Chronik der Speichermedien – wie haben sich Datenträger entwickelt?

Die elektronische Speicherung von Daten und Informationen ist heute aus unserem alltäglichen Leben sowie der Geschäftswelt nicht mehr wegzudenken. Aber nicht erst seit der Einführung des Internets und der Nutzung von Cloud-Diensten sind elektronische Speichermedien in aller Munde. Die Geschichte der Datenträger ist von vielen technischen Entwicklungen und auch Überraschungen geprägt. Dies ist für uns Anlass genug, Ihnen einen Überblick über die Chronik der Speichermedien zu verschaffen. Wie begann die ganze Entwicklung? Welche Meilensteine haben die Speichermedien vorangetrieben und welche Entwicklungen können eher als Sackgasse oder Brückentechnologie der Geschichte betrachtet werden? Genau diese Fragen werden nun etwas genauer beantwortet. Lassen Sie sich von uns in die abwechslungsreiche Geschichte der Datenträger entführen!

1890/1891 – die Lochkarte als erste kleine Datenrevolution

Bildquelle: Lochkarte © Schlichi – Fotolia

Als Erfinder der Lochkarte gilt Herman Hollerith, der später die bekannte Computer-Firma IBM gründete. Zur Volkszählung 1890/1891 wurden Lochkarten erstmals im großen Stile eingesetzt. Durch die maschinelle Verarbeitung der Informationen konnten in der gleichen Zeit wesentlich mehr Daten verarbeitet werden als bei einer manuellen Zählung. Die Speicherung erfolgte dabei mittels eines Lochcodes (Anordnung von Löchern auf der Karte), der jeweils für verschiedene Informationen stand. Somit kann die Lochkarte tatsächlich als erstes maschinelles Speichermedium betrachtet werden. Durch eine Verfeinerung der Technik bis in die 1930er Jahre ließen sich zudem immer mehr Aufgaben durch Lochkarten erledigen:

  • Eingabedaten für Computerprogramme
  • Addieren und Subtrahieren als Grundpfeiler für Buchhaltungsprogramme
  • Multiplikation und Division für Zinsrechnungen
  • Speichern von Quellcode und Daten zur späteren Verarbeitung

Lochkarten und auch Lochstreifen fanden auch deutlich später noch Verwendung in Computern, bis mit den beschreibbaren Disketten erstmals ein adäquater Ersatz gefunden wurde.

1937 – Konrad Zuse nutzt Lochstreifen für seinen Z1

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Lochstreifen sind bereits deutlich älter als Lochkarten, denn sie wurden schon im 18. Jahrhundert in Webstühlen eingesetzt, um deren Steuerung zu übernehmen. Grundsätzlich funktionieren sie wie eine Lochkarte, weisen dabei jedoch eine variable Länge auf. Dieser Vorteil wurde bereits Mitte des 19. Jahrhunderts für die Telegraphie genutzt, bei der Morse-Punkte durch diagonal angeordnete Löcher codiert sind.

Im Jahr 1937 wurden auch im ersten quasi frei programmierbaren Computer der Welt Lochstreifen als Speichermedien eingesetzt. Der Zuse Z1 von Konrad Zuse wies jedoch mechanische Schwachpunkte auf und wurde zudem im zweiten Weltkrieg zerstört. Das Modell Z22 ermöglichte in den 1950er Jahren jedoch vielen Hochschulen in Deutschland erstmals die Möglichkeit, Daten elektronisch zu verarbeiten. Die bereits beschriebenen Lochstreifen waren auch hier noch im Einsatz.

1951 – Magnetbänder als besonders großes Speichermedium

Bildquelle: Video © Klaus Eppele – Fotolia

Mit der Einführung der Magnetbänder als Speichermedium in der Informationstechnik (IBM 7-Spur ½) konnten plötzlich deutlich größere Datenmengen gespeichert werden. Die mit magnetischem Material beschichtete Kunststofffolie war nämlich schon damals in der Lage, die Informationen von ca. 10.000 Lochkarten zu speichern. Mit dem Magnetband erfolgte zudem auch erstmals eine private Nutzung von Speichermedien, denn als Tonband oder Compact Kassette (in den 1970er Jahren) für Musik dürfte das Magnetband vielen Menschen auch heute noch ein Begriff sein. Die folgende Tabelle zeigt die wichtigsten Verwendungen von Magnetbändern:

TechnologieVerwendung
Tonbandanaloge Aufzeichnung von Audiosignalen (Musik, Sprache)
Compact Kassetteanaloge Aufzeichnung von Audiosignalen (Musik, Sprache)
Mikrokassetteanaloge Aufzeichnung von Videosignalen
Betamax, VHS, Video 2000
D1, D-VHS, HD-CAMdigitale Aufzeichnung von Videosignalen
SLR, T-9xxx, T-10xxx, Super-AITDatenspeicherung und Back-ups in Unternehmen

Tabelle 1: Technologien und Nutzung von Magnetbändern

Während im privaten Bereich mittlerweile andere Datenträger dominieren, werden Magnetbänder in großen Unternehmen auch heute noch zur Datenspeicherung eingesetzt. Dies liegt vor allem an ihrer riesigen Speicherkapazität (6 Terrabyte pro Band) und ihrer großen Zuverlässigkeit (ein Band hält problemlos 30 Jahre). Bekannte Speichermedien wie Flash-Speicher oder auch optische Speichermedien können bei diesem Verwendungszweck noch keine zufriedenstellenden Alternativen bieten.

1969 – mit der 8-Zoll-Floppy beginnt der Siegeszug der Disketten

Bildquelle: Floppy disk. 1980s data storage for PC | Isolated © zakaz – Fotolia

Während auch in den Sechzigerjahren in Computern noch Lochkarten dominierten, sorgte IBM 1969 für eine Revolution auf dem Markt der Speichermedien. Mit der 8-Zoll-Floppy wurde ein völlig neuer Datenträger erschaffen. Eine Magnetscheibe ließ sich mit einem Lesekopf auslesen. Da der Kopf jedoch die Magnetscheibe in der Plastikhülle beim Lesen stets berührte, führte dies mit der Zeit zu Abnutzungserscheinungen.

Zu Beginn noch mit einer Speicherkapazität von ca. 80 Kilobyte (ca. 1.000 Lochkarten) ausgestattet, sollte es schon bald möglich werden, 8-Zoll-Floppy-Disks mit einer Kapazität von 1.000 Kilobyte (ca. 1 Megabyte) zu nutzen. Die Bezeichnung „Floppy“ bezog sich dabei übrigens auf die wabbelige und weiche Plastikhülle, die erst mit der 3,5-Zoll-Diskette verschwand. Die erste 8-Zoll-Floppy-Disk konnte übrigens nur ausgelesen und nicht beschrieben werden – hierzu wurden auch weiterhin die unhandlichen Lochkarten benötigt. Erst 1972 wurde das erste Diskettenlaufwerk mit Schreibfähigkeit für die 8-Zoll-Dik entwickelt.

1969 – Klaas Compaan entwickelt erstmals die Idee eines optischen Speichermediums

Der niederländische Physiker Klaas Compaan arbeitete damals bei Philips und hatte bereits im Jahr 1969 die Idee, eine neue Art Speichermedium zu entwickeln. Die Compact Disc war zumindest als theoretisches Konstrukt geboren. Damit sollte es möglich werden, Daten und vor allem Musik ohne Informationsverluste oder Qualitätsverluste auch bei vielfacher Nutzung speichern zu können.

1970 – der erste Versuch, Daten auf einer Glasplatte zu speichern

Klaas Compaan und Piet Kramer von Philips haben im Jahr 1970 erstmals eine „Glas-Disc“ entwickelt, deren Daten nur mit einem Laser ausgelesen werden können. Somit wird ein direkter Kontakt mit der Scheibe verhindert und es entsteht kein Verlust durch Abrieb. Aus diesem Grund werden CDs später auch als optisches Speichermedium bezeichnet. Doch für die Serienreife reichten diese ersten Versuche noch nicht aus.

1976 – die 5,25-Zoll Floppy als neuer Standard für Computer

Mit der 5,25-Zoll-Floppy erfuhren die Disketten erstmals eine physische Verkleinerung und wurden schnell als Standard für Computer angenommen. So galt für den berühmten Commodore 64 (C64) das 5 1/4 –Zoll-Laufwerk als Standard-Laufwerk. Die Speicherkapazität der 5,25-Zoll-Floppy-Disk erreichte von anfangs 110 Kilobyte bis später 1.200 Kilobyte.

Bildquelle: retro gaming computer © leiana – Fotolia

Exkurs: Datendichte von Disketten

Mit der 8-Zoll sowie 5,25 Zoll und der späteren 3,5-Zoll-Diskette wurden drei wichtige Formate für Disketten eingeführt. Trotzdem konnten sich die einzelnen Disketten auch innerhalb dieser Formate hinsichtlich der Speicherkapazität und der Zugriffsgeschwindigkeit unterscheiden. Dies hing unter anderem mit der Dichte der Beschreibung sowie der Option zusammen, Disketten entweder einseitig oder beidseitig zu beschreiben. Die folgende Tabelle soll einen kleinen Eindruck über die verschiedenen Bezeichnungen sowie die jeweiligen Leistungsdaten geben:

BezeichnungBedeutungFunktionProdukte
SSSingle-Sided (einseitig beschrieben)Die Diskette wurde nur einseitig beschrieben8 Zoll-Diskette, 5,25-Zoll-Diskette
DSDouble-Sided (beidseitig beschrieben)Die Diskette wurde beidseitig beschrieben – höhere Speicherkapazität8-Zoll-Diskette (1.000 KB), 5,25 Zoll-Diskette (180-1.200 KB), 3,5 Zoll-Diskette (0,7-2,8 MB)
SD, 1DSingle-DensityDie Diskette verfügt über eine einfache Dichte. Dies beschränkte die Kapazität auf 180 KB (5,25-Zoll) bzw. 360 KB (3,5-Zoll)8-Zoll-Diskette, 5,25-Zoll-Diskette, 3,5-Zoll-Diskette
DD, 2DDouble-SidedEin Standard, der die Kapazität der 5,25-Zoll-Diskette noch einmal verdoppelt.5,25-Zoll Diskette (360 KB), 3,5-Zoll-Diskette (720 KB)
QDQuad-DensityEin Standard, der die Kapazität der 5,25-Zoll-Diskette noch einmal verdoppelt.5,25-Zoll-Diskette (720 KB)
HDHigh-DensityWeitere Verdichtung der Informationen – gerade für die 3,5-Zoll-Diskette der Standard.5,25-Zoll-Diskette (1.200 KB), 3,5 Zoll-Diskette (1.440 KB)
EDExtended-DensitySpäter entwickelte Technologie für 3,5-Zoll-Disketten, die aber keine so große Verbreitung fand.3,5-Zoll-Diskette (2.880 KB)

Tabelle 2: Disketten-Zusatzbezeichnungen und ihre Bedeutung

1979 – der erste CD-Prototyp wird geboren

Bildquelle: Optische Datenträger © Spectral-Design – Fotolia

Nachdem bereits im Jahr 1977 auf der „Tokio Audio Fair“ Messe von Sony, Hitachi und Mitsubishi erste Prototypen von Audio Compact-Discs gezeigt wurden, hat die niederländische Firma Philips auf der „Digital Audio Disc Convention“ 1978 vorgeschlagen, einen weltweiten Standard für Compact Discs einzuführen. Den Fehler der Videobänder (3 Standards nebeneinander: VHS, Video 2000 und Betamax) wollten die Hersteller offensichtlich nicht wiederholen und einigten sich letztlich auf folgende Standards:

  • Polykarbonat als Material
  • Ein einheitlicher Laser für die Abspielgeräte
  • Eine Größe von 115 Millimeter Durchmesser
  • Daten werden von innen nach außen ausgelesen

Philips und Sony einigten sich daraufhin auf eine Zusammenarbeit und stellten im Jahr 1979 einen nochmals leicht veränderten Standard vor. Die Größe der Scheibe wurde auf 120 Millimeter Durchmesser erhöht. Als Grund gilt auch heute noch die schöne Anekdote von Sony-Chef Norio Ōga, der als gelernter Opernsänger den Wunsch verspürte, Beethovens 9te Symphonie ohne Datenträger-Wechsel zu hören. Die längste Version dauerte dabei genau 74 Minuten, was somit der Kapazität einer Compact Disc (CD) entsprechen sollte.

1982 – die 3,5 Zoll Diskette als weitere Verbesserung

Bildquelle: A row of different colored retro 3½“ floppy disks © Zoe – Fotolia

Im Jahr 1982 wurde die 3,5-Zoll Diskette von Sony auf den Markt gebracht, die sich durch noch kleinere Maße als ihre Vorgänger sowie eine starre Hülle hervortat. Der Begriff Floppy Disk war spätestens mit dieser Entwicklung Vergangenheit. Darüber hinaus erreichte die 3,5 Zoll Diskette mit der Zeit eine erhöhte Speicherkapazität von 1.440 KB. Dieser Standard hielt sich trotz weiterer Entwicklungen bis weit in die Neunzigerjahre. Somit kann die 3,5 Zoll Diskette als die bis dahin wichtigste Entwicklung der Datenspeicher auf Magnetbasis angesehen werden.

1982 – die erste Audio-CD von Abba

Durch die Zusammenarbeit von Philips und Sony konnte im Jahr 1982 der Compact Disc Standard in Europa und Japan auf den Markt gebracht werden. Die erste in Serie produzierte Audio CD war „The Visitors“ von Abba – ein Meilenstein in der Geschichte der CD!

Die USA mussten ein Jahr länger warten, nahmen das neue Produkt aber sehr gut an. Trotz Preisen von bis 1.000 US-Dollar für CD-Player wurden in den USA bereits im ersten Jahr 30.000 Geräte sowie 800.000 Musik CDs verkauft.

1989 – die CD feiert ihre Einführung als Informationsdatenträger
Auch wenn bereits im Jahr 1982 die erste Audio-CD auf den Markt kam, dauerte es noch bis zum Jahr 1989, bis die CD sich auch als Datenträger für Informationen im Computerbereich durchsetzen konnte. Den Siegeszug im Audio-Markt hatte die Compact Disk hingegen bereits untermauert, wie die folgende Grafik eindrucksvoll aufzeigt:

Der Grund für den Wandel der CD vom reinen Audio-Format zum Datenträger für die Allgemeinheit lag in der Vorstellung der ersten CD-R, die im Jahr 1988 von der Gesellschaft Tayo Yuden aus Tokio vorgestellt wurde. Diese einmal beschreibbare CD ließ sich erstmals nicht mehr nur durch Pressen beschreiben, sondern per Brennvorgang. Somit war der wichtige Schritt vom reinen Lesemedium (ROM = Read Only Memory) zum beschreibbaren Medium beschritten und ab 1992 konnten auch die Massenmärkte langsam von diesem Möglichkeiten profitieren. Als optisches Medium konnte die CD viele Vorteile auf sich vereinen, die andere Datenträger in dieser Form nicht vorzuweisen hatten:

  • Keine Abnutzung, da kein Lese- oder Schreibkopf auf der Scheibe kratzte
  • Relativ hohe Speicherkapazität von 650 Megabyte (später sogar bis 900 MB)
  • Hohe Lebensdauer von bis zu 30 Jahren
  • Keine störenden Geräusche bei Audio-Wiedergaben
  • Relativ robust
  • Verhältnismäßig preiswert herzustellen

1992 – die CD-R ist für die breite Masse verfügbar

Die bereits 1988 vorgestellte Technologie der CD-R wurde erst im Jahr 1992 für den Massenmarkt verfügbar, nachdem auf der Fotokina eine erneute Vorstellung stattfand und auch erste CD-Brenner auf den Markt gebracht wurde. Zu Beginn war der Kauf bei Preisen von bis zu 22.000 D-Mark für einen Brenner für Privatpersonen nicht lohnend. Erst gegen Ende der Neunziger Jahre wurden die Preise für CD-Brenner deutlich günstiger und die Nachfrage nach CD-Rohlingen stieg stark an. Waren in handelsüblichen Computern Mitte der Neunziger Jahre noch ein CD-ROM Laufwerk sowie ein Disketten-Laufwerk der Standard, sah dies bereits 2002 ganz anders aus und CD-R-Laufwerke mit Brennfunktion wurden in fast jedem neuen PC mitverkauft.

1993 – das Video CD Format wird eingeführt

Ließen sich bis dahin auf einer CD nur Audio-Daten oder Informationen sinnvoll speichern, wurden mit dem Video-CD (VCD) Format erstmals Filme mit 352 x 288 Bildpunkten möglich. Dies entspricht in etwa dem VHS-Format, welches für Video-Kassetten als der genutzte Standard galt. Die Technik basierte auf dem MPEG-1-Standard, der Stereo-Ton und 25 Bilder pro Sekunde erlaubte.

Für die Erstellung einer VCD konnte eine Standard- CD-ROM genutzt werden, die jedoch um einen eine Abspielsoftware für CDi erweitert werden musste. Dies kostet ca. 1 Minute der Kapazität in Bezug auf die Laufzeit. Die je nach Enkodier-Software schwankende Qualität sowie die Abspiellänge von nur 73 Minuten sind jedoch große Schwächen bei der Nutzung einer Video-CD als Speichermedium für Filme. Trotzdem erfreute sich das Format mit dem Siegeszug der CD-Brenner gerade bei Privatpersonen einer großen Beliebtheit. Die Industrie stand der VCD unter anderem wegen des fehlenden Kopierschutzes eher skeptisch gegenüber. Dies mag auch der Grund sein, warum sich die VCD letztlich nicht durchsetzen konnte.

1994 – mit dem ZIP-Laufwerk sollen Disketten zukunftsfest werden

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Im Jahr 1994 sollte das iomega Zip Laufwerk noch einmal für eine Renaissance der Magnetspeicher sorgen, denn CD-Brenner waren zu diesem Zeitpunkt noch sehr teuer. Dies machte sie für den privaten Gebrauch als nutzbare Datenträger eher unbrauchbar. Da jedoch immer größere Datenmengen gespeichert werden mussten, waren herkömmliche Disketten mit einer Speicherkapazität von 2-3 Megabyte schnell ausgereizt. Das Zip Laufwerk der Firm iomega (heute: LenovoEMC) füllte diese Lücke sehr gut und konnte mit folgenden Vorteilen aufwarten:

  • 100 bis 750 Megabyte Speicherplatz pro Zip-Disk
  • Sowohl als PC-Einbau als auch als Peripherie erhältlich
  • Im Vergleich zu CD-Brennern deutlich günstiger

Als bei den CD-Brennern mit Beginn des 21. Jahrhunderts der große Preisverfall einsetzte und darüber hinaus das CD-RW-Format für den Massenmarkt zur Verfügung stand, wurde das ZIP-Laufwerk vom Markt verdrängt. Dies markierte zusammen mit der Einführung von Flash-Speichern per USB-Stick zudem die endgültige Ablösung der Diskette als Speichermedium in der Computertechnik. Waren in der Vergangenheit technische Entwicklungen für Datenträger vor allem für Unternehmen interessant, konnte der Übergang von der Diskette zur CD auch für Privatpersonen als eine echte Zäsur angesehen werden.

1996 – der USB-Stick als Revolution mobiler Datenspeicherung

Bildquelle: USB memory stick © Coprid – Fotolia

Im Jahr 1996 veröffentlichte der israelische Ingenieur Dov Moran den mittlerweile sehr bekannten USB Stick oder auch USB Speicherstick. Dabei handelt es sich um einen portablen kleinen stabähnlichen Gegenstand, der mit einem elektronischen Flash-Speicher ausgestattet ist. Die Idee dazu kam ihm angeblich nach einem Computerabsturz während einer Präsentation. Auf dem Rechner war die einzige Kopie seiner Powerpoint-Präsentation gespeichert, da diese die Größe einer Diskette übertraf. Die neue Entwicklung des USB-Sticks sollte dabei als ein weiterer Meilenstein in die Geschichte der Datenträger eingehen. Dabei kann der USB Stick folgende Vorteile vorweisen:

  • Einfache Anbindung an Computer über die USB-Schnittstelle (Universal Serial Bus)
  • Laut Herstellern liegt die Datensicherheit bei 10 Jahren
  • Bei einem Gewicht von heute noch 2 Gramm ist ein USB Stick eindeutig ein sehr mobiles Speichermedium
  • Mittlerweile sind Speicherkapazitäten von bis zu 1 Terrabyte möglich
  • Schneller Datenzugriff (240 MB/s Lesen, 170 MB/s Schreiben)
  • Verhältnismäßig günstig

Nachdem die Speicherkapazität bei der Markteinführung im Jahr 2000 gerade einmal bei 8 Megabyte lag, haben die Hersteller in den letzten Jahren vor allem in die Erweiterung der Speicherkapazität investiert und können mittlerweile Kapazitäten von bis zu 1 Terrabyte anbieten. Zudem lässt sich ein USB-Stick heute auch partitionieren und passend formatieren. Der Erfinder Dov Moran hat seine Firma M-Systems im Jahr 2006 für 1,6 Milliarden US-Dollar an die SanDisk Corp. verkauft. Laut einer GfK-Studie hat sich der Absatz von USB Sticks seit 2004 in Deutschland folgendermaßen entwickelt:

Tabelle 3: Verkaufszahlen von USB Sticks zwischen 2004 und 2014, Quelle: GfK

1996 – der CD-RW Standard sorgt für neue Möglichkeiten

Die CD-RW (rewritable) ist 1996 von verschiedenen Herstellern auf den Markt gebracht worden und hat ein großes Manko der CD gegenüber anderen Speichermedien beseitigt. Mit diesem Standard konnten erstmals auch CDs wiederbeschrieben werden. Laut Herstellerangaben waren dabei bis zu 100.000 Beschreibungsvorgänge möglich. Nachdem zunächst nur CD-RWs mit einer Kapazität von 650 MB auf den Markt kamen, wurde der Standard später auf die 700 MB-CDs ausgeweitet. Die Technologie funktionierte jedoch nur mit einem Brenner, der diesen Standard auch beherrschte. Umgekehrt waren solche CD-Brenner jedoch abwärtskompatibel und konnten auch CD-Rs lesen sowie beschreiben. Trotz der offenkundigen Vorteile ist die CD-RW unter dem Strich eher zu einer Art Nischenanwendung geworden, die sich nie komplett durchsetzen konnte. Daran dürfte folgende Aspekte nicht ganz unschuldig gewesen sein:

  • Die größeren CDs (800 und 900 MB) wurden nicht als CD-RW angeboten
  • CD-Rohlinge sind immer günstiger geworden, so dass keine große Notwendigkeit für wiederbeschreibbare CDs vorlag
  • Einschränkungen bei der Brenngeschwindigkeit sowie Kompatibilität

Der wichtigste Grund für das Nischendasein der CD-RW lag wohl tatsächlich im Preis für herkömmliche Rohlinge. Wer größere Pakete kaufte, musste für einen Rohling nicht mehr als einige Cent bezahlen. Da zudem der Brennvorgang einer CD-R durch Geschwindigkeitsverbesserungen oft nur wenige Minuten in Anspruch nahm, bevorzugten viele private Nutzer diese Lösung.

2000 – USB 2.0 als erster Turbo für USB Sticks

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Gerade für die Nutzung der USB-Speichersticks war USB 2.0 ein echter Segen, denn es hat der Schnittstelle eine deutlich höhere Geschwindigkeit für die Datenübertragung ermöglicht. Durch eine Unterteilung der Timeframes konnte die Datenrate von 12 Mbit/s auf bis zu 480 Mbit/s (60 Mbyte/s) erhöht werden. In der Praxis wurden oftmals maximal 30 Mbyte/s (ca. 480 Mbit/s) erreicht. Darüber hinaus gilt USB 2.0 als absolut abwärtskompatibel, so dass alte Geräte und Kabel auch weiterhin als nutzbar galten. Der Port richtete sich dabei in punkto Geschwindigkeit immer nach dem schwächsten Glied. Die Neuerungen und Vorteile von USB 2.0 im Vergleich zu USB 1.1 im Überblick:

  • Abwärtskompatibilität zu USB 1.1
  • Deutlich erhöhte Datenrate von bis zu 60 Mbyte pro Sekunde (Brutto-Geschwindigkeit)

2001 – die SD Memory Card als Speichermedium für digitale Geräte

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Im Jahr 2001 hat die Firma SanDisk die SD Memory Card als Weiterentwicklung der MMC-Standards vorgestellt. SD (Secure Digital) deutet dabei vor allem auf das Digitale Rechtemanagement (DRM) hin. Auf der Karte wird ein Schlüssel abgelegt, durch den eine unrechtmäßige Nutzung der Daten nicht möglich ist. Aufgrund der sehr geringen Maße bei hoher Speicherkapazität per Flash-Speicher waren SD Memory Karten für den Einsatz in Geräten wie Mobiltelefonen, Digitalkameras und Navigationssystemen geradezu prädestiniert. Lag die Speicherkapazität zur Markteinführung noch bei 8 Mbyte, sind heute SD-Karten mit einer Speicherkapazität von bis zu 512 Gigabyte erhältlich. Und auch hier ist ein Ende der Entwicklung noch nicht in Sicht, denn rein theoretisch sind mit den aktuellen Standards Speicherkapazitäten von bis zu 2 Terrabyte (2.000 Gigabyte) möglich.

Exkurs: die 3 Entwicklungsstufen der SD Memory Card

Der SD-Standard aus dem Jahr 2001 wurde 2006 durch den SDHC (SD 2.0) und 2009 durch den SDHX (SD 3.0) abgelöst. In der folgenden Tabelle werden die Unterschiede der einzelnen Standards kurz skizziert:

Jahrverkaufte USB-Sticks in Mio.
20042,03
20078,18
201013,82
201415,46
SDSDHCSDHX
Entwicklungsjahr200120062009
Speicherkapazität8 MB – 2 GB4 GB – 32 GB48 GB – 2 TB
ÜbertragungsgeschwindigkeitMax. 25 MByte/smind. 2 – max. 312 Mbyte/s (theoretisch)aktuell bis 104 Mbyte/s (möglich bis 312 MB/s)

Tabelle 4: SD-Karten-Standards und ihre Leistungsdaten

Für besonders kleine Geräte wurden zudem SD-Karten entwickelt, die noch deutlich kleiner ausfallen als die normale SD-Karte. Deren Abmessungen liegen bei 32 x 24 x 2,1 (Länge x Breite x Höhe) mm, während die miniSD-Karte nur noch Werte von 20 x 21,5 x 1,4 mm aufweist und die noch kleinere microSD-Karte sogar nur noch eine Größe von 11 x 15 x 1 mm mit sich bringt.

2001 – DVD – einfach nur die bessere CD?

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Die Geschichte um die Entstehung der DVD bringt wieder einmal einen Kampf verschiedener Standards mit sich, wie es bereits auf dem Markt für Videokassetten der Fall war. Mit der Einführung der CD für den Massenmarkt wuchs in den Neunzigerjahren bei Konsumenten wie auch bei der Filmindustrie der Wunsch, nicht nur Audio-Dateien und Musik so komfortabel speichern zu können, sondern auch Videos und Filme. Die begrenzte Speicherkapazität und Bildqualität bei Formaten wie der Video-CD (VCD) sorgten dafür, dass die Filmindustrie quasi eine Art Wunschliste veröffentlichte:

  • Es sollten pro Seite über 130 Minuten Film gespeichert werden können
  • Deutlich verbesserte Bildqualität
  • Ein digitaler Kanal für 5.1 Surround Sound
  • Mehrere Sprachversionen sollten speicherbar sein
  • Die äußeren Abmessungen sollten denen einer CD entsprechen

Daraufhin bildeten sich zwei Konsortien von Anbietern, die jeweils ihren eigenen Standard durchsetzen wollte. Auf der Internationalen Funkausstellung (IFA) 1995 in Berlin stellten die Unternehmen ihre Technologien vor:

SD-CD (Super-Density-Disc)MM-CD (Multimedia-CD)
Speicherkapazität4,7 GB Daten3,4 GB Daten
Datenbeschichtungbeidseitigeinseitig
Unterstützer20 Hersteller mit Toshiba und Time-WarnerSony und Philips

Tabelle 5: Die Beinahe-Standards für die DVD im Jahr 1995

Nachdem die Filmindustrie infolge dieses Wettstreits verkündete, lediglich einen Standard zu akzeptieren, eröffneten die Hersteller bereits am 05.09.1995 in einer gemeinsamen Presseerklärung, dass sie sich auf einen gemeinsamen Standard geeinigt haben. Dieser sollte fortan DVD heißen. Zunächst stand die Abkürzung für Digital Video Disc, jedoch wurde aufgrund der Vielseitigkeit später Digital Versatile Disc daraus. Ende des Jahres 1996 kamen in den USA bereits die ersten DVD-Player auf den Markt und 1997 starteten die Hersteller auch in Europa durch.
Die neue DVD konnte mit attraktiven Leistungsdaten aufwarten:

  • 4,7 GB Speicherkapazität (8,5 GB bei Double-Layer)
  • Video-, Audio- und Datendateien lassen sich auslesen
  • Surround-Sound ist möglich
  • Verschiedene Sprachversionen von Filmen werden auf einer DVD gespeichert
  • Hohe Wiedergabequalität von Videos

Die relativ schnelle Entwicklung der DVD sorgte dafür, dass sie als Speichermedium für Filme sehr rasch angenommen wurde. Als Datenträger für Informationen sollte sie sich jedoch erst später hervortun. Zwar dauerte die Herstellung von Brennern diesmal nicht so lange wie bei der CD, jedoch lagen die Preise ähnlich hoch. Die Ende 1996 auf den Markt gebrachten DVD-Brenner kosteten mitunter 10.000 D-Mark und für DVD-Rohlinge wurden Preise von über 100 Euro veranschlagt. Deshalb sollte sich der Durchbruch der DVD als Datenmedium noch bis zum Jahr 2001 hinziehen. Der Erfolg als Medium für Videos wird durch die Verkaufszahlen in der Zeit bereits eindeutig untermauert:

Der rasante Anstieg in der Nachfrage ist sowohl der deutlich besseren Bildqualität geschuldet, als auch praktischen Argumenten:

  • Erstmals war kein lästiges Spulen mehr notwendig, um bestimmte Szenen in einem Film anzuschauen.
  • Die Lagerung von DVDs nimmt deutlich weniger Platz in Anspruch als bei VHS-Bändern.
  • Auch bei häufiger Nutzung der Videos stellt sich kein Qualitätsverlust ein.

Nachdem die Preise für DVD-Brenner und DVD-Recorder mittlerweile deutlich gefallen sind, werden DVDs auch vermehrt als Datenträger für Informationen eingesetzt. Die Verbreitung ist allerdings nicht so explosiv wie bei der CD. Dies liegt hauptsächlich an der Tatsache, dass es heute mit USB-Sticks, SD Memory Cards sowie der Datenspeicherung im Internet über Cloud-Dienste deutlich mehr Alternativen gibt.

2006 – die Blu-Ray-Disk als Edel-DVD

Bildquelle: CD DVD BLU RAY DISC © notgade – Fotolia

Das berühmte Zitat von Mahatma Gandhi „Die Geschichte lehrt die Menschen, dass die Geschichte die Menschen nichts lehrt“ passt wunderbar in die Entstehungsgeschichte der Blu-Ray-Disk (Blue Ray = Blauer Strahl), denn sie ist der der DVD sehr ähnlich. Zwar bietet die DVD bereits eine sehr hohe Bildqualität, jedoch gab es allgemein den Wunsch, Filme auch in HD-Qualität speichern zu können. Zu diesem Zweck wurden ein noch besseres Video-Format sowie Speichermedien mit deutlich höherer Speicherkapazität benötigt. Der technologische Sprung durch kleinere Laserwellen und damit mehr Spuren auf der Scheibe wurde bereits beim Übergang von der CD zur DVD genutzt und sollte nun noch einmal verfeinert werden. Aus der Situation heraus bildeten sich wieder zwei Konsortien aus Herstellern, die diesmal ihren jeweiligen Standard sogar durchsetzen konnten:

Blu-Ray-DiscHD-DVD
Speicherkapazität20-50 GB15-30 GB
Bitrate40 MB/s28 MB/s
KopierschutzAACSAACS
Unterstützer9 Anbieter wie Philips, Pioneer, Sony, Thomson und SamsungToshiba, Microsoft, NEC, IBM, Intel u.a.

Tabelle 6: Die beiden größten Anbieter-Konsortien für die Nachfolge-Technologie zur DVD

Auch wenn die technischen Unterschiede zwischen beiden Standards eher marginal ausfielen, stellten sich sehr schnell viele Filmstudios auf die Seite des Blu-Ray-Standards. Beide Technologien wurden auf den Markt gebracht und existierten 2006 zunächst parallel. Durch das deutlich größere Filmangebot für Blu-Ray-Discs bewegte sich das Marktpendel zugunsten von Blu-Ray. Im Jahr 2008 verkündete Toshiba als größter Einzelanbieter im Bereich HD DVD daraufhin, keine Geräte dieses Standards mehr zu produzieren.

Die Marktentwicklung der Blu-Ray-Disc ist zwar durchaus positiv, jedoch wird sie auch aufgrund noch deutlich höherer Preise für entsprechende Videos eher als Ergänzung denn als vollständiger Ersatz für die DVD wahrgenommen. Die Verkaufszahlen der letzten Jahre bestätigen dies:

Im Blu-Ray Bereich existieren seit 2010/2011 mittlerweile neben Rekordern für die Aufzeichnung von HD Fernsehen auch spezielle Computerlaufwerke mit BD-Brennern. Für die normale Datenspeicherung sind diese in den meisten Fällen eher uninteressant, jedoch ergibt sich für Nutzer von HD-Videokameras durchaus eine sinnvolle Verwendungsmöglichkeit. Entsprechende Blu-Ray Rohlinge sind mittlerweile ebenfalls zu erschwinglichen Preisen verfügbar. Für die Speicherung von normalen Daten setzten sich jedoch mehr und mehr Online-Lösungen sowie unkompliziertere Flashspeicher durch.

2008 – USB 3.0 für noch schnelleren Datenzugriff

Mit der Einführung des USB 3.0 Standards wurde die Übertragungsgeschwindigkeit noch einmal deutlich erhöht. Statt der bisherigen maximal 480 Mbit/s sollten bis zu 4.000 Mbit/s (500 Mbyte/s) möglich werden. Auch wenn dies mit Schwierigkeiten in der Abwärtskompatibilität einherging, kann der Übergang zu USB 3.0 gerade im Hinblick auf USB Sticks und auch andere Flash-Speicher wie externe Festplatten als weiterer Meilenstein angesehen werden. Im Jahr 2013 wurde zudem bereits der USB-Standard 3.1 angekündigt, der die Zugriffsgeschwindigkeit noch einmal deutlich auf dann bis zu 9.697 Mbit/s (1.212 Mbyte/s) erhöht.

Die Zukunft der Speichermedien – ein Ausblick

Der Blick in die Zukunft ist auch bei den Speichermedien so etwas wie ein Blick in die Glaskugel. Es gibt eine ganze Reihe von Technologien, die das Zeug hat, in naher Zukunft den jetzt bekannten Flashspeicher sowie die Blu-Ray-Disc abzulösen. Im Folgenden sollen einige vielversprechende Ansätze kurz skizziert werden:

  1. Ultra HD Blu-Ray Discs (4k Blu-Ray)
    Dass es schon bald Blu-Ray-Discs in Ultra HD geben wird, ist ziemlich sicher, denn der Standard wird heute schon von verschiedenen Streaming-Diensten geboten. Zwar hat die Blu-ray Disc Association (BDA) sich bisher noch nicht auf einen einheitlichen Standard einigen können, aber dies dürfte nur eine Frage der Zeit sein. Durch die neue Technologie sollen entsprechende Discs bis zu 100 GB an Daten speichern können und zudem Videos in einer Auflösung von 3.840 x 2.160 Pixel abspielen (bisheriger Blu-Ray-Standard: 1.920 x 1.080 Pixel). Damit würden Videos noch einmal deutlich an Schärfe und Realismus gewinnen. Ob sich die die Ultra HD Blu-Ray-Technik lange hält, steht aufgrund der aktuellen Entwicklungsgeschwindigkeit neuer Technologien allerdings eher in den Sternen.
  2. Phasenwechsel-Speicher (PCM-Chips)
    PCM-Chips (Phase-Change-Memory-Chips) bestehen aus chemischen Verbindungen, mit denen sich durch Stromimpulse und Aufheizung der Binär-Code simulieren lässt. Solche Phasenwechsel-Speicher sind bereits in Smartphones verbaut und könnten schon in einigen Jahren den Flash-Speicher ablösen. Der große Vorteil liegt darin, dass auf der gleichen Fläche eine 5 Mal so hohe Speicherkapazität besteht und der Speicher zudem wesentlich robuster ist. Während Flashspeicher nach ca. 1.000 Schreibvorgängen erste Ermüdungserscheinungen zeigt, kann Phasenwechsel-Speicher bis zu 5 Millionen Mal beschrieben werden. Eine sehr interessante Entwicklung mit viel Potenzial.
  3. Racetrack-Memory
    Eine Speichertechnologie, die sich noch bei IBM in der Entwicklungsphase befindet, stellt der Racetrack-Speicher dar. Hierbei werden Daten in gegensätzlich magnetisierten Regionen (Domänen) auf Nanodrähten gespeichert und durch Stromimpulse mit bis zu 2.000 Metern pro Sekunde zum Lesekopf getrieben. Da sich bei dieser Methode wirklich nur die Elektronen bewegen, ergibt sich keine Abnutzung wie bei anderen magnetischen Speichern. Das Potenzial ist riesig, denn Racetrack-Memory soll im Vergleich zum Flashspeicher bis zu hundert Mal so viele Daten auf der gleichen Fläche speichern können und diese zudem bis zu 100.000 Mal schneller auslesen können. Man darf gespannt sein, ob und wann diese Technologie serienreif ist (laut IBM möglicherweise 2020) und welche Leistungsdaten sie letztlich aufweist.
  4. DNA-Festplatten mit sehr langer Lebensdauer
    Ein Forscherteam vom ETH aus Zürich erforscht aktuell offenbar die Speicherung von Informationen in Form von DNA. Als Inspiration dienen dabei offenbar Knochenfunde, in denen die DNA-Informationen auch noch nach mehreren Tausend Jahren lesbar sind. In ersten Tests konnten mit Schutzfilmen aus Silizium kleine Datenmengen als DNA codiert auch simuliertes Altern überstehen. Bei einer Lagerung von -18 Grad Celsius ließe sich theoretisch eine Überlebensdauer der Daten von mehr als einer Million Jahre erreichen. Mikrofilme kommen aktuell hingegen lediglich auf eine Überlebensdauer von ca. 500 Jahren. Aktuell steckt die Forschung diesbezüglich allerdings noch in den Kinderschuhen, was auch an den vergleichsweise hohen Kosten für die Datenspeicherung in Form von DNA liegt. Sollten DNA-Festplatten jedoch irgendwann tatsächlich auf den Markt kommen, wären sie vor allem für Archive, Bibliotheken und große Unternehmen interessant.

Exkurs: Speichermedien und ihre Kapazität – ein Blick in die Geschichte

Gerade in Bezug auf die Speicherkapazität konnten die immer neuen Entwicklungen wirklich bedeutende Fortschritte zeichnen. Diese Fortschritte haben viele weitere technische und auch gesellschaftliche Entwicklungen der Neuzeit überhaupt erst möglich gemacht. In der folgenden Tabelle sollen deshalb die Fortschritte noch einmal genauer dokumentiert werden:

JahrSpeicherKapazität in KilobyteKapazität in Lochkarten
1890/ 1891Lochkarte0,081
1951Magnetband80010.000
1969 – 19758 Zoll Diskette80 – 1.0001.000 – 12.500
19765,25 Zoll Diskette110 – 1.2001.375 – 15.000
1982 – 19983,5 Zoll Diskette720 – 2.8809.000 – 36.000
1982Compact Disc650.000 – 900.0008,125 Mio. – 11,25 Mio.
1994ZIP-Laufwerk100.000 – 750.0001,25 Mio. – 9,375 Mio.
1996USB Stick8.000 – 1.000 Mio.100.000 – 12.500 Mio.
2001SD Memory Card8.000 – 2.000 Mio.100.000 – 25.000 Mio.
1996DVD4,7 Mio. – 8,5 Mio.58,75 Mio. – 106,25 Mio.
1996Blu-Ray4,7 Mio. – 8,5 Mio.58,75 Mio. – 106,25 Mio.

Tabelle 7: Speichermedien und ihre Speicherkapazität von 1890 bis 2006 – eine rasante Entwicklung!

Mit den aktuellen Speichern ist es also möglich, Datenmengen zu speichern, die einer Kapazität von 25 Milliarde Lochkarten entsprechen. Dies unterstreicht noch einmal sehr eindrucksvoll die Fortschritte, die in diesem Bereich in den letzten 50 Jahren erzielt wurden.

Fazit

Die Geschichte der Speichermedien und der CD ist voller interessanter Entwicklungen und Überraschungen. Letztere traten vor allem immer dann auf, wenn mehrere Standards für eine Technologie gleichzeitig auf dem Markt agierten und die Konsumenten sich letztlich für ein System entschieden haben. Grundsätzlich kann zudem von einer sehr rasanten Entwicklung gesprochen werden, denn in 125 Jahren ist die Speicherkapazität von der Lochkarte bis hin zur SD-Karte mit 2 Terrabyte Speicher um den Faktor 25 Milliarden gewachsen. Ein Großteil der Vervielfachung hat die Menschheit zudem erst in den letzten 30 Jahren erreicht.
Somit dürften Konsumenten wie Unternehmen sehr gespannt auf künftige Entwicklungen sein und sich fragen, ob sich weitere Leistungssprünge in dieser Größenordnung verwirklichen lassen. Die Chancen dafür stehen sehr gut, denn neue Technologien sind bereits in den Startlöchern. Vielleicht machen diese neuen Speichermedien technische Entwicklungen möglich, von denen wir heute noch nicht einmal ahnen, dass es sie jemals geben könnte. Dies ist ein guter Grund, mit Vorfreude in die Zukunft zu blicken und die Vorzüge heutiger Technologie konsequent zu nutzen.

Quellen
http://www.besserwisserseite.de/themaderwoche/20jahrecd.phtml
http://www.musikindustrie.de/jahrbuch-2014-ein-blick-zurueck/
http://www.dvd-tipps-tricks.de/entstehung.php
http://www.elektronik-kompendium.de/sites/com/0507171.htm
http://www.bvv-medien.org/marktdaten/der-deutsche-videomarkt/
http://www.stuttgarter-zeitung.de/inhalt.datenspeicher-was-auf-die-flash-speicher-folgt.1086f636-6b91-4244-a8d1-5fc0187c1fbe.html
https://www.ethz.ch/de/news-und-veranstaltungen/eth-news/news/2015/02/speichern-fuer-die-ewigkeit.html