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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
Siehe auch: Bit

Das Byte [baɪt] ist ein Mengenbegriff (Maßeinheit) der Digitaltechnik und der Informatik, der für eine Folge von meist 8 Bit steht. Historisch gesehen war ein Byte die Anzahl der Bits zur Kodierung eines einzelnen Text-Schriftzeichens im jeweiligen Computersystem und ist daher das kleinste adressierbare Element in vielen Rechnerarchitekturen. 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:

  • eine Maßeinheit für eine Datenmenge von 8 Bit mit dem Einheitenzeichen „B“,[1] wobei es nicht auf die Ordnung der einzelnen Bits ankommt.
  • eine geordnete Zusammenstellung (n-Tupel) von 8 Bit, deren formale ISO-konforme Bezeichnung Oktett ist (1 Byte = 8 Bit). Ein Oktett wird manchmal in zwei Hälften (Nibbles) zu je 4 Bit zerlegt, wobei jedes Nibble durch eine hexadezimale Ziffer darstellbar ist. Ein Oktett kann also durch zwei Hexadezimalziffern dargestellt werden.
  • die kleinste adressierbare Datenmenge eines bestimmten technischen Systems, z. B.:
    • bei Telex: 1 Zeichen = 5 Bit
    • bei Sixbit: 1 Zeichen = 6 Bit
    • bei ASCII: 1 Zeichen = 7 Bit
    • bei IBM-PC: 1 Zeichen = 8 Bit = 1 Oktett
    • bei Nixdorf 820 12 Bit
    • bei Rechnersystemen der Typen UNIVAC 1100/2200 und OS2200 Series: 1 Zeichen = 9 Bit (ASCII-Code) bzw. 6 Bit (FIELDATA-Code)
    • bei Radix-50: 1 Zeichen = \log_{2} (50_8) \text{ bit} = \log_{2} (40_{10}) \text{ bit} \approx 5{,}32 \text{ bit}
    • Bei Rechnern der Familie PDP-10: 1 Zeichen = 1…36 Bit, Bytelänge frei wählbar
  • einen Datentyp in Programmiersprachen. Die Anzahl Bit pro Byte kann je nach Programmiersprache und Plattform variieren (meistens 8 Bit).
  • ISO-C99 definiert 1 Byte als eine zusammenhängende Folge von mindestens 8 Bit.[2]

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 (englisch: 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.

  Geschichte des Begriffs

Bit ist ein Kofferwort aus Binary und digit, heißt also zweiwertige Ziffer – Null oder Eins. Dessen Bestandteile lassen sich auf die lateinischen Wörter digitus (Finger), den bzw. die man seit der Antike zum Zählen verwendet (vgl. Plautus: „computare digitis“) und lateinisch (genauer neulateinisch) binarius (zweifach), vgl. lateinisch bis (zweimal), zurückführen.

Das Wort Byte ist künstlich und stammt von englisch bit (deutsch: bisschen) und bite (deutsch: Bissen) ab. 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.[3] Im Original beschrieb er eine Breite von sechs Bit und stellte die kleinste direkt adressierbare Speichereinheit eines entsprechenden Computers dar, und damit konnte man die Buchstaben und gängige Sonderzeichen zum Beispiel in Quelltexten von Programmen oder anderen Texten speichern (also 2^6 = 64 verschiedene Zeichen). Die Schreibweise Bite wurde zu Byte geändert, um versehentliche Verwechslungen mit Bit zu vermeiden.

In den 1960er Jahren wurde der sich in seiner Verwendung schnell ausbreitende ASCII-Zeichensatz definiert, der noch mit einer Bittiefe von sieben Bit auskam. Später wurden um ein Bit erweiterte ASCII-Zeichensätze verwendet, die auch die häufigsten internationalen Diakritika abbilden konnten, wie zum Beispiel die Codepage 437. In diesen erweiterten ASCII-Zeichensätzen entspricht jedes Zeichen exakt einem Byte mit acht Bit.

Für kurze Zeit hat es um 1970 4-Bit-Prozessoren gegeben, deren 4-Bit-Datenworte (auch Nibbles genannt) mit hexadezimalen Ziffern dargestellt werden konnten. 8-Bit-Prozessoren wurden schon kurz nach der Erfindung der Programmiersprachen C und Pascal eingeführt, also Anfang der 1970er Jahre, und waren in Heimcomputern bis in die 1980er Jahre im Einsatz (im sogenannten Embedded-Bereich auch heute noch). Deren 8-Bit-Datenworte (respektive Bytes) konnten mit genau zwei hexadezimalen Ziffern dargestellt werden. Seitdem hat sich die Breite der Datenworte von Hardware von 4 über 8, 16, 32 bis heute zu 64 und 128 Bit hin immer wieder verdoppelt.

Zur Unterscheidung der ursprünglichen Bedeutung als kleinste adressierbare Informationseinheit 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.

  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. In vielen Programmiersprachen wird für ein einzelnes Bit der Datentypboolean“ (respektive „Boolean“ oder „BOOLEAN“) verwendet.

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. Viele Programmiersprachen unterstützen einen Datentyp mit dem Namen „byte“ (respektive „Byte“ oder „BYTE“), wobei zu beachten ist, dass dieser je nach Definition als ganze Zahl, als Bitmenge, als Element eines Zeichensatzes oder bei typunsicheren Programmiersprachen sogar gleichzeitig für mehrere dieser Datentypen verwendet werden kann, sodass keine Zuweisungskompatibilität mehr gegeben ist.

Das Byte ist die Standardeinheit, um Speicherkapazitäten oder Datenmengen zu bezeichnen. Dazu gehören Dateigrößen, die Kapazität von permanenten Speichermedien (Festplattenlaufwerke, CDs, DVDs, Blu-ray Discs, Disketten, USB-Massenspeichergeräte und so weiter) und die Kapazität von vielen flüchtigen Speichern (zum Beispiel Arbeitsspeicher). Übertragungsraten (zum Beispiel die maximale Geschwindigkeit eines Internet-Anschlusses) gibt man dagegen üblicherweise auf der Basis von Bits an.

  Bedeutungen von Dezimal- und Binärpräfixen für große Anzahlen von Bytes

Hauptartikel: Binärpräfix

  SI-Präfixe zur Basis 10

Für Datenspeicher mit binärer Adressierung ergeben sich Speicherkapazitäten von 2n Byte, d. h. Zweierpotenzen. Da es bis 1996 keine speziellen Einheitenvorsätze für Zweierpotenzen gab, hat es sich verbreitet, die SI-Präfixe im Zusammenhang mit Speicherkapazitäten zur Bezeichnung von Zweierpotenzen zu verwenden (mit Faktor 210 = 1024 statt 1000). Ein Beispiel:

  • 1 Kilobyte (kB) = 1024 Byte, 1 Megabyte (MB) = 1024 Kilobyte = 1024 · 1024 Byte = 1.048.576 Byte usw.

Vereinzelt kommen auch Mischformen vor, etwa bei der Speicherkapazität einer 3,5-Zoll-Diskette: 1,44 MB = 1440 kB = 1440 × 1024 Byte.

  IEC-Präfixe zur Basis 2

Um Mehrdeutigkeiten zu vermeiden, schlug die IEC 1996 neue Einheitenvorsätze vor, die nur in der binären Bedeutung verwendet werden sollten.[4] Ein Beispiel:

  • 1 Kibibyte (KiB) = 1024 Byte, 1 Mebibyte (MiB) = 1024 · 1024 Byte = 1.048.576 Byte.

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 der bisherigen IEC 60027-2,[5] die durch die weltweite ISO-Norm IEC 80000-13:2008 (bzw. DIN EN 80000-13:2009-01) ersetzt wurde. Außerdem wurde empfohlen, die SI-Präfixe nur noch in der dezimalen Bedeutung zu benutzen, damit sich sowohl für Zweierpotenzen als auch für Zehnerpotenzen eindeutige Bezeichnungen ergeben, z. B.:

  • 1 Kilobyte (kB) = 1000 Byte, 1 Megabyte (MB) = 1000 · 1000 Byte = 1.000.000 Byte.

Viele Standardisierungsorganisationen schlossen sich dieser Empfehlung an (siehe Binärpräfix)

  Vergleich

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

Dezimalpräfixe       Binärpräfixe
Name
(Symbol)
Bedeutung[G 1] Unterschied
(gerundet)
IEC-Name
(IEC-Symbol)
Bedeutung
Kilobyte (kB)[G 2] 103 Byte = 1.000 Byte 2,40 % Kibibyte (KiB)[G 3] 210 Byte = 1.024 Byte
Megabyte (MB) 106 Byte = 1.000.000 Byte 4,86 % Mebibyte (MiB) 220 Byte = 1.048.576 Byte
Gigabyte (GB) 109 Byte = 1.000.000.000 Byte 7,37 % Gibibyte (GiB) 230 Byte = 1.073.741.824 Byte
Terabyte (TB) 1012 Byte = 1.000.000.000.000 Byte 9,95 % Tebibyte (TiB) 240 Byte = 1.099.511.627.776 Byte
Petabyte (PB) 1015 Byte = 1.000.000.000.000.000 Byte 12,6 % Pebibyte (PiB) 250 Byte = 1.125.899.906.842.624 Byte
Exabyte (EB) 1018 Byte = 1.000.000.000.000.000.000 Byte 15,3 % Exbibyte (EiB) 260 Byte = 1.152.921.504.606.846.976 Byte
Zettabyte (ZB) 1021 Byte = 1.000.000.000.000.000.000.000 Byte 18,1 % Zebibyte (ZiB) 270 Byte = 1.180.591.620.717.411.303.424 Byte
Yottabyte (YB) 1024 Byte = 1.000.000.000.000.000.000.000.000 Byte 20,9 % Yobibyte (YiB) 280 Byte = 1.208.925.819.614.629.174.706.176 Byte
  1. SI-Präfixe sind nur für SI-Einheiten standardisiert; Byte ist keine SI-Einheit
  2. wird gelegentlich mit „KB“ abgekürzt
  3. wird gelegentlich mit „KB“ abgekürzt, um den Unterschied zu „kB“ zu kennzeichnen (nicht standardisiert)

Für größere Dezimal- und Binärpräfixe wird die Unterscheidung bedeutender, da die nominelle Differenz größer wird. So beträgt sie zwischen kB und KiB nur 2,4 %, zwischen TB und TiB hingegen bereits 10 %. Die nominelle Differenz wird nicht nur stets größer, sie ist sogar unbeschränkt. Bei 1090 hätte man dann zum Beispiel eine Differenz von über 100 %.

  Kapazitätsangaben bei Speichermedien

Die Hersteller von Massenspeichermedien, wie Festplatten, DVD-Rohlingen und USB-Speicher-Sticks, verwenden die Dezimal-Präfixe, wie es bei internationalen Maßeinheiten üblich ist, um die Speicherkapazität ihrer Produkte anzugeben. Daraus ergibt sich beispielsweise das Problem, dass ein mit „4,7 GB“ gekennzeichneter DVD-Rohling von Software, welche die Dezimalpräfixe zur Bezeichnung von Zweierpotenzen verwendet (wie zum Beispiel der Windows Explorer), mit dem formal unterschiedlichen Wert von „4,38 GB“ angezeigt wird, obwohl in beiden Fällen rund 4,7 Gigabyte (4.700.000.000 Byte) gemeint sind. Ebenso wird in solchen Fällen eine mit „1 TB“ spezifizierte Festplatte mit der scheinbar deutlich kleineren Kapazität von etwa „931 GB“ oder „0,9 TB“ erkannt, obwohl in allen drei Fällen jeweils rund 1,0 Terabyte (1.000.000.000.000 Bytes) gemeint sind.

Das Betriebssystem Mac OS X ab Version 10.6[6] benutzt konsequent Dezimalpräfixe in ihrer dezimalen Bedeutung. KDE stellt drei Varianten zur Verfügung (Binärpräfixe, Dezimalpräfixe, oder das von Windows bekannte gemischte), verwendet standardmäßig jedoch die Binärpräfixe. Für Linux-Distributionen mit anderen Desktopumgebungen, wie z.B. Ubuntu voraussichtlich ab Version 11.04,[7] gibt es klare Richtlinien, wie Anwendungen Datenmengen angeben sollen; hier findet man beide Angaben, es überwiegen aber die Binärpräfixe.

  Siehe auch

  Weblinks

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

  Quellen

  1. IEC 60027-2, Ed. 3.0, (2005–08): Letter symbols to be used in electrical technology – Part 2: Telecommunications and electronics.
  2. Rationale for International Standard— Programming Languages— C. April 2003, S. 217, abgerufen am 28. November 2009 (PDF, englisch).
  3. Byte definition (englisch)
  4. Vgl. internationale Norm IEC 60027-2: 2005, 3. Auflage, Letter symbols to be used in electrical technology – Part 2: Telecommunications and electronics veröffentlicht.
  5. BIPM – SI-Broschüre, 8. Auflage, März 2006, Abschnitt 3.1: SI-Präfixe. Randnotiz. Siehe auch: BIPM – SI prefixes
  6. Eric Schäfer: Dateigrößen: Snow Leopard zählt anders. In: Mac Life. 28. August 2009.
  7. UnitsPolicy. Ubuntu, abgerufen am 24. April 2010 (englisch).
   
               

 

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