Spei­cher­grö­ßen: Was sind digitale Da­ten­men­gen?

Wie viel internen Speicher sollte ein gutes Smart­phone haben? Wie viel RAM werden empfohlen? Wie viel Gigabyte hat eine Terabyte-Fest­plat­te und was sind Kilo- und Megabyte? Die größten Berge der Erde messen wir in Metern. Die jährlich wach­sen­den Da­ten­ber­ge messen wir in Bytes. Um zu verstehen, was Spei­cher­ka­pa­zi­tä­ten bedeuten und welche Grö­ßen­ver­hält­nis­se es zwischen Da­ten­men­gen gibt, sollten Sie die Maß­ein­hei­ten für Spei­cher­grö­ßen kennen. An­ge­fan­gen beim kleinsten Byte bis hin zu den sehr großen Einheiten Zetta-, Yotta- und Bron­to­byte.

Nur wenigen ist bekannt, dass die Mensch­heit seit 2016 in der Ära des Zett­abytes lebt. In jenem Jahr erreichte die jährlich ge­ne­rier­te Da­ten­men­ge den Umfang eins Zett­abytes. Es wird pro­gnos­ti­ziert, dass im Jahr 2025 die globale Da­ten­men­ge schon bei 175 Zettabyte liegen wird. Was das bedeutet, lässt sich leicht ver­an­schau­li­chen: Ein Zettabyte umfasst rund eine Milliarde Terabyte. Fest­plat­ten, die heut­zu­ta­ge über ein großes Spei­cher­vo­lu­men verfügen, bieten min­des­tens 1 Terabyte Speicher. Ein Terabyte kann etwa 250 HD-Filme à 120 Minuten speichern. 1 Zettabyte ent­spricht somit rund 250.000.000.000 HD-Filmen!

Seit digitale An­wen­dun­gen, Smart-Tech­no­lo­gien und all­ge­gen­wär­ti­ges Internet fester Be­stand­teil des öf­fent­li­chen Lebens sind, ex­plo­die­ren Da­ten­men­gen geradezu. Pri­vat­per­so­nen und Un­ter­neh­men pro­du­zie­ren so viele Daten, dass sie sich nicht mehr ver­ständ­lich in Bits und Bytes aus­drü­cken lassen. Weltweit werden pro Tag geschätzt 2,5 Tril­lio­nen Bytes erzeugt. Damit ist der digitale Fuß­ab­druck der Mensch­heit kaum mehr rational zu begreifen. Maß­ein­hei­ten für ver­schie­de­ne Spei­cher­grö­ßen machen daher ver­ständ­lich, wie groß eine Da­ten­men­ge überhaupt ist.

Die kleinste In­for­ma­ti­ons­ein­heit ist das Bit. Selbst die größten Da­ten­ber­ge fangen hier an, denn ein Bit ist die kleinste mögliche Un­ter­schei­dung, die Computer treffen können: 1 oder 0. In der Pro­gram­mie­rung ist hierbei von einem „Boolean“ die Rede. Etwas Kleineres als ein Bit bzw. die Zustände 1 oder 0 gibt es für digitale An­wen­dun­gen nicht, und da Computer binär kom­mu­ni­zie­ren, berechnen sich Da­ten­men­gen in Einsen und Nullen.

Am ein­fachs­ten stellt man sich Spei­cher­grö­ßen als Gefäße vor. Ein Bit ist das kleinste Gefäß, das genau einen In­for­ma­ti­ons­ge­halt aufnehmen kann. Das macht es jedoch noch nicht zur Da­ten­men­ge. Diese ergibt sich erst, wenn viele Gefäße viele Daten enthalten.

In Gebrauch kam das von binary in­for­ma­ti­on digit ab­ge­kürz­te Bit durch US-Ma­the­ma­ti­ker John W. Turkey, der es in einem Bells Lab Memo einführte. Be­kannt­heit erlangte die In­for­ma­ti­ons­ein­heit dank Claude E. Shannon und seiner Ab­hand­lung „A Ma­the­ma­ti­cal Theory of Com­mu­ni­ca­ti­on“ aus dem Jahr 1948.

Da sie zur Be­schrei­bung von Da­ten­men­gen zu klein ist, grenzte der IBM-Ingenieur Werner Buchholz 1956 die Da­ten­ein­heit „Bit“ von der kleinsten Da­ten­men­ge „Byte“ (B) ab. Da­ten­men­gen und somit Spei­cher­grö­ßen werden stets in Byte bzw. Byte-Potenzen angegeben.

Ein Byte besteht aus 8 Bit und wird mit „B“ abgekürzt. Da ein Bit jeweils einen von zwei Zuständen abbilden kann – 1 oder 0 –, kann ein Byte bereits 256 (2⁸) ver­schie­de­ne Zustände bzw. Zeichen wie­der­ge­ben. Der Grund dafür ist, dass jedes der 8 Bit in einem Byte bei­spiels­wei­se 8 Mög­lich­kei­ten bietet, wo ein auf 1 gesetztes Bit stehen kann:

10000000

01000000

00100000

00010000

00001000

00000100

00000010

00000001

Zur Un­ter­schei­dung von Da­ten­men­gen, die größer als wenige Bytes sind, dienen Präfixe, die dem Byte vor­an­ge­stellt werden: Kilo-Byte, Mega-Byte, Giga-Byte. Dabei stoßen das De­zi­mal­sys­tem, das Menschen üb­li­cher­wei­se benutzen, und das Bi­när­sys­tem, mit dem Computer kom­mu­ni­zie­ren, auf­ein­an­der. Aus diesem Grund sind derzeit zwei Kenn­zeich­nungs­nor­men für Da­ten­men­gen in Gebrauch: Bi­när­prä­fi­xe und De­zi­mal­prä­fi­xe.

Bi­när­prä­fi­xe, auch IEC-Präfixe genannt, de­fi­nie­ren Da­ten­men­gen in Zwei­er­po­ten­zen, also mit der Basis 2^x. De­zi­mal­prä­fi­xe, auch SI-Präfixe genannt, stehen für Zeh­ner­po­ten­zen, also 10^x.

Viel­leicht haben Sie schon bemerkt, dass han­dels­üb­li­che Angaben zu Spei­cher­grö­ßen (z. B. KB, GB oder TB) nicht ganz korrekt sind. Das liegt daran, dass Bi­när­prä­fi­xe Spei­cher­grö­ßen präziser wie­der­ge­ben können, sich aber als of­fi­zi­el­le Be­zeich­nung für Da­ten­men­gen bisher nicht durch­set­zen konnten.

So sind 1 Kilobyte laut De­zi­mal­sys­tem angeblich 1.000 Byte. Korrekt sind aber 1.024 Byte. Selbst die In­ter­na­tio­nal Elec­tro­nic Com­mis­si­on (IEC), die Normen im Bereich Elek­tro­tech­nik und Elek­tro­nik festlegt, rät offiziell zu Bi­när­prä­fi­xen. Abgesehen von Linux-Systemen konnten sie sich jedoch weder im Alltag noch in der IT behaupten.

Für die Spei­che­rung eines Zeichens benötigt ein Computer 1 Byte. In der Da­ten­ver­ar­bei­tung gilt daher:

1 Byte = 1 Zeichen (z. B. A, Z, ?, 5, 0, #)

1 Kilobyte wiederum ent­spricht 1.024 Byte, also 1.024 ver­schie­de­nen Zeichen.

Eine ge­schrie­be­ne Normseite mit 1.800 Zeichen inkl. Leer­zei­chen umfasst also rund 1.800 Byte und 1 bis 2 Kilobyte. Bei Pro­gram­men wie Word können es durch For­ma­tie­run­gen und ein­ge­bet­te­te Grafiken schnell 10 bis 12 KB sein. Das sind noch immer sehr kleine Spei­cher­grö­ßen.

Zum Vergleich: Ein Smart­phone mit einer 12-Megapixel-Kamera macht heut­zu­ta­ge Fotos mit einer Größe von ca. 2 bis 4,5 MB pro Bild. Han­dels­üb­li­che Laptops verfügen über Ar­beits­spei­cher von 8, 12 oder 16 GB RAM. Und Fest­plat­ten sind längst im Terabyte-Bereich an­ge­kom­men.

Bei der Um­rech­nung von Spei­cher­grö­ßen kann folgende Übersicht helfen:

Verwendet man – wie nach wie vor üblich – die De­zi­mal­prä­fi­xe für Bi­när­grö­ßen, rechnen sich die je­wei­li­gen Einheiten wie folgt in Byte um:

Das han­dels­üb­li­che Maß für große Spei­cher­ka­pa­zi­tä­ten ist heut­zu­ta­ge Terabyte. Externe Fest­plat­ten werben in der Regel mit Spei­cher­grö­ßen zwischen 1 und 5 Terabyte. An­ge­sichts einer jährlich pro­du­zier­ten Da­ten­men­ge von etwa 44 Billionen Gigabyte ist das gar nicht mal so viel.

Die nächst­grö­ße­ren Da­ten­men­gen nach Terabyte sind Peta- und Exabyte. Sie spielen vor allem im Alltag von Groß­kon­zer­nen und Tech-Giganten wie Google oder Apple eine Rolle. Google verfügt in seinen Re­chen­zen­tren und Servern weltweit eigenen Angaben zufolge über ein Da­ten­vo­lu­men zwischen 10 bis 15 Exabyte. Das sind ungefähr 30 Millionen Computer zu­sam­men­ge­nom­men.

Auf Exabyte folgt Zettabyte. Damit lässt sich das jährlich ge­ne­rier­te Da­ten­vo­lu­men be­schrei­ben. So wird an­ge­nom­men, dass die Mensch­heit allein 2020 bis zu 59 Zettabyte Daten pro­du­ziert hat. Nach Zettabyte kommt Yottabyte – und hier bewegt man sich bereits in einem theo­re­ti­schen Bereich der Spei­cher­grö­ßen. Yottabyte ist die derzeit größte Spei­cher­ka­pa­zi­tät, die das In­ter­na­tio­nal System of Units seit 2018 offiziell ak­zep­tiert. Von Yottabyte ist vor allem in Bezug zu den weltweit ge­spei­cher­ten Per­so­nen­da­ten von Ge­heim­diens­ten die Rede. Sehr große Big Data also.

Mit Yottabyte ist natürlich noch nicht Schluss. Mas­sen­da­ten wie Bronto- und Gegobyte sind so große, rein theo­re­ti­sche Da­ten­men­gen, dass sie noch nicht offiziell durch das In­ter­na­tio­nal System of Units normiert sind. Vor­aus­sicht­lich 2030 wird die jährliche ge­ne­rier­te Da­ten­men­ge erstmals 1 Bron­to­byte erreichen. Zum Ver­ständ­nis: Eine hy­po­the­ti­sche Gegobyte-Fest­plat­te könnte nach heutigem Maßstab 23.000.000 Mal die Erde bedecken.

Spei­cher­grö­ßen in Terabyte lassen sich noch nach­voll­zie­hen. Grö­ßen­ord­nun­gen wie 175 Zettabyte sind jedoch abstrakt und kaum zu begreifen. Einfache und an­schau­li­che Beispiele schaffen hier Abhilfe:

1 Nibble = 4 Bit

1 Byte = 1 Buchstabe

1 Kilobyte = 1 Normseite (1.800 Zeichen)

1 Megabyte = ca. 1 Buch mit 200 Seiten

2–5 Megabyte = 1 HD-Film

1 Gigabyte = ca. 1.000–2.000 Bücher

1 Terabyte = ca. 250.000 MP3-Songs

1 Petabyte = ca. 223.000 HD-Filme oder 745 Millionen Disketten

1 Exabyte = ca. 12 Mil­li­ar­den DVDs oder 16 Billionen MP3-Songs

1 Zettabyte = alle 2016 ge­ne­rier­ten Daten weltweit

1 Yottabyte = ca. 45 Tril­lio­nen Blu-ray Discs mit je 25 GB

US-Wis­sen­schaft­lern zufolge soll die Spei­cher­ka­pa­zi­tät des mensch­li­chen Gehirns bei schät­zungs­wei­se 2,5 Petabyte liegen. Das sind 1.024 externe Fest­plat­ten mit 1 Terabyte Spei­cher­vo­lu­men. Warum wir trotzdem so oft das E-Mail-Passwort oder die PIN-Nummer der Bankkarte vergessen, bleibt wohl ein Rätsel.

Nach­fol­gend haben wir die wich­tigs­ten Fragen und Antworten zum Thema nochmals für Sie zu­sam­men­ge­fasst.

Computer berechnen sich Da­ten­men­gen in Einsen und Nullen. „Bit“ steht für binary digit und ist die kleinste binäre In­for­ma­ti­ons­ein­heit. Ein Bit ist die kleinste mögliche Un­ter­schei­dung, die Computer treffen können: 1 oder 0.

Ein Byte besteht aus 8 Bit und wird mit „B“ abgekürzt. Ein Byte kann 256 ver­schie­de­ne Zustände bzw. Zeichen wie­der­ge­ben. Ein Beispiel für ein Byte in Binärcode sähe wie folgt aus: 01011001

Für die Spei­che­rung eines Zeichens benötigt ein Computer 1 Byte. In der Da­ten­ver­ar­bei­tung gilt daher: 1 Byte = 1 Zeichen (z. B. A, Z, ?, 5, 0, #). 1 Kilobyte wiederum ent­spricht 1.024 Byte, also 1.024 ver­schie­de­nen Zeichen.

Die nächst­grö­ße­ren Da­ten­men­gen nach Terabyte sind Peta- und Exabyte. Sie spielen vor allem im Alltag von Groß­kon­zer­nen und Tech-Giganten wie Google oder Apple eine Rolle. Google verfügt in seinen Re­chen­zen­tren und Servern weltweit eigenen Angaben zufolge über ein Da­ten­vo­lu­men zwischen 10 bis 15 Exabyte. Das sind ungefähr 30 Millionen Computer zu­sam­men­ge­nom­men.