Bits / Bytes (Dateigrößen / Datenmengen)

Damit in der Informations- und Telekommunikationstechnik die Größen von Übertragungsraten, Medien, Dateien usw. angegeben werden können, benötigt man Maßeinheiten. 

Inhalt:

• Bit
• Bytes
• Oktett
• Tupel
• Präfix

Bit

Ein Bit ist die kleinste Maßeinheit und Datenmenge. Der Name leitet sich von binary und digit ab.Es kann nur die Zustände 0 und 1 einnehmen. Dabei handelt es sich um ein Binärsystem, da es nur zwei Zustände einnehmen kann. Der Name leitet sich unter anderem von seinen Zuständen ab. So lässt sich die Bedeutung auch leichter merken:

Es kann zwei, also bi, Zustände einnehmen.

Dabei muss "0" nicht unbedingt bedeuteten, dass kein Strom fließt. Es wird ein Pegel definiert, fällt das Signal darunter, so gilt das Signal als "0". Man spricht auch von einem elektrischen Potenzial, welches mit einem Pegel definiert wird. Dies gilt jedoch nur für handelsübliche Computer. Bei einem Quantencomputer wird zwar auch mit einem binären System gearbeitet, dies wird jedoch durch Basiszustände eines zweidimensionalen, komplexen Raums realisiert (z. B. Richtung des Vektors eines Elektrons).

Bei der Angabe hinter einer Zahl als Maßeinheit wird meistens das Wort ganz ausgeschrieben:

1 bit

Alternativ kann auch als Kurzform der Buchstabe b genutzt werden:

1 b

Auf der untersten Ebene im Computer wird prinzipiell mit Bits gearbeitet. Z. B. jede Zelle eines Speichermediums nimmt entweder "1" oder "0" ein. Diese Maßeinheit finden wir sehr oft in Übertragungsraten wieder. So muss z. B. zur Bestimmung der Zeit für eine Übertragung zuerst die Übertragungsrate oder die Dateigröße in das passende Format umgerechnet werden. Siehe dazu Beispiel unten.

Hinweis: Wie ein Bit übertragen wird, entscheidet die verwendete Codierung. Sie regelt wie ein Bit bei der Übertragung dargestellt wird.

Da Dateien nicht aus wenigen Bit besteht, ist eine größere Maßeinheit nötig.

Bytes

Ein Byte besteht aus 8 Bit und stellt damit die Maßeinheit für Dateigrößen dar. Man spricht auch vom kleinsten adressierbaren Element in einem Computer (gilt nicht für alle). Ein Byte kann 2⁸ (=256) verschiedene Zustände darstellen. Die Bit eines Byte werden auch oft (ISO-Konform) als Oktett bezeichnet. Dabei beinhaltet das Oktett sogenannte Tupel.

Oktett

Ein Oktett besteht aus 8 Bit und kann 256 verschiedene Zustände darstellen. Es ist das nach IEC 60027-2, die Bezeichnung für eine geordnete Zusammenstellung (mathematisch bekannt als Tupel). Der Begriff Byte dient dabei als Maßeinheit eines Oktett. Dies kann einen Wertebereich von 0 bis 255 (insgesamt 256 Werte) oder ein bis mehrere Zeichen darstellen. Ein Oktett bildet sich wie folgt:

0 0 0 0 0 0 0 0

Es können jedoch auch Halboktett (Nibble) mit 4 bit:

0 0 0 0

Oder Doppeloktett mit 16 bit vorkommen:

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Tupel

Bei einem Tupel handelt es sich um eine Liste, mit der Objekte (oder Werte) zusammengefasst werden. Bei einem Oktett handelt es sich um ein n-Tupel von 8 bit.

Präfixe (Einheitenvorsätze)

Bei Bits und Bytes gelten dieselben Einheitenvorsätze/Präfixe, um eine einfachere Übersicht zu ermöglichen. Es wird bei beiden Maßeinheiten jedoch zwischen den Dezimalpräfixen (SI-Präfixe) und Binärpräfixen (nach IEC) unterschieden. Der Einfachheit halber werden nur Byte genannt, für Bit müssen lediglich die Namen und Symbole angepasst werden. Aus "Byte" wird "Bit" und aus "B" wird "b" oder "bit".

Dezimalpräfixe

Bei Dezimalpräfixen handelt es sich um Zehnerpotenzen mit ganzzahligen Exponenten. Da es im letzten Jahrhundert erst spät eine Regelung (1996) gab, verständigte man sich zuerst auf die Nutzung des Dezimalpräfix. Speicherkapazitäten von Medien, wie z. B. Festplatten werden heute noch so angegeben.

Binärpräfixe

Sie wurden 1996 durch die IEC vorgeschlagen, da viele Komponenten eines Computers wie z. B. Arbeitsspeicher auf binärer Ebene arbeiten. Dabei wurden die sogenannten SI-Präfixe übernommen. Erkennbar sind sie an dem "bi" im Namen und dem "i" im Symbol. Daraus ergeben sich andere Größen und Potenzen:

Beispiel für Maßeinheiten

Die einzelnen Formate werden in verschiedenen Bereichen genutzt. So muss bereits bei der Berechnung einer Übertragungsdauer genau auf die einzelnen Präfixe geachtet werden.

Es soll im Beispiel berechnet werden, wie lange der Download einer 5,7 GB großen Datei in Anspruch nimmt.

Dateigröße: 5,7 GB

Übertragungsrate: 50Mbit/s

Rechnung:

50Mbit/s = 50.000.000 bit/s    #Umwandeln in anderes Format

50.000.000 bit/s / 8  =  6.250.000 Byte/s      #Umrechnung in Byte

5,7GB = 5.700.000.000 Byte     #Umwandeln in anderes Format

5.700.000.000 Byte / 6.250.000 Byte/s = 912 s    #Berechnung der Übertragungszeit durch Teilen der Dateigröße durch die Übertragungsrate

912 s / 60 s = 15,2 Minuten   #Umrechnen in Minuten

Diese Rechnung ist jedoch rein theoretisch. In der Praxis liegt die Übertragungsrate unter der maximal versprochenen Rate, da nicht die gesamte Bandbreite für die Nutzdaten genutzt werden kann (Steuerdaten usw.).