Was ist ein Byte? Die kleinste Da­ten­men­ge erklärt

Wir sind von Maß­ein­hei­ten umgeben. Ein Tag besteht aus 24 Stunden, 1.440 Minuten und 86.400 Sekunden. Unser Kör­per­ge­wicht berechnen wir in Gramm und Kilogramm. Flüs­sig­kei­ten werden in Litern abgefüllt, während Ent­fer­nun­gen in Ki­lo­me­tern gemessen werden. Eine weitere Maß­ein­heit, die unseren Alltag bestimmt, ist das Byte. Bytes zeigen an, wie viel Fotos noch aufs Smart­phone passen oder wann der PC auf­ge­räumt werden sollte. Bytes sind die kleinsten Bausteine, wenn es um Da­ten­men­gen geht. Es lohnt sich, sie genauer ken­nen­zu­ler­nen.

Wer das Byte verstehen will, muss sich das Bit anschauen. Denn selbst wenn das Byte die kleinste Da­ten­men­ge ist, sind Bits die Kie­sel­stei­ne, aus denen sich Bytes zu­sam­men­set­zen. Der Name „Bit“ leitet sich ab von binary in­for­ma­ti­on digit. Der Begriff wurde vom US-Ma­the­ma­ti­ker John W. Turkey in Umlauf gebracht. Der Pionier der modernen In­for­ma­ti­ons­tech­nik Claude E. Shannon war es, der es 1948 in seiner Ab­hand­lung „A Ma­the­ma­ti­cal Theory of Com­mu­ni­ca­ti­on“ eta­blier­te. Aus diesem Grund gilt Shannon auch als „Vater des Bit“.

Als kleinste In­for­ma­ti­ons­ein­heit in der digitalen Da­ten­über­tra­gung kann das Bit nur zwei In­for­ma­ti­ons­zu­stän­de abbilden: 1 oder 0. Da Computer nur zwei Zustände kennen und in Binärcode kom­mu­ni­zie­ren, ist das Bit die kleinste Un­ter­schei­dung, die ein Computer adres­sie­ren bzw. lesen kann.

1 Bit = 1 oder 0 („An/Wahr“ oder „Aus/Falsch“)

Bits selbst sind zu klein, um Zeichen ab­zu­bil­den. Selbst die so­ge­nann­ten Nibbles, die jeweils aus 4 Bit bestehen, sind keine brauch­ba­re Da­ten­men­ge. Sie kommen vorrangig in 4-Bit-Computer-Ar­chi­tek­tu­ren und Da­ten­pro­to­kol­len zum Einsatz.

Um Da­ten­men­gen und Spei­cher­ka­pa­zi­tä­ten zu berechnen, braucht es Bytes als Maß­ein­heit für Da­ten­grö­ßen. Der IBM-Ingenieur Werner Buchholz war es, der 1956 den Begriff „Bit“ zu „Byte“ ab­wan­del­te, um die kleinste Da­ten­men­ge von der kleinsten In­for­ma­ti­ons­ein­heit ab­zu­gren­zen.

Ein Byte besteht aus 8 Bit und kürzt sich als „B“ ab. Anders als das Bit, das nur zwei Zustände kennt, kann das Byte ganze 256 (2⁸) Zustände abbilden.

1 Byte = 8 Bit = 2⁸ = 256 Zeichen

Ein Beispiel für ein Byte in Binärcode sähe wie folgt aus: 00111001

Da jedes im Byte ent­hal­te­ne Bit jeweils 1 oder 0 sein kann, gibt es 8 Mög­lich­kei­ten, um etwa ein 1-wertiges Bit im Byte zu po­si­tio­nie­ren:

00000001

00000010

00000100

00001000

00010000

00100000

01000000

10000000

Wenn man sich das Bit als binären Buch­sta­ben vorstellt, dann ist das Byte das kleinste binäre Wort, das sich daraus zu­sam­men­set­zen lässt. Um tat­säch­li­che Buch­sta­ben bzw. al­pha­nu­me­ri­sche Zeichen abbilden zu können, braucht es min­des­tens 1 Byte.

Warum ist bei In­ter­net­ge­schwin­dig­kei­ten für DSL-An­schlüs­se oder Smart­phones immer von Bits pro Sekunde (Bit/s) die Rede, während Spei­cher­vo­lu­men in Mega-, Kilo- oder Terabyte angegeben werden? Die Antwort ist einfach: Bits be­schrei­ben als Maß­ein­heit die Ge­schwin­dig­keit und die Menge ver­brauch­ter Daten mittels der Bitrate. Bits zeigen also in der Regel an, wie viele Da­ten­ein­hei­ten in welchem Zeitraum über­tra­gen werden.

Bytes de­fi­nie­ren als Maß­ein­heit für Da­ten­men­gen mögliche Spei­cher­grö­ßen und -ka­pa­zi­tä­ten. Man muss sich dabei vor Augen halten, dass ein ver­netz­ter Mensch allein durch Down-/Uploading zwischen 700 Megabyte und 1 Gigabyte Daten am Tag generiert. 1 Gigabyte sind um­ge­rech­net 1 Milliarde Bytes. Im Jahr 2020 belief sich das jährlich ge­ne­rier­te Da­ten­vo­lu­men weltweit auf ganze 59 Zettabyte. 1 Zettabyte ent­spricht ge­schätz­ten 1 Tril­li­ar­de Bytes (10²¹). Grö­ßen­ord­nun­gen also, die schwer vor­stell­bar sind.

Jedes Jahr pro­du­zie­ren wir mehr Daten und benötigen mehr Spei­cher­platz. Es über­rascht daher nicht, dass die ersten Fest­plat­ten ihren Speicher in Megabyte angaben, 1997 zu Gigabyte über­gin­gen und ihn seit 2008 in Terabyte berechnen.

Als Maß­ein­heit ist das Byte zu klein, um große Da­ten­men­gen zu kenn­zeich­nen. Potenzen müssen also her. Zur Kenn­zeich­nung von Byte-Viel­fa­chen gibt es zwei Prä­fix­nor­men: Bi­när­prä­fi­xe und De­zi­mal­prä­fi­xe.

Da Computer binär kom­mu­ni­zie­ren, sind Bi­när­prä­fi­xe die präzisere Kenn­zeich­nung. Sie geben die tat­säch­li­che Da­ten­men­ge und somit Spei­cher­ka­pa­zi­tä­ten exakter an. Durch­ge­setzt haben sie sich aber trotz Emp­feh­lung der In­ter­na­tio­nal Elec­tro­nic Com­mis­si­on (IEC) bisher nicht. Ob Fest­plat­ten oder USB-Sticks – überall finden sich weiterhin De­zi­mal­prä­fi­xe, die ungenau gerundete Da­ten­men­gen be­zeich­nen.

Derzeit gibt es folgende acht Kenn­zeich­nungs­nor­men mit De­zi­mal­prä­fi­xen:

Um eine Da­ten­men­ge und Spei­cher­grö­ße präzise wie­der­zu­ge­ben, empfehlen sich folgende, weniger ver­brei­te­te Bi­när­prä­fi­xe:

Mega-, Giga- und Terabyte sind abstrakte Größen. Wenn dann noch Zetta- oder Yottabyte hin­zu­kom­men, über­steigt dies das Vor­stel­lungs­ver­mö­gen. Prak­ti­sche Beispiele aus dem Alltag können ver­ständ­lich machen, um welche Da­ten­men­gen es sich handelt:

1 Byte = 1 Buchstabe

1 Megabyte = 1 Buch (mit 200 Seiten)

1 Gigabyte = ca. 595 Fotos

1 Terabyte = ca. 250.000 Fotos, 250 Filme und 500 Stunden HD-Videos

1 Petabyte = ca. 15 Billionen Fotos auf Facebook

1 Exabyte = 320 Billionen Ausgaben der Bibel

1 Zettabyte = der gesamte Internet-Traffic 2016

1 Yottabyte = alle Atome in 7.000 mensch­li­chen Körpern