Lochkarte/ Hollerith-Karte (1888, Hermann Hollerith)

neuwertige, unbenutze Lochkarte

Einführung

Eine Lochkarte ist eine Pappkarte, in die Löcher zur Informationsspeicherung,- verarbeitung- und –übertragung eingestanzt werden. Dabei dient die Lochkarte als dauerhafter mechanischer Speicher für Dateneingaben – also als ROM.

Funktionsweise

Die Lochkarte ist ein maschineller Datenträger, d.h. ein Datenträger, der in der Regel maschinell beschrieben und ausgelesen wird, er kann jedoch im Gegensatz zu vielen anderen maschinellen Datenträgern auch manuell ausgelesen werden. Die maschinelle Datenspeicherung geschieht durch den Lochkartenlocher (auch: Lochkartenstanzer) die Auslesung geschieht maschinell durch den Lochkartenleser.
 
Das Grundprinzip der Lochkarte ist geht auf die Funktionsweise von Spieldosen und anderen Automaten zurück, in denen eine rotierende Walze oder Scheibe als Trägermaterial angebrachter Stifte oder Löcher die automatisierte Wiederholung bestimmter Aktionen oder Wiedergabe von Musikstücken ermöglichte.
 
Die Datenspeicherung erfolgt über die Kodierung relevanter Daten für eine spezielle Funktion einer Maschine, die diese wiederum ausliest.
Dabei ist die Position der Löcher von der jeweiligen auszuführenden Tätigkeit, d.h. dem jeweiligen Programmcode, vorgegeben.
 
Um die Funktion zu einem beliebigen Zeitpunkt auszuführen, werden die Löcher des Speichermediums durch einen Lochkartenleser ausgelesen und wieder decodiert, wodurch dem jeweiligen Loch wieder seine Funktion zugeordnet wird.1

Lochkartenlocher (Lochkartenstanzer)

gestanzte IBM Lochkarte
Lochkartenlocher verfügen über eine Éingabe- und eine Ausgabemechanik, d.h. in der Regel eine Schreibmaschinentastatur sowie eine Zuführvorrichtung für die Lochkarten und die Programmkarte. Auf der Schreibmaschinentastatur erfolgt die Dateneingabe, die in die Lochkarte gelocht wird. Zur Kontrolle werden alle Daten auf einer zweiten Maschine, dem Lochkartenartenprüfer, nochmals eingegeben. Anschließend werden beide Lochkarten durch Übereinanderlegen abgeglichen. Stimmen die Lochungen überein, ist von einer korrekten Eingabe auszugehen und die Karte als geprüft zu kennzeichen. Vereinfacht und beschleunigt wurde diese Arbeit später durch die Programmkarte. Es konnten als numerisch oder alpha-numerisch definierte Felder direkt angesprungen werden sowie mittels einer Kopiertaste ganze bereits gestanzte Karte bis zu einer gewünschten Spalte kopiert werden. An Computern mit Terminal-gesteuerter Eingabe konnten Später entsprechende Inhalte auf einem Fernschreiber oder einem Monitor ausgegeben werden. Des Weiteren konnten Lochkartenstanzer zur Datenausgabe, vergleichbar mit einem heutigen Drucker angesteuert werden.

Lochkartenleser

Das Auslesen der Lochkarten geschieht durch Abtastung der Lochkarte auf „eingespeicherte“ Löcher. Dies kann auf verschiedene Arten geschehen:
mechanisch, elektrisch, optisch oder elektrostatisch.
Durch Einlegen eines Lochkartenstapel in ein Lesefach und beschweren mit einem Gewicht ließ sich so per Knopfdruck ein maschinelles Auslesen starten. Dabei wurde der Stapel durch ein Gebläse aufgelockert, so dass eine Karte nach der anderen eingelesen werden konnte.

Geschichtliches - Anwendung und Einsatzgebiete

Lochkarten und lochkartenartige Systeme im Allgemeinen werden seit etwa der Mitte des 18. Jahrhunderts im Bereich der Prozessautomatisierung und Datenverarbeitung eingesetzt. Lochkarten stellten dabei als Weiterentwicklung des Lochstreifens die erste wirtschaftliche Möglichkeit dar wiederkehrende Arbeitsabläufe rationell zu wiederholen. Diese Eigenschaft war vor allem in der Zeit der Industrialisierung ab der zweiten Hälfte des 18. Jahrhunderts von enormer Bedeutung, da lochkartengesteuerte Webstühle die Produktivität erhöhten und Mechanisierung und Automatisierung Arbeitskräfte und somit Kosten einsparen konnte. Dabei bestanden die ersten Lochkarten aus hölzerne Plättchen. Auch heutzutage verwenden viele Drehorgeln noch lochkartenähnlichen Steuerungssysteme als Datenspeicher für abzuspielende Noten (sog. Faltkartonnoten oder Lochbandrollen), des weiteren werden weitere automatische und teilautomatische Musikinstrumente heutzutage noch nach dem Lochkartenverfahren angesteuert. Frühe Datenverarbeitungs- und -registrieranlagen, z.B. zur Volkszählung oder Erfassung von Warenströmen, waren ohne Lochkarten nicht denkbar.
 
Mechanische und auch elektromechanische Speichersysteme, die Daten durch Löcher in einem externen Medium aus Papier, Karton oder ähnlichem Material speichern, boten vor der Entwicklung der elektronischen Datenverarbeitung die wirtschaftlichste Möglichkeit codierte Daten schnell zu vervielfältigen und mit einfachen Mitteln neue Codes zu schreiben.
 
Seit Mitte der 1960er Jahre wurden Lochstreifen durch Magnetbänder als schnellere, leistungsfähigere und besser transportable Datenträger ersetzt. Dieser Trend schritt mit der Entwicklung der Disketten als Datenträger mit höherer Kapazität, sowie später der Festplatte, fort. Nichts desto trotz fanden Lochkarten vor allem aufgrund ihrer Robustheit noch bis in die 1990er Jahre z.B. im Bibliothekswesen oder der Verwaltung sowie in mechanischen Stempeluhren Anwendung. Mit der Weiterentwicklung von Computerchips sind heutzutage jedoch nahezu 100% aller Lochkarten durch moderne Speichersysteme ersetzt worden.2

Hollerith-Lochkarte

Die erste Bewährungsprobe des sich später weitgehend durchsetzenden Lochkartenformat war die 11. US-amerikanische Volkszählung von 1890, zu der Dr. Herman Hollerith, der offizielle Erfinder der Lochkarte, ein auf Lochkarten basierendes Verfahren bestehend aus der Lochkarte selbst sowie den zur Bearbeitung notwendigen Stanz- und Auswertemaschinen entwickelte. Dr. Herman Hollerith bewerkstelligte dabei die gesamte Erfassung und Auswertung mit nur etwa 40 Mitarbeitern in nur 4 Wochen.
 
Nach dieser erfolgreichen Premiere wurde die Lochkarte vor allem in mechanischen und elektromechanischen Rechen-, Sortier- sowie Mischmaschinen eingesetzt. Erst 1928 bekam die Lochkarte dann ihr endgültiges, standardisiertes Format, mit dem sie es dann auch unter dem Namen ihres Erfinders als "Hollerithkarte" zu Weltruhm brachte. 
 
Eine Hollerith-Lochkarte besteht aus dünnem Karton, ist rechteckig und hat in etwa die Maße 18,7 cm × 8,3 cm bei einer Dicke von 0,17 mm.
Die Spalten, in die später an bereits vorgegebene Positionen Löcher gestanzt werden, sind ebenfalls Teil des Standards. So kann eine Folge von Zeichen an jeder geeigneten Maschine codiert und decodiert werden.
 
Als im 20. Jahrhundert die ersten Computer entwickelt wurden, boten sich die schon etablierten Lochkarten als Medium zur Programmeingabe und Datenspeicherung an. Bereits Konrad Zuses erster Rechner, die Z1 von 1937, wurde mit Hilfe von Code gesteuert, der in einen Lochstreifen gestanzt wurde. Später wurden für Computer jedoch fast ausschließlich Lochkarten nach Hollerith verwendet.
 
Das traditionelle Code-Format für Hollerith-Lochkarten sah 240 Positionen für Löcher vor. Da dies jedoch den späteren Anforderungen nicht genügte, ließ sich IBM bereits 1928 ein 80-Spalten-Format patentieren, das sich flächendeckend durchsetzte. In diese Lochkarte können in 80 Spalten sowie in 12 Zeilen Löcher gestanzt werden, was einem Fassungsvermögen von etwa 80 Byte entspricht. Eine heute übliche 320-GB-Festplatte kann somit den Inhalt von vier Milliarde Lochkarten speichern. Das würde einem Lochkartenstapel von 680 km Höhe entsprechen.3
Quellenangaben/ Einzelnachweise:
1 "punch card" - Farlex, Inc. 1051, County Line Road Suite 100, Huntingdon Valley, PA 19006. URL: http://encyclopedia2.thefreedictionary.com/punch+card
2 "Das will ich von der Technik wissen" - Axel Rex (Zeichnungen Hannes Limmer), Südwest Verlag München 1969 S. 94 – 95
3 "Hollerith 1890 Census Tabulator" - Frank da Cruz, Columbia University Computing History. URL: http://www.columbia.edu/acis/history/census-tabulator.html