Lochkarten: Vom Jacquard-Webstuhl zur digitalen Revolution

Lochkarten (auch bekannt als Hollerith-Karten oder Lochkartenspeicher) stellen ein historisches, aber entscheidendes Datenspeicher- und Eingabemedium dar, das eine wichtige Rolle in der frühen Entwicklung der Datenverarbeitung spielte. Vor dem Aufkommen von Mäusen, Tastaturen oder sogar richtigen Bildschirmen dienten Lochkarten als primäres Mittel zur Kommunikation mit Computern.

Diese rechteckigen Kartonbögen, die mit verschiedenen Lochmustern versehen waren, kodierten verschiedene Zeichen und Befehle. Jede Karte enthielt typischerweise 80 Spalten mit Textinformationen, die in diesen gestanzten Löchern verborgen waren. Bis zum Aufkommen von Betriebssystemen mit grafischer Benutzeroberfläche (GUI) in den 1990er Jahren blieben Lochkarten die dominierende Methode zur Eingabe von Daten in die meisten Computersysteme.

Das Konzept der Lochkarten geht den Computern um Jahrhunderte voraus, wobei seine Wurzeln in der Textilindustrie und insbesondere im Jacquard-Webstuhl liegen.

1801 entwickelte der französische Erfinder Joseph Marie Jacquard einen automatisierten Webstuhl, der Lochkarten zur Steuerung des Anhebens der Kettfäden beim Weben verwendete. Diese Innovation ermöglichte die automatisierte Herstellung komplexer Stoffmuster. Jede Karte entsprach einer Reihe des Stoffdesigns, wobei die Löcher bestimmten, welche Kettfäden angehoben werden sollten.

Gegen Ende des 19. Jahrhunderts stand das US Census Bureau vor einer monumentalen Herausforderung: der effizienten Verarbeitung riesiger Mengen an Volkszählungsdaten. Die Volkszählung von 1880 hatte sieben Jahre gedauert, was die rechtzeitige Fertigstellung nachfolgender Volkszählungen zunehmend problematisch machte.

Herman Hollerith begegnete dieser Herausforderung, indem er 1890 eine auf Lochkarten basierende Tabelliermaschine erfand. Sein System funktionierte über drei Hauptprozesse:

1. Dateneingabe: Volkszählungsinformationen wurden auf Lochkarten codiert, wobei jede Karte eine Einzelperson darstellte und die Löcher verschiedene Attribute angaben.
2. Kartenlesen: Der Tabulator verwendete elektrische Bürsten, um die Löcher zu lesen, wodurch Stromkreise geschlossen wurden, die entsprechende Zähler auslösten.
3. Datenverarbeitung: Die Maschine erstellte automatisch Statistiken basierend auf den gestanzten Informationen.

Holleriths Erfindung reduzierte die Verarbeitungszeit der Volkszählung von 1890 auf nur drei Jahre. Seine Tabulating Machine Company, die 1896 gegründet wurde, wurde 1924 zu International Business Machines (IBM).

Lochkarten verwendeten eine binäre Codierung über 80 Spalten, wobei jede Spalte zwei Reihen mit 40 Zeichen enthielt. Das Vorhandensein oder Fehlen von Löchern repräsentierte binäre Werte (1 oder 0), was vier mögliche Kombinationen pro Spalte ermöglichte:

• 00 (kein Loch/kein Loch)
• 01 (kein Loch/Loch)
• 10 (Loch/kein Loch)
• 11 (Loch/Loch)

Es entstanden verschiedene Codierungssysteme, insbesondere:

Hollerith-Codierung: Verwendete 12 Lochpositionen pro Spalte, um alphanumerische Zeichen darzustellen.

EBCDIC: IBMs Extended Binary Coded Decimal Interchange Code verwendete 8-Bit-Binärdarstellungen.

Lochkarten dienten drei Hauptfunktionen:

1. Datenspeicherung: Bieteten Offline-Speicherung für Programme und Datensätze
2. Programmeingabe: Ermöglichte das direkte Laden von Code ohne manuelle Eingabe
3. Datenverarbeitung: Ermöglichte das Sortieren und Organisieren nach Thema oder alphabetisch

Ihre Einschränkungen wurden gegen Ende des 20. Jahrhunderts deutlich:

• Begrenzte Speicherkapazität (80 Zeichen pro Karte)
• Fehleranfällig (Fehler erforderten ein vollständiges Nachstanzen)
• Langsame Verarbeitungsgeschwindigkeiten
• Hohe Geräteausgaben

Die Entwicklung von Magnetbändern, Festplatten und nachfolgenden Speichertechnologien machte Lochkarten bis in die 1980er Jahre überflüssig.

Obwohl sie nicht mehr praktikabel sind, sind Lochkarten von Bedeutung als:

• Frühe Beispiele für die binäre Datenrepräsentation
• Pionierarbeit bei der Automatisierung der Informationsverarbeitung
• Kulturelle Symbole der frühen Datenverarbeitung
• Inspiration für Künstler und Designer

Ihre Geschichte veranschaulicht die technologische Entwicklung und zeigt, wie selbst veraltete Werkzeuge zukünftige Innovationen prägen können. Lochkarten stellen ein entscheidendes Kapitel in der Computergeschichte dar und markieren den Übergang der Menschheit in das digitale Zeitalter.