Externe Datenspeicher: von IBM 1311 bis heute. Teil 1

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

Buch Kohelet, 1:9

Die ewige Weisheit, die im Epigraphen präsentiert wird, ist praktisch auf jede Branche anwendbar, einschließlich der schnelllebigen IT. Es zeigt sich, dass viele Innovationen, über die gerade jetzt gesprochen wird, auf Erfindungen basieren, die vor mehreren Jahrzehnten gemacht wurden und selbst erfolgreich (oder weniger erfolgreich) in Verbraucherelektronik oder im B2B-Bereich verwendet wurden. Dies betrifft auch scheinbar moderne Bereiche wie mobile Geräte und tragbare Informationsspeicher, über die wir in diesem Artikel ausführlich sprechen werden.

Es ist nicht schwer, Beispiele zu finden. Nehmen wir zum Beispiel die Mobiltelefone. Wenn Sie denken, dass das erste „smarte“ Gerät ohne Tastatur das iPhone ist, das erst 2007 erschien, liegen Sie völlig falsch. Die Idee eines echten Smartphones, das Kommunikationsmittel und PDA in einem Gehäuse vereint, stammt keineswegs von Apple, sondern von IBM. Das erste solche Gerät wurde bereits am 23. November 1992 auf der COMDEX, einer Messe für Telekommunikationsinnovationen in Las Vegas, der Öffentlichkeit vorgestellt, und die Serienproduktion begann bereits 1994.

Der IBM Simon Personal Communicator — das weltweit erste Smartphone mit einem Touchscreen

Der persönliche Kommunikator IBM Simon war das erste Mobiltelefon, das überhaupt keine Tastatur hatte und die Eingabe von Informationen ausschließlich über den Touchscreen erfolgte. Dieses Gadget kombinierte die Funktionen eines Organizers, ermöglichte das Senden und Empfangen von FAXen sowie die Arbeit mit E-Mails. Bei Bedarf konnte der IBM Simon mit einem Personal Computer zur Datenübertragung oder als Modem mit einer Geschwindigkeit von 2400 bps verbunden werden. Interessanterweise wurde die Texteingabe auf eine recht kreative Weise realisiert: Der Besitzer hatte die Wahl zwischen einer Winzling-QWERTY-Tastatur, die aufgrund der Bildschirmgröße von 4,7 Zoll und der Auflösung von 160×293 Pixeln nicht besonders benutzerfreundlich 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 könnten.

Das beste Prädikat, mit dem man den IBM Simon charakterisieren kann, ist „der Zeit voraus“, was letztendlich das vollständige Fiasko dieses Geräts auf dem Markt bestimmte. Einerseits gab es zu diesem Zeitpunkt noch keine Technologien, die den Kommunikator wirklich benutzerfreundlich machen konnten: Kaum jemand wird es angenehm finden, ein Gerät von 200×64×38 mm und 623 Gramm Gewicht (und zusammen mit der Ladestation über 1 kg) mitzuschleppen, dessen Akku nur für 1 Stunde Gesprächsmodus und 12 Stunden im Standby-Modus hielt. Andererseits der Preis: 899 Dollar mit Vertrag beim Mobilfunkanbieter BellSouth, der offizieller Partner von IBM in den USA wurde, und über 1000 Dollar ohne. Vergessen wir nicht die Möglichkeit (oder eher sogar die Notwendigkeit), einen leistungsfähigeren Akku zu kaufen – „nur“ für 78 Dollar.

Visueller Vergleich zwischen IBM Simon, modernen Smartphones und einem Tannenzapfen

Mit externen Datenspeichern ist es ebenfalls nicht so einfach. Nach dem Hamburgischen Rechnungssystem kann die Schaffung des ersten solchen Geräts wieder IBM zugeschrieben werden. Am 11. Oktober 1962 kündigte das Unternehmen ein revolutionäres Datenspeichersystem, das IBM 1311, an. Ein entscheidendes Merkmal der Neuheit war die Verwendung von wechselbaren Kartuschen, von denen jede sechs 14-Zoll-Magnetplatten beinhaltete. Obwohl ein solches abnehmbares Speichermedium 4,5 Kilogramm wog, war dies dennoch ein bedeutender Fortschritt, da es zumindest möglich war, die Kassetten nach dem Füllen zu wechseln und sie zwischen den Installationen zu transportieren, von denen jede die Größe einer imposanten Kommode hatte.

IBM 1311 – Datenspeicher mit wechselbaren Festplatten

Doch selbst für diese Mobilität musste man in Bezug auf die Leistung und Kapazität bezahlen. Erstens, um Datenschäden zu vermeiden, wurden die Außenseiten der 1. und 6. Platten von der magnetischen Schicht befreit, wodurch sie gleichzeitig eine schützende Funktion erfüllten. Da nun nur 10 Oberflächen für die Aufnahme verwendet wurden, betrug die Gesamtkapazität der abnehmbaren Festplatte 2,6 Megabyte, was zu jener Zeit immer noch recht viel war: Eine Kartusche konnte erfolgreich ⅕ einer Standard-Spule mit Magnetband oder 25.000 Lochkarten ersetzen und bot dabei einen beliebigen Zugriff auf die Daten.

Zweitens war die Bezahlung für die Mobilität eine verringerte Leistung: Die Drehzahl der Spindel musste auf 1500 Umdrehungen pro Minute gesenkt werden, und letztlich erhöhte sich die durchschnittliche Zugriffszeit auf einen Sektor auf 250 Millisekunden. Zum Vergleich: Bei dem Vorgänger dieses Geräts, dem IBM 1301, betrug die Spindeldrehzahl 1800 U/min, während die Zugriffszeit auf einen Sektor 180 ms betrug. Dennoch wurde die IBM 1311 dank der Verwendung von wechselbaren Festplatten in der Unternehmensumgebung sehr populär, da ein solches Design letztlich die Lagerkosten pro Informationseinheit erheblich senken konnte und die Anzahl der benötigten Installationen sowie den Platz, der für deren Unterbringung erforderlich war, reduzierte. Dadurch erwies sich das Gerät als eines der langlebigsten auf dem Markt für Computerhardware und wurde erst 1975 aus der Produktion genommen.

Der Nachfolger des IBM 1311, der unter dem Index 3340 bekannt wurde, war das Ergebnis der Weiterentwicklung von Ideen, die von den Ingenieuren des Unternehmens in die Konstruktion des Vorgängermodells eingebracht wurden. Das neue Datenspeichersystem erhielt vollständig hermetisch abgeschottete Kassettensysteme, wodurch es gelang, einerseits die Auswirkungen von Umwelteinflüssen auf die magnetischen Platten zu neutralisieren, was ihre Zuverlässigkeit erhöhte, und gleichzeitig die Aerodynamik innerhalb der Kassetten wesentlich zu verbessern. Ergänzt wurde das Bild durch einen Mikrocontroller, der für die Positionierung der magnetischen Köpfe verantwortlich war und dessen Vorhandensein eine signifikante Verbesserung der Genauigkeit dieser Positionierung ermöglichte.

IBM 3340, auch bekannt als Winchester

Infolgedessen stieg die Kapazität jeder Kassette auf 30 Megabyte, und die Zugriffszeit auf einen Sektor verringerte sich genau um das 10-fache — auf 25 Millisekunden. Gleichzeitig erreichte die Datenübertragungsgeschwindigkeit mit 885 Kilobyte pro Sekunde einen Rekord für diese Zeit. Übrigens wurde der Begriff „Winchester“ genau durch die IBM 3340 geprägt. Der Grund dafür ist, dass das Gerät für den gleichzeitigen Betrieb mit zwei abnehmbaren Speichern ausgelegt war, weshalb es einen zusätzlichen Index „30-30“ erhielt. Der gleiche Index wurde auch für das weltweit bekannte Gewehr Winchester verwendet, nur dass es im ersten Fall um zwei Platten mit einer Kapazität von 30 MB ging, während es im zweiten Fall um den Kaliber der Kugel (0,3 Zoll) und das Gewicht des Schießpulvers in der Patrone (30 Grain, also etwa 1,94 Gramm).

Floppy Disk — der Vorläufer moderner externer Speicherlösungen

Obwohl die Kartuschen für IBM 1311 als die Ur-Ur-Ur-Großeltern moderner externen Festplatten angesehen werden können, waren diese Geräte dennoch weit entfernt vom Verbrauchermarkt. Um jedoch die genealogische Linie mobiler Speichermedien fortzusetzen, müssen wir uns zunächst über die Auswahlkriterien klar werden. Offensichtlich werden Lochkarten außen vor bleiben, da sie zur Technologie der "vordigitalen" Epoche gehören. Auch die Berücksichtigung von Speichern auf Magnetband ist kaum sinnvoll: Zwar ist eine Spule formal betrachtet mobil, jedoch ist ihre Leistung im Vergleich zu den ersten Exemplaren von Festplatten nicht zu vergleichen, da das Magnetband nur sequenziellen Zugriff auf die gespeicherten Daten bietet. Daher sind "weiche" Disketten am ehesten vergleichbar mit Festplatten in Bezug auf die Verbrauchereigenschaften. Tatsächlich sind Disketten ausreichend kompakt, und ähnlich wie Festplatten halten sie mehrfache Beschreibungen aus und können im Zufallsleseverfahren arbeiten. Hiermit fangen wir an.

Wenn Sie erwarten, wieder die drei geheimnisvollen Buchstaben zu sehen, dann… haben Sie absolut recht. In den Laboren von IBM suchte das Forschungsteam unter Alan Shugart nach einem würdigen Ersatz für Magnetbänder, die hervorragend zum Archivieren von Daten geeignet waren, aber in alltäglichen Aufgaben gegenüber Festplatten unterlegen waren. Eine geeignete Lösung schlug der zu dem Team gestoßene Senior Engineer David Noble vor, der 1967 eine abnehmbare magnetische Diskette mit einem schützenden Gehäuse entwarf, deren Verwendung durch ein spezielles Diskettenlaufwerk erfolgte. Vier Jahre später stellte IBM die weltweit erste Diskette mit einem Volumen von 80 Kilobyte und einem Durchmesser von 8 Zoll vor, und bereits 1972 erschien die zweite Generation von Disketten, deren Kapazität bereits 128 Kilobyte betrug.

8-Zoll-Diskette IBM mit einer Kapazität von 128 Kilobyte

Im Zuge des Erfolgs der Disketten beschloss Alan Shugart bereits 1973, die Firma zu verlassen und sein eigenes Unternehmen, Shugart Associates, zu gründen. Das neue Unternehmen widmete sich der weiteren Verbesserung der Speicherlösungen für flexible Disketten: Im Jahr 1976 brachte das Unternehmen die kompakten 5,25-Zoll-Disketten und die originalen Laufwerke auf den Markt, die einen aktualisierten Controller und ein neues Interface erhielten. Der Einstiegspreis des Shugart SA-400 mini-floppy betrug 390 US-Dollar für das Laufwerk selbst und 45 Dollar für ein Set aus zehn Disketten. Während der gesamten Unternehmensgeschichte war der SA-400 das erfolgreichste Produkt: Die Versandrate der neuen Geräte erreichte 4000 Einheiten pro Tag, und allmählich wurden die 5,25-Zoll-Disketten von den sperrigen 8-Zoll-Verwandten verdrängt.

Doch auch das Unternehmen von Alan Shugart konnte nicht lange im Markt dominieren: Bereits 1981 übernahm Sony mit der Vorstellung einer noch kompakteren Diskette, deren Durchmesser nur 90 mm oder 3,5 Zoll betrug, die Vorreiterrolle. Der erste PC, der ein integriertes Laufwerk des neuen Formats verwendete, war der HP-150, der 1984 von Hewlett-Packard herausgebracht wurde.

Der erste Personal Computer mit 3,5-Zoll-Diskettenlaufwerk Hewlett-Packard HP-150

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

• Das harte Kunststoffgehäuse und die schwenkbare Metallklappe sorgten für einen zuverlässigen Schutz der Diskette;
• Dank der Metallbuchse mit einer Öffnung zur richtigen Positionierung entfiel die Notwendigkeit, ein Loch direkt in die magnetische Diskette zu stanzen, was sich ebenfalls positiv auf deren Haltbarkeit auswirkte;
• Mit einem Schiebeschalter wurde ein Schreibschutz realisiert (zuvor musste man, um die Möglichkeit einer erneuten Beschriftung zu blockieren, das Kontrollfenster der Diskette mit Klebeband abdecken).

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

Neben ihrer Kompaktheit zeichnen sich 3,5-Zoll-Disketten auch durch ihre wesentlich höhere Kapazität im Vergleich zu ihren Vorgängern aus. So konnten die fortschrittlichsten 5,25-Zoll-Disketten mit hoher Dichte, die 1984 auf den Markt kamen, 1200 Kilobyte Daten speichern. Obwohl die ersten 3,5-Zoll-Modelle eine Kapazität von 720 KB hatten und damit in dieser Hinsicht mit 5-Zoll-Disketten vierfacher Dichte identisch waren, wurden bereits 1987 Disketten mit hoher Dichte mit 1,44 MB und 1991 Disketten mit erweiterter Dichte, die nun 2,88 MB Daten aufnehmen konnten, eingeführt.

Einige Unternehmen haben versucht, noch kleinere Disketten herzustellen (zum Beispiel entwickelte Amstrad 3-Zoll-Disketten, die im ZX Spectrum +3 verwendet wurden, und Canon stellte 2-Zoll-spezialisierte Disketten zur Aufnahme und Speicherung von Composite-Video her), jedoch setzten sie sich nicht durch. Stattdessen tauchten externe Geräte auf, die ideologisch bereits viel näher an modernen externen Speichern waren.

Die Bernoulli-Box von Iomega und die ominösen „Todesknackgeräusche“

Trotz allem waren die Kapazitäten der Disketten viel zu gering, um ausreichend große Datenmengen zu speichern: Nach modernen Maßstäben sind sie mit Entry-Level-USB-Sticks vergleichbar. Was könnte man dann als Pendant zu einer externen Festplatte oder einem Solid-State-Laufwerk bezeichnen? Am besten eignet sich dafür das Produkt von Iomega.

Das erste Gerät, das 1982 vorgestellt wurde, war die sogenannte Bernoulli-Box. Trotz der für damalige Verhältnisse großen Kapazität (die ersten Speicher hatten 5, 10 und 20 MB) war das originale Gerät aufgrund seiner, ohne Übertreibung, gigantischen Ausmaße nicht populär: Die „Disketten“ von Iomega hatten die Maße 21 mal 27,5 cm, was dem Format eines A4-Blatts entspricht.

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

Die Geräte des Unternehmens fanden Abnehmer ab der Bernoulli Box II. Die Größe der Speichermodule konnte deutlich reduziert werden: Sie hatten bereits eine Länge von 14 cm und eine Breite von 13,6 cm (was vergleichbar mit den standardmäßigen 5,25-Zoll-Disketten ist, wenn man die Dicke von 0,9 cm außer Acht lässt), boten jedoch eine viel beeindruckendere Kapazität: von 20 MB bei den Modellen der Einstiegslinie bis zu 230 MB bei den Festplatten, die 1993 in den Verkauf gingen. Solche Geräte waren in zwei Formaten erhältlich: als interne Module für PCs (aufgrund der reduzierten Größe konnten sie anstelle von 5,25-Zoll-Diskettenlaufwerken installiert werden) und als externe Speichersysteme, die über die SCSI-Schnittstelle mit dem Computer verbunden wurden.

Bernoulli-Box der zweiten Generation

Direkte Nachfolger der Bernoulli-Box waren die Iomega ZIP, die 1994 vom Unternehmen vorgestellt wurden. Ihre Popularität wurde maßgeblich durch die Partnerschaft mit Dell und Apple gefördert, die ZIP-Laufwerke in ihren Computern installierten. Das erste Modell, ZIP-100, verwendete Speichermodule mit einer Kapazität von 100 663 296 Bytes (etwa 96 MB), konnte mit einer Datenübertragungsrate von etwa 1 MB/s und einer Zugriffszeit von nicht mehr als 28 Millisekunden aufwarten, wobei externe Laufwerke über die LPT- oder SCSI-Schnittstelle an PCs angeschlossen werden konnten. Etwas später erschienen ZIP-250 mit einer Kapazität von 250 640 384 Bytes (239 MB), und am Ende der Serie – ZIP-750, die abwärtskompatibel zu den ZIP-250 Laufwerken waren und die Arbeit mit ZIP-100 im Legacy-Modus unterstützten (von veralteten Laufwerken konnte nur Information gelesen werden). Übrigens, die externen Flaggschiffe erhielten sogar Unterstützung für USB 2.0 und FireWire.

Externes Laufwerk Iomega ZIP-100

Mit dem Aufkommen von CD-R/RW verschwanden die Produkte von Iomega folgerichtig langsam aus dem Markt — die Verkaufszahlen gingen bis 2003 nahezu um das Vierfache zurück und bereits 2007 waren sie vollständig verschwunden (obwohl die Produktionsschließung erst 2010 erfolgte). Möglicherweise wäre alles anders gelaufen, wenn die ZIP bestimmte Zuverlässigkeitsprobleme nicht gehabt hätte.

Das Ganze liegt darin, dass die beeindruckende Leistung der Geräte für diese Jahre durch einen Rekordwert an RPM erreicht wurde: Die flexible Diskette drehte sich mit 3000 Umdrehungen pro Minute! Sicherlich haben Sie bereits erraten, warum die ersten Geräte keinen anderen Namen hatten als Bernoulli-Box: Durch die hohe Rotation der magnetischen Platte wurde der Luftstrom zwischen dem Schreibkopf und dessen Oberfläche beschleunigt, der Luftdruck fiel, wodurch sich die Diskette dem Sensor näherte (Bernoulli-Gesetz in Aktion). Theoretisch hätte dieses Merkmal das Gerät zuverlässiger machen sollen, jedoch sahen sich die Verbraucher in der Praxis mit einem unangenehmen Phänomen konfrontiert: den „Clicks of Death“. Jeder noch so kleine Grat auf der sich mit enormer Geschwindigkeit bewegenden magnetischen Platte konnte den Schreibkopf unwiderruflich beschädigen, was dazu führte, dass das Laufwerk den Aktuator parkte und den Lesevorgang erneut versuchte, was mit charakteristischen Klickgeräuschen verbunden war. Ein solcher Defekt war „ansteckend“: Wenn der Benutzer nicht sofort reagierte und eine andere Diskette in das beschädigte Gerät einlegte, wurde auch diese nach ein paar Leseversuchen unbrauchbar, da der Schreibkopf mit veränderter Geometrie die Oberfläche der flexiblen Diskette selbst beschädigte. Gleichzeitig konnte eine Diskette mit Graten in einem Rutsch auch einen anderen Lesekopf „töten“. Daher mussten diejenigen, die mit Iomega-Produkten arbeiteten, die Unversehrtheit der Disketten sorgfältig überprüfen, und bei späteren Modellen tauchten sogar entsprechende Warnhinweise auf.

Magnetooptische Discs: HAMR im Retro-Stil

Wenn wir schon über tragbare Speichermedien sprechen, kann ein Wunderwerk der Technik wie magnetooptische Discs (MO) nicht unerwähnt bleiben. Die ersten Geräte dieser Klasse erschienen bereits zu Beginn der 80er Jahre des 20. Jahrhunderts, erlangten jedoch erst 1988 größere Verbreitung, als das Unternehmen NeXT seinen ersten PC mit dem Namen NeXT Computer vorstellte, der mit einem magnetooptischen Laufwerk von Canon ausgestattet war und Disketten mit einer Kapazität von 256 MB unterstützte.

NeXT Computer — der erste PC mit einem magnetooptischen Laufwerk

Die bloße Existenz von magnetooptischen Disks bestätigt einmal mehr die Richtigkeit des Epigraphen: Obwohl über die Thermomagnetische Aufnahme-Technologie (HAMR) erst in den letzten Jahren intensiv gesprochen wurde, wurde dieser Ansatz vor über 30 Jahren erfolgreich in der MO-Technologie eingesetzt! Das Prinzip der Aufzeichnung auf magnetooptischen Disks ist analog zu HAMR, mit einigen Nuancen. Die Disks selbst wurden aus Ferromagneten hergestellt – Legierungen, die in der Lage sind, ihre Magnetisierung bei Temperaturen unterhalb des Curie-Punkts (etwa 150 Grad Celsius) in Abwesenheit eines externen Magnetfelds beizubehalten. Während der Aufzeichnung wurde die Oberfläche der Scheibe zuvor mit einem Laser auf die Curie-Temperatur erwärmt, wonach der Magnetkopf, der sich auf der Rückseite der Disk befindet, die Magnetisierung des entsprechenden Bereichs änderte.

Der entscheidende Unterschied dieses Ansatzes zu HAMR bestand darin, dass die Informationsauslesung ebenfalls mit einem Laser geringer Leistung erfolgte: Der polarisierte Laserstrahl durchdrang die Diskfläche, wurde von der Unterlage reflektiert und gelangte dann, nachdem er durch das optische System des Lesegeräts gegangen war, zum Sensor, der eine Änderung der Polarisationsebene des Lasers erfasste. Hier kann man die praktische Anwendung des Kerr-Effekts (ein quadratischer elektrooptischer Effekt) beobachten, dessen Kern in der Änderung des Brechungsindex des optischen Materials proportional zum Quadrat der Stärke des elektromagnetischen Feldes besteht.

Das Prinzip der Auslesung und Aufzeichnung von Informationen auf magnetooptischen Disks

Die ersten magnetooptischen Disks unterstützten keine Wiederbeschreibbarkeit und wurden mit dem Akronym WORM (Write Once, Read Many) bezeichnet, später erschienen jedoch Modelle mit mehrfacher Schreibunterstützung. Die Wiederbeschreibung erfolgte in drei Durchgängen: Zuerst wurde die Information von der Disk gelöscht, dann erfolgte die eigentliche Aufzeichnung, und anschließend wurde die Integrität der Daten überprüft. Dieser Ansatz gewährte eine garantierte Aufzeichnungsqualität, was die MO sogar zuverlässiger machte als CD- und DVD-Disks. Im Gegensatz zu Disketten waren magnetooptische Träger nahezu unempfindlich gegenüber Entmagnetisierung: Schätzungen der Hersteller zufolge beträgt die Datenlagerzeit auf wiederbeschreibbaren 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 von MO waren Modelle zu finden, die bis zu 9,1 GB Daten fassten. Allerdings waren es die kompakten 90-mm-Disketten mit einer Kapazität von 128 bis 640 MB, die am weitesten verbreitet waren.

Kompakte Magneto-Optische Diskette mit 640 MB von Olympus

Bis 1994 variierte der Stückpreis von 1 MB Daten, die auf solchen Speichermedien gespeichert waren, zwischen 27 und 50 Cent, je nach Hersteller, was in Verbindung mit einer hohen Leistung und Zuverlässigkeit diese zu einer durchaus wettbewerbsfähigen Lösung machte. Ein zusätzlicher Vorteil der magneto-optischen Geräte im Vergleich zu ZIP war die Unterstützung einer breiten Palette von Schnittstellen, einschließlich ATAPI, LPT, USB, SCSI, IEEE-1394a.

Trotz aller Vorteile hatte die Magneto-Optik auch einige Nachteile. So waren beispielsweise die Laufwerke verschiedener Marken (und MO wurden von vielen großen Unternehmen, darunter Sony, Fujitsu, Hitachi, Maxell, Mitsubishi, Olympus, Nikon, Sanyo und andere, hergestellt) aufgrund der Formatierungsbesonderheiten inkompatibel. Darüber hinaus schränkten der hohe Energieverbrauch und die Notwendigkeit eines zusätzlichen Kühlsystems den Einsatz solcher Laufwerke in Laptops ein. Schließlich verlängerte der dreifache Schreibzyklus die Schreibzeit erheblich, und dieses Problem konnte erst 1997 mit der Einführung der LIMDOW-Technologie (Light Intensity Modulated Direct Overwrite) gelöst werden, die die ersten beiden Phasen durch die Einführung von in die Diskette integrierten Magneten zu einem integrierten Schritt zusammenfasste, die das Löschen von Informationen durchführten. Letztendlich gewann die Magneto-Optik sogar im Bereich der langfristigen Datenspeicherung an Bedeutung, musste jedoch klassischen LTO-Streamer-Plattformen weichen.

Und ich vermisse immer etwas...

Alles, was oben dargelegt wurde, veranschaulicht eindrucksvoll die einfache Tatsache, dass, egal wie genial eine Erfindung auch sein mag, sie, neben allem anderen, rechtzeitig sein muss. Der IBM Simon war zum Scheitern verurteilt, da die Menschen zu seiner Zeit kein Bedürfnis nach absoluter Mobilität hatten. Magneto-optische Disks waren eine anständige Alternative zu HDDs, blieben jedoch das Reich von Profis und Enthusiasten, da für den Massenverbraucher zu diesem Zeitpunkt Geschwindigkeit, Benutzerfreundlichkeit und natürlich der Preis viel wichtiger waren, zugunsten derer der durchschnittliche Käufer bereit war, auf Zuverlässigkeit zu verzichten. Auch die ZIP-Laufwerke konnten trotz aller Vorteile nicht zum wahren Mainstream werden, weil die Menschen nicht wirklich bereit waren, jede Diskette mit einer Lupe zu betrachten, um Grate zu finden.

Genau deshalb hat die natürliche Selektion letztendlich den Markt klar in zwei parallele Richtungen unterteilt: Wechseldatenträger (CD, DVD, Blu-ray), Flash-Laufwerke (zur Speicherung kleiner Datenmengen) und externe Festplatten (für große Datenmengen). Unter letzteren wurden kompakte 2,5-Zoll-Modelle in individuellen Gehäusen zum inoffiziellen Standard, wofür wir in erster Linie den Laptops zu danken haben. Ein weiterer Grund für ihre Beliebtheit ist die Wirtschaftlichkeit: Während klassische 3,5-Zoll-HDDs in einem externen Gehäuse schwer als „tragbar“ zu bezeichnen waren, da sie zwingend eine zusätzliche Stromquelle benötigten (was bedeutete, dass man auch noch einen Adapter mit sich führen musste), benötigten 2,5-Zoll-Laufwerke maximal einen zusätzlichen USB-Anschluss, und neuere, energieeffiziente Modelle benötigten nicht einmal das.

Übrigens verdanken wir das Erscheinen der 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 vor, genannt PT-220. Der Speicher war 30 % kompakter als Desktop-Lösungen, hatte eine Höhe von nur 25 mm und stellte die optimale Wahl für den Einsatz in Laptops dar. Leider konnte PrairieTek, obwohl sie Pioniere auf dem Markt für kompakte HDDs waren, den Markt nicht erobern, da sie einen fatalen strategischen Fehler machten. Nachdem sie die Produktion der PT-220 eingeführt hatten, konzentrierten sie ihre Bemühungen auf die weitere Miniaturisierung und brachten bald das Modell PT-120 heraus, das bei denselben Speicherkapazitäten und Geschwindigkeitsmerkmalen nur 17 mm dick war.

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

Der Fehler lag darin, dass während die Ingenieure von PrairieTek um jeden Millimeter kämpften, die Konkurrenten wie JVC und Conner Peripherals die Kapazität ihrer Festplatten erhöhten, was in diesem ungleichen Wettbewerb entscheidend war. In dem Versuch, den Zug nicht zu verpassen, beteiligte sich PrairieTek an einem Rüstungswettlauf und bereitete das Modell PT-240 vor, das 42,8 MB Daten aufnehmen konnte und sich durch einen damals rekordverdächtig niedrigen Energieverbrauch von nur 1,5 W auszeichnete. Aber leider rettete das das Unternehmen nicht vor dem Ruin, und zu Beginn des Jahres 1991 stellte es seine Aktivitäten ein.

Die Geschichte von PrairieTek ist ein weiteres anschauliches Beispiel dafür, wie technische Errungenschaften, so bedeutend sie auch erscheinen mögen, aufgrund ihrer Unzeitgemäßheit einfach vom Markt nicht nachgefragt werden können. Zu Beginn der 90er Jahre war der Verbraucher noch nicht von Ultrabooks und extrem dünnen Smartphones verwöhnt, weshalb es keinen akuten Bedarf an solchen Festplatten gab. Ein Blick zurück auf das erste Tablet GridPad, das 1989 von der GRiD Systems Corporation herausgebracht wurde, genügt: Das „tragbare“ Gerät wog über 2 kg und hatte eine Dicke von 3,6 cm!

GridPad — das erste Tablet der Welt

Und so galt dieser "Kleine" zu seiner Zeit als durchaus kompakt und praktisch: der Endbenutzer sah einfach nichts Besseres. Gleichzeitig war die Frage des Speicherplatzes viel drängender. Das GridPad hatte beispielsweise überhaupt keine Festplatte: Die Speicherung der Informationen erfolgte über RAM-Chips, deren Ladung von integrierten Akkus aufrechterhalten wurde. Vor dem Hintergrund solcher Geräte wirkte das später erschienene Toshiba T100X (DynaPad) wie ein wahres Wunder, allein schon weil es eine vollwertige Festplatte mit einer Kapazität von 40 MB an Bord hatte. Dass das "mobile" Gerät eine Dicke von 4 Zentimetern hatte, störte die wenigsten.

Das Toshiba T100X-Tablet, in Japan besser bekannt als DynaPad

Aber wie bekannt ist, kommt der Appetit beim Essen. Mit jedem Jahr stiegen die Ansprüche der Benutzer, und es wurde immer schwieriger, sie zu befriedigen. Je mehr die Kapazität und die Geschwindigkeit der Speichermedien zunahmen, desto mehr Menschen begannen darüber nachzudenken, dass mobile Geräte auch kompakter sein könnten, und die Möglichkeit, einen tragbaren Speicher zur Verfügung zu haben, der alle benötigten Dateien aufnehmen kann, wäre mehr als willkommen. Mit anderen Worten, es entstand eine Nachfrage nach prinzipiell anderen Geräten in Bezug auf Komfort und Ergonomie, die es zu befriedigen galt, und der Wettbewerb zwischen IT-Unternehmen setzte sich mit neuer Kraft fort.

Hier lohnt es sich, erneut auf das heutige Epigraph zurückzukommen. Die Ära der SSDs begann lange vor den 2000er Jahren: Der erste Prototyp des Flash-Speichers wurde 1984 von dem Ingenieur Fujiio Masuoka in den Tiefen der Toshiba Corporation entwickelt, und das erste kommerzielle Produkt auf dieser Grundlage, der Digipro FlashDisk, kam bereits 1988 auf den Markt. Das technische Wunder konnte 16 Megabyte Daten speichern, und der Preis betrug 5000 US-Dollar.

Digipro FlashDisk — der erste kommerzielle SSD-Speicher

Den neuen Trend unterstützte die Digital Equipment Corporation, die Anfang der 90er Jahre 5,25-Zoll-Geräte der Serie EZ5x mit Unterstützung für die Schnittstellen SCSI-1 und SCSI-2 vorstellte. Auch das israelische Unternehmen M-Systems blieb nicht untätig und kündigte 1990 eine Familie von SSDs unter dem Namen Fast Flash Disk (oder FFD) an, die bereits mehr oder weniger moderne Züge hatten: Die SSDs hatten ein Format von 3,5 Zoll und konnten zwischen 16 und 896 Megabyte Daten speichern. Das erste Modell, das den Namen FFD-350 erhielt, wurde 1995 vorgestellt.

M-Systems FFD-350 mit 208 MB – das Vorbild moderner SSDs

Im Gegensatz zu herkömmlichen Festplattenlaufwerken waren SSDs deutlich kompakter, boten eine höhere Leistung und, was am wichtigsten ist, sie waren stoß- und vibrationsbeständig. Das machte sie potenziell zu idealen Kandidaten für mobile Speicherlösungen, wäre da nicht das eine „Aber“: die hohen Preise pro Speichereinheit, die diese Lösungen fast unbrauchbar für den Konsumentenmarkt machten. Sie waren in Unternehmensumgebungen beliebt, wurden in der Luftfahrt für die Entwicklung von „schwarzen Kästen“ eingesetzt und in Supercomputern von Forschungszentren verwendet, doch von der Entwicklung eines Einzelhandelsprodukts konnte damals keine Rede sein: Niemand hätte sie gekauft, selbst wenn ein Unternehmen beschlossen hätte, solche Speicher zu Selbstkostenpreisen zu verkaufen.

Doch die Veränderungen auf dem Markt ließen nicht lange auf sich warten. Der Entwicklung des Verbrauchermarktes für abnehmbare SSDs trug in erheblichem Maße die digitale Fotografie Rechnung, denn in diesem Bereich gab es einen akuten Mangel an kompakten und energieeffizienten Speichermedien. Urteilen Sie selbst.

Die erste digitale Kamera der Welt wurde (wir erinnern uns erneut an die Worte des Predigers) bereits im Dezember 1975 vorgestellt: Sie wurde von Steven Sasson, einem Ingenieur bei der Eastman Kodak Company, erfunden. Das Prototyp bestand aus mehreren Dutzend Leiterplatten, einem optischen Block, der von Kodak Super 8 entnommen wurde, und einem Magnetofon (Fotos wurden auf herkömmlichen Audiokassetten gespeichert). Als Energiequelle für die Kamera wurden 16 Nickel-Cadmium-Batterien verwendet, und das gesamte Gerät wog 3,6 kg.

Das erste Prototyp einer digitalen Kamera wurde von der Eastman Kodak Company hergestellt

Die Auflösung des CCD-Sensors eines solchen "Kleinen" betrug gerade einmal 0,01 Megapixel, was es ermöglichte, Bilder mit 125×80 Pixeln zu erstellen, wobei jede Aufnahme 23 Sekunden benötigte. Angesichts so "beeindruckender" Eigenschaften war ein solches Gerät in allen Belangen traditionellen Film-Spiegelreflexkameras unterlegen, sodass eine kommerzielle Produktentwicklung auf dieser Basis nicht in Frage kam. Dennoch wurde die Erfindung später als einer der wichtigsten Meilensteine in der Geschichte der Fotografie anerkannt, und Steve wurde offiziell in die Hall of Fame der Unterhaltungselektronik aufgenommen.

Nach 6 Jahren übernahm Sony die Initiative von Kodak und kündigte am 25. August 1981 die filmlose Videokamera Mavica an (der Name ist ein Akronym für Magnetic Video Camera).

Prototyp der digitalen Kamera Sony Mavica

Die Kamera des japanischen Giganten sah weitaus interessanter aus: Der Prototyp verwendete einen CCD-Sensor mit den Abmessungen 10 x 12 mm und konnte mit einer maximalen Auflösung von 570 x 490 Pixeln aufwarten. Die Aufzeichnung erfolgte auf kompakten 2-Zoll-Mavipack-Disketten, die je nach Aufnahme-Modus zwischen 25 und 50 Bilder speichern konnten. Der Grund dafür war, dass das aufgenommene Bild aus zwei Fernsehfelde bestand, von denen jedes als komposites Video aufgezeichnet wurde. Dabei gab es die Möglichkeit, sowohl beide Felder gleichzeitig als auch nur eines aufzunehmen. Im letzteren Fall sank die Auflösung des Bildes um die Hälfte, aber dafür war das Gewicht eines solchen Fotos doppelt so niedrig.

Ursprünglich plante Sony, die Serienproduktion der Mavica im Jahr 1983 zu beginnen, wobei der Einzelhandelspreis für die Kameras 650 USD betragen sollte. In der Praxis tauchten die ersten industriellen Prototypen jedoch erst 1984 auf, und die kommerzielle Realisierung des Projekts in Form der Mavica MVC-A7AF und Pro Mavica MVC-2000 wurde erst 1986 vorgestellt, wobei die Kameras praktisch das zehnfache der ursprünglich geplanten Kosten hatten.

Digitalkamera Sony Pro Mavica MVC-2000

Trotz des exorbitanten Preises und der Innovation kann man die ersten Mavica nicht als ideale Lösung für den professionellen Einsatz bezeichnen, obwohl solche Kameras in bestimmten Situationen praktisch perfekt waren. So nutzten beispielsweise Reporter des Fernsehsenders CNN die Sony Pro Mavica MVC-5000 bei der Berichterstattung über die Ereignisse am 4. Juni auf dem Platz Tiananmen. Das verbesserte Modell verfügte über zwei unabhängige CCD-Sensoren, von denen einer das Helligkeitssignal und der andere das Farbsignal erstellte. 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 eine direkte Verbindung zum Modul PSC-6, das es ermöglichte, die aufgenommenen Bilder per Funk direkt an die Redaktion zu übertragen. Dank dessen konnte CNN als erstes einen Bericht von den Ereignissen veröffentlichen, und Sony erhielt später sogar einen speziellen „Emmy“-Preis für den Beitrag zur Entwicklung der digitalen Übertragung von Nachrichtenfotografien.

Die Sony Pro Mavica MVC-5000 ist die Kamera, dank der Sony den „Emmy“-Preis gewonnen hat.

Was passiert jedoch, wenn ein Fotograf auf einen längeren Auftrag fernab der Zivilisation muss? In diesem Fall konnte er eine der bemerkenswerten Kodak DCS 100 Kameras mitnehmen, die im Mai 1991 auf den Markt kamen. Ein monströser Hybrid aus der Kleinbild-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 (dieses musste er auf dem Schultergurt tragen), verbunden.

Die digitale Kamera Kodak DCS 100 ist das Inbild 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 der Reihe waren mit Sensoren mit einer Auflösung von 1,3 Megapixeln ausgestattet, unterschieden sich jedoch in der Größe des Puffers, der die maximal zulässige Anzahl von Bildern bei Serienaufnahmen bestimmt. So konnten die Varianten mit 8 MB an Bord mit 2,5 Bildern pro Sekunde Serien von 6 Bildern aufnehmen, während die fortgeschritteneren 32-MB-Versionen Serien von 24 Bildern zuließen. Wenn dieser Schwellenwert überschritten wurde, fiel die Aufnahmegeschwindigkeit auf 1 Bild alle 2 Sekunden, bis der Puffer vollständig geleert war.

Was den DSU-Bereich betrifft, so war er mit einer 3,5-Zoll-Festplatte mit 200 MB ausgestattet, die zwischen 156 'rohen' Fotos und 600 mit einem zusätzlichen hardwarebasierten JPEG-Konverter komprimierten Bildern fassen konnte. Außerdem verfügte er über ein LCD-Display zur Betrachtung der Fotos. Der intelligente Speicher ermöglichte es sogar, kurzen Beschreibungen zu Fotos hinzuzufügen, was jedoch eine externe Tastatur erforderte. Zusammen mit den Batterien wog er 3,5 kg, während das Gesamtgewicht des Sets 5 kg erreichte.

Trotz des fragwürdigen Komforts und der Kosten von 20.000 bis 25.000 Dollar (in der maximalen Konfiguration) wurden in den nächsten drei Jahren etwa 1000 solcher Geräte verkauft, die neben Journalisten auch von medizinischen Einrichtungen, der Polizei und einer Reihe von Industrieunternehmen nachgefragt wurden. Kurz gesagt, die Nachfrage nach solchen Produkten war vorhanden, ebenso wie ein dringender Bedarf an kompakteren Speichermedien. Eine geeignete Lösung bot das Unternehmen SanDisk, das 1994 den CompactFlash-Standard vorstellte.

Die von SanDisk herausgebrachten CompactFlash-Speicherkarten und der PCMCIA-Adapter für deren Anschluss an PCs.

Das neue Format war so erfolgreich, dass es auch heute noch Anwendung findet, und 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.

Die CompactFlash-Speicherkarten konnten mit den Abmessungen von 42 mm x 36 mm und einer Dicke von 3,3 mm aufwarten. Die physikalische Schnittstelle der Speicher bestand im Wesentlichen aus einer verkleinerten PCMCIA (50 Pins statt 68), wodurch eine solche Karte leicht über einen passiven Adapter an einen PCMCIA Type II-Erweiterungssteckplatz angeschlossen werden konnte. Über denselben passiven Adapter konnte CompactFlash Daten über IDE (ATA) mit Peripheriegeräten austauschen, während spezielle aktive Adapter den Betrieb mit seriellen Schnittstellen (USB, FireWire, SATA) ermöglichten.

Trotz der relativ geringen Kapazität (frühe CompactFlash-Karten konnten nur 2 MB Daten speichern) waren Speicherkarten dieses Typs in professionellen Umgebungen gefragt, dank ihrer Kompaktheit, Wirtschaftlichkeit (ein solches Speichermedium verbrauchte etwa 5 % der Energie im Vergleich zu herkömmlichen 2,5-Zoll-HDDs, was die Akkulaufzeit tragbarer Geräte verlängerte) und Vielseitigkeit, die sowohl durch die Unterstützung vieler verschiedener Schnittstellen als auch durch die Möglichkeit, mit einer Spannung von 3,3 oder 5 Volt zu arbeiten, erreicht wurde. Besonders hervorzuheben ist die beeindruckende Widerstandsfähigkeit gegenüber Überlastungen von über 2000 g, was für klassische Festplatten nahezu unerreichbar war.

Das Problem ist, dass es technisch unmöglich ist, wirklich sturzsichere Festplatten aufgrund ihrer Konstruktionsmerkmale zu erstellen. Bei einem Sturz ist jeder Gegenstand massiven kinetischen Kräften von hunderten oder sogar tausenden von g (die Standard-Erdbeschleunigung beträgt 9,8 m/s²) innerhalb von weniger als 1 Millisekunde ausgesetzt, was für klassische HDDs eine Reihe von unangenehmen Folgen hat, unter denen besonders hervorzuheben sind:

• Abrutschen und Verschieben der Magnetplatten;
• Entstehung von Spiel in den Lagern, vorzeitiger Verschleiß;
• Schlagen der Köpfe auf die Oberfläche der Magnetplatten.

Die größte Gefahr für das Speichermedium entsteht in genau dieser letzten Situation. Wenn die Energie eines Aufpralls senkrecht oder unter einem geringen Winkel zur horizontalen Ebene der HDD gerichtet ist, weichen die Leseköpfe zunächst von ihrer ursprünglichen Position ab und bewegen sich dann abrupt zur Oberfläche der Scheibe, wobei sie deren Rand berühren, was zu oberflächlichen Beschädigungen der magnetischen Platte führt. Dabei ist nicht nur der Ort betroffen, an dem der Aufprall erfolgte (der, um genau zu sein, eine erhebliche Ausdehnung haben kann, wenn zum Zeitpunkt des Falls gerade Informationen geschrieben oder gelesen wurden), sondern auch die Bereiche, in denen mikroskopisch kleine Splitter der magnetischen Beschichtung zerstreut wurden: Da sie magnetisiert sind, bewegen sie sich unter dem Einfluss der Zentrifugalkraft nicht zur Peripherie, sondern verbleiben auf der Oberfläche der magnetischen Platte und behindern normale Lese- und Schreibvorgänge und fördern weitere Schäden sowohl an der Scheibe als auch am Schreibkopf. Wenn der Aufprall jedoch stark genug ist, kann dies sogar zum Abreißen des Sensors und zum totalen Ausfall des Speichermediums führen.

Angesichts des oben Genannten waren neue Speichermedien für Fotojournalisten wirklich unverzichtbar: Es war weitaus besser, ein Dutzend unempfindlicher Karten dabei zu haben, als ein Gerät in der Größe eines Videorekorders mit sich herumzutragen, das mit einer nahezu 100-prozentigen Wahrscheinlichkeit bei einem auch nur leichten Sturz kaputtgeht. Für den Endverbraucher waren Speicherkarten jedoch immer noch zu teuer. Aus diesem Grund dominierte Sony mit dem 'Würfel' Mavica MVC-FD auf dem Markt der 'Kompaktkameras', der Fotos auf standardmäßigen 3,5-Zoll-Disketten speicherte, die im DOS FAT12-Format formatiert wurden, was die Kompatibilität mit fast jedem PC jener Zeit sicherstellte.

Digitalkamera für den Hobbygebrauch Sony Mavica MVC-FD73

Und das ging fast bis zum Ende des Jahrzehnts so weiter, bis IBM in die Angelegenheit eingriff. Über das werden wir jedoch im nächsten Beitrag berichten.

Welche ungewöhnlichen Geräte haben Sie getroffen? Hatten Sie vielleicht die Gelegenheit, mit einer Mavica zu fotografieren, das Agonie von Iomega ZIP mit eigenen Augen zu beobachten oder ein Toshiba T100X zu benutzen? Teilen Sie Ihre Geschichten in den Kommentaren.

Quelle: habr.com