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Byte

Dieser Artikel erläutert das Byte in der Informationstechnik. Für weitere Bedeutungen siehe Byte (Begriffsklärung).
Einheit
Norm IEC 60027-2
Einheitenname Byte, Oktett
Einheitenzeichen B
Beschriebene Größe(n) Daten
In SI-Einheiten 1\,\mathrm{Byte} = 8\,\mathrm{Bit}
Siehe auch: Bit

Das Byte [baɪt] ist ein Mengen-Begriff aus der Digitaltechnik und Informatik, der für eine Zusammenstellung von mehreren (heute fast immer 8) Bit steht. Um ausdrücklich auf eine Anzahl von 8 Bit hinzuweisen, wird auch die Bezeichnung Oktett verwendet.

Inhaltsverzeichnis

Definitionen

Was genau ein Byte bezeichnet, wird je nach Anwendungsgebiet etwas unterschiedlich definiert. Der Begriff kann stehen für:

Bei den meisten heutigen Rechnern fallen alle diese Definitionen in eine zusammen.

Der Begriff Byte wird aufgrund der großen Verbreitung von Systemen, die auf acht Bit (beziehungsweise Zweierpotenzvielfache davon) basieren, für die Bezeichnung einer acht Bit breiten Größe verwendet, die in formaler Sprache (entsprechend ISO-Normen) aber korrekt Oktett (engl.: octet) heißt. Als Maßeinheit bei Größenangaben wird in der deutschen Sprache der Begriff Byte (im Sinne von 8 Bit) verwendet. Bei der Übertragung kann ein Byte parallel (alle Bit gleichzeitig) oder seriell (alle Bit nacheinander) übertragen werden. Zur Sicherung der Richtigkeit werden oft Prüfbits angefügt. Bei der Übertragung größerer Mengen sind weitere Übertragungsprotokolle möglich. So werden bei 32-Bit-Rechnern oft 32 Bit (vier Byte) gemeinsam in einem Schritt übertragen, auch wenn nur ein 8-Bit-Tupel übertragen werden muss. Das ermöglicht eine Vereinfachung der zur Berechnung erforderlichen Algorithmen und einen kleineren Befehlssatz des Computers.

Praktische Verwendung

In der elektronischen Datenverarbeitung nennt sich die kleinstmögliche Speichereinheit Bit. Ein Bit kann zwei mögliche Zustände annehmen, die meist als „Null“ und „Eins“ bezeichnet werden.

Acht solcher Bits werden zu einer Einheit – sozusagen einem Datenpäckchen – zusammengefasst und allgemein Byte genannt. Die offizielle ISO-konforme Bezeichnung lautet dagegen Oktett: 1 Oktett = 1 Byte = 8 Bit.

Das Byte ist die Standardeinheit, um Speicherkapazitäten oder Datenmengen zu bezeichnen. Dazu gehören Dateigrößen, die Kapazität von permanenten Speichermedien (Festplatten, CDs, DVDs, Disketten, USB-Massenspeichergeräte usw.) und die Kapazität von vielen flüchtigen Speichern (z. B. Arbeitsspeicher (RAM)). Übertragungsraten (z. B. die maximale Geschwindigkeit eines Internet-Anschlusses) gibt man dagegen üblicherweise auf der Basis von Bits an.

Präfixe für große Anzahlen von Bytes

Verwendung der SI-Präfixe

Die Adressierung von Speichermengen ist im Allgemeinen binär organisiert. Die SI-Präfixe werden daher sehr häufig als Binärpräfixe verwendet (auf Basis von Zweierpotenzen, mit Einheitenfaktor 1024 [2 hoch 10] statt 1000):

Diese binäre Verwendung der SI-Präfixe wurde 1986 von der IEEE auch offiziell definiert, jedoch einige Jahre später wieder zurückgenommen (siehe nächster Abschnitt).

In einigen Kontexten werden die SI-Präfixe analog in ihrer Bedeutung im SI-System als Dezimalpräfixe verwendet, was zu nominal größeren Zahlenwerten führt:

Bei Datenspeichern ist die Art der Verwendung unterschiedlich, und es kommen auch Mischformen vor (z. B. die Kapazität einer 3,5″–Diskette: 1,44 MB = 1440 KB = 1440 x 1024 Byte). Bei Datenübertragungsraten werden die SI-Präfixe immer dezimal verwendet (Sekunde ist SI-Einheit der Zeit):

Manchmal wird auch unterschieden zwischen:

Beispiel: Eine Festplatte wird mit 640 GB verkauft (dezimale Bedeutung = 640'000'000'000 Bytes realer Speicherplatz). Das sind umgerechnet 596,05 GiB (binäre Bedeutung), also die Menge an Speicherplatz, wie er vom Betriebssystem angezeigt wird.

Zur Umrechnung müssen die Bytes nach dezimaler Bedeutung (640GB)

durch eine Einheit innerhalb der gleichen Größenordnung, hier Giga in der binären Bedeutung geteilt werden (1 GiB),

also: \dfrac{640GB} {1GiB} = \dfrac{640*1000*1000*1000} {1024*1024*1024} = \dfrac{640'000'000'000} {1'073'741'824} = 596,05GiB

Es wird also statt 100 % des Speicherplatzes wie Betriebssysteme rechnen (binäre Bedeutung) der um 7,37 % höhere Zahlenwert (dezimale Bedeutung) angegeben, was sich marketingstrategisch besser verkauft, faktisch jedoch nicht falsch ist, sondern nur eine andere Form der Berechnung darstellt, weil es bei der Angabe von Speicherplatz keinen Standard gibt.

Neue Binärpräfixe

Um Mehrdeutigkeiten zu vermeiden, schlug die IEC 1996 neue Einheitenvorsätze vor, die nur in der binären Bedeutung verwendet werden sollten.[2]

Diese Binärpräfixe entsprechen:

Des Weiteren wurde empfohlen, die SI-Präfixe nur noch in der dezimalen Bedeutung zu benutzen:

Viele Standardisierungsorganisationen schlossen sich dem an. Darunter sind zu nennen das BIPM (1998), die IEEE (2002) und speziell in Deutschland 2007[3] die Physikalisch-Technische Bundesanstalt (2007).

Eine Übersicht über die möglichen Einheitenvorsätze und deren Bedeutungen bietet die folgende Tabelle:

SI-Präfixe Binärpräfixe
Name
(Symbol)
SI-konforme Bedeutung3) Meist verwendete Bedeutung1) Unterschied Name
(Symbol)
Bedeutung
Kilobyte (kB) 103 Byte = 1.000 Byte 210 Byte = 1.024 Byte 2,4 % Kibibyte (KiB)2) 210 Byte
Megabyte (MB) 106 Byte = 1.000.000 Byte 220 Byte = 1.048.576 Byte 4,9 % Mebibyte (MiB) 220 Byte
Gigabyte (GB) 109 Byte = 1.000.000.000 Byte 230 Byte = 1.073.741.824 Byte 7,4 % Gibibyte (GiB) 230 Byte
Terabyte (TB) 1012 Byte = 1.000.000.000.000 Byte 240 Byte = 1.099.511.627.776 Byte 10,0 % Tebibyte (TiB) 240 Byte
Petabyte (PB) 1015 Byte = 1.000.000.000.000.000 Byte 250 Byte = 1.125.899.906.842.624 Byte 12,6 % Pebibyte (PiB) 250 Byte
Exabyte (EB) 1018 Byte = 1.000.000.000.000.000.000 Byte 260 Byte = 1.152.921.504.606.846.976 Byte 15,3 % Exbibyte (EiB) 260 Byte
Zettabyte (ZB) 1021 Byte = 1.000.000.000.000.000.000.000 Byte 270 Byte = 1.180.591.620.717.411.303.424 Byte 18,1 % Zebibyte (ZiB) 270 Byte
Yottabyte (YB) 1024 Byte = 1.000.000.000.000.000.000.000.000 Byte 280 Byte = 1.208.925.819.614.629.174.706.176 Byte 20,9 % Yobibyte (YiB) 280 Byte

1) nicht standardisiert; genauere Erläuterung im Text. 2) wird häufig auch mit KB abgekürzt.
3) SI-Präfixe sind nur für SI-Einheiten standardisiert; Byte ist keine SI-Einheit.


Die Prozentuale Abweichung lässt sich wie folgt berechnen: (N ist die Nummer der Ebene: 1 für Kilobyte, 2 für Megabyte, ...)


\left(\dfrac {2^{10n}} {10^{3n}} - 1\right) \cdot 100\% = \left((1{,}024)^n - 1\right) \cdot 100\%

Vergleich Dezimal- und Binärpräfixe

Für höherwertige Präfixe ist die willkürliche Differenzierung hinsichtlich Dezimal- und Binärpräfixen zunehmend mit Schwierigkeiten verbunden, da der Unterschied zwischen Präfixen dezimaler und binärer Bedeutung immer größer wird und daher nicht mehr vernachlässigt werden kann. So beträgt der Unterschied zwischen KB und KiB erst 2,4 %, der von TB und TiB hingegen bereits 10 %.

Standardisierung

Das für die SI-Präfixe zuständige Internationale Büro für Maß und Gewicht (BIPM) rät von der binären Verwendung der SI-Präfixe ausdrücklich ab und empfiehlt für die Bezeichnung von Zweierpotenzen die Binärpräfixe gemäß IEC 60027–2.[4]

In der IT-Praxis sowie in Forschung und Lehre haben sich die neuen Binärpräfixe bisher nicht durchsetzen können. Die SI-Präfixe werden daher weiterhin als Binärpräfixe und im Ausnahmefall als Dezimalpräfixe verwendet.

Kapazitätsangaben bei Speichermedien

Die Hersteller von Festplatten und DVD-Rohlingen verwenden die SI-Präfixe standardkonform, um die Kapazität ihrer Produkte anzugeben. Daraus ergibt sich beispielsweise das Problem, dass ein mit „4,7 GB“ gekennzeichneter DVD-Rohling vom Betriebssystem mit dem formal unterschiedlichen Wert von „4,38 GiB“ oder eine mit „500 GB“ spezifizierte Festplatte mit der scheinbar deutlich kleineren Kapazität von „466 GiB“ erkannt wird.

Geschichte des Begriffs

Das Wort Byte ist künstlich und stammt von englisch bit (deutsch: Bisschen) und bite (deutsch: Biss). Verwendet wurde es, um eine Speichermenge oder Datenmenge zu kennzeichnen, die ausreicht, um ein Zeichen darzustellen. Der Begriff wurde 1956 von Werner Buchholz geprägt in einer frühen Designphase eines IBM-Computers.[5] Im Original beschrieb er eine Breite von 6 Bit und stellte die kleinste direkt adressierbare Speichereinheit eines Computers dar. Die Schreibweise Bite wurde zu Byte geändert, um versehentliche Verwechslungen mit Bit zu vermeiden.

Byte wird als Abkürzung gedeutet für:

Bit ist die Abkürzung für Binary digit, d. h. „zweiwertige Ziffer“ – Null oder Eins (von lat. „digitus“ (Finger), den bzw. die man seit der Antike zum Zählen verwendet (vgl. Plautus: „computare digitis“) und lat. (neulat.) „binarius“ (zweifach), vgl. lat. „bis“ (zweimal)).

Eine weitere Erklärung des Begriffes liegt in der Kurzform „by eight“, übersetzt „mal acht“.

Zur Unterscheidung der ursprünglichen Bedeutung als kleinste adressierbare Einheit und der Bedeutung als 8-Bit-Tupel wird in der Fachliteratur (abhängig vom Fachgebiet) korrekterweise auch der Begriff Oktett für letzteres benutzt, um eine klare Trennung zu erzielen.

Siehe auch

Weblinks

 Wiktionary: Byte – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen und Grammatik

Quellen

  1. IEC 60027-2, Ed. 3.0, (2005–08): Letter symbols to be used in electrical technology – Part 2: Telecommunications and electronics.
  2. Vgl. internationale Norm IEC 60027-2: 2005, 3. Auflage, Letter symbols to be used in electrical technology – Part 2: Telecommunications and electronics veröffentlicht.
  3. Physikalisch-Technische Bundesanstalt: PTB-Mitteilungen 117 (2007), Heft 2, S. 22. „Das Internationale Einheitensystem”
  4. BIPM – SI-Broschüre, 8. Auflage, März 2006, Abschnitt 3.1: SI-Präfixe. Randnotiz. [1]
  5. Byte definition (englisch)