zoll-HDDs, was die Laufzeit tragbarer Geräte verlängerte. Die Vielseitigkeit wurde durch die Unterstützung verschiedener Schnittstellen und die Möglichkeit, mit einer Spannungsquelle von 3,3 oder 5 Volt zu arbeiten, erreicht. Besonders beeindruckend war die Widerstandsfähigkeit gegen Überlastungen von über 2000 g, was für klassische Festplatten nahezu unerreichbar war.

Der Grund dafür ist, dass es technisch unmöglich ist, wirklich stoßfeste Festplatten aufgrund ihrer Konstruktionsmerkmale herzustellen. Bei einem Fall wird jedes Objekt einer kinetischen Einwirkung von Hunderte bis Tausende von g (die standardmäßige Erdbeschleunigung beträgt 9,8 m/s²) in weniger als 1 Millisekunde ausgesetzt, was für klassische HDDs mit einer Reihe von unangenehmen Folgen verbunden ist, von denen man hervorheben muss:

• Rutschen und Versatz der Magnetscheiben;
• Entstehung von Spiel in den Lagern, vorzeitiger Verschleiß;
• Schlagen der Köpfe auf die Oberfläche der Magnetscheiben.

Die gefährlichste Situation für ein Speichermedium ist genau die letzte. Wenn die Energie des Aufpralls senkrecht oder in einem flachen Winkel zur horizontalen Ebene der HDD gerichtet ist, weichen die Magnetköpfe zunächst von ihrer Ausgangsposition ab und fallen dann abrupt auf die Oberfläche der Platten, wobei sie deren Rand berühren und Oberflächenschäden an der magnetischen Platte verursachen. Dabei bleibt nicht nur der Punkt, an dem der Aufprall stattgefunden hat, betroffen (der, wie gesagt, eine erhebliche Ausdehnung haben kann, falls während des Falls Daten gelesen oder geschrieben wurden), sondern auch die Bereiche, aus denen mikroskopische Splitter des magnetischen Überzugs abgeplatzt sind: Diese bleiben, da sie magnetisiert sind, unter dem Einfluss der Zentrifugalkraft nicht an den Rand verschoben, sondern verbleiben auf der Oberfläche der magnetischen Platte und behindern die normalen Lese-/Schreiboperationen, was zu weiteren Schäden sowohl an der Platte als auch am Schreibkopf führt. Ist der Aufprall stark genug, kann dies sogar zum Abreißen des Sensors und einem kompletten Ausfall des Speichermediums führen.

In Anbetracht all dessen waren die neuen Speicher für Fotojournalisten von wahrhaft unschätzbarem Wert: Es war weitaus besser, ein Dutzend einfacher Karten bei sich zu haben, als ein Gerät in der Größe eines Videorekorders zu transportieren, das mit nahezu hundertprozentiger Wahrscheinlichkeit bei einem auch nur leichten Stoß ausfallen würde. Für den Endverbraucher waren Speicherkarten jedoch weiterhin viel zu teuer. Daher dominierte Sony mit der "Würfel"-Kamera Mavica MVC-FD, die Fotos auf standardmäßigen 3,5-Zoll-Disketten speicherte, die im DOS FAT12-Format formatiert waren und nahezu mit jedem PC jener Zeit kompatibel waren.

Digitalkamera für Hobbyisten Sony Mavica MVC-FD73

Und das hielt fast bis zum Ende des Jahrzehnts an, bis IBM ins Spiel kam. Darüber werden wir im nächsten Artikel berichten.

Mit welchen ungewöhnlichen Geräten sind Sie in Berührung gekommen? Vielleicht haben Sie mit der Mavica fotografiert, den Agonie der Iomega ZIP hautnah miterlebt oder das Toshiba T100X benutzt? Teilen Sie Ihre Geschichten in den Kommentaren.

Quelle: habr.com