{"id":7310,"date":"2012-11-22T00:28:31","date_gmt":"2012-11-21T23:28:31","guid":{"rendered":"http:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/?p=7310"},"modified":"2012-11-22T22:52:03","modified_gmt":"2012-11-22T21:52:03","slug":"magnetbander","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/2012\/11\/22\/magnetbander\/","title":{"rendered":"Magnetbänder"},"content":{"rendered":"

\"7Der Univac führte 1951 das Magnetband als Medium ein. Erfunden wurde es schon vorher. Nachdem schon 1888 die Aufzeichnung von Tonsignalen auf Stahldraht erfunden wurde, entwickelte AEG von 1935 bis 1940 das Magnetband basierend auf einem hochbeanspruchbarem Plastikband, das mit einer magnetischen Schicht meist aus Metalloxiden belegt war. Es war auf einer Rolle aufgerollt worden. Als UNIVAC das Magnetband als Datenspeicher einführte, hatte es schon die Aufzeichnung und das Mischen von Tonsignalen revolutioniert und sich in der Studio Technik durchgesetzt.<\/p>\n

Das Prinzip der frühen Magnetbänder war sehr einfach: Eine Reihe von Schreib\/Leseköpfen über die Breite des Bandes magnetisierten die darunter vorbeiziehende Oberflächenschicht, bzw. die Magnetisierung induzierte beim Auslesen einen Strom in dem Schreib\/Lesekopf. Als später die Datendichte immer höher wurde, verkleinerte man die Bänder, wodurch die Abspielgeräte kompakter wurden oder wenn diese beibehalten wurden, dann deckten die Spuren nicht mehr die volle Breite ab. War man am Ende des Bandes angekommen, wurden die Köpfe weiter bewegt und nutzten dann die untere Hälfte des Bandes beim Spulen in die andere Richtung.\u00a0 Dies konnte man dann auf 3,4 etc. Durchgänge erweitern.<\/p>\n

In den Neunzigern kam dann die helicale Aufzeichnung auf, bei der eine Spur schräg über die Breite geht und viele kurze Spuren sich über die Breite erstrecken. Dies wird z.B. beim DAT (Digital Audio Tape) eingesetzt. Durch die schräge Aufzeichnung erreicht man bei relativ geringer Bandgeschwindigkeit eine hohe Datenrate.<\/p>\n

Der De Fakto Standard bei Großrechnern war das 1952 von IBM einführte 7-Spur Band. Es hatte eine Breite von einem halben Zoll (12,7 mm). Das Band von anfangs 1200 Fuß Länge (370) m war auf einer 10,5 Zoll (26,6 cm) großen Rolle aufgewickelt. Sieben Spuren konnten ein Zeichen im 6 Bit Format (nur 64 Zeichen, Kleinbuchstaben waren nicht Bestandteil des Zeichensatzes) plus ein Paritätsbit speichern anhand dessen geprüft werden konnte, ob die Information korrekt gelesen wurde. (Bild oben links von Hannes Gröbe).<\/p>\n

\"IBMDie Datendichte war anfangs gering und lag bei nur 200 Zeichen pro Zoll. Doch diese 5 Millionen Zeichen waren zu der damaligen Zeit enorm viel. Der IBM 701 Rechner mit dem sie eingeführt wurden, hatte dagegen einen Arbeitsspeicher von 2.000 bis 20.000 Zeichen. Der Massenspeicher war also 250 bis 2500-mal größer als der Arbeitsspeicher.<\/p>\n

Die Bänder aus sehr beanspruchen PET-Film konnten extrem schnell gestartet und gestoppt werden. Anfangs genügten 5 ms um die Maximalgeschwindigkeit von 2,68 m\/s zu erreichen, später nur noch 1,5 ms. Das Band wurde dann auf eine zweite Rolle aufgespult. Viele Spielfilme dieser Zeit zeigen Magnetbandgeräte wenn es um die „Arbeit“ von Computern geht, da für das menschliche Auge die Bänder von einem Moment auf den anderen stoppen oder starten können und dies beeindruckend aussieht. Die Magnetbandgeräte selbst waren in etwa so groß wie ein kleiner Schrank oder ein mannshoher Kühlschrank. Bis zum Ende der sechziger Jahre gelang es durch höhere Schreibdichten und dünnere Bänder (ein längeres Band) die Datenmenge auf 140 Megabyte zu vergrößern. Die Geschwindigkeit eines Bandes beim Lesen betrug 1,91 m\/s, beim Umspulen sogar 12,70 m. Bild links: IBM 704 Rechner des Lawrence Livermoore Laboratoriums (Copyrighthalter des Bildes). Auf der linken Seite sieht man vier Magnetbandlaufwerke.<\/p>\n

Da das Spulen viel schneller ging entwickelte man in der Folge verschiedene Techniken, um die Zeit des langsamen Lesens nur auf den Teil zu beschränken wo auch Daten waren. Dazu gehörten Sektormarker die auch bei hoher Geschwindigkeit lesbar waren oder ein Verzeichnis am Bandstart, das in den Arbeitsspeicher eingelesen wurde. So konnte an die richtige Stelle schnell vorgespult werden.<\/p>\n

Mit dem System 360 führte IBM Mitte der sechziger Jahre ein 9-Spur Band ein, da nun Bytes mit 8 Bits Basis des Zeichensatzes waren. Doch die Abmessungen des Bandes blieben. Die 9 Spurbänder hatten Kapazitäten von 20, 40 und 140 MByte je nach Bandlänge. Sie setzten sich industrieweit durch, auch andere Computerhersteller wie DEC setzten sie ein. Bis in die achtziger Jahre wurden diese Magnetbandgeräte eingesetzt. Ihre typische Suchzeit betrug allerdings 30 bis 60 Sekunden. Bandlaufwerke wurden auch bei Satelliten und Raumsonden eingesetzt um Daten zwischenzuspeichern, da damals es nur einen Funkkontakt beim Überfliegen einer Bodenstation gab.<\/p>\n

\"QICBei den PC’s konnten Bandlaufwerke nie richtig Fuß fassen. In den neunziger Jahren waren die Quarter-Inch Cartridges (QIC) populär, deren Kassetten in etwa so groß wie Kompaktkassetten waren. Die Laufwerke waren so groß wie Floppy Disklaufwerke und konnten auch an den Floppy-Diskcontroller angeschlossen werden, da die gleiche Aufzeichungsweise (MFM) genutzt wurde. QIC Laufwerke gab es mit 40,80 und 125 MB Kapazität, mit Datenkompression wurden 250 MByte erreicht. (Bild Links, aufgeschnittenes QIC Band von Steffen Prößdorf)<\/p>\n

Die Nachfolge bei Großrechnern trat das Digital Audio Tape an, dass die oben erwähnte schräge Aufzeichnung nutzt. Es ist kompakt und speichert wie das QIC die Daten auf einer kompakten Kassetten, man muss also nicht die großen und scheren Bandrollen wechseln. Heute wechseln Roboter die Cartridges aus einem Bandarchiv. In dieser Form werden Magnetbandgeräte bis heute eingesetzt. Ein Roboter holt dazu ein Cartridge und führt es in das Abspielgerät ein. Wie der Name „Archiv“ andeutet, werden so Daten gelagert die man nicht dauernd benötigt. Derartige Archive unterhalten alle Unternehmen die sehr hohe Datenmengen akquirieren, wie z.B. Satellitendaten. Auch das Backup von Daten von Festplatten erfolgt heute noch auf Band. Es ist jedoch anders als früher nicht mehr der primäre Massenspeicher, sondern eine Archivlösung. Da die Cartridges sehr klein sind, können trotzdem viele Daten auf kleinem Raum gespeichert werden. Zudem ist dies bei vielen Cartridges billiger als Festplatten (die Laufwerke selbst sind deutlich teurer). Gemessen an der Kapazität haben Festplatten inzwischen die Bänder überholt. Im November 2012 speicherte LTO als leistungsfähigste Technologie 1,5 Terabyte auf einem Cartridge das mit über 100 x 100 mm deutlich größer als eine 3,5″ Festplatte ist.<\/p>\n

Eine Besonderheit ist die Zweckentfremdung von Audiocasettenrekordern bei Heimcomputern in den siebziger und achtziger Jahren. Manche Hersteller brachten auch eigene Geräte auf den Markt, die sie dann „Datasetten“ oder ähnlich nannten. Die Heimcomputer hatten einen Anschluss für die Mikrofon und Lautsprecherbuchen seines Kassettenrecorders und sie speicherten Daten als Töne. Von den ganzen Fähigkeiten des Rekorders wurde meist nur ein Ton einer Frequenz genutzt und eine bestimmte Länge stand für eine „0“ und eine andere für eine „1“. Nach jedem Signal gab es dann Stille. Eine zweite Methode bestimmte, wenn das Signal von positiver zu negativer Spannung wechselte. Da Töne Sinuswellen sind, schwankt die Spannung zwischen einem negativen und positiven Maximalwert. Gemessen wurde dann die Zeit zwischen zwei Passagen der Nulllinie. Eine lange Zeit entsprach dann einer „1“ und eine kurze Zeit einer „0“. Hier wurden dann zwei Tonhöhen für die Aufzeichnung genutzt.<\/p>\n

Der Nachteil dieser Vorgehensweise ist, dass es nur ein „Einspurgerät“ ist und zudem von der Speicherkapazität nur ein Teil genutzt wird. Hierzu ein Vergleich. Selbst eine billige Audiokassette konnte Töne in einem Frequenzbereich von 100 bis 14.000 Hz speichern. Gemäß den Shannonschen Theorem muss die Abtastfrequenz doppelt so hoch sein, also bei mindestens 28 kHz liegen. Nimmt man nur 8 Bit Quantisierungstiefe pro Herz, so entspricht dies einer Datenmenge von 224 kbit\/s. Telefon, bei dem nur ein Teil dieses Spektrums übertragen wird, hat wenn es bei ISDN digital übertragen wird, eine Datenrate von 64 kbit\/s und CD-ROMS mit höherer Abtastrate, Stereo und besserer Digitalisierung kommt auf 1200 kbit\/s.<\/p>\n

Demgegenüber erreichten einfache Datasetten 300-600 Bit\/s. Ein in meinem CPC-464 eingebauter Rekorder, der besonders abgestimmt war, erreichte 1000\/2000 Bit\/s. Mit einer eigens geschriebenen Firmwareroutine konnte man 3900 Bit\/s erreichen, doch diese Datenrate war schon zu dieser Zeit extrem langsam. Zudem fehlten allen Geräten die Möglichkeiten des schnellen Vorspulens. Um ein Programm zu finden musste man das gesamte Band abspielen. Man musste also im Extremfall bei einer C60 Cassette bis zu 30 Minuten warten, bis ein Programm eingeladen war. Daher wurden für diese Geräte auch Cassetten mit nur 10, 20 oder 30 Minuten Dauer angeboten.<\/p>\n

Die Versuche, Magnetbänder auch beim Heimcomputern digital einzusetzen, anstatt analoge Töne zu speichern gab es, sie waren jedoch nicht sehr erfolgreich. Die Firma Sinclair führte ein Microdrive ein. Obwohl die Bänder mit 1,9 mm Breite und 5 m Länge weniger als ein Dreißigstel der Fläche eines Bandes einer Kompaktkassette hatten, war ihre Datendichte zehnmal höher und erreichte 85 Kbyte für dieses kleine Band. Auch die Übertragungsrate von 15 Kbyte\/s war um den Faktor 100 schneller. Zudem konnten bei dem kurzen Band innerhalb von 7-8 s das Band nach einem Programm abgesucht werden.<\/p>\n

Allerdings wurde das Band für die Microdrives sehr teuer verkauft, teuer als Disketten, auch wenn das Laufwerk selbst recht preiswert war. Vor allem aber war es sehr unzuverlässig. Daher konnte es sich, wie auch andere Versuche einer „Band-Floppy“, nicht durchsetzen.<\/p>\n

Mit dem sinkenden Preis von Diskettenlaufwerken war nach etwa 10 Jahren (das erste Interface wurde 1977 von Tarbell für den Altair 8800 vorgestellt) Mitte der achtziger Jahre das Ende der Kompaktkassette als Datenspeicher auch bei Heimcomputern gekommen.<\/p>\n

Um die Jahrtausendwende versuchten einige Bastler das Prinzip auf den Videorekorder zu übertragen, also auch hier die Daten analog als Bilder (genaue gesagt farbiger Flächen) zu speichern. Doch keiner dieser Versuche konnte sich auf dem Markt platzieren.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Der Univac führte 1951 das Magnetband als Medium ein. Erfunden wurde es schon vorher. Nachdem schon 1888 die Aufzeichnung von Tonsignalen auf Stahldraht erfunden wurde, entwickelte AEG von 1935 bis 1940 das Magnetband basierend auf einem hochbeanspruchbarem Plastikband, das mit einer magnetischen Schicht meist aus Metalloxiden belegt war. Es war auf einer Rolle aufgerollt worden. 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