Lochstreifen

Grundprinzip und Bedeutung

Ein Lochstreifen ist ein streifenförmiger Datenträger aus Papier, Kunststoff oder einem Metall-Kunststoff-Laminat. Informationen werden durch eingestanzte Löcher dargestellt. Er funktioniert nach demselben Prinzip wie eine Lochkarte, hat aber eine variable Länge.

Lochstreifen waren vor Magnetband und Magnetplatte wirtschaftliche, les- und beschreibbare Speichermedien. Sie waren robust, einfach zu handhaben und können notfalls mit bloßem Auge gelesen werden. Bis in die 1990er Jahre nutzte man sie für Fernschreiber und Computer, meist zur Eingabe. In der numerischen Steuerung von Werkzeugmaschinen werden sie bis heute verwendet; im Computerbereich haben sie ihre Bedeutung verloren.

Entwicklung und Anwendungen

Schon im 18. Jahrhundert steuerten aneinander gereihte Holzplättchen Webstühle. Im 21. Jahrhundert werden ähnliche Webstühle in Tartanwebereien noch mit Metallgliederstreifen eingesetzt. Drehorgeln verwenden weiterhin pneumatisch gelesene Notenrollen nach einem ähnlichen Prinzip. Dort können Lochungen auch analog sein: Ein längliches Loch erzeugt etwa einen langen Ton.

Seit Mitte des 19. Jahrhunderts dienten Lochstreifen zur Darstellung und Speicherung von Daten in der Telegrafie. Morse-Punkte wurden zum Beispiel durch senkrecht übereinanderstehende Löcher, Morse-Striche durch diagonal angeordnete Löcher kodiert. Charles Wheatstone konstruierte 1841 in London einen lochenden Telegrafen; dessen Code lag links und rechts einer mittleren Transportspur. In Deutschland kamen Lochstreifen zunächst in Telegrafen von Siemens zum Einsatz, und 1869 baute Jaite in Berlin einen Empfangslocher.

Der Lochstreifen war Vorläufer der Lochkarte, die Herman Hollerith 1890 erstmals als Datenspeicher bei der Volkszählung der staatlichen Verwaltung in den USA einsetzte. Wegen ihrer Robustheit und Verbreitung wurden Lochstreifen zu Beginn des 21. Jahrhunderts in geringem Maß noch beispielsweise in der militärischen Nachrichtentechnik verwendet.

Einsatz bei Computern und Korrekturen

In der Computertechnik speicherten Lochstreifen Programm-Quelltexte, kompilierten Binärcode, Datensätze und Steuerinformationen für Peripheriegeräte. Ein Programmierer konnte am Fernschreiber oder Lochstreifenterminal das Programm und einen Datenstreifen erstellen. Am Computer wurden nacheinander ein Compiler auf einem strapazierfähigen Kunststoff-Lochstreifen, der Programmstreifen und nach dem Programmstart der Datenstreifen eingelesen. Als Ergebnis entstand wieder ein Lochstreifen, der im Klartext ausgedruckt oder etwa zur Steuerung eines Plotters für ein Diagramm verwendet werden konnte. Je nach Zweck wurden Streifen häufig in unterschiedlichen Farben benutzt.

Fehler ließen sich begrenzt von Hand korrigieren. Einzelne Löcher konnten mit einer Handstanze ergänzt werden. Beim Baudot-Code konnte ein Zeichen durch ein Bu-Zeichen mit allen 5 Löchern, beim ASCII-Code durch ein DEL-Zeichen mit allen 7 Löchern ungültig gemacht werden; ein Ersatz durch ein anderes Zeichen war nur selten möglich. Für größere Änderungen fügte man in Abständen Folgen reiner Transportlochung ein, gewöhnlich den unbenutzten Code „null“. Dort konnte der Streifen geschnitten und ein korrigiertes Stück mit schwarzem Klebeband eingefügt werden, insbesondere bei optischer Abtastung.

Stanzen und Lesen

Zum Beschreiben dienen Stanzgeräte mit einer Leiste von Stanzköpfen quer zur Laufrichtung. Für jedes Zeichen wird eine Lochspalte mit dem passenden Muster gestanzt; das Führungsloch wird stets ausgestanzt. Anschließend wird der Streifen um eine Position weitergeführt. Stanzer an Fernschreibern schaffen typischerweise 6 2/3 Zeichen pro Sekunde, neuere Geräte bis zu 150 Zeichen pro Sekunde.

Leseverfahren und Formate

Leser tasten Lochstreifen mechanisch, elektrisch, optisch oder elektrostatisch ab. Mechanische Leser transportieren den Streifen mit einem in die Führungslöcher greifenden Stachelrädchen und prüfen die Löcher mit Fühlern. Sie erreichen typischerweise 6 2/3 Zeichen pro Sekunde. Elektrische Leser ersetzen die Fühler durch Kontaktstifte, die nur bei einem Loch einen Kontakt schließen; sie sind schneller. Optische Leser verwenden Lichtschranken für Daten- und Führungsloch. Das Führungsloch dient dabei zur Datensynchronisation als Strobe-Impuls. Ein Capstan-Antrieb bewegt den Streifen; manche Geräte können ihn sehr schnell anhalten, ohne ein weiteres Loch zu überlaufen. Optische Leser erreichen über 1000 Zeichen pro Sekunde; der schnellste kommerziell verfügbare Leser von A/S Regnecentralen erreichte 2000 Zeichen pro Sekunde. Lange Streifen wurden nach dem Einlesen häufig in Körben aufgefangen und später auf Spulen aufgewickelt.

Die zwei mechanisch kompatiblen Hauptformate sind 17,4 mm breite 5-Kanal-Streifen und 25,4 mm breite 8-Kanal-Streifen. Beide besitzen ein Führungsloch zwischen Datenloch 3 und 4 und 10 Zeichenreihen pro Zoll (25,4 mm). Beim 5-Kanal-Streifen liegen 5 Datenlochpositionen in einem quadratischen Raster von 2,54 mm = 1/10 Zoll; beim 8-Kanal-Streifen gibt es 8 Datenlochpositionen. Legt man beide übereinander, sind sie innerhalb der Breite des schmaleren Streifens deckungsgleich. Daher kann ein 5-Kanal-Streifen oft in einem 8-Kanal-Lesegerät gelesen werden, sofern dessen Führung über Führungslöcher erfolgt; umgekehrt ist dies nicht möglich. Manche Stanzer lassen sich für beide Breiten justieren.

Ein 8-Kanal-Streifen speichert 256 verschiedene Zeichen, ein 5-Kanal-Streifen zunächst 32. Im Baudot-Code kann zwischen zwei Codehälften umgeschaltet werden; theoretisch sind damit 59 wirksame Zeichen möglich, im Baudot-Murray-Code (CCITT-2) werden jedoch nur 54 genutzt. Längere Streifen wurden meist auf Spulen aufgewickelt; bei DEC war auch Leporellofaltung üblich.